- •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
3.1.4 Пентобарбитал по-разному модулирует гамКергические токи, вызываемые аппликацией caca (50 м)
ГАМКСрецепторы не чувствительны к аллостерическим модуляторам ГАМКАрецепторов, включая барбитураты (Barnard et al. 1998; Bormann 2000b; Johnston 1996; Zhang et al. 2001). Если ток, возникающий при аппликации САСА (50 µМ), опосредован ГАМКСрецепторами, то он не должен быть чувствителен к
Рис. 3.1.5 Пентобарбитал потенцирует ток, вызываемый аппликацией CACA в интернейронах, но не в пирамидных клетках
Аппликация CACA проводилась при базовых условиях (контр., ), при добавлении 10 μМ (пент 10, ) и 100 μМ пентобарбитала (пент 100, ). Добавление пентобарбитала в суперфузионный раствор приводило к концентрационно-зависимому сдвигу тока компенсации как в интернейронах (а, данные с одной клетки), так и в пирамидных клетках (б, данные с одной клетки). Причем, ток в ответ на аппликацию CACA (агониста ГАМКСрецепторов) усиливался в интернейронах и оставался неизменным в пирамидных клетках при добавлении пентобарбитала (аллостерического модулятора ГАМКАрецепторов).в, Гистограмма, показывающая усредненный эффект пентобарбитала на ток вызываемый CACA: в интернейронах в присутствии 10 μМ пентобарбитала ток достигал 12015 %; n=4; p=0,12 от тока при базовых условиях, а присутствии 100 μМ пентобарбитала 29638 %; n=4; p=0,008, тогда как в пирамидных нейронах эти значения были 964 %; n=4; p=0,39 и 12241 %; n=4; p=0,62. Эти результаты указывают на наличие в пирамидных нейронах ГАМК рецепторов, фармакологически сходных с ГАМКС, тогда как в интернейронах фармакологический профиль рецепторов, активируемых CACA, не может быть отнесен ни к одному из известных типов рецепторов. *: p<0,05
пентобарбиталу. Когда мы провели аппликацию CACA в присутствии пентобарбитала (10 и 100 М), мы не обнаружили в пирамидных клетках изменений в величине САСА-тока, по сравнению с током в отсутствие пентобарбитала (964 % - ток в присутствии 10М пентобарбитала от тока в его отсутствие; n=4; p=0,39 и 12241 % в присутствии 100М пентобарбитала; n=4; p=0,62; Рис. 3.1.5б,в). Учитывая, что пентобарбитал значительно потенцирует ГАМКергические ТПСТ в пирамидных клетках, можно сделать заключение о наличии в них отдельных популяций ГАМКА и ГАМКС-подобных рецепторов.
Неожиданно, токи, вызываемые аппликацией CACA в интернейронах, значительно усиливались в присутствии пентобарбитала (120 15 %; n=4; p=0,12 и 29638 %; n=4; p=0,008 при добавлении 10 и 100М пентобарбитала, соответственно; Рис. 3.1.5а,в). Таким образом, ГАМКергические рецепторы в интернейронах, которые активируются САСА, также модулируются пентобарбиталом. Таких фармакологических свойств ГАМКергических рецепторов никогда прежде показано не было. Чтобы исключить возможность ошибки, мы решили провести более детальное изучение особенностей данных токов с использованием других специфических агонистов и антагонистов ГАМКАи ГАМКСрецепторов.
3.1.5 Тпст в интернейронах, регистрируемые в присутствии 100 м пикротоксина, обладают повышенной чувствительностью к антагонисту гамкс рецепторов
Помимо использования специфического агониста ГАМКСрецепторов для разделения ГАМКАи ГАМКС, можно воспользоваться селективными антагонистами данных рецепторов.
В представленной работе мы использовали (1,2,5,6-тетрогидропиридин-4-ил)метилфосфоновую кислоту (TPMPA) в качестве антагониста ГАМКСрецепторов (Ragozzino et al. 1996). Мы исследовали эффект 200М TPMPA на амплитуду синаптических ТПСТ в интернейронах и пирамидных клетках. Аппликация этого антагониста производила относительно небольшое снижение ТПСТ вызванных как в интернейронах, так и в пирамидных клетках (688 %; n=7 и 602 %; n=5 от базовых значений в интернейронах и пирамидных клетках, соответственно; p=0,28 t-тест между типами клеток Рис.3.1.6). Поскольку пикротоксин (100М) не полностью блокировал ТПСТ в интернейронах (Рис.3.1.1), мы решили проверить имеет ли остаточный ТПСТ отличную чувствительность к ТPMPA. Оказалось, что TPMPA в присутствии пикротоксина подавляет остаточный ТПСТ в значительно большей степени, чем ТПСТ до добавления пикротоксина (206 %; n=4; от базовых значений ТПСТ в присутствии пикротоксина; p=0,03 t-тест между эффектами TPMPA на ТПСТ с пикротоксином и без него; Рис.3.1.6).
Этот результат указывает на то, что популяция рецепторов в интернейронах, которая обладает сниженной чувствительностью к пикротоксину, обладает более высокой чувствительностью к TPMPA. Такой фармакологический профиль данных рецепторов указывает на их сходство с ГАМКСрецепторами (McGillem et al. 2000; Zhang et al. 1995b).