NA D2 leerdoelen (literatuur + practicum)
Inhoudsopgave
Literatuur 1: Role of Aberrant Spontaneous Neurotransmission in SNAP25-Associated Encephalopathies ...... 2
L1 Leerdoelen (11) .............................................................................................................................................. 2
L1 Figuren omschrijving (10) ............................................................................................................................ 12
Literatuur 2: Abrogating Native α-Synuclein Tetramers in Mice Causes a L-DOPA-Responsive Motor Syndrome
Closely Resembling Parkinson's Disease ......................................................................................................... 25
L2 Leerdoelen (7) .............................................................................................................................................. 25
L2 Figuren omschrijving (14) ............................................................................................................................ 33
Literatuur 3: Identification of genes associated with cortical malformation using a transposon-mediated
somatic mutagenesis screen in mice .............................................................................................................. 47
L3 Leerdoelen (8) .............................................................................................................................................. 47
L3 figuren omschrijven (13) .............................................................................................................................. 55
Literatuur 4: Sliced Human Cortical Organoids for Modeling Distinct Cortical Layer Formation ..................... 69
L4 leerdoelen (5) ............................................................................................................................................... 69
L4 figuren omschrijven (12) .............................................................................................................................. 74
Literatuur 5: Oligodendrocyte-encoded Kir4.1 function is required for axonal integrity ................................. 87
L5 leerdoelen (9) ............................................................................................................................................... 87
L5 Figuren omschrijven (10) ............................................................................................................................. 96
Practicum (11) .............................................................................................................................................. 106
1
,Literatuur 1: Role of Aberrant Spontaneous Neurotransmission in
SNAP25-Associated Encephalopathies
L1 Leerdoelen (11)
Je kunt uitleggen wat haploinsufficiency is en hoe de auteurs hiernaar hebben gekeken.
Wat is haploinsufficiëntie?
Haploinsufficiëntie is een genetisch fenomeen waarbij één functionele kopie van een gen
niet voldoende is om een normaal fenotype te behouden. Dit betekent dat het verlies van
één allel (bijvoorbeeld door een mutatie of deletie) leidt tot een verminderde expressie van
het genproduct, wat een nadelig effect kan hebben op de cel- of orgaanfunctie.
In het geval van SNAP25 betekent haploinsufficiëntie dat er minder functionele SNAP25-
eiwitten beschikbaar zijn, wat een mogelijke impact kan hebben op synaptische transmissie
en neuronale activiteit.
Hoe hebben de auteurs haploinsufficiëntie onderzocht?
• Gebruik van SNAP25⁺/⁻ muismodellen
o Ze gebruikten heterozygote SNAP25-muizen (SNAP25⁺/⁻), waarbij slechts één
functioneel allel aanwezig is.
o Dit model bootst de situatie na van heterozygote SNAP25 mutatie patiënten
• Onderzoek naar synaptische transmissie in hippocampale slices
o Ze maten field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) in hippocampale
Schaffer collateral synapsen bij wildtype (WT) en SNAP25⁺/⁻ muizen.
o Er werd geen significante verandering waargenomen in de efficiëntie van
evoked synaptische transmissie, wat suggereert dat haploinsufficiëntie op
zichzelf geen grote invloed heeft op actiepotentiaal-gestuurde
neurotransmitterafgifte.
o Er was een lichte toename in de paired-pulse ratio (PPR), wat kan wijzen op
een kleine verlaging van de afgiftekans van neurotransmitters.
• Onderzoek naar spontane neurotransmitterafgifte
o Miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) en miniature inhibitory
postsynaptic currents (mIPSCs) werden gemeten in SNAP25⁺/⁻ neuronen.
o Geen significante verschillen in frequentie of amplitude werden gevonden,
wat aangeeft dat haploinsufficiëntie geen effect had op spontane
neurotransmitterafgifte.
• Klinische gegevens ter ondersteuning van de conclusie
o Patiënten met heterozygote deleties van chromosoom 20 (waar SNAP25 op
ligt) vertonen milde fenotypen, wat overeenkomt met de observatie dat
haploinsufficiëntie alleen niet voldoende is om ernstige neurologische
symptomen te veroorzaken.
Conclusie
• Haploinsufficiëntie van SNAP25 heeft op zichzelf beperkte invloed op synaptische
transmissie, omdat evoked en spontane afgifte grotendeels intact blijven.
• SNAP25-mutaties veroorzaken wss ziekte door specifieke synaptische verstoringen
die verder gaan dan haploinsufficiëntie, zoals dominante negatieve effecten.
• (Patiënten met een mutatie in SNAP25 hebben niet alleen last van een verlaagde
eiwitexpressie, maar ook van de verstorende werking van het gemuteerde eiwit, wat
de variabiliteit in symptomen verklaart.)
2
,Je kan uitleggen hoe je de volgende elektrofysiologische metingen doet:
1. EPSCs (Excitatory Post Synaptic Currents) en mEPSCs (spontaneous EPSCs)
• Wat meet je?
o EPSCs (Excitatory Post Synaptic Currents) meten de excitatoire
postsynaptische current veroorzaakt door actiepotentiaal-gestuurde
glutamaatafgifte van de presynaps neuron.
o mEPSCs (miniature EPSCs) meten spontane glutamaatafgifte van
presynaptische neuronen zonder actiepotentialen. Dit wordt beïnvloed door
de spontane fusie van synaptische vesikels.
• Hoe meet je dit?
o Whole-cell patch-clamp elektrofysiologie wordt gebruikt om postsynaptische
neuronen te registreren.
o Neuronen worden voltage-clamped bij een negatieve membraanpotentiaal
(bijv. -70 mV) om Na⁺- en K⁺-current te minimaliseren.
o Voor EPSCs wordt de presynaptische input gestimuleerd met een elektrode
om actiepotentiaal-geïnduceerde glutamaatafgifte te veroorzaken.
o Voor mEPSCs wordt tetrodotoxine (TTX) toegevoegd om actiepotentialen te
blokkeren, zodat alleen spontane synaptische activiteit wordt geregistreerd.
o EPSCs en mEPSCs worden gemeten als inward current pulsen, omdat
glutamaat-geïnduceerde AMPA-receptor-gemedieerde Na⁺-influx de cel
depolariseert.
• Toepassing in het artikel
o SNAP25-mutanten met verhoogde spontane afgifte (bijv. L50S, V48F, D166Y)
veroorzaakten verhoogde mEPSC-frequenties, wat wijst op verhoogde
spontane glutamaatafgifte.
o Mutanten die de evoked release verstoorden, hadden verminderde EPSC-
amplitudes.
2. IPSCs (Inhibitory Post Synaptic Currents) en mIPSCs (spontaneous IPSCs)
• Wat meet je?
o IPSCs meten actiepotentiaal-afhankelijke remmende synaptische
transmissie, veroorzaakt door afgifte van GABA of glycine.
o mIPSCs (miniature IPSCs) meten spontane GABA-afgifte, zonder APs.
• Hoe meet je dit?
o Zelfde whole-cell patch-clamp methode als bij EPSCs, maar:
▪ Neuronen worden geclamped op -50 mV tot -60 mV, zodat GABA-
geïnduceerde Cl⁻-influx een outward current veroorzaakt.
▪ GABA-A receptorantagonisten (zoals bicuculline) kunnen worden
gebruikt om de oorsprong van de current te bevestigen.
▪ TTX wordt toegevoegd om AP-onafhankelijke (spontane) activiteit te
meten (zelfde als bij mEPSCs)
• Toepassing in het artikel
o IPSCs en mIPSCs werden gebruikt om te bepalen of SNAP25-mutaties
specifiek exciterende of remmende synapsen beïnvloeden.
o Mutaties zoals V48F en D166Y verhoogden zowel mEPSC- als mIPSC-
frequenties, wat een algemene toename van synaptische activiteit suggereert
(mEPSCs nam meer toe dan mIPSC)
3
, 3. Field EPSPs (fEPSPs) in de hippocampus
• Wat meet je?
o Field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) meten populatie-activiteit
van meerdere synapsen in een hersengebied zoals de hippocampus.
o Dit is een indirecte manier om de sterkte van synaptische transmissie te
meten, in tegenstelling tot individuele EPSCs die één synaps registreren.
• Hoe meet je dit?
o Acute hippocampale plakjes (slice electrophysiology) worden gebruikt.
o Een stimuluselektrode wordt geplaatst in de Schaffer collateralen, en een
recording-elektrode wordt in de CA1-regio geplaatst.
o Een elektrische puls veroorzaakt evoked nt afgifte, en de daaropvolgende
fEPSP wordt geregistreerd als een extracellulaire voltage change.
o Amplitude en helling van de fEPSP geven de synaptische responsiviteit aan.
• Toepassing in het artikel
o SNAP25 haplo-insufficiëntie beïnvloedde fEPSPs niet significant, wat
suggereert dat synaptische efficiëntie grotendeels intact bleef bij SNAP25⁺/⁻
4. De grootte van de readily releasable pool (RRP) meten met behulp van sucrose
• Wat meet je?
o De readily releasable pool (RRP) bestaat uit synaptische vesikels die klaar zijn
om onmiddellijk te fuseren bij een actiepotentiaal.
o De grootte van de RRP bepaalt hoeveel neurotransmitter beschikbaar is voor
snelle afgifte en beïnvloedt de sterkte van synaptische transmissie.
• Hoe meet je dit?
o Hyperosmolaire sucrose-oplossing (500 mM) wordt toegediend op
presynaptische terminals.
o Sucrose activeert SNARE-gemedieerde vesikelfusie onafhankelijk van
actiepotentialen door de osmotische druk te verhogen.
o De resulterende neurotransmitterafgifte wordt gemeten als een synaptische
stroom en geeft de grootte van de RRP weer.
o Hoe groter de RRP, hoe groter de initiële release piek.
• Toepassing in het artikel
o C-terminale SNAP25-mutanten (zoals I67N, I192N, A199G en R59P)
verminderden de RRP, wat wijst op een verminderde beschikbaarheid van
fusieklaar synaptisch vesikelmateriaal.
o SNARE-Syt1 mutanten (zoals V48F en D166Y) hadden geen effect op de RRP,
maar verhoogden de spontane afgifte.
Meting Wat wordt gemeten? Hoe wordt het uitgevoerd?
EPSCs & Evoked en spontane exciterende Whole-cell patch-clamp; voltage-clamp op -70
mEPSCs synaptische activiteit (glutamaat) mV; TTX om spontane release te isoleren
IPSCs & Evoked en spontane inhibiting Whole-cell patch-clamp; voltage-clamp op -50
mIPSCs synaptische activiteit (GABA) mV; TTX om spontane activiteit te meten
Field Populatie-excitatie in Stimulus in Schaffer collaterals, recording in
EPSPs hippocampale netwerken CA1; extracellulair recording van voltage change
RRP mbv Hoeveel synaptic vesikels ready Toediening van 500 mM sucrose, meten van
sucrose zijn voor onmiddellijke release neurotransmitterafgifte
4
Inhoudsopgave
Literatuur 1: Role of Aberrant Spontaneous Neurotransmission in SNAP25-Associated Encephalopathies ...... 2
L1 Leerdoelen (11) .............................................................................................................................................. 2
L1 Figuren omschrijving (10) ............................................................................................................................ 12
Literatuur 2: Abrogating Native α-Synuclein Tetramers in Mice Causes a L-DOPA-Responsive Motor Syndrome
Closely Resembling Parkinson's Disease ......................................................................................................... 25
L2 Leerdoelen (7) .............................................................................................................................................. 25
L2 Figuren omschrijving (14) ............................................................................................................................ 33
Literatuur 3: Identification of genes associated with cortical malformation using a transposon-mediated
somatic mutagenesis screen in mice .............................................................................................................. 47
L3 Leerdoelen (8) .............................................................................................................................................. 47
L3 figuren omschrijven (13) .............................................................................................................................. 55
Literatuur 4: Sliced Human Cortical Organoids for Modeling Distinct Cortical Layer Formation ..................... 69
L4 leerdoelen (5) ............................................................................................................................................... 69
L4 figuren omschrijven (12) .............................................................................................................................. 74
Literatuur 5: Oligodendrocyte-encoded Kir4.1 function is required for axonal integrity ................................. 87
L5 leerdoelen (9) ............................................................................................................................................... 87
L5 Figuren omschrijven (10) ............................................................................................................................. 96
Practicum (11) .............................................................................................................................................. 106
1
,Literatuur 1: Role of Aberrant Spontaneous Neurotransmission in
SNAP25-Associated Encephalopathies
L1 Leerdoelen (11)
Je kunt uitleggen wat haploinsufficiency is en hoe de auteurs hiernaar hebben gekeken.
Wat is haploinsufficiëntie?
Haploinsufficiëntie is een genetisch fenomeen waarbij één functionele kopie van een gen
niet voldoende is om een normaal fenotype te behouden. Dit betekent dat het verlies van
één allel (bijvoorbeeld door een mutatie of deletie) leidt tot een verminderde expressie van
het genproduct, wat een nadelig effect kan hebben op de cel- of orgaanfunctie.
In het geval van SNAP25 betekent haploinsufficiëntie dat er minder functionele SNAP25-
eiwitten beschikbaar zijn, wat een mogelijke impact kan hebben op synaptische transmissie
en neuronale activiteit.
Hoe hebben de auteurs haploinsufficiëntie onderzocht?
• Gebruik van SNAP25⁺/⁻ muismodellen
o Ze gebruikten heterozygote SNAP25-muizen (SNAP25⁺/⁻), waarbij slechts één
functioneel allel aanwezig is.
o Dit model bootst de situatie na van heterozygote SNAP25 mutatie patiënten
• Onderzoek naar synaptische transmissie in hippocampale slices
o Ze maten field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) in hippocampale
Schaffer collateral synapsen bij wildtype (WT) en SNAP25⁺/⁻ muizen.
o Er werd geen significante verandering waargenomen in de efficiëntie van
evoked synaptische transmissie, wat suggereert dat haploinsufficiëntie op
zichzelf geen grote invloed heeft op actiepotentiaal-gestuurde
neurotransmitterafgifte.
o Er was een lichte toename in de paired-pulse ratio (PPR), wat kan wijzen op
een kleine verlaging van de afgiftekans van neurotransmitters.
• Onderzoek naar spontane neurotransmitterafgifte
o Miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) en miniature inhibitory
postsynaptic currents (mIPSCs) werden gemeten in SNAP25⁺/⁻ neuronen.
o Geen significante verschillen in frequentie of amplitude werden gevonden,
wat aangeeft dat haploinsufficiëntie geen effect had op spontane
neurotransmitterafgifte.
• Klinische gegevens ter ondersteuning van de conclusie
o Patiënten met heterozygote deleties van chromosoom 20 (waar SNAP25 op
ligt) vertonen milde fenotypen, wat overeenkomt met de observatie dat
haploinsufficiëntie alleen niet voldoende is om ernstige neurologische
symptomen te veroorzaken.
Conclusie
• Haploinsufficiëntie van SNAP25 heeft op zichzelf beperkte invloed op synaptische
transmissie, omdat evoked en spontane afgifte grotendeels intact blijven.
• SNAP25-mutaties veroorzaken wss ziekte door specifieke synaptische verstoringen
die verder gaan dan haploinsufficiëntie, zoals dominante negatieve effecten.
• (Patiënten met een mutatie in SNAP25 hebben niet alleen last van een verlaagde
eiwitexpressie, maar ook van de verstorende werking van het gemuteerde eiwit, wat
de variabiliteit in symptomen verklaart.)
2
,Je kan uitleggen hoe je de volgende elektrofysiologische metingen doet:
1. EPSCs (Excitatory Post Synaptic Currents) en mEPSCs (spontaneous EPSCs)
• Wat meet je?
o EPSCs (Excitatory Post Synaptic Currents) meten de excitatoire
postsynaptische current veroorzaakt door actiepotentiaal-gestuurde
glutamaatafgifte van de presynaps neuron.
o mEPSCs (miniature EPSCs) meten spontane glutamaatafgifte van
presynaptische neuronen zonder actiepotentialen. Dit wordt beïnvloed door
de spontane fusie van synaptische vesikels.
• Hoe meet je dit?
o Whole-cell patch-clamp elektrofysiologie wordt gebruikt om postsynaptische
neuronen te registreren.
o Neuronen worden voltage-clamped bij een negatieve membraanpotentiaal
(bijv. -70 mV) om Na⁺- en K⁺-current te minimaliseren.
o Voor EPSCs wordt de presynaptische input gestimuleerd met een elektrode
om actiepotentiaal-geïnduceerde glutamaatafgifte te veroorzaken.
o Voor mEPSCs wordt tetrodotoxine (TTX) toegevoegd om actiepotentialen te
blokkeren, zodat alleen spontane synaptische activiteit wordt geregistreerd.
o EPSCs en mEPSCs worden gemeten als inward current pulsen, omdat
glutamaat-geïnduceerde AMPA-receptor-gemedieerde Na⁺-influx de cel
depolariseert.
• Toepassing in het artikel
o SNAP25-mutanten met verhoogde spontane afgifte (bijv. L50S, V48F, D166Y)
veroorzaakten verhoogde mEPSC-frequenties, wat wijst op verhoogde
spontane glutamaatafgifte.
o Mutanten die de evoked release verstoorden, hadden verminderde EPSC-
amplitudes.
2. IPSCs (Inhibitory Post Synaptic Currents) en mIPSCs (spontaneous IPSCs)
• Wat meet je?
o IPSCs meten actiepotentiaal-afhankelijke remmende synaptische
transmissie, veroorzaakt door afgifte van GABA of glycine.
o mIPSCs (miniature IPSCs) meten spontane GABA-afgifte, zonder APs.
• Hoe meet je dit?
o Zelfde whole-cell patch-clamp methode als bij EPSCs, maar:
▪ Neuronen worden geclamped op -50 mV tot -60 mV, zodat GABA-
geïnduceerde Cl⁻-influx een outward current veroorzaakt.
▪ GABA-A receptorantagonisten (zoals bicuculline) kunnen worden
gebruikt om de oorsprong van de current te bevestigen.
▪ TTX wordt toegevoegd om AP-onafhankelijke (spontane) activiteit te
meten (zelfde als bij mEPSCs)
• Toepassing in het artikel
o IPSCs en mIPSCs werden gebruikt om te bepalen of SNAP25-mutaties
specifiek exciterende of remmende synapsen beïnvloeden.
o Mutaties zoals V48F en D166Y verhoogden zowel mEPSC- als mIPSC-
frequenties, wat een algemene toename van synaptische activiteit suggereert
(mEPSCs nam meer toe dan mIPSC)
3
, 3. Field EPSPs (fEPSPs) in de hippocampus
• Wat meet je?
o Field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) meten populatie-activiteit
van meerdere synapsen in een hersengebied zoals de hippocampus.
o Dit is een indirecte manier om de sterkte van synaptische transmissie te
meten, in tegenstelling tot individuele EPSCs die één synaps registreren.
• Hoe meet je dit?
o Acute hippocampale plakjes (slice electrophysiology) worden gebruikt.
o Een stimuluselektrode wordt geplaatst in de Schaffer collateralen, en een
recording-elektrode wordt in de CA1-regio geplaatst.
o Een elektrische puls veroorzaakt evoked nt afgifte, en de daaropvolgende
fEPSP wordt geregistreerd als een extracellulaire voltage change.
o Amplitude en helling van de fEPSP geven de synaptische responsiviteit aan.
• Toepassing in het artikel
o SNAP25 haplo-insufficiëntie beïnvloedde fEPSPs niet significant, wat
suggereert dat synaptische efficiëntie grotendeels intact bleef bij SNAP25⁺/⁻
4. De grootte van de readily releasable pool (RRP) meten met behulp van sucrose
• Wat meet je?
o De readily releasable pool (RRP) bestaat uit synaptische vesikels die klaar zijn
om onmiddellijk te fuseren bij een actiepotentiaal.
o De grootte van de RRP bepaalt hoeveel neurotransmitter beschikbaar is voor
snelle afgifte en beïnvloedt de sterkte van synaptische transmissie.
• Hoe meet je dit?
o Hyperosmolaire sucrose-oplossing (500 mM) wordt toegediend op
presynaptische terminals.
o Sucrose activeert SNARE-gemedieerde vesikelfusie onafhankelijk van
actiepotentialen door de osmotische druk te verhogen.
o De resulterende neurotransmitterafgifte wordt gemeten als een synaptische
stroom en geeft de grootte van de RRP weer.
o Hoe groter de RRP, hoe groter de initiële release piek.
• Toepassing in het artikel
o C-terminale SNAP25-mutanten (zoals I67N, I192N, A199G en R59P)
verminderden de RRP, wat wijst op een verminderde beschikbaarheid van
fusieklaar synaptisch vesikelmateriaal.
o SNARE-Syt1 mutanten (zoals V48F en D166Y) hadden geen effect op de RRP,
maar verhoogden de spontane afgifte.
Meting Wat wordt gemeten? Hoe wordt het uitgevoerd?
EPSCs & Evoked en spontane exciterende Whole-cell patch-clamp; voltage-clamp op -70
mEPSCs synaptische activiteit (glutamaat) mV; TTX om spontane release te isoleren
IPSCs & Evoked en spontane inhibiting Whole-cell patch-clamp; voltage-clamp op -50
mIPSCs synaptische activiteit (GABA) mV; TTX om spontane activiteit te meten
Field Populatie-excitatie in Stimulus in Schaffer collaterals, recording in
EPSPs hippocampale netwerken CA1; extracellulair recording van voltage change
RRP mbv Hoeveel synaptic vesikels ready Toediening van 500 mM sucrose, meten van
sucrose zijn voor onmiddellijke release neurotransmitterafgifte
4
