The influence of perineuronal net on the development of epilepsy

Sieci perineuronalne są elementem macierzy zewnątrzkomórkowej odkrytym pod koniec XIX wieku przez Golgiego. Pokrywają one ciało i dendryty niektórych neuronów, głównie interneuronów parwalbuminowych szczelną, siatkowatą otoczką o złożonym składzie i budowie. Po ponad 130 latach od ich opisania są ważnym obiektem badań, między innymi ze względu na ich udział w kontroli plastyczności układu nerwowego. Ich dojrzewanie obserwowane jest podczas zakończenia rozwojowych okresów krytycznych, które mogą zostać przywrócone u dorosłego zwierzęcia poprzez degradację sieci perineuronalnych. Przez akumulację czynników transkrypcyjnych odpowiadają za wytworzenie i utrzymanie dojrzałego fenotypu interneuronów parwalbuminowych, które odgrywają bardzo ważną rolę w kontroli stopnia pobudzenia układu nerwowego i generowaniu oscylacji. Sieci perineuronalne odpowiedzialne są również za regulację wielu innych procesów zachodzących w komórce; badania potwierdzają między innymi ich udział w homeostatycznej regulacji siły synaps za pośrednictwem białka NARP, ograniczaniu dyfuzji bocznej receptora AMPA czy zmniejszaniu negatywnych skutków stresu oksydacyjnego. W czasie epileptogenezy obserwowany jest zanik tych struktur, który może mieć istotny wpływ na rozwój patologicznych zmian w funkcjonowaniu interneuronów, a tym samym generowanie napadów. Celem niniejszej pracy jest omówienie wybranych zjawisk pozostających zwykle pod kontrolą sieci perineuronalnych, a których zakłócenie może mieć istotne znaczenie w rozwoju padaczki.

Perineuronal nets, first described by Golgi at the end of the 19th century, are a unique part of the extracellular matrix. They ensheath perikarya and proximal dendrites of specific neurons, mainly fast-spiking interneurons expressing parvalbumin with a reticular envelope. Their roles, mainly in restricting neural plasticity are being researched more than 130 years since their initial discovery. The maturation of perineuronal nets coincides in time with the onset of critical plasticity periods, which can be later restored in adult animals by the removal of PNN. Through an accumulation of transcription factor Otx2, they are responsible for maturation of parvalbumin interneurons. Perineuronal nets are also capable of adjusting other neuronal processes, such as homeostatic regulation of synapse strength via NARP factor, reducing AMPA receptor lateral mobility and decreasing the detrimental effects of oxidative stress. During epileptogenesis, degradation of those structures is observed, which may have a significant influence on the development of pathological changes in functions of interneurons, consequently generating seizures. The purpose of this paper is to review different phenomena controlled by perineuronal nets under physiological conditions, and which disruption can have an influence on epileptogenesis.