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Endogenous interaction of glutamate and dopamine in the basal ganglia of the awake rat during aging

Interacción de glutamato y dopamina endógenos en los ganglios basales de la rata despierta durante el envejecimiento (minirrevisión)

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Abstract

The interaction of glutamate and dopamine in the basal ganglia of fully conscious rat during the normal process of aging is reviewed. Using a novel approach, that of blocking the reuptake of glutamate, the effects of increasing concentrations of endogenous glutamate on the extracellular concentrations of dopamine in striatum and nucleus accumbens in the young rat were investigated. It was found that increasing concentrations of glutamate correlated significantly with increasing concentrations of dopamine in striatum and nucleus accumbens. Moreover the increase of dopamine in both structures was significantly reduced after blockade of NMDA and AMPA/kainate glutamate receptors, suggesting that the increase of dopamine was mediated by glutamate. The interaction glutamate/dopamine expressed by its ratio showed a significant age-related decrease in nucleus accumbens but not in striatum, so that to a given amount of glutamate less increase of dopamine is produced. It is suggested that the interaction glutamate-dopamine represents a balanced input to the GABA neuron in the basal ganglia and that during aging this balance is disrupted. In addition, we also speculate on the significance of this glutamate-dopamine disruption in relation to the changes in motor behavior found with age.

Resumen

En este trabajo se hace una revisión acerca de la interacción de los neurotransmisores glutamato y dopamina en los ganglios basales de la rata despierta durante el proceso normal de envejecimiento. En particular se investigó el efecto de concentraciones crecientes de glutamato endógeno, obtenidas tras el boqueo específico de su recaptura, sobre las concentraciones extracelulares de dopamina en el estriado y el núcleo acumbens de ratas jóvenes. El glutamato a diferentes concentraciones se correlacionó significativamente con un aumento de las concentraciones extracelulares de dopamina tanto en el neostriado como en el núcleo acumbens. Estos aumentos en las concentraciones de dopamina fueron significativamente atenuados en ambas estructuras cerebrales tras el bloqueo de los receptores glutamatérgicos del tipo NMDA y AMPA/kainato, lo cual sugiere que el glutamato endógeno es responsable de los aumentos de dopamina descritos en este estudio. La interacción entre glutamato y dopamina expresada como la tasa o razón entre estos dos neurotransmisores mostró un descenso significativo con la edad en el núcleo acumbens pero no en el estriado. Esto último indica que el glutamato en el núcleo acumbens libera menos dopamina durante el envejecimiento. Los resultados aquí descritos permiten sugerir que la interacción glutamato-dopamina en los ganglios basales podría representar una aferencia funcional unitaria a las neuronas GABA, de manera que el balance entre estos dos neurotransmisores sería importante para el normal funcionamiento de estas últimas neuronas. Los resultados muestran además que este balance se rompe en el núcleo acumbens durante el proceso normal de envejecimiento. Finalmente, se especula acerca del significado de este desequilibrio glutamato/dopamina en relación con los cambios en la conducta motora que ocurren durante el envejecimiento

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Authors and Affiliations

  1. Dept. of Physiology, Faculty of Medicine, Univ. Complutense, 28040, Madrid, Spain

    F. Mora, A. del Arco & G. Segovia

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  1. F. Mora
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  2. A. del Arco
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  3. G. Segovia
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Mora, F., del Arco, A. & Segovia, G. Endogenous interaction of glutamate and dopamine in the basal ganglia of the awake rat during aging. J Physiol Biochem 57, 97–104 (2001). https://doi.org/10.1007/BF03179075

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