- •Научные консультанты:
- •Сокращения и глоссарий
- •Введение
- •Обзор литературы
- •1.1 Торможение в гиппокампе
- •1.1.1 ГамКергическая синаптическая передача
- •1.1.2 ГамКергические рецепторы
- •1.1.3 Разнообразие форм торможения
- •1.1.4 Механизмы и функциональное значение тонического торможения
- •1.2 Взаимодействие между глутамат и гамКергической системами
- •1.2.1 Гетеросинаптические взаимодействия
- •1.2.2 Критерии гетеросинаптической депрессии
- •1.2.3 Метаботропные рецепторы группы III в гиппокампе
- •1.2.4 Каинатные рецепторы в гиппокампе
- •1.3 Механизмы фокального эпилептогенеза
- •1.3.1 Исследования эпилептогенеза
- •1.3.2 Критерии развития эпилептиформной активности
- •1.3.3 Возбуждающие механизмы в эпилептогенезе
- •1.3.4 Тормозные механизмы в эпилептогенезе
- •1.4 Постановка цели и задач исследования
- •2. Материалы и методы
- •2.1 Срезы гиппокампа
- •2.1.1 Приготовление и растворы
- •2.1.2 Рабочая установка для поддержания срезов и манипуляторы
- •2.1.3 Идентификация клеток с помощью световой микроскопии
- •2.2 Регистрация и анализ полевых потенциалов
- •2.3 Записи и анализ токов (потенциалов) в режиме фиксации потенциала (тока) с одиночных нейронов
- •2.3.1 Электроды и внутриклеточные растворы
- •2.3.2 Проведение регистраций и сохранение данных
- •2.3.2 Анализ спонтанных и вызванных ответов в режиме фиксации потенциала
- •2.4 Записи и анализ ответов на ионтофоретические аппликации
- •2.5 Записи и анализ токов с outside-out patch
- •2.5.1 Приготовление outside-out patch
- •2.5.2 Система быстрой аппликации веществ
- •2.5.3 Определение биофизических свойств рецепторов с использованием анализа токов, полученных с outside-out пейчей
- •2.6 Модели эпилептогенеза in vivo
- •2.6.1 Электрический киндлинг
- •2.6.2 Модель аудиогенной судорожной активности. Аудиогенный киндлинг
- •2.7 Использованные вещества
- •2.8 Статистический анализ
- •3 Результаты исследованИй и их обсуждение
- •3.1 Нетипичные фармакологические свойства гамКергических рецепторов в гиппокампальных интернейронах
- •3.1.1 Различная чувствительность ионотропных гамКергических рецепторов к пикротоксину в интернейронах и пирамидных клетках
- •3.1.2 Ионные каналы ионотропных гамКергических рецепторов в интернейронах и пирамидных клетках имеют различную проводимость
- •3.1.3 Ионотропные гамКергические рецепторы как в интернейронах, так и пирамидных клетках чувствительны к агонисту гамкс рецепторов
- •3.1.4 Пентобарбитал по-разному модулирует гамКергические токи, вызываемые аппликацией caca (50 м)
- •3.1.5 Тпст в интернейронах, регистрируемые в присутствии 100 м пикротоксина, обладают повышенной чувствительностью к антагонисту гамкс рецепторов
- •3.1.6 Токи, опосредованные гамКергическими рецепторами, в присутствии 100 м пикротоксина возникают за счет характерной Cl-/hco3- ионой проводимости
- •3.1.7 Эффект аллостерических модуляторов гамка рецепторов на устойчивые к пикротоксину токи, опосредованные гамКергическими рецепторами
- •3.1.8 Сравнение эффективности антагонистов гамка и гамкс рецепторов на устойчивые к пикротоксину токи, опосредованные гамКергическими рецепторами
- •3.1.9 Интернейроны содержат рецепторы, обладающие нетипичными фармакологическими свойствами
- •3.1.10 Нетипичные гамКергические рецепторы и традиционные типы рецепторов (гамка и гамкс)
- •3.1.11 Возможная субъединичная композиция нетипичных гамКергических рецепторов в интернейронах
- •Заключение
- •3.2 Регуляция возбудимости нейронов гиппокампа за счет гамКергического тонического торможения
- •3.2.1 Базовый тонический гамКергический ток специфичен для интернейронов, но не пирамидных клеток
- •3.2.2 Увеличение внеклеточной концентрации гамк ведет к возникновению тонического тока в пирамидных клетках и повышению в интернейронах
- •3.2.3 Температурная зависимость тонического гамКергического тока и фазических спонтанных тпст
- •3.2.4 Возможная роль тонического торможения в эпилептогенезе
- •3.2.5 Заключение
- •3.3 Модуляция гамКергической передачи в гиппокампе метаботропными рецепторами
- •3.3.1 L-ap4 подавляет и тормозные, и возбуждающие синаптические токи в интернейронах
- •Демонстрирующих отсутствие метаботропных рецепторов группы III на терминалях коллатералей Шаффера, оканчивающихся на пирамидных клетках са1.
- •3.3.2 Синаптически высвобождаемый глутамат снижает тпст
- •3.3.3 Глутамат опосредует гетеросинаптическую депрессию тпст
- •3.3.4 Изменения в эффективности обратного захвата глутамата влияет на гетеросинаптическую депрессию
- •3.3.5 Метаботропные рецепторы группы III опосредуют гетеросинаптическую депрессию по двум различным механизмам
- •3.3.6 Метаботропные рецепторы группы III модулируют частоту спонтанных тпст
- •3.3.7 Возможные молекулярные механизмы депрессии тпст при активации mGluR группы III
- •3.3.8 Последствия активации mGluR группы III для общей возбудимости нейрональной сети поля са1
- •3.3.9 Гетеросинаптическая депрессия, опосредованная метаботропными гамкb рецепторами
- •3.3.10 Заключение
- •3.4 Каинатные рецепторы модулируют гамКергическое торможение в гиппокампальных интернейронах
- •3.4.1 Каинат увеличивает частоту и амплитуду спонтанных тпст в интернейронах
- •3.4.2 Каинат увеличивает вероятность генерации антидромных потенциалов действия в интернейронах
- •3.4.3 Каинат вызывает спонтанные аксональные потенциалы действия
- •3.4.4 Спилловер глутамата активирует аксональные каинатные рецепторы
- •3.4.5 Последствия аксональной деполяризации, вызываемой каинатными рецепторами, для гамКергической передачи
- •3.4.6 Каинат усиливает вызванные тпст в интернейронах
- •3.4.7 Каинат приводит к увеличению гамКергического тонического тока
- •3.4.8 Последствия усиления гамКергической передачи в интернейронах, вызываемой каинатными рецепторами, для возбудимости нейрональной сети
- •3.4.9 Заключение
- •3.5 Оказывают ли метаботропные рецепторы группы III и каинатные рецепторы противоположное действие на гамКергическую передачу?
- •3.6 Механизмы развития пачечной активности в гиппокампе
- •3.6.1 Кратковременные увеличения внеклеточной концентрации калия создают долговременное снижение порога развития пачечных разрядов в поле са1 гиппокампа
- •3.6.2 Развитие пачечных разрядов в поле са1 гиппокампа не зависит от активности нейронов поля са3
- •3.6.3 Окклюзия развития пачечных разрядов в поле са1 в ответ на кратковременные увеличения внеклеточной концентрации калия в моделях эпилептогенеза in vivo
- •3.6.4 Является ли пачечная активность в поле са1 гиппокампа эпилептиформной?
- •3.6.5 Способность пирамидных нейронов поля са1 генерировать пачечные разряды сопровождается повышением возбудимости этих клеток
- •3.6.6 Роль nmda рецепторов и l-типа кальциевых каналов в повышение возбудимости пирамидных клеток и генерации пачечных разрядов
- •3.6.7 Заключение
- •Заключение
- •Клеткоспецифичность гамКергического торможения в гиппокампе
- •Клеткоспецифичность модуляции гамКергического торможения в гиппокампе
- •Возбудимость и торможение в эпилептогенезе
- •Эффектов веществ влияющих на гамКергические механизмы, описанные в данной диссертационной работе, представлена втаблице 4.1 (см также Рис. 4.1). Выводы
- •Список рисунков
- •Список литературы
Сокращения и глоссарий
ТД– ток действия. Ток, регистрируемый при генерации потенциала действия в режиме фиксации потенциала.
ПД– потенциал действия
ТПСТ– тормозный постсинаптический ток, регистрируется при активации тормозных постсинаптических рецепторов (в данной работеГАМКергических рецепторов) в режиме фиксации потенциала.
ГАМК– гамма-аминомаслянная кислота (ГАМКергические рецепторы- рецепторы, эндогенным агонистом которых являетсяГАМК. Это основные тормозные рецепторы вЦНС.
NMDA– N-метил-D-аспартат (NMDAрецепторы – глутаматергические рецепторы, связанные, как правило, с Ca2+приводимостью, при физиологических условиях в большинстве случаев канал этих рецепторов блокирован Mg2+)
ток компенсации– ток, который подает усилитель на клеточную мембрану в режимеwhole cellс целью фиксации необходимого потенциала. Изменения в токе компенсации отражают медленные изменения в потенциале мембраны, например, изменения тонической проводимости. Блокада ионотропных рецепторов и каналов, как привило, приводит к снижению тока компенсации. Устойчивый рост тока компенсации в течение эксперимента может отражать ухудшение состояния клетки и ее гибель (падение потенциала покоя требует большего тока для фиксации потенциала).
whole cell(англ. целая клетка) – в данном контексте означает проведение записей с целой клетки с использованием метода пейч-кламп.
ЦНС- центральная нервная система
входное сопротивление – сопротивление, основным компонентом которого является сопротивление клеточной мембраны. В данной работе входное сопротивление измерялось в ходе каждого эксперимента в режиме фиксации потенциала по форме тока вызываемого кратковременным гиперполяризующим сдвигом потенциала.
mGluR (от англ. metabotropic glutamate receptors) – метаботропные рецепторы глутамата. Делятся на три группы I, II и III. Каждая группа включает в себя также несколько классов рецепторов.
AMPA– α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолепропионат, агонистAMPA/каинатных рецепторов глутамата.AMPAрецепторы – ионотропный подтип глутаматергических рецепторов, опосредующий основную часть возбуждающей глутаматергической синаптической передачи.
uptake(от англ. поглощение) – термин, определяющий обратный захват нейропередатчика, высвободившегося при синаптическом событии. Как правило, он осуществляется благодаря глиальным и нейрональным транспортерам и предотвращает чрезмерное повышение внеклеточной концентрации нейропередатчиков.
РТХ – пикротоксин, антагонист ионотропных ГАМКергических рецепторов.
ВПСТ- возбуждающий постсинаптический ток, регистрируется при активации возбуждающих постсинаптических рецепторов (в данной работе глутаматергических рецепторов) в режиме фиксации потенциала.
с.о.с– стандартная ошибка среднего, статистический параметр (см. Материалы и методы)
спилловер (от англ. spillover – растекание, в данном случае, нейропередатчика) – термин, определяющий тип диффузной нейропередачи, когда нейропередатчик способен покидать синаптическую щель и активировать внесинаптические рецепторы или рецепторы в соседних синапсах.
ВПСП – возбуждающий постсинаптический потенциал (см. такжеВПСТ;пВПСТ – полевойВПСТ, потенциал, регистрируемый внеклеточным электродом с целой популяции синапсов)
популяционный спайк(ПС)– суммарный ответ, получаемый при регистрации внеклеточным электродом в случае, когда несколько клеток одновременно генерируют потенциал действия. Амплитуда популяционного спайкаотражает число, амплитуду и синхронизацию одиночныхПД и служит мерой возбудимости и синхронизации нейронов.
потенциал волокон (пВ) – потенциал, регистрируемый внеклеточным электродом при активации группы пресинаптических волокон и возникающий в ответ на электрическую стимуляцию. Представляет собой суммацию потенциалов действия волокон, а его амплитуда, следовательно, отражает число одиночных потенциалов действия на данную силу стимула и возбудимость стимулируемых аксонов.
LTP (от англ. long term potentiation) – долговременная потенциация синаптической передачи. Термином, как правило, определяется состояние повышения эффективности глутаматергической синаптической передачи в результате предшествующей высокой активности данного синапса.
ПДС – пароксизмальный деполяризационный сдвиг. Резкий деполяризующий сдвиг мембранного потенциала нейрона, который приводит к генерации пачечного разряда. Считается одним из механизмов формирования эпилептиформной активности.
окклюзия –термин, который в данной работе использован для обозначения факта, что развитие одного электрофизиологического состояния препятствует развитию другого. В частности, развитие пачечной активности при эпилептогенезе в моделях in vivo не позволяло развиваться дополнительным спайкам в модели пачечной активности in vitro. Наличиеокклюзииуказывает на возможное сходство механизмов развития двух процессов.