1.2.2 Критерии гетеросинаптической депрессии

Для доказательства того, что спилловер глутамата может модулировать ГАМКергическую передачу должны выполняться два следующих критерия:

Во-первых, необходимо показать наличие глутаматергических рецепторов на ГАМКергических терминалях или аксонах. Чтобы удовлетворить этому критерию могут быть использованы два подхода. Прежде всего, нужно получить данные высокоразрешающей иммуноцитохимии, демонстрирующие наличие глутаматных рецепторов в тормозных терминалях. Кроме этого, экзогенные агонисты глутамата должны изменять эффективность ГАМКергической передачи в электрофизиологических экспериментах. Однако, электрофизиологический метод не может считаться достаточно надежным. Существует много химических агентов, которые изменяют синаптическую передачу, но это лишь косвенно указывает на наличие гетерорецепторов, поскольку эффекты этих веществ могут быть не прямыми. Например, если аппликация глутамата вызывает высвобождение какого-то другого нейромодулятора, действующего на ГАМКергическую передачу, то это может ошибочно интерпретироваться как прямой эффект глутамата.

Во-вторых, необходимо показать, что синаптически высвобождаемый глутамат может создавать тот же самый эффект на ГАМКергическую передачу, как и аппликация экзогенного агониста. Экспериментально это достигается путем высокочастотной стимуляции глутаматергических волокон при последующем измерении амплитуды ГАМКергических ТПСТ. Однако, сложность заключается в том, что для достижения необходимого повышения внеклеточного глутамата, нужно внеклеточно стимулировать популяцию из многих аксонов. Некоторые из этих аксонов могут высвобождать другие нейромедиаторы. Для разрешения этой проблемы необходимо показать, что антагонисты глутаматергических рецепторов способны блокировать модуляцию ГАМКергической передачи при высокочастотной электрической стимуляции волокон. Другим доказательством глутаматергической природы гетеросинаптической модуляции может служить эффект фармакологического подавления захвата (uptake) глутамата. В случае, если гетеросинаптическая модуляция ГАМКергической передачи, вызванная высокочастотной стимуляции возбуждающих терминалей, происходит благодаря синаптически высвобождаемому глутамату, она будет услиливаться при блокадеuptakeэтого нейропередатчика.

1.2.3 Метаботропные рецепторы группы III в гиппокампе

Метаботропные рецепторы глутамата состоят из семи трансмембранных доменов и связаны с G-белками, которые опосредуют большинство из эффектов активации этих рецепторов. Сами рецепторы состоят из двух субъединиц, одна из которых связывает глутамат (Kunishima et al. 2000). Метаботропные глутаматные рецепторы (mGluR) делятся на 3 группы, хотя и обнаружено 8 различных генов, которые их кодируют (Ozawa et al. 1998; Pin and Duvoisin 1995).

Рецепторы группы I (mGluR1 и mGluR5) обычно расположены на постсинаптических мембранах вокруг синаптической щели (Baude et al. 1993). Они связаны через G-белок с фосфолипазой С. Таким образом, их активация приводит к увеличению инозитолтрифосфата и диацилглицерола. В некоторых случаях активация mGluR группы I приводит к эффектам, которые не связанны с G-белком. Это указывает на то, что данные рецепторы могут быть связаны также и с другими каскадами вторичных посредников (Heuss et al. 1999).

Метаботропные глутаматергические рецепторы групп II (mGluR2 и mGluR3) и III (mGluR4, mGluR6, mGluR7 и mGluR8) расположены пресинаптически. Так, в мшистых волокнах mGluR2 расположены на мембранах аксонов, хотя и далеко от места высвобождения глутамата. Это указывает на то, что для их активации требуется диффузия глутамата от места его высвобождения (Yokoi et al. 1996). Рецепторы группы  III обнаружены внутри синапсов: близко к активной зоне или даже внутри ее (Shigemoto et al. 1997; Shigemoto et al. 1996). Обе группы рецепторов через G-белки снижают активность аденилатциклазы. Одним из принципиальных различий между двумя группами рецепторов является их чувствительность к фармакологическим препаратам. Например, L-AP4 является селективным агонистом метаботропных рецепторов группы III, но не группы II.

Особый интерес в качестве потенциального участника гетеросинаптических взаимодействий в гиппокампе привлекают mGluR группы III. Во-первых, это связано с их близостью к месту выброса медиатора. Во-вторых, есть иммуноцитохимические данные о том, что эти рецепторы могут находиться пресинаптически как в возбуждающих, так и в тормозных терминалях (Shigemoto et al. 1997). Как указывалось выше, группа III метаботропных рецепторов состоит из рецепторов классов 4, 6, 7, 8 (Pin and Duvoisin 1995). mGluR 6 и 8 не были обнаружены в поле CA1 гиппокампа (Shigemoto et al. 1996). При этом была продемонстрирована иммунореактивность для mGluR 4 и 7(Shigemoto et al. 1997).

Кроме того, было показано, что присутствие метаботропных рецепторов на пресинаптической терминали зависит от типа постсинаптического нейрона. Рецепторы группы IIIв поле СА1 обнаруживаются только на глутамат- и ГАМКергических терминалях, оканчивающихся на интернейроне, но не на пирамидной клетке (Shigemoto et al. 1996). До настоящего времени наибольшее внимание уделялось глутаматергическим синапсам, посколькуmGluRрассматиривались в качестве ауторецепторов. Аппликация селективного агониста рецепторов группы III (L-AP4) приводила к депрессии ВПСТ в интернейронах, но не в пирамидных клетках (Scanziani et al. 1998).

Если экстраполировать данные о модуляции метаботропными рецепторами глутаматергической передачи в интернейронах, можно предположить, что они будут также клеткоспецифично модулировать и ГАМКергические токи.

В качестве следующей задачи представленной работы было поставлено исследование роли пресинаптических метаботропных рецепторов глутамата в модуляции тормозной ГАМКергической передачи между двумя интернейронами и интернейроном и пирамидной клеткой. Мы также решили проверить может ли диффузия глутамата с возбуждающих синапсов активировать эти рецепторы, находящиеся в ГАМКергических синапсах.