- •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
Список рисунков
Рис. 1.1 Фармакологические характеристики ионотропных ГАМКергических рецепторов 18
Рис. 1.2 Рецепторы и транспортеры ГАМК в фазическом и тоническом торможении 28
Рис. 1.3 Эпилептогенные и антиэпилептогенные факторы. Механизмы синхронизации активности в группах нейронов 48
Рис. 2.1 Рабочая установка для проведения исследований на срезах гиппокампа и схема взаимодействия ее частей 58
Рис. 2.2 Область СА1 гиппокампа и типы клеток, с которых производилась запись 60
Рис. 2.3 Регистрация полевых потенциалов из идентифицированных областей гиппокампа и оценка развития пачечной активности 63
Рис. 2.5 Схема регистрации ионтофоретических токов на примере интернейрона поля СА1 гиппокампа 73
Рис. 2.6 Схема регистрации токов с outside-out пейча с использованием системы быстрой аппликации 76
Рис. 2.7 Использование метода нестационарного дисперсионного анализа для определения биофизических параметров ГАМКергических рецепторов 79
Рис. 3.1.1 ТПСТ в интернейронах менее чувствительны к пикротоксину, чем в пирамидных клетках 87
Рис. 3.1.2 Ионотропные ГАМКергические рецепторы в пирамидных клетках обладают более высокой средней проводимостью одиночного канала, чем в интернейронах 89
Рис. 3.1.3 Генерализованная аппликация САСА (50 µМ) вызывает большие по амплитуде токи в пирамидных клетках, чем в интернейронах 92
Рис. 3.1.4 Ток, вызываемый аппликацией CACA, связан с прямой активацией ионотропных ГАМКергических рецепторов 94
Рис. 3.1.5 Пентобарбитал потенцирует ток, вызываемый аппликацией CACA в интернейронах, но не в пирамидных клетках 96
Рис. 3.1.6 ТПСТ в интернейронах, изолированные аппликацией 100 μМ пикротоксина, более чувствительны к TPMPA 99
Рис. 3.1.7 ТПСТ и токи в ответ на ионтофорез ГАМК и CACA в присутствии пикротоксина в интернейронах опосредованы Cl-/HCO3- 101
Рис. 3.1.8 Пентобарбитал (100 µМ) приводит к увеличению ТПСТ и ионтофоретических ГАМК и CACA токов в присутствии пикротоксина (100 µМ) 103
(см. подписи на следующей странице) 103
Рис. 3.1.9 ТПСТ в интернейронах, изолированные аппликацией 100 μМ пикротоксина, менее чувствительны к золпидему 105
Рис. 3.1.10 ТПСТ и ионтофоретические ГАМК-, CACA- и изогувазин -токи в интернейронах, в присутствии 100 μМ пикротоксина, подавляются как антагонистом ГАМКС рецепторов TPMPA, так и ГАМКА – бикукуллином 107
(см. подписи на следующей странице) 107
Рис. 3.1.11 Фармакологический профиль ионотропных ГАМКергических рецепторов, опосредующих пикротоксин-нечувствительные ТПСТ в интернейронах str.radiatum поля СА1 гиппокампа 110
Рис. 3.2.1 Пикротоксин подавляет сТПСТ как в интернейронах, так и пирамидных клетках 120
Рис.3.2.2 Тонический ток, опосредованный ионотропными ГАМКергическими рецепторами, и фазические токи (сТПСТ) в интернейронах обладают разной чувствительностью к пикротоксину 122
Рис. 3.2.3 Низкая концентрация SR95531 (0,5 µМ) селективно блокировала спонтанные ТПСТ, но не оказывала значительного эффекта на ток компенсации 123
Рис. 3.2.4 Увеличение внеклеточной концентрации ГАМК приводит к тоническому току и в интернейронах, и в пирамидных клетках 125
Рис. 3.2.5 Эффект повышения температуры на фазические сТПСТ и тонический ток в гиппокампальных нейронах 127
Рис. 3.2.6 Селективные антагонисты ионотропных ГАМКергических рецепторов могут обладать антиэпилептическим действием 132
Рис. 3.3.1 L-AP4, агонист метаботропных рецепторов группы III, подавляет моносинаптические ТПСТ и ВПСТ в интернейронах в равной степени 136
Рис. 3.3.2 L-AP4 сравнительно неэффективно в снижении ВПСТ и ТПСТ в пирамидных нейронах 138
Рис. 3.3.3 Депрессия ТПСТ, вызываемая серией низкочастотных стимулов, чувствительна к MSOP (100 μМ) 140
Рис. 3.3.4 Гетеросинаптическая депрессия ТПСТ, опосредованная ГАМКB и метаботропными рецепторами группы III 142
Рис. 3.3.5 Увеличение гетеросинаптической депрессии, опосредованной mGluR группы III, при блокаде обратного захвата глутамата 145
Рис. 3.3.6 Двухфазная динамика гетеросинаптической депрессии, опосредованной метаботропными рецепторами группы III 148
Рис. 3.3.7 L-AP4 снижает частоту спонтанных ТПСТ, но не ВПСТ в интернейронах 151
Рис. 3.3.8 Схема активации пресинаптических mGluR группы III за счет спилловера глутамата 155
Рис. 3.3.9 Схема взаимодействия метаботропных рецепторов-детекторов внеклеточной концентрации ГАМК (ГАМКB) и глутамата (mGluR) 160
Рис. 3.4.1 Каинат вызывает увеличение частоты и амплитуды спонтанных ТПСТ (сТПСТ). 164
Рис.3.4.2 Каинат снижает порог возникновения антидромных токов действия 167
Рис. 3.4.3 Активация аксональных каинатных рецепторов вызывает спонтанные ТД, которые не зависят от соматического потенциала фиксации 171
Рис. 3.4.4 Синаптически высвобождаемый глутамат увеличивает возбудимость аксонов через каинатные рецепторы 173
Рис. 3.4.5 Аппликация 1 μМ, но не 250 нМ, каината повышает частоту миниатюрных ТПСТ в интернейронах срезов гиппокампа крыс 176
Рис. 3.4.6 Фармакологическое выделение ТПСТ, опосредованных ионотропными ГАМКергическими рецепторами 179
Рис 3.6.3 Гипотетическая схема развития ритмической (эпилептиформной) активности в гиппокампе 202
Рис. 3.6.5 Механизмы формирования пачечной активности 206
Рис. 3.6.6 Роль NMDA рецепторов и L-типа кальциевых каналов в развитии пачечной активности и увеличении возбудимости пирамидных нейронов в поле СА1 гиппокампа 209
Рис. 4.1 Механизмы регуляции возбудимости нейрональной сети поля СА1 гиппокампа .................................................................................................................212