CC BY
36
Медицинские науки
Геворгян Л.Р.
Младший научный сотрудник лаб. нейроэндокринных взаимоотношений Института физиологии Л.А. Орбели НАН РА, Ереван
Электрофизиологическое исследование эффектов однократного применения Нуклео Ц.М.Ф.
Геворгян Л.Р
Специфические изменения нейрональных мембран и метаболизма структурных фосфолипидов возникают при ряде нейродегенеративных заболеваний, а также при других состояниях, связанных с изменениями нейротрансмиссии [1], что влияет на механизмы нейропластичности [2]. Изменения метаболизма фосфолипидов, в частности фосфатидилхолина, были признаны в качестве механизмов, запускающих сигнальный каскад апоптоза при целом ряде состояний [3]. Исследования демонстрируют повышение потребности в пиримидиновых нуклеотидах при поражениях нервной ткани [4]. В связи с важностью восстановления нейрональной активности после повреждения перифирических нервов, возникает необходимость экспериментального исследования эффектов препаратов, ускоряющих и/или увеличивающих синтез структурных фосфолипидов мембран; такие препараты оказывают защитное, восстанавливающее и репаративное действие в головном мозге [5]. Известно, что латеральный вестибу-лоспинальный тракт является одним из основных путей нисходящего управления разгибательных мышц тела, а его каудально-проектированные нейроны представляют собой в основном быстрые каналы связи между ядром Дейтерса и спинальными двигательными цепями, управляющими нижними конечностями [6]. Стимуляция латерального вестибулярного ядра (ЛВЯ) производит дисинаптический возбуждающий постсинаптический потенциал в основном через мотонейроны (МН) [7].
Нуклео Нуклео Ц.М.Ф. содержит нуклеотиды: цитиди-на монофосфат (ЦМФ), уридина трифосфат (УТФ), которые широко используют для лечения заболеваний ЦНС. Отсуствуют экспериментальные данные механизмов действия терапевтической дозы Нуклео. Целью данного изучения явилось электрофизиологическое исследование однократного воздействия Нуклео на МН поясничного отдела спинного мозга (СМ) и ЛВЯ — центров спинального и су-праспинального контроля седалищного нерва.
Материал и методы. Острые электрофизиологиче-ские эксперименты провадились на крысах-самцах Аль-бино, (220-280г). После обездвижения 1%-ым (25мг/кг, в/б) дитиллином животных переносили на искусственное дыхание. Изолированный поясничный отдел СМ для регистрации спайковой активности МН получали перерезкой скальпелем на уровне грудных (Т2-Т3) сегментов под местной новокаиновой анестезией. Далее производили дорсальную ламинэктомию пояснично-крестцового отдела СМ и отсепаровку седалищного нерва. После фиксации в стеретоксическом аппарате стеклянный микроэлектрод с диаметром кончика 1мкм, заполненный 2М раствором КС1 погружали в ЛВЯ, по координатам (АР-11.3; Ь-1.8-2.4; ВУ-6.6-7.4) и в передние рога серого вещества поясничных сегментов СМ (Ь4-Ь5) в область МН. Осуществляли экс-траклеточную регистрацию изменения частоты вызванной спайковой активности одиночных МН СМ (п=6) и нейронов ЛВЯ (п=6) при высокочастотной стимуляции (ВЧС) седалищного нерва — до и после однократного в/м введения терапевтической дозы (0,94 мг/кг) Нуклео Ц.М.Ф. ВЧС нерва осуществляли биполярными серебрянными электродами (50 Гц в течение 1 сек). Регистрацию производили на основе программы, обеспечивающей селекцию спайков посредством амплитудной дискриминации и вычленения артефактов на время ВЧС, что разрешает учитывать изменения спайкинга как на время тетанизации, так и на пери-
Медицинские науки
стимульный временной отрезок регистрации. Импульсный поток подвергался программному математическому анализу с последующим построением диаграмм средней частоты престимульной и постстимульной спайковой активности для единичных нейронов ЛВЯ и МН СМ в динамике от 0 (исходный уровень) до 70-80 мин. после в/м введения Нуклео Ц.М.Ф.
Результаты и обсуждение. Результаты микроэлектро-физиологических регистраций динамики эффектов однократного в/м введения Нуклео Ц.М.Ф. на МН СМ и нейронах ЛВЯ продемонстрированы на Рис 1. В единичном МН СМ исходный уровень средней частоты фоновой активности (МВЕ) составлял 2,1 спайк/сек, средняя частота спайковой активности на постстимульное время (МРЕ) — 2,5 спайк/сек (Рис. 1 А). На 10-ой минуте воздействия Нуклео регистрируется повышение частоты престимуль-ного (МВЕ=5,15 спайк/сек) и постстимульного (МРЕ=5,42 спайк/сек) спайкинга. Диаграммы средней частоты демонстрируют тенденцию завышения средней частоты до 40ой минуты воздействия Нуклео (МВЕ=13,40; МРЕ=12,45 спайк/сек) и тенденцию восстановления исходного уровня с 50-ой минуты (Рис.1 А). На 80-ой минуте регистрируется восстановление средней частоты как фонового спайкинга (МВЕ=2,40 спайк/сек), так и постстимульного (МРЕ=2,50 спайк/сек) (Рис.1 А). Усредненные значения частоты пери-стимульного спайкинга в 6 МН СМ в динамике воздействия Нуклео (Рис.1 Б) указывают на повышение престимульной частоты с 5-ой минуты, а постстимульной с 20-ой минуты; восстановление исходного уровня наступало после 50-ой минуты воздействия Нуклео.
Анализ динамики изменений усредненных значений частоты перистимульного спайкинга в 6 нейронах ЛВЯ (Рис.1 Г) выявил урежение престимульного и учащение постстимульного спайкинга с 40 минуты воздействия Нуклео. В единичном нейроне ЛВЯ исходный уровень средней частоты фоновой активности (МВЕ) составлял 41,1 спайк/сек, а средняя частота спайковой активности на постстимуль-ное время (МРЕ) — 27,66 спайк/сек (Рис. 1 Б). Начиная с 10-ой минуты воздействия Нуклео регистрируется занижение частоты престимульного (МВЕ=40,0 спайк/сек) и завышение частоты постстимульного (МРЕ=47,87 спайк/ сек) спайкинга. Данная тенденция усиливается, и на 80-ой минуте регистрируется предельное занижение престимуль-ного спайкинга (МВЕ=7,25 спайк/сек) наряду с возбудительным постстимульным ответом (МРЕ=36,72 спайк/сек) (Рис. 1 Б).
Таким образом, при однократном введении терапевтической дозы Нуклео ЦМФ в нейронах ЛВЯ выявлены преимущественно тормозные, а в МН СМ — возбудительные эффекты. Поскольку кора мозжечка обеспечивает мощный ГАМКергический ингибирующий вклад в вестибулярных ядрах и ГАМКВ рецепторы способствуют компенсации статических вестибулярных рефлексов после односторонней вестибулоэктомии, предполагается, что метаботроп-ные рецепторы ГАМКВ на вестибулоспинальных нейронах Дейтерса обильно экспрессируют и вовлекаются в процесс компенсации/восстановления после повреждения [8]. В тоже время доказано, что при использовании агониста (баклофен) ГАМКВ рецепторов восстановление ускоряется, а при применении антагониста тех же рецепторов значительно снижается статическая компенсация [8]. Можно предположить, что зарегистрированные нами тормозные
эффекты Нуклео Ц.М.Ф. на ЛВЯ обусловлены сенсити-зацией / десенситизацией постсинаптических рецепторов глютамата и ГАМК, а также стимулирующим воздействием на систему тормозных нейромедиаторов. По-видимому, мишенями воздействия Нуклео Ц.М.Ф. выступает каскад энзиматических реакций, ассоциированных с: усилением выделения нрейротрансмиттеров; модуляцией ионных каналов; сенситизацией / десенситизацией постсинаптических рецепторов глютамата и ГАМК; контролем вторичных мессенджеров. Стимулирующее воздействие Нуклео Ц.М.Ф. на систему возбудительных и тормозных нейромедиаторов — важный компонент нейрональной пластичности и протекции.
Список использованных источников
1. Giesing M., Gerken U., Kastrup H. Phospholipid-induced changes of Y-aminobutyric acid in cortex grey matter in culture. J. Neurochem., 1985; 44: 740-51,
2. Cansev M., Wurtman R.J., Sakamoto T., Ulus I.H. Oraladministration of circulating precursors for membrane phosphatides can promote the synthesis of new brain synapses. Alzheimers Dement., 2008; 4 : l53-68,
3. Lagace T.A., Ridgway N.D., Induction of apoptosis lipophilic activators of CTP phosphocholinecytidinetransferase (CCT alpha) . J. Biochem., 2005; 392:449-56,
4. Moses E.K., Langford C.J., Austin L. Small molecular weight RNAs altered metabolism in regenerating nerve. Biochem. Int., 1982; 5:177-184,
5. Saver J.L. Targeting the brain: neuroprotection and neurorestoration in ischemic stroke. Pharmacotherapy, 2010; 30:S62-9,
6. Boyle R., Morphology of lumbar-projecting lateral vestibulospinal neurons in the brainstem and cervical spinal cord in the squirrel monkey, Arch Ital Biol., 2000;138(2):107-22,
7. Gossard J.P., Floeter M.K., Degtyarenko A.M., Simon E.S.,
Burke RE., Disynaptic vestibulospinal and reticulospinal excitation in cat lumbosacral motoneurons: modulation during fictive locomotion. Exp. Brain Res., 1996;109(2):277-88,
8. Heskin-Sweezie R., Titley H.K., Baizer J.S., Broussard D.M.,
Type B GABA receptors contribute to the restoration of balance during vestibular compensation in mice. Neuroscience 2010; 169(1):302-14.
Всероссийский журнал научных публикаций № 3(18) 2013
13
№
:*
12
спайк рек. М _ _ _ о 1 В Е ~ 1 Mpg = 2.5 й чки.
>10.0 12.0 S.C 4.0 0.0 4.0 4.0 12.0 14.0 CtK.
U
34-
s
о
снайк рек»
МВЕ-ікія
vMv^Vv--jW
А
JVI рЕ = 5.4г
іА
ІОМІЕІЕ.
Ч-
14.□ 'ii.t &.0 і.о Щ *л м і:л ] й.и їі'к.
спвйк™. МВЕ,Є,г U МрЕ=7.03 20 жа fv^VJVrtffVV^nY>WL^ ЦуЛ^урДди^гйЫ^УУщ
-16.0 -12Л -4.0 0.6 4.ft 8.0
II.» 16.0 С№
МрЕ =12.71 зо %
14-0 12.0 #.0 4.0 0.0 4.0 S.0 12.0 10.0 ССК.
<пяйксге- м0е=1Э^ L МР£ =12.45 Ч-* ,
Ш -IX* Sjt и и HUBk'HU. МВ£ = о.55 ^Л1^/-.ЛЛ'".ЛД ■ 4.0 R.0 12.0 14.0 Mlp^ = 2.24 so МНИ-
■10.0 *12.0 ‘5-0 -4.0 От 1ПЯнк™. mbes?j L ■“v> ^ ^ 4.0 4-0 12J0 14.0 CfK Mpg = 3.5Э *°Mm
^10.0 12.0 -4-0 -4.0 От снгийк Срк. М gg = 5.25 *J0 tJ! 12j0 ію СГК. 1 MPE = 2.29 Мчян. ■ v\ r,v J __ _. .
-14.0 «jjJB Ji.O >4.0 0-С •ГІІ1ІІІ1К сігк. __ ме£=2.4 : 4.6 S.0 124 1* 0 MK. , MpE —2,5 «мин.
14.0 -12J Ї.О 4.0 4.0 4.0 S.0 12.0 ІО.0 ССк.
1243 СІІіі'МК ГГК.
т
Мве= 41.1
„L -"ВС--' t МрЕ = 27,6в
-L4.0 -12.(1 -Я.О -4.6 6.6
скаіік ні:. МВЕ 40.0
0.0 4.6
116 16.6 ГГК.
Ш
SR
МрЕ =47.67 Юяїни.
14Л L2.0 «.0 4.6 6.6
чпііііі; ш. Мц^ = 22.ї
іУн'^і.ііШі.
І 4.0 12.0 4.6 4.6 6.0 4.0 4-6
СІНІ ІІК«К. Мве=37.0
4.6 ^.6 (2.6 н.6 сок.
МрЕ-4-74
>twki i'-v.v"W-
135
92-
44
-lf.6 -IS,6
скайкCtK»
12.6 10.6 CCK.
MPE=1&.SB М>[ИН.
г
11(1 Ш CtK,
BE - 33.5
МРЕ = эь.1б ^от,...и-
L{l 4.0 10 12.0 14.0 CPK.
MgE = 34.W Mpg =30.47 sOniinc.
-їй.6 -1Ї.0 S.0
спайк CtK.
105
**>f,
0
-10.6 -ІЇ.0 S.0 4.0 0:0
«■■мли M BE =32.fi Я
4.0 8.0 І2.0 14.0 «К.
Mpg = 49.93 60і Sikh.
L4.0 12.0 4-6 4.6 0.6
гпайксгк. Mg^= 22.7
4,6 «.И
12.6 10.6 fMtj
MpE = 4Э56 Mmhh.
-10.6 12.6 S.0 4.0 0.0 4.0 S.0
Ї2.0 14.0 СЄК.
спайк"к M6E=7JH t IMp£= ЗЄ.72 80 siiiH.
■ “ Г --T ■ "1 ■ ■ і - - - >10.6 >12.0 SLO 4.0 0.0 і і і і 4.0 S.0 12.0 14.0 CtK.
Сп линеек
JO
25
20
IS
10
5
0
BE
PE
/VI
-~чд
0 5 10 IS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 ВО мин.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 ВО мин.
Рисунок 1. Перистимульные диаграммы средней частоты спайковой активности единичного мотонейрона (А) и единичного нейрона латерального вестибулярного ядра (Б) при стимуляции седалищного нерва с цифровыми значениями средней частоты в реальном времени 20 сек до (МВЕ), 20 сек после (МРЕ) стимуляции. Снизу - гистограммы динамики изменений усредненной частоты б мотонейронов (В) и б нейронов латерального вестибулярного ядра (Г). Сокращения: BE (before event) - частота спайкинга до стимуляции, PE (post event) -частота спайкинга после стимуляции.
