Le manque de vitamine D est néfaste pour le cerveau

[Nutrimuscle-Conseils]

Vitamin D deficiency induces the excitation/inhibition brain imbalance and the proinflammatory shift
Ludmila A.Kasatkina The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 119, February 2020,

Highlights
• Vitamin D3 deficiency predisposes to development of several neurological disorders.
• Vitamin D3 deficiency causes the proinflammatory shift and presynaptic [Ca2+]i rise.
• Brain glutamate/GABAergic dysfunctions are early events in pathology progression.
• High cholesterol in presynaptic membrane reduced SNARE-mediated membrane fusion.
• Vitamin D3 supports the balance in mGluR7 signalling and neurotransmitter turnover.

Vitamin D3 is among the major neurosteroids whose role in developing and adult brain is intensively studied now. Its active form 1,25(OH)2D3 regulates the expression and functioning of a range of brain-specific proteins, which orchestrate the neurotransmitter turnover, neurogenesis and neuroplasticity. Despite numerous studies of the vitamin D role in normal and pathological brain function, there is little evidence on the mechanisms of alterations in excitatory and inhibitory neurotransmission under vitamin D deficiency (VDD).

Using the animal model we characterized the dysfunction of excitatory and inhibitory neurotransmission under alimentary VDD. The shift between unstimulated and evoked GABA release under VDD was largely reversed after treatment of VDD, whereas the impairments in glutamatergic system were only partially recovered after 1-month vitamin D3 supplementation. The increase of the external glutamate level and unstimulated GABA release in brain nerve terminals was associated with intensified ROS production and higher [Ca2+]i in presynapse. The negative allosteric modulation of presynaptic mGlu7 receptors significantly enhanced exocytotic GABA release, which was decreased under VDD, thereby suggesting the neuroprotective effect of such modulation of inhibitory neurotransmission.

Synaptic plasma membranes and cytosolic proteins contribute to the decreased stimulated release of neurotransmitter, by being the crucial components, whose functional state is impaired under VDD. The critical changes with synaptic vesicles occurred at the docking step of the process, whereas malfunctioning of synaptic cytosolic proteins impacted the fusion event foremost. The decreased amplitude of exocytosis was inherent for non-excitable cells as well, as evidenced by lower platelet degranulation.

Our data suggest the presynaptic dysfunction and proinflammatory shift as the early events in the pathogenesis of VDD-associated disorders and provide evidences for the neuroprotective role of vitamin D3.

[Nutrimuscle-Conseils]

[Nutrimuscle-Diététique]

La carence en vitamine D induit le déséquilibre d'excitation / inhibition du cerveau et le changement pro-inflammatoire
Ludmila A.Kasatkina The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 119, février 2020,

Points forts
• La carence en vitamine D3 prédispose au développement de plusieurs troubles neurologiques.
• La carence en vitamine D3 provoque le déplacement pro-inflammatoire et l'élévation présynaptique [Ca2 +] i.
• Les dysfonctionnements du glutamate cérébral / GABAergique sont des événements précoces de la progression de la pathologie.
• Un taux de cholestérol élevé dans la membrane présynaptique a réduit la fusion membranaire médiée par SNARE.
• La vitamine D3 soutient l'équilibre dans la signalisation mGluR7 et le renouvellement des neurotransmetteurs.

La vitamine D3 fait partie des principaux neurostéroïdes dont le rôle dans le développement et le cerveau adulte est étudié de manière intensive. Sa forme active 1,25 (OH) 2D3 régule l'expression et le fonctionnement d'une gamme de protéines spécifiques au cerveau, qui orchestrent le renouvellement des neurotransmetteurs, la neurogenèse et la neuroplasticité. Malgré de nombreuses études sur le rôle de la vitamine D dans la fonction cérébrale normale et pathologique, il existe peu de preuves sur les mécanismes d'altérations de la neurotransmission excitatrice et inhibitrice sous carence en vitamine D (VDD).

En utilisant le modèle animal, nous avons caractérisé le dysfonctionnement de la neurotransmission excitatrice et inhibitrice sous VDD alimentaire. Le décalage entre la libération non stimulée et évoquée de GABA sous VDD a été largement inversé après le traitement de VDD, alors que les déficiences du système glutamatergique n'ont été que partiellement récupérées après un mois de supplémentation en vitamine D3. L'augmentation du niveau de glutamate externe et la libération non stimulée de GABA dans les terminaisons nerveuses cérébrales étaient associées à une production de ROS intensifiée et à une augmentation du [Ca2 +] i pendant la présynapse. La modulation allostérique négative des récepteurs présynaptiques mGlu7 a significativement amélioré la libération exocytotique de GABA, qui a été diminuée sous VDD, suggérant ainsi l'effet neuroprotecteur d'une telle modulation de la neurotransmission inhibitrice.

Les membranes plasmiques synaptiques et les protéines cytosoliques contribuent à la diminution de la libération stimulée des neurotransmetteurs, en étant les composants cruciaux, dont l'état fonctionnel est altéré par la DMV. Les changements critiques avec les vésicules synaptiques se sont produits à l'étape d'accostage du processus, tandis que le dysfonctionnement des protéines cytosoliques synaptiques a eu un impact sur l'événement de fusion avant tout. L'amplitude réduite de l'exocytose était également inhérente aux cellules non excitables, comme en témoigne une dégranulation plaquettaire plus faible.

Nos données suggèrent le dysfonctionnement présynaptique et le changement pro-inflammatoire en tant qu'événements précoces de la pathogenèse des troubles associés aux maladies cardiovasculaires et fournissent des preuves du rôle neuroprotecteur de la vitamine D3.