WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

CGP значимо увеличивал среднюю амплитуду и понижал ПО, как быстрых, так и медленных входов (рис.5 А). В быстрых синапсах ПО снижалось с 1,68 ± 0,17 в контроле до 0,89 ± 0,11 в присутствии CGP (р < 0,001; n = 16; парный t-тест), а в медленных с 1,05 ± 0,05 в контроле до 0,87 ± 0,08 в присутствии CGP (р < 0,05; n = 7; парный t-тест; рис.5 А, В). При этом разные входы демонстрировали одинаковое значение ПО в присутствии CGP (р > 0,8).

Баклофен сильно снижал среднюю амплитуду вПСТ и увеличивал ПО (рис.5 Б). В быстрых синапсах ПО увеличивался с 1,44 ± 0,16 в контроле до 2,17 ± 0,26 в присутствии баклофена (р < 0,001; n = 8; парный t-тест), а в медленных с 1,13 ± 0,09 в контроле до 1,99 ± 0,16 в присутствии баклофена (р < 0,01; n = 4; парный t-тест; рис.5 Б, Д). В присутствии баклофена ПО значимо не различался в быстрых и медленных входах (р > 0,65).

Таким образом, эксперименты с CGP и баклофеном показали, что быстрые входы сильнее подавлены ГАМКБ рецепторами, чем медленные.

Основным источником внеклеточной ГАМК в маргинальной зоне неокортекса являются ГАМК транспортеры 2 и 3 типов. Для выявления роли внеклеточной ГАМК в подавлении входов на клетки-КР мы использовали SNAP. В быстрых синапсах ПО снижалось с 1,39 ± 0,27 в контроле до 0,81 ± 0,16 в присутствии SNAP (р < 0,01; n = 8; парный t-тест), а в медленных с 0,93 ± 0,07 в контроле до 0,78 ± 0,08 в присутствии SNAP (р < 0,05; n = 4; парный t-тест) (рис.5 Г). В присутствии SNAP ПО значимо не различался в быстрых и медленных входах (р > 0,8). Таким образом, мы заключили, что быстрые входы более чувствительны к внеклеточной ГАМК, чем медленные.

Рис. 5. Разная чувствительность входов к внеклеточной ГАМК.

  1. Записи вПСТб (верхние) и вПСТм (нижние) в контроле и в присутствии 1 мкМ CGP. Рисунок демонстрирует усреднённые записи, артефакты удалены.
  2. Записи вПСТб (верхние) и вПСТм (нижние) в контроле и в присутствии 10 мкМ баклофена. Рисунок демонстрирует усреднённые записи, артефакты удалены.
  3. Эффект 1 мкМ CGP на ПО вПСТб и вПСТм.
  4. Эффект 40 мкМ SNAP на ПО вПСТб и вПСТм.
  5. Эффект 10 мкМ баклофена на ПО вПСТб и вПСТм.

Примечание: * - p<0,5; ** - p<0,01; *** - p<0,001; нз – не значимо.

Вызванные постсинаптические потенциалы

Для понимания физиологической роли разных входов мы исследовали вызванные постсинаптические потенциалы (вПСП), образуемые быстрыми (вПСПб) и медленными (вПСПм) проекциями (рис.6 А). Для предотвращения возникновения ПД во внутрипипеточный раствор был добавлен QX-314 (2 мМ).

Подобно вПСТ, время нарастания вПСПб (6,5 ± 0,6 мс; n = 25) было значимо меньше времени нарастания вПСПм (10,4 ± 1,2 мс; n = 7; р < 0,01; рис.6 В), тогда как время полуспада значимо не различалось в обеих популяциях вПСП (74 ± 4 и 70 ± 8 мс для мПСПб (n = 25) и минПСТм (n = 7) соответственно; р > 0,5; рис.6 Г). Амплитуда вПСПб (25 ± 2 мВ; n = 25) значимо не отличалась от амплитуды вПСПм (16 ± 2 мВ; n = 7) (рис.6 Б). Среднее значение амплитуды вПСП без пропусков, у вПСПб было значимо больше чем у вПСПм (32 ± 1 и 22 ± 1 мВ для вПСПб (n = 25) и вПСТм (n = 7) соответственно; р < 0,001; рис.6 Б).

Рис. 6. Вызванные ПСП и их амплитудно-временные характеристики.

  1. Примеры вПСП с быстрой (вПСПб – сверху) и медленной (вПСПм – снизу) кинетикой нарастания.
  2. Среднее значение амплитуды вПСП (2 левых столбца) с быстрой и медленной кинетикой нарастания значимо не различается, в то время, как средняя амплитуда вПСП без учёта пропусков значимо больше у вПСПб. (*** - р < 0,001).
  3. Время нарастания у вПСПб и вПСПм.
  4. Время полуспада (T50) у вПСПм и вПСПб значимо не различалось.

Поскольку потенциал покоя у клеток-КР больше -60 мВ, а порог активации потенциал управляемых Na каналов равен -45 мВ, то и быстрые и медленные входы способны генерировать ПД. Однако, из-за более высокой вероятности высвобождения везикул в медленных синапсах можно ожидать более быстрое истощение при повышении частоты стимуляции, нежели в быстрых синапсах. Для проверки этой гипотезы мы убрали QX-314 из внутрипипеточного раствора и определяли эффективность синаптической передачи (Эффективность = количество стимулов / количество ПД) при разных частотах стимуляции.

Рис.7. Зависимая от частоты стимуляции эффективность синаптической передачи.

  1. Примеры записей, демонстрирующих паттерн генерации ПД клетками-КР в ответ на стимуляцию быстрых (сверху) и медленных (снизу) входов с частотой 1 Гц.
  2. Примеры записей, демонстрирующих паттерн генерации ПД клетками-КР в ответ на стимуляцию быстрых (сверху) и медленных (снизу) входов с частотой 5 Гц.
  3. Эффективность генерации ПД при стимуляции с частотой 0,1 Гц у быстрых и медленных входов значимо не различается.
  4. Эффективность генерации ПД в ответ на стимуляцию в 1 Гц у быстрых входов значимо больше, чем у медленных. (*** - р < 0,001).
  5. Эффективность генерации ПД в ответ на стимуляцию в 5 Гц у быстрых входов значимо больше, чем у медленных. (*** - р < 0,001).

Примечание: Эффективность = кол-во. ПД / кол-во. стимулов

При частоте стимуляции 0,1 Гц, оба входа были одинаково эффективны в передаче сигналов на клетки-КР (эффективность для быстрых связей 76 ± 3 % (n = 9) и для медленных связей 72 ± 4 % (n = 6); р > 0,9; рис.7 В). При стимуляции в 1 Гц эффективность быстрых входов была значимо больше, чем медленных (эффективность для быстрых связей 65 ± 6 % (n = 9) и для медленных связей 31 ± 5 % (n = 6); р < 0,001; рис.7 А, Г). При 5 Гц выраженность различий только усилилась (эффективность для быстрых связей 51 ± 5 % (n = 9) и для медленных связей 7 ± 2 % (n = 6); р < 0,001; рис.7 Б, Д). Основываясь на полученных данных, мы заключили, что быстрые и медленные входы одинаково эффективны в передаче ПД, приходящих с низкой частотой, в то время как высокочастотные сигналы способны обрабатываться только быстрыми входами.

Заключение

Наши результаты показали, что клетки-КР получают два типа ГАМК-эргических входов с разной частотно зависимой эффективностью синаптической передачи сигналов. В настоящее время нет детальных данных о входах на клетки-КР. В маргинальной зоне коры описано временное сплетение ГАМК-эргических нервных волокон (Lauder J.M. и др. 1986), образованное: аксонами нейронов маргинальной зоны (Marin-Padilla M., 1998), аксонами нейронов подпластинки (Voigt T. и др. 2001) и внешними проекциями из zona incerta вентрального таламуса (Lin C.S. и др. 1990). Нейроны маргинальной зоны не проецируются на клетки-КР (Soda T. и др. 2003).

Стимуляция в подпластинке приводит к возникновению вПСТм, следовательно, медленные входы образованы проекциями из подпластинки. Быстро нарастающие вПСТ возникали только при стимуляции в маргинальной зоне. Zona incerta вентрального таламуса на ранних стадиях развития обладает повышенной метаболической активностью (Nicolelis M.A. и др. 2000), поэтому нейроны, проецирующие в маргинальную зону коры, демонстрируют высокую частоту спонтанных ПД и самопроизвольные высокочастотные вспышки электрической активности (Dammerman R.S. и др. 2000). Поскольку быстрые входы на клетках-КР способны обрабатывать сигналы с высокочастотным паттерном, мы полагаем, что они образованы обрезанными аксонами из Zona incerta. Однако, проверить гипотезу невозможно, так как нельзя получить целые проекции из zona incerta в маргинальную зону коры в срезах (Dammerman R.S. и др. 2000).

Клетки-КР выполняют ключевую роль в регуляции кортикогенеза. Они продуцируют рилин, ответственный за стратификацию кортикальной пластинки, и одновременно являются частью временной нейронной сети, обеспечивающей синаптогенез в коре. ГАМК для клеток-КР является единственным возбуждающим медиатором, поэтому электрическая активность этих клеток определяется активностью их ГАМК-эргических входов. Интенсивность синаптогенеза в нейронных сетях зависит от электрической активности нейронов (Chattopadhyaya B. и др. 2004). Поскольку клетки-КР являются элементами созревающей нейронной сети в коре (Radnikow G. и др. 2002), то источники входов на эти клетки, т.е. подпластинка и zona incerta, могут регулировать синаптогенез в коре. Если предположить, что продукция рилина зависит от электрической активности клеток-КР (например, через Са+2), то входы на клетки-КР могут регулировать не только синаптогенез, но и клеточную миграцию. Блокада ГАМК-эргических связей в маргинальной зоне бикукулином приводит к нарушению клеточной миграции in vitro и кортикальным мальформациям у крыс in vivo (Heck N. и др. 2007). Поскольку таламо-кортикальные проекции приходят в развивающуюся кору прежде чем она созреет (Molliver M.E. и др. 1973), то клетки-КР, через непосредственные входы из таламуса или опосредованно через подпластинку, могут синхронизировать развитие коры и таламуса.

Выводы:

  1. На дендритах клеток Кахаля-Ретциуса располагаются две популяции разных синапсов, генерирующие постсинаптические токи с разной кинетикой нарастания. Популяция постсинаптических токов с быстрой кинетикой нарастания по сравнению с постсинаптическими токами с медленной кинетикой нарастания характеризуются более высокой амплитудой и большим шумом на фазе спада. Кинетика спада у разных типов постсинаптических токов не различается.
  2. Разные популяции синапсов на клетках Кахаля-Ретциуса образованы разными аксональными проекциями. Популяция синапсов, генерирующая постсинаптические токи с медленной кинетикой нарастания (медленные синапсы), образована проекциями ГАМК-эргических интернейронов подпластинки. Другая группа синапсов, с быстрой кинетикой нарастания (быстрые синапсы), предположительно образована аксонами ГАМК-эргических нейронов из Zona Incerta вентрального таламуса.
  3. Постсинаптические токи, генерируемые разными синаптическими популяциями на клетках Кахаля-Ретциуса, различаются своей чувствительностью к золпидему. Это свидетельствует о том, что разные синапсы экспрессируют разные ГАМКА рецепторы. В медленных синапсах экспрессируются ГАМКА рецепторы, содержащие 1 и возможно 2 / 3 субъединицы, в то время как ГАМКА рецепторы в быстрых синапсах содержат только 2 / 3 субъединицы. Постсинаптические рецепторы в медленных синапсах находятся ближе к состоянию насыщения по сравнению с быстрыми синапсами.
  4. На основании анализа ответов на высокочастотную стимуляцию мы заключили, что быстрые синапсы характеризуются большей вероятность высвобождения везикул, но меньшей квантовой амплитудой, по сравнению с медленными синапсами. Размер пула везикул, готовых к высвобождению, не различается в разных группах синапсов.
  5. Медленные входы обладают меньшей чувствительностью к внеклеточной ГАМК, по сравнению с быстрыми входами.
  6. Быстрые и медленные входы одинаково эффективны при передаче потенциалов действия, приходящих с низкой частотой. Высокочастотные сигналы способны обрабатываться только быстрыми входами.

Практические рекомендации

Основные положения и выводы данной диссертационной работы целесообразно использовать в научно-исследовательской работе научных подразделений, изучающих развитие головного мозга и осуществляющих поиск веществ для фармакологической коррекции кортикогенеза, лечения и профилактики кортикальных мальформаций.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Dvorzhak A, Myakhar O, Kamkin A, Kirmse K, Kirischuk S. Postsynaptically different inhibitory postsynaptic currents in Cajal-Retzius cells in the developing neocortex.
    Neuroreport. 2008; Aug. 6;19(12):1213-6.
  2. Dvorzhak A., Kirmse K., Grantyn R. & Kirischuk S. Cajal-Retzius cells in the mouse neocortex receive two types of pre- and postsynaptically distinct GABAergic inputs. 6th Forum European Neuroscience, Geneva, Switzerland. FENS 2008; Abstr., Vol.4, 213.12.
  3. Myakhar O., Dvorzhak A., Kirischuk S. Postsynaptic characterization of two GABAergic inputs to Cajal-Retzius cells in the mouse neocortex. 6th Forum European Neuroscience, Geneva, Switzerland. FENS 2008; Abstr., Vol.4, 011.17.
  4. Kirmse K, Dvorzhak A, Henneberger C, Grantyn R, Kirischuk S. Cajal Retzius cells in the mouse neocortex receive two types of pre- and postsynaptically distinct GABAergic inputs. J. Physiol. 2007; Dec. 15;585(Pt 3):881-95.

Список сокращений

CV – вариация

Pr – вероятность высвобождения медиатора

Q – квантовый выброс

RRP – размер везикулярного пула, готового к высвобождению

ГАМК – гамма-аминомасляная кислота

Клетки-КР – клетки Кахаля-Ретциуса

ПД – потенциал действия

ПО - парное отношение

СО - стандартное отклонение

СОС - стандартная ошибка среднего

ПСТ - постсинаптические токи

минПСТ – миниатюрные ПСТ

минПСТм – минПСТ с медленной кинетикой нарастания

минПСТб – минПСТ с быстрой кинетикой нарастания

вПСТ – вызванные ПСТ

вПСТм – вПСТ с медленной кинетикой нарастания

вПСТб – вПСТ с быстрой кинетикой нарастания

вПСТ1 – амплитуда вПСТ на первый ответ при парной стимуляции

вПСТ2 – амплитуда вПСТ на второй ответ при парной стимуляции

вПСП - вызванные постсинаптические потенциалы

вПСПм – вПСП с медленной кинетикой нарастания

вПСПб – вПСП с быстрой кинетикой нарастания

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»