- •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
3.1.6 Токи, опосредованные гамКергическими рецепторами, в присутствии 100 м пикротоксина возникают за счет характерной Cl-/hco3- ионой проводимости
Исходя из полученных данных, можно заключить, что пикротоксин (100 М) изолирует в интернейронах популяцию ионотропных ГАМКергических рецепторов с
Рис. 3.1.6 ТПСТ в интернейронах, изолированные аппликацией 100 μМ пикротоксина, более чувствительны к TPMPA
Мы исследовали чувствительность ТПСТ в интернейронах (а1) и пирамидных клетках (а2) к TPMPA (антагонисту ГАМКСрецепторов). Было показано, что TPMPA 200 μМ подавляет ТПСТ в отсутствии пикротоксина в обоих типах клеток лишь в небольшой степени, тогда как ТПСТ, оставшийся в интернейронах после добавления 100 μМ пикротоксина, подавляется значительно (а3). Оригинальные записи ТПСТ (усреднены по 10 последовательным ответам) полученные с одного интернейрона и одной пирамидной клетки.б, Гистограмма, демонстрирующая усредненные данные полученные с нескольких клеток. TPMPA (200 μМ) подавлял ТПСТ в пирамидных нейронах (ПК) до 602 % (n=5) от базовых значений, в интернейронах в отсутствие пикротоксина (ИН) до 688 % (n=7) и в присутствии 100 μМ пикротоксина (ИН пикр) до 206 % (n=4).
*: p=0,03
нетипичными фармакологическими свойствами. По этой причине дальнейшую часть исследования мы провели в присутствии 100 М пикротоксина. Для того чтобы проверить соответствует ли ионный состав ТПСТ в присутствии пикротоксина току, опосредуемому ионотропными ГАМКергическими рецепторами мы построили зависимости регистрируемого тока от потенциала фиксации (I-V зависимости). Использование I-V зависимостей позволило нам определить потенциал реверсии ТПСТ (Рис. 3.1.7а). Традиционно ГАМКергический ТПСТ рассматривается как ток, состоящий из анионов Cl-и HCO3-. Мы рассчитали ECl-/HCO3-по уравнению Нернста, исходя из содержания этих ионов во внеклеточном и внутриклеточном растворах. При использовании внутриклеточного раствора с высоким содержанием ионов хлора (см. Материалы и методы: внутриклеточный раствор на основе CsCl) ТПСТ меняли направление при –0,25 мВ (n=6), что соответствует ECl-/HCO3-(-1,15 мВ) (Рис. 3.1.7а1). При использовании внутриклеточного раствора с низким содержанием ионов хлора (см. Материалы и методы: внутриклеточный раствор на основе Cs глюконата) потенциал реверсии ТПСТ смещался в соответствии с изменением концентрации данных ионов в область более негативных значений (Рис. 3.1.7а2). Ионтофорез ГАМК (100 мМ) и CACA (100 мМ) также вызывал токи с потенциалом реверсии соответствующим рассчетному ECl-/HCO3-(Рис. 3.1.7 б,в). Кроме этого, характерI-Vзависимостей ионтофоретических токов напоминалI-Vкривую, полученную для ТПСТ при использовании идентичного внутриклеточного раствора. Этот факт свидетельствует в пользу того, что синаптические и ионтофоретические токи опосредованы одинаковыми ионами и, вероятно, одинаковыми рецепторами. Это наблюдение, позволяет в дальнейшем рассматривать данные, полученные по ТПСТ и по ионтофоретическим токам вместе, для описания свойств одних и тех же рецепторов.
Рис. 3.1.7 ТПСТ и токи в ответ на ионтофорез ГАМК и CACA в присутствии пикротоксина в интернейронах опосредованы Cl-/HCO3-
а, ТПСТ в интернейронах полученные в присутствии D-APV (50 μM), NBQX (20 μM), CGP52432 (5M) и пикротоксина (100 µМ) при различных потенциалах фиксации с использованием внутриклеточного раствора с высоким (а1, n=6) и низким (а2, n=4) содержанием ионов хлора. Оригинальные записи, полученные с одного интернейрона для каждого раствора, показаны слева от ток-потенциал (I-V) зависимостей. Данные для I-V зависимостей усреднены по нескольким клеткам, в которых ТПСТ нормировались к ТПСТ при потенциале фиксации 80 мВ. Теоретически полученное по уравнению Нернста значение ECl‑HCO3-обозначено на графиках крестиком. Потенциал реверсии, полученный в данных экспериментах, был близок к расчетному потенциалу тока, опосредованного Cl-/HCO3-, и изменялся в соответствии с содержанием ионов хлора во внутриклеточном растворе. Токи в ответ на ионтофоретическую аппликацию 200 мМ ГАМК (б, n=4) и 200 мМ CACA (в, n=4) в тех же экспериментальных условиях при использовании внутриклеточного раствора с высоким содержанием ионов хлора в интернейронах при различных потенциалах фиксации изменялись сходным образом с ТПСТ, а их потенциал реверсии соответствовал Cl-/HCO3-току. Таким образом, данные результаты свидетельствуют в пользу того, что как синаптически высвобождаемая ГАМК, так и ионтофоретические апплицированные агонисты (ГАМК и CACA) активирует одни и те же устойчивые к пикротоксину ГАМКергические рецепторы, обладающие Cl-/HCO3-проводимостью. Разбросы указывают С.О.С.