3.4.2 Каинат увеличивает вероятность генерации антидромных потенциалов действия в интернейронах

Мы проверили существование деполяризующих аксональных каинатных рецепторов в интернейронах, проведя исследование влияния аппликации каината на порог генерации антидромного потенциала действия. Для избежания деполяризующего действия каината через соматодендритные рецепторы, мы записывали интернейроны в режиме фиксации потенциала. В этом случае сома и дендриты интернейронов находились при одном и том же потенциале (-60 мВ), который поддерживался при аппликации каината за счет тока компенсации. Однако, более тонкий аксон не мог быть фиксирован при данном потенциале и оставлася электрически независимым. Антидромные потенциалы действия вызывались монополярным стимулирующим электродом, расположенном в str.orience, и регистрировались в соме в виде токов действия (ТД). В двух из семи нейронов нам не удалось получить антидромных ТД. По всей видимости, аксон этих клеток был поврежден при приготовлении препаратов или не распространялся в str.orience.

Прежде, чем исследовать эффект каината на снижение порога антидромных ТД, мы проверили, можем ли мы разделить ТД вызываемые утечкой синаптического тока в дендритах от антидромных. На рисунке 3.4.2а показано, что при неблокированных AMPA, MNDA и ГАМКергических рецепторах, в ответ на электрическую стимуляцию возникает синаптический ток, способный достичь достаточной амплитуды, чтобы вызвать ТД утечки. Однако, этот ТД утечки имел более высокую латентность, по сравнению с антидромным, и исчезал при блокаде AMPA, NMDA, ГАМК_А, ГАМК_Bи mGluR группы III рецепторов. Таким образом, не смотря на имеющиеся данные о том, что каинатные рецепторы деполяризуют интернейроны благодаря ВПСП, достигающим порога генерации ПД (Cossart et al. 1998), мы не обнаружили подобного эффекта в данном исследовании. Действительно, блокировав AMPA, NMDA, ГАМК_А, ГАМК_Bи mGluR группы III рецепторы, мы не смогли зарегистрировать никакого синаптического тока (каинатного ВПСТ) ни в одном из интернейронов.

Рис.3.4.2 Каинат снижает порог возникновения антидромных токов действия

(подпись на следующей странице)

а₁, Стимуляция посредством монополярного электрода, установленного в str.orience вызывает ТД в интернейронах str.radiatum.а₂, Можно получить четыре типа ответов в зависимости от позиции и интесивности стимуляции. Оригинальные записи, полученные с одного интернейрона, слева на право: 1) за антидромным ТД возникает постсинаптический ток (ПСТ) и вызваный им ТД; 2) за антидромным ТД возникает только ПСТ; 3) только ПСТ без антидромного ТД; 4) ПСТи вызванный им ТД, но без антидромного ТД.а₃, После блокады AMPA, NMDA, ГАМК_А, ГАМК_BиmGluRгруппы III возникал только антидромный ТД по принципу “все-или-ничего”.б, Каинат (250 нМ, n=5) производил значительное увеличение вероятности возникновения антидромных ТД.б₁, Оригинальные записи, полученные с одного интернейрона, демонстрируют вероятность возникновения антидромного ТД до, во время и после аппликации каината.б₂, Вероятность возникновения ТД, нормированная к базовой вероятности.б₃, Каинат производил небольшое увеличение в токе компенсации.в₁-в₃, Эффект 1 μМ каината на вероятность возникновения ТД и на ток компенсации (n=4).г₁-г₃, 5 мМ K⁺не повышали вероятность ТД, не смотря на значительный эффект на ток компенсации (n=4). Эти данные выступают против гипотезы о том, что каинат увеличивает вероятность ТД за счет накопления внеклеточного K⁺.

Мы установили амплитуду антидромной электрической стимуляции таким образом, чтобы она приводила к возникновению ТД в 30 % случаев. Эксперименты были проведены в присутствии антагонистов AMPA, NMDA, ГАМК_А, ГАМК_Bи mGluR группы III рецепторов. Аппликация каината в концентрации 250 нМ производила обратимое увеличение в вероятности генерации ТД до >90 % (Рис. 3.4.2б; n=5; p=0.0008). Это указывает на то, что каинат снижает порог возникновения и/или обегчает ретроградное распространение аксональных потенциалов действия. Аппликация 1 μМ каината производила сходное, но более длительное повышение верояности возникновения потенциалов действия на околопороговую стимуляцию (Рис. 3.4.2в). Эффекты аппликации каината сопровождались увеличением тока компенсации и снижением амплитуды ТД, указывая на увеличение проводимости мембраны.

Полученные результаты можно объяснить прямой деполяризацией, возникающей при активации каинатных рецепторов. Другое возможное объяснение заключается в том, что каинатные рецепторы действуют не прямо, а вызывают высвобождение К⁺соседними нейронами, которые деполяризованы через дендрито-сомоматические каинатные рецепторы и постоянно разряжаются (Schmitz et al. 2000). Это повышение калия вызывает аксональную деполяризацию в исследуемой нейроне и снижение порога генерации в нем потенциалов действия. Чтобы проверить эту гипотезу, мы увеличили внеклеточную концентрацию калия и исследовали эффект этого увеличения на вероятность генерации ТД. Увеличение внеклеточного К⁺с 2,5 мМ до 5 мМ не изменяло вероятности ТД (Рис. 3.4.2г), при этом наблюдалось значительно большее увеличение в токе компенсации, чем при использовании 250 нМ или 1 μМ каината. Только, когда концентрация К⁺была увеличена до 7,5 мМ, нам удалось зарегистрировать увеличение вероятности генерации ТД в интернейронах. Эти результаты указывают на то, что эффект каината не может быть опосредован накоплением внеклеточного К⁺(см. также Schmitz et al. 2000).