- •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
3.1.8 Сравнение эффективности антагонистов гамка и гамкс рецепторов на устойчивые к пикротоксину токи, опосредованные гамКергическими рецепторами
Для подтверждения того, что ионотропные ГАМКергические рецепторы в интернейронах str.radiatum поля CA1 срезов гиппокампа обладают свойствами как ГАМКА, так и ГАМКСрецепторов, мы решили проверить эффект специфических антагонистов этих двух типов рецепторов на ТПСТ и ионтофоретически вызываемые токи в присутствии пикротоксина (100 μМ). В качестве антагониста ГАМКАрецепторов был выбран бикукуллин (10 μМ), а в качестве антагониста ГАМКСрецепторов - TPMPA (200 μМ). Если эти токи гетерогенны, то компонент, опосредуемый ГАМКСрецепторами, будет подавляться TPMPA, но будет нечувствительным к бикукуллину. Компонент, опосредованный ГАМКАрецепторами, должен подавляться бикукуллином, но быть нечувствительным к TPMPA. На рисунке
Рис. 3.1.10 ТПСТ и ионтофоретические ГАМК-, CACA- и изогувазин -токи в интернейронах, в присутствии 100 μМ пикротоксина, подавляются как антагонистом ГАМКСрецепторов TPMPA, так и ГАМКА– бикукуллином
(см. подписи на следующей странице)
Мы сравнили эффекты специфических антагонистов ГАМКСи ГАМКАрецепторов: TPMPA (200 µМ; буквы с индексом1) и бикукуллина (10 µМ; буквы с индексом2), соответственно. ТПСТ (а1,а2), ионтофоретические токи в ответ на аппликацию ГАМК (б1,б2), CACA (в1,в2) и изогувазин (г1,г2), полученные в присутствии пикротоксина 100 µМ, подавлялись в значительной степени обоими антагонистами. Данные показаны для одного интернейрона в каждом случае. Оригинальные токи (в каждом случае усреднение по 10 последовательным регистрациям) расположены над графиками динамики ответов и показывают ток до, во время и после добавления антагониста.д, Усредненные ответы, полученные по нескольким клеткам (статистические данные представлены в таблице 3.1.2).е, Относительная степень подавления ответов TPMPA и бикукуллином была сходной для всех четырех типов токов и могла быть линейно аппроксимирована.
3.1.10а,д показано, что ТПСТ в интернейронах, регистрируемые в присутствии пикротоксина, подавляются в значительной степени обоими антагонистами (23 ± 7 % от базовых значений; n=5; p=0,01 при аппликации TPMPA и 3 ± 3 %; n=4; p=0,002 при аппликации бикукуллина). Столь значительное подавление синаптических токов обоими антагонистами указывает на то, что они не могут состоять частично из ГАМКАи ГАМКСкомпонентов. Этот результат свидетельствует в пользу существования одной популяции рецепторов, обладающей свойствами обоих типов рецепторов. В подтверждение этому, токи, полученные в ответ на ионтофорез ГАМК или САСА, также в значительной степени подавлялись обоими антагонистами и (для ГАМК: 54 ± 3 % от базовых значений; n=4; p=0,02 при аппликации TPMPA и 15 ± 4 %; n=7; p=0,008 при аппликации бикукуллина; Рис. 3.1.10б,д; для САСА: 32 ± 4 % от базовых значений; n=4; p=0,015 при аппликации TPMPA; 8 ± 1 %; n=4; p=0,0007 при аппликации бикукуллина; Рис. 3.1.10в,д). Однако, ГАМК является эндогенным агонистом как ГАМКА, так и ГАМКСрецепторов. Для подтверждения фармакологического профиля ГАМКАрецепторов, мы использовали для ионтофореза специфический агонист этих рецепторов – изогувазин (100 мМ) (Kusama et al. 1993; Woodward et al. 1993). Ток, вызываемый изогувазином, также подавлялся как TPMPA,
Таблица 3.1.2 Эффект TPMPA и бикукуллина на ГАМКергические токи в интернейронах в присутствии пикротоксина (% от контроля) | |||||
|
TPMPA, % |
(n) |
бикукуллин, % |
(n) |
отношение |
ТПСТ |
23 ± 7 |
4 |
3 ± 3 |
5 |
6.96 |
ГАМК ионт. |
54 ± 3 |
4 |
15 ± 4 |
7 |
3.67 |
CACA ионт. |
32 ± 4 |
4 |
8 ± 0.5 |
4 |
4.23 |
изогувазин ионт. |
45 ± 8 |
5 |
12 ± 2 |
5 |
3.78 |
так и бикукуллином (45 ± 8 % от базовых значений; n=5; p=0,02 при аппликации TPMPA и 12 ± 2 %; n=5; p=0,017 при аппликации бикукуллина; Рис. 3.1.10г,д).
Относительная степень подавления всех вышеописанных токов (соотношение эффектов TPMPA/бикукуллин) была сходной (Рис. 3.1.10е и Таблица 3.1.2), что говорит о сходстве их природы. Таким образом, полученные данные указывают на наличие в интернейронах поля СА1 гиппокампа одной популяции ионотропных ГАМКергических рецепторов, но обладающей свойствами двух различных типов.