CC BY
6
УекЫЬ КагПГШ № I - 2020
ЭОЖ 612.8.04
^.Э. Сейтцадыр, В.П. Зинченко, С.Т. Тулеуханов
эл-Фараби атындагы К,азац улттыцуниверситету биология жэне биотехнология факультету биофизика жэне биомедицина кафедрасы
ГИПЕРЦОЗУ КЕЗ1НДЕГ1 ГИППОКАМП НЕЙРОНДАРЫНЫН, СПОНТАНДЫ БЕЛСЕНД1Л1ПНЩ СИНХРОНДАЛУ ЖЭНЕ ДЕСИНХРОНДАЛУ МЕХАНИЗМДЕР1
Аталган мацалада шектен тыс цозу кезiндегi нейрондардыц спонтанды синхронды белсендл^тц синхрондалу жэне десинхрондалу механизмдерт аныцтау бойынша жумыстардыц нэтижелерi келтiрiлген. Тацырыптыц езектшгУ бiрiншiден, спонтанды синхронды белсендiлiктiц нейрондыц желшц дамуына цажеттшгте, ал екiншi тарапынан эпилепсия устамалары да гиперсинхрондалумен тiкелей байланысты болуына негiзделген. Аталган жумыстыц мацсаты гиппокамп нейрондарыныц синхрондалу жэне десинхрондалу механизмдерт аныцтау жэне аталган процесстщ мацызды тустарын белглеу болып табылады. Тэжiрибелiк жумыстар Бртадие 0:ш1еу туцымына жататын егеуцуйрыцтардыц гиппокампыныц нейрондары мен астроциттарыныц аралас культураларына жyргiзiлдi. Сондай-ац, жумыс барысында жасушаларды бояудыц, алынган мэлiметтердi тiркеудiц жэне нэтижелердi статистикалыц тiркеудiц жалпыга ортац цабылданган эдiстерi цолданылды. Са2+ импульстершц десинхрондалуында улкен рольдi ГАМК(А) рецепторлары, Са2+-байланыстырушы ацуыздар мен С1- иондарыныц градиентi ойнайтындыгы аныцталды. Алынган мэлiметтер тежегiш нейрондар тип тармагыныц функционалдыц белсендшгт басцарудыц жаца эдктерт жасауда, гиперцозу кушн тоцтатуга арналган эндогендi цорганыс сигналдыц жолдарын белсендiру мацсаттарында цолданылуымумкт.
ТYйiндi свздер: эпилепсия, синхрондалу, десинхрондалу, спонтанды синхронды белсендiлiк, шектен тыс цозу, гиппокамп, гиперцозу
Юркпе. Зерттеудщ езектШп шектен тыс ;озудыц кептеген нейродегенеративт процесстер кезшде бай;алуына жэне нэтижейнде жасуша елiмiнiне, не болмаса бешмделу процесстершщ кке ;осылуына себепшi болатындыгына непзделген. Эпилепсия - ;айталама ;урысу устамаларымен сипатталатын созылмалы бас миыныц дерть ягни ми ;ызметтершщ бузылуларыныц шшдеп ец жш кездесетш сыр;ат [1-3]. Эпилепсия бiршама кец таралган жэне KYрделi созылмалы неврологиялы; ауру болып табылады. Одан бYкiл элем бойынша 65 миллион адам зардап шегедь Эпилепсия устамасы жогары жиiлiгiмен жэне белсендiлiгiнiц аномалиялы; синхрондалуымен
сипатталатын бас миы нейрондарыныц шектен тыс ;озуынан туындайды [4]. Шектен тыс ;озу (гипер;озу) тура;сыз нейронды; популяциялардыц елiмiне экелiп согуы MYMкiн [5], оныц себебi тацда ;арк;ынды
iздестiрiлуде.
Козудыц белгiлi бiр дэрежесiнде бас миыныц нейрондары функционалды; мацыздылыгы алуан TYрлi болып келетш синхронды белсендiлiк режимiне ауысуы MYMкiн. Синхронды белсендiлiктiц бузылуы кептеген ЖYЙке бYЗылыстарында жэне нейродегенеративтi аурулар кезшде бай;алады [6]. Спонтанды синхронды белсендтктщ (ССБ) негiзгi реттеушiлерi ГАМК-ергиялы; нейрондар болып табылады. ГАМК-ергиялы; нейрондар бiрнеше тип тармагына белiнедi, олардыц эр;айсысы езiнiц нейрондар популяциясын ба;ылауда устайды жэне молекулалы; реттелу механизмдерiмен ерекшеленед [2]. Кейбiр зерттеулер керсетiп отырганындай, гипер;озу барысында ец алдымен интернейрондардыц белгiлi бiр нейрондары за;ымданады жэне елед [7]. Алайда за;ымдалатын ГАМК-ергиялы; нейрондардщ тип тармагы еш жерде дерлiк аныщталмаган. Тежегiш нейрондардыц жеке типтерi мен подтиптерiндегi ;органыс жолдарыныц селективтi белсендiлiгiнiц ;ызмет де шешшмеген мэселе болып отыр. Гипер;озу кезiнде тоникалы; электрлiк белсендiлiктен бумалы; TYрiне ауысу ЖYредi, сол кезде нейрон деполяризацияга жауап ретiнде жеке эрекет потенциалын (ЭП) емес, бумалы; ЭП-ын генерациялайды. Бул жердегi ЭП жиiлiгi мен амплитудасы эрбiр нейрон Yшiн езгеше. Бумалы; синхронизация — бумалы; белсендiлiк кезiндегi нейрондардыц синхронизациялануы [8]. ОЖЖ нейрондары культурада даму барысында кептеген синаптикалы; байланыстар т^ед жэне нейрондщ желiнi ;алыптастырады, ол жерде ЭП бумасыныц жэне импульстерiнiц ССБ пайда болады. ССБ ми дамуы мен синаптогенезде шешушi роль ойнайды [9]. Нейронды; желiнiц ССБ гиперк;озуды зерттеудiц ;олайлы Yлгiсi болып табылады. Гипер;озудыц негiзгi реттеушiлерi тежегiш
нейрондар болып табылады. Кептеген тэжiрибелiк зерттеулердщ ЖYргiзiлгендiгiне ;арамастан, тежегiш нейрондар ар;ылы ССБ реттелуiнiц молекулалы; механизмi аньщталмаган, жэне оларды шешу езектi мэселе болып табылады. Алайды ССБ синхрондалу жэне десинхрондалу механизмдерi туралы iргелi бiлiмнiц жо;тыгы интернейрондардыц бас;арушы тип тарма;тарыныц тацдамалы TYPДе эсер ету эдiстерiн жасау барысын тежеуде. Бiздiц ;арастырып отырган бумалы; белсендШк Са2+ импульстерiмен CYЙемелденедi, олар жтлшне, амплитудасына жэне уза;тыгына байланысты жасушаларда ионныц уытты шогырын туындатуы мумюн. Жэне, осылайша, каналдар белсендiлiгiн реттеушi ретiнде каналдардщ эртYрлi Gi-ак;уыздарымен [10, 11] жэне GMP сигналды; жолыныц активаторларымен [12] TYЙiндескен Т-типт рецепторлармен жаншылуы назар аудартады. Калыпты жагдайларда нейрондардыц ССБ-i квазисинхронды. ЭртYрлi нейрондарда Са2+ импульсiнiц генерациясыныц басталуындагы айырмашылы; бiрнеше секунд;а жету мумюн, мысалы, 50 сек кезецiнде 2-6% курайды [13]. ССБ жиiлiгi 10 есе арт;ан жэне ГАМК(А)-тэуелд тежелудi алып тастау барысында толы; синхронизация (гиперсинхронизация) бай;алады [5]. Бiздiц болжауымызша, десинхронизацияныц себептер^АМК-рецептерлорыныц орналасу орны, нейрондардагы С1-иондарыныц градиенттершщ эр алуандыыгы жэне де эртYрлi нейрон популяцияларындагы Са2+-
байланыстырушы буферлш а^ыздардщ болуы болып табылады.
Казiргi тацда нейропротекторлардыц жаца санаттарын жасауга багытталган перспективалы; жолдардыц бiрi сигналды тшелей ат;арушы жасуша механизмдерiне де (ион каналдарыныц фосфорилденуi), гендер транскрипциясы ушiн ядрога да еткiзе алатын эндогенда жасуша iшiлiк сигналды; тiрi ;алу каскадтарыныц активаторларын ;олдану болып табылады. Мундай сигналды; жолдарга Р13-киназа/Ак, MEK/ERK жэне NF-kB жатад^1, олардыц белсендену1 гендердiц экспрессиясына алып келедъ 0з кезегiнде булардыц енiмдерi бiр тарапынан апоптозд^1 ингибирлейтiн болса, екiншi жагынан жасушаныц тiрi ;алу механизмдерт стимуляциялайды. Зерттеу материалдары мен эдктерьГиппокамп жасушаларыныц культураларын алу бойынша жумыстар культивирлеу мерзiмдерi эртYрлi гиппокамп нейрондары мен астроциттершщ аралас культураларында ЖYзеге асырылд^1. Аралас нейроглиальдi жасуша культураларын Sprague Dawley ту;^1м^1на жататын жацадан туылган (Р1-3) сызы;ты; егеу;уйры;тардыц гиппокампынан алынды. Декапитациядан кейiн гиппокампты шыгарып алып,
Хенкстщ суы; ерiтiндiсiне ауыстырылды, уса;талып, 0,2% трипсин к;осылган Версен ертндкше салынды жэне 37°С температурада 10 мин бойында 600 айналым\мин жылдамдык;тагы термошейкерде инкубирлендi.[Са2+]i децгейi Гринкиевич жэне эрштестершщ белгiлi эдiстемесiне (1985 ж.) сэйкес Fura-2 к;остолк;ынды зондыныц кемепмен аныщталды. Жасушаларды бояу Yшiн Хенкс ертндосшдеп соцгы концентрациясы 4 мкМ болатын Fura-2AM эфирi к;олданылды, оныц курамы: 135 мМ NaCl, 3 мМ KC1, 1 мМ MgS04, 1,25 мМ KH2PO4, 2 мМ CaCh, 10 мМ глюкозажэне 10 мМ HEPES, pH 7,4. Нейрондардагы [Са2+]i0згерiстерi белгiлi эдiстемеге [14] сэйкес Са2+-сезiмтал Fura-2 (Invitrogen, USA) зондыныц к;остолк;ынды флуоресценция ;арк;ындылыгы бойынша ^ркелш отырылды. Тэжiрибе барысында нейрондарды аньщтау Yшiн тэжiрибе басында к;ыск;амерзiмдi (20 с) немесе тэжiрибе соцында уза; мерзiмдi 35 мМ KCl сынамалы; ;осу ;арастырылды. Синхронды белсендi KCl жасушаларына жылдам жауап ;айтаратындары аппликация кезшде Са2+ та;шасына ие болатын нейрондар ретшде идентификацияланды. Астроциттердiц бiр б0лiгi КС1-га Yлкен кiдiрiстi темен амплитудалы Са2+ сигналдарымен жауап ;айтарды. Астроциттердiц ;алган б0лiгi КС1-га жауап ;айтарган жо;. Графиктер тургызу жэне статистикалы; ецдеу Yшiн Origin 9.1 ;олданылды. Нэтижелер кез жетер аймактагыШ жасушаларыныц орташа сигналы ± ;алыпты ауытку^ ± SD) TYрiнде, немесе жасушалардыц басым б0лiгiнiц Са2+ типтш жауабы TYрiнде, не болмаса жеке нейронныц жауап реакциясы TYрiнде кел^ршген. Мэлiметтер статистикалы; тургыда бiрфакторлы дисперсионды ANOVA сараптамасын ;олдана отырып, жэне Student-Newman-Keuls мацызды айырмашылы;тар сынамасын ;олдана отырып салыстырылды, немесе Стьюденттiц жупты; критериi к;олданылды, р <0.05 кезшдеп айырмашылы;тар сенiмдi деп есептелдi. Барлы; мэлiметтер кем дегенде 3 белек жабын шынысынан жэне 2-3 тэуелйз белiп алынган жасушалардан алынды.
Нэтижелер жэне оларды тал^ылау. Нейрондар белсендiлiгiнiц синхрондалу-десинхрондалу механизмдерi туралы сура; ете мацызды, себебi, бiр тарапынан ССБ нейронды; желiлердiц дамуы Yшiн ;ажетть екiншi тарапынан, эпилепсия устамасы да гиперсинхронизациямен байланысты. Аталган ма;алада Са2+-байланыстырушы акуыздар, ГАМК(А) рецепторлар жэне С1- иондарыныц градиентi ССБ десинхрондалу процесше ;атысатындыгын керсететiн тэжiрибелер сипатталган. Бiрiншiден, ГАМК(А) рецепторыныц тежелуi тербелiстердi синхрондайды, себебi бiршама жылдам секрецияга жэне ГАМК алынып тасталуына негiзделген тежелулерд алып тастайды. Екiншiден, С1-концентрациясыныц эртурлшшне байланысты С1- потенциалы бiркелкi болмайтындыгы керсетiлген. Соныц нэтижесiнде ГАМК эртYрлi потенциалды жэне соган сэйкес эрбiр нейрондагы тежелудi генерациялайды. Yшiншiден, Са2+-байланыстырушы акуыздар буферлiк канцентрацияда ССБ десинхрондауы MYMкiн. Кальций буферiнiц толы;тырылуы жогары жиiлiк кезiнде синхрондалуга алып келу MYMкiн. ССБ, негiзiнен, квазисинхронды болып табылады. Десинхронизация бiрнеше секунд;а жетуi MYMкiн (1 сурет). Суретте керсетшш тургандай, ба;ылаудагы кальций импульстерi квазисинхронды (1 А сур.). ГАМК(А)-рецепторларыныц ингибирленуi кальций импульстерiн синхрондайды жэне импульстер уза;тыгын азайтады. Одан белек, жогарыда керсетiлiп тургандай, кальций тербелктершщ формасы ССБ кезiнде ба;ылауда эр нейронда эртурл^ [Ca2+]i жылдам есуiмен сипатталатын нейрондар да бар. Бул нейрондардыц басым кепшiлiгi ГАМК-ергиялы; болып табылады. Жэне [Ca2+]i жогарылауында тежелктер бай;алатын жасушалардыц Yлкен тобы бар. Бикукуллиндi ;осу барлы; нейрондардыц кальцийлш импульстерiнiц алдыцгы фронты синхрондалып, тежелудщ жогаруына алып келедi (1 Э сурет.).
Сурет 1 -ССБ барысында ГАМК(А) рецепторлары жэне бикукуллин ;атысындагы кальций импульстершщ синхронизациясы: А-бикукуллин енпзгенге дейiнгi 185 жасушаныц кальций импульстер^ Э-бикукуллин ;атысуында
VeStnik KQzfimU № I - 2020
100 102 104 106 108 110 466 468 470 472 474 476
Уакьгт. с Уакыт. с
Сурет 2 - ССБ барысында мембранды; потенциал (жиынтык;тык; белсендтк) 03repicTepi: А - ба;ылау; Э - бикукуллин;атысуымен
Одан белек, бикукуллин ;атысында барлы; нейрондарда кальций жауабыныц жартыенi екi есеге дерлш азаяды. Будан шыгатын нэтиже - ГАМК(А) рецепторларыныц белсендiлiгi кальций тербелктершщ формасына айтарлы;тай эсер етедi. Аталган нейрондагы ГАМК(А) рецепторларыныц ингибирленуi баяу деполяризация амплитудасыныц 45 мВ-тан - 20мВ (2 сур.) дейiн жогарылауына алып келедi. Мундай потенциалдарда №+-каналдары инактивацияланады жэне болаша;та тек ;ана гиперполяризация барысында гана реакцияга TYседi (2 сур.). 2 А, Э суретте глутаматергиялы; нейрондардыц бiрiнiц ба;ылау кезшдеп жэне бикукуллин цатысындагы мембраналы; потенциалдарыныц езгерiстерiнiц жазбасы келтiрiлген. Ба;ылауда жиынтыцтагы ЭП генерациясы тура;ты амплитуда жэне жшлште ЖYредi, себебi баяу деполяризация потенциалы критикалы; потенциалдан бiршама жогары болатын бiр децгейде са;талады. Бикукуллин ;атысында жиынты; формасында айтарлы;тай езгерктер орын алады. ГАМК(А)-рецепторларыныц ингибирлену жиынтыцтагы ЭП жиiлiгi мен амплитудасында бiрк;атар езгерiстер туындатады. Баяу деполяризация импульсшщ амплитудасы 45 мВ-тан -20мВ-;а дейiн артады, бул электрлiк белсендтктщ ешуiне алып келедi. Мундай потенциалдар кезшде ^+-каналдары инактивацияланады жэне реакцияга TYCпейдi. Жиынты;
узактыгыныц азаюына себеп Са2+-тэуелдi калий каналдары секiлдi Са2+-тэуелдi бейiмделу механизмдерiнiц iске косылуы болуы MYMкiн. Осылайша, бiз ГАМК(А) рецепторларыныц ССБ барысында куатты
десинхронизациялаушы кызмет ат;аратындыгын керсеттiк. Ересек культураларда ССБ жшлт темен болган жагдайда кальций импульстерi оншалыкты синхронды емес (1А, 3Э суреттер). Алайда жиiлiктi оншакты есе арттырганда бiрнеше минуттан соц жешдеп барлы; нейрондардыц синхронизациясы ЖYредi. Айта кететiн тагы бiр факт - ол бастапцыда нейрондардыц жауап ;айтару жылдамды;тарында айырмашылы;тыц болатындыгы. Жылдам жауап ;айтаратын нейрондардыц минорлы; популяциясы (3 суретте ;ызылмен белгiленген) жэне тежелш жауап ;айтаратын бас;а популяцияларды белiп царастыруга болады. Бiздiц болжауымызша, тежелу тек ;ана ГАМК-тэуелдi тежелумен емес, сонымен ;оса буферлiк концентрацияда Са2+-байланыстырушы а^ыздардыщ болуымен аныщталады. Жогары жиiлiктi белсендiлiк кезiнде бiрнеше минут Мнде буфер эффектiсiнiц жойылып, тербелктщ синхрондалуына алып келедi (3 Б сур.). 3 А суретте «жылдам» нейрондардыц бiршама тез ;озгыш болып келетшдт жэне деполяризацияныц аз импульстерi кезiнде де ;оза алатындыгы керсетшген.
Уакыт. с Уакыт, с Уакьгт, с
Сурет 3 - ССБ жшлт эртYрлi болган жагдайдагы кальций импульстершщ синхронизациясы. А - элйз деполяризация; Э - бiршама
жогары жиiлiк; Б - жогары житк
200 300
Уакыт. с
Сурет 4 - синхронды согатын культураданыц терт нейрондарындагы [Ca2+]i 03repicTepi. Нейрондар ССБ кезшдеп кальций импульсiнiц тежелу дэрежей бойынша тацдап алынган. А - 8 мМ NH4CI, Э - глутамат 200 нМ жэне Б - NH4CI енгiзiлгеннен кейiнгi
ССБ ею импульсiжэне жиiлiктiц артуы керсетшген
4 суретте синхронды согып турган культурадагы терт нейронныц [Са2+]i езгерiстерi K0рсетiлген. Нейрондар ССБ кезiндегi кальций импульстершщ тежелу дэрежесi бойынша тацдап алынган. Екiншi синхронды импульстiц ец жогары к0рсеткiшiнде глутамат енгiзiлген, содан кешн гиперцозу Yшiн жасушаларга 8 мМ концентрациясында NH4CI ;осылады. Сонымен бiрге тербелiстердiц жиiлiктерi 0,01-0,02-ден 0,2 Гц дейiн онша;ты есеге улгайган. Соган ;арамастан нейрондарда базальды [Са2+]i децгейi мен тербелiстер гиперсинхронизациясыныц аздап есу бай;алады. Соган ;араганда, NH4CI ;ос;аннан кейiнгi [Са2+]i базальды децгейшщ уза; уа;ыт (30 сек) жогары болуы жасушаiшiлiк Са2+ буферлш ЖYЙелерiнiц толтырылуы мен метаболизмнiц ;айта ;урылуына алып келедi. Суретте кершш тургандай, тербелiс жиiлiгi аз болган жагдайда жеке ;оздыру импульстерiне (;ара TYCтi ;исык;) эсерленбейтiн нейрондар болады. Олардыц ;урамында жылдам байланыстырушы Са2+-буферi бар деп болжануда. Алайда бул нейрондар глутамат;а жауап бередi (деполяризацияныц екiншi импульсi фонында). Аммиак ;ос;аннан кейiнгi Са2+ жауабыныц тежелу бул нейрондарда Yлкен емес жэне 10 сек курайды. Соган ;араганда осы уа;ыт iшiнде Са2+ буферi кальциймен тольщтырылады жэне сырттан келген Са2+-д устап ;алуды то;татады, жэне нейрон баскаларымен синхронды TYPДе сога бастайды. Аталган тэжiрибеден жогары жиiлiкте буфер тез кальцимен толыктырылады жэне барлы; жасушалар синхронды тербеледi деген болжам жасауга болады. ССБ темен жиШпнде сокпайтын нейрондар популяциясы да болады. Осылайша, кальцидi жылдам байланыстыратын Са2+-байланыстырушы ануыздар темен
жиiлiкте согып турган бас;а нейрондарды ба;ылаудан шыгаруы MYMкiн.
Корытынды.Желщеп нейрондардыц синхрондалу жэне десинхрондалу механизмдерi аны;талды. Екi TYрлi TYрастына жататын,;урамында Ca2 + еткiзгiшCA рецепторлары жэне AMPA рецепторлары
бар,интернейрондар желщеп нейрондардыц ССБ синхрондалу процесстерiне ;атысатындыгы керсетiлдi. Са2+ импульстерiнiц десинхрондалуында Yлкен рольдi ГАМК(А)-рецепторлар, Са2+ -байланыстырушы ануыздар жэне Cl-иондарыныц градиент ойнайды. ГАМК(А) рецепторларын жаншу нейрондарды синхрондайды, себебi бiршама жылдам секрецияга жэне ГАМК алынып тасталуына непзделген тежелулерд алып тастайдь ССБ кезшдеп Са2+ импульстерiнiц генерациясындагы тежелулер уза;тыгы эртYрлi нейрондарда эр;алай болып келед жэне нейрондардагы Cl- концентрациясыныц эртYрлiлiгiне байланысты ГАМК ар;ылы генерацияланатын Cl-потенциалыныц эртYрлi болуымен аны;талады. Кальбендин, калретинин жэне парвальбумин сегалд Са2+-байланыстырушы ануыздар буферлiк концентрацияда ССБ темен жиШгшде десинхронизацияга ;атысатынд^1гы аны;талды, себебi, эртYрлi мелшердегi буфердi толты;тыру Yшiн эртYрлi уа;ыт талап етшед, ал жогары жиiлiкте буфердiц толыщтырылуы нейрондщ белсендiлiктiц синхрондалуына алып келед Алынган мэлiметтер тежегiш нейрондар тип тармагыныц функционалды; белсендiлiгiн бас;арудщ жаца эдктерш жасауда, гипер;озу KYЙiн то;татуга арналган эндогендi ;органыс сигналдщ жолдарын белсендiру ма;саттарында ;олданылуы MYMкiн.
3AEBHETTEP
1 TeplovI.Yu., Tuleukhanov S.T., Zinchenko V.P. Regulation of action potential frequency andamplitude by T-type Ca2+ channel during spontaneous synchronous activity ofhippocampal neurons. Biophysics,2018,Vol. 63, No. 4, pp. 566-575.ISSN 0006-3509.
2 V. P. Zinchenko, S. G. Gaidin, I. Y. Teplov, A. M. Kosenkov, Turovsky E.A., Tuleukhanov S.T.Identification, properties and function of GABAergic neurons comprising calcium-permeable, KA- or AMPA-receptors in hippocampal culture. 2018,Frontiers in Synaptic Neuroscience.
3 K^. KyHaH6aö, E.ffl. Kyga6aeB, ®.0. 0Mip6eKOBa C.®. Эпн^епсннннц 9p Typ^epiH KemeHgi eMgeyge ^eHOTponn^fli Kp-ngaHygb^ Heri3i. - K¥My Xa6apmbicbi FbrnbiMH-npaKTHKa^bi; œypHa^u, №1, 2018 œ. - 1 6.
4 Kuijlaars J, Oyelami T, Diels A, Rohrbacher J, Versweyveld S, Meneghello G, Tuefferd M, Verstraelen P, Detrez JR, Verschuuren M, De Vos WH, Meert T, Peeters PJ, Cik M,
TI3IMI
Nuydens R, Brone B, Verheyen A. Sci Rep. 2016 Nov 7;6:36529. doi: 10.1038/srep36529
5 Zinchenko V.P., Gaidin S.G., Teplov I.Y., and Kosenkov A.M. 2017. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 11(4), 261—274.
6 Spitzer N.C., Olson E.X. J. Neurobiol. 26 (3), 316—324. 1995.
7 Uchida T, Furukawa T, Iwata S, Yanagawa Y, Fukuda A. Transl Psychiatry. 2014 Mar 11;4:e371.doi: 10.1038/tp.2014.13.
8 Rubin, Jonathan. Burst synchronization // Scholarpedia. — 2017. — T. 2, № 10. — C.
9 Ogura A., Iijima T., Amano T., Kudo Y. 1987. Neurosci. Lett. 78 (1), 69-74
10 Perez-Reyes E. MolPharmacol. 77 (2), 136 (2010).
11 Todorovic S.M., Jevtovic-Todorovic V. PflügersArchiv. 466 (4), 701 (2014).
12 Zinchenko V.P., Turovskaya M.V., Teplov I.Yu., Berezhnov A.V., and Turovsky E.A. 2016. Biophysics 61(1), 85—93.
VeStnik KQzfimU № I - 2020
13 Lieberman O.J., Choi S.J., Kanter 13., .Saverchenko A., Frier M.D., Flore G.M., Wu M., Kondapalli J..Zampese E., SurmeierD.J.,Sulzer D.J., Mosharov E.V. eNeuro.4(6),0167 (2017).
14 Tukhovskaya E.A., Turovsky E.A., Turovskaya M.V., Levin S.G., Murashev A.N., Zinchenko V.P., Godukhin O.V. 2014. Neuroscience Letters 571 , 55-60.
К.Э. Сейт^адыр, В.П. Зинченко, С.Т. Тулеуханов
Казахский национальный университет имени аль-Фараби, факультет биологии и биотехнологии, кафедра биофизики и биомедицины
МЕХАНИЗМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ И ДЕСИНХРОНИЗАЦИИ СПОНТАННОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА ПРИ ГИПЕРВОЗБУЖДЕНИИ
Резюме: В данной статье приведены результаты работ по установлению механизмов синхронизации и десинхронизации спонтанной синхронной активности нейронов гиппокампа при гипервозбуждении. Актуальность темы обусловлена тем, что с одной стороны, спонтанная синхронная активность необходима для развития нейрональной сети, а с другой стороны,с гиперсинхронизацией связаны приступы эпилепсии. Целью данной работы является установление механизмов синхронизации и десинхронизации нейронов гиппокампа и определение ключевых моментов данного процесса. Экспериментальные работы выполнены на смешанной культуре нейронов и астроцитовгиппокампа, новорожденных линейных крыс породы SpragueDawley. А
также в работе использованы общепринятые методы покраски клеток, регистрации полученных данных и статистической обработки результатов. Выявлено, что большую роль в рассинхронизации Са2+ импульсов играют ГАМК(А) рецепторы, Са2+-связываюш,ие белки и градиент ионов С1-.Полученные данные могут послужить материалом для разработки новых методов управления функциональной активностью подтипов тормозных нейронов, с целью активации эндогенных защитных сигнальных путей для купирования состояния гипервозбуждения.
Ключевые слова:, эпилепсия, синхронизация, десинхронизация, спонтанная синхронная активность, гипервозбуждение, гиппокамп, гипервозбуждение
K.A. Seitkadyr, V.P. Zinchenko, S.T. Tuleukhanov
al-Farabi Kazakh national university, acuity of biology and biotechnology, Department of Biophysics and Biomedicine
MECHANISMS OF SYNCHRONIZATION AND DESYNCHRONIZATION OF SPONTANEOUS ACTIVITY OF HIPPOCAMPAL NEURONS DURING HYPEREXCITATION
Resume: This article presents the results of work on the establishment of mechanisms of synchronization and desynchronization of spontaneous synchronous activity of hippocampal neurons during hyperexcitation. The relevance of the topic is due to the fact that on the one hand, spontaneous synchronous activity is necessary for the development of the neuronal network, and on the other hand, epilepsy attacks are associated with hypersynchronization. The aim of this work is to establish the mechanisms of synchronization and desynchronization of hippocampal neurons and to determine the key points of this process. Experimental work was performed on a mixed culture of hippocampal neurons and astrocytes, newborn linear rats of Sprague Dawley breed. And also in the
work the generally accepted methods of cell painting, registration of the obtained data and statistical processing of the results were used. It was revealed that GABA(A) receptors, Ca2+-binding proteins and the gradient of Cl-ions play an important role in the desynchronization of Ca2+pulses.The obtained data can serve as a material for the development of new methods for controlling the functional activity of subtypes of inhibitory neurons, in order to activate endogenous protective signaling pathways for the relief of hyperexcitation.
Keywords: epilepsy, synchronization, desynchronization, spontaneous synchronous activity, hyperexcitation, hippocampus,hyperexcitation.
