WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Канали KV-групи інтернейронів культури клітин гіпокампа (автореферат) - Реферат

Канали KV-групи інтернейронів культури клітин гіпокампа (автореферат) - Реферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ ІМ. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

Григоров Олексій Олегович

УДК 577.352.5+612.822

Канали KV-групи інтернейронів культури клітин гіпокампа

03.00.13 – фізіологія людини і тварин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступенякандидата біологічних наук

Київ 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

Федулова Світлана Анатоліївна

Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України,

завідуюча лабораторією біофізики синаптичної передачі

Офіційні опоненти: академік НАН України, доктор біологічних наук, професор

Магура Ігор Сильвестрович

Фізико-технічний навчально-науковий центрНАН України,

професор кафедри молекулярної фізіології і біофізики

кандидат біологічних наук

Іванова Світлана Юріївна

Міжнародний центр молекулярної фізіології НАН України,

науковий співробітник

Провідна установа: Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, м. Київ

Захист відбудеться "05" червня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д-26.198.01 при Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України за адресою: вул. Богомольця, 4, Київ 01024.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України за адресою: вул. Богомольця, 4, Київ 01024.

Автореферат розісланий _28_ __квітня_____ 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор біологічних наук З.О. Сорокіна-Маріна

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Однією з основних властивостей нервових клітин, що забезпечує їх фізіологічну функцію, є електрична збудливість. Найважливіша роль у регуляції збудливості належить різноманітним типам потенціал-керованих каналів в сомі та відростках нейронів, не останнє місце серед яких займають потенціал-залежні калієві канали. Вони присутні у кожній збудливій клітині і являють собою найбільш різноманітну відому групу трансмембранних протеїнів з дивовижною широтою властивостей (Coetzee et al., 1999).

З електрофізіологічних досліджень відомо, що більшість нейронів ссавців експресують набір різних типів потенціал-керованих калієвих каналів з відмінними часовими та потенціал-залежними характеристиками. Диференціальна їх експресія впливає на картину електричної активності нейронів, на форму потенціалів дії, на вивільнення нейромедіатора і синаптичну інтеграцію (Dolly and Parcej, 1996; Rudy, 1988). Величезна кількість їх підтипів і неоднакове представництво в різних збудливих клітинах обумовлюють великий сучасний інтерес в визначенні їх функціональної ролі. Оскільки специфічний набір калієвих каналів визначає особливості фізіологічної діяльності нейрону, то очевидно, що питання їх розподілу в нервовій системі є одним з найбільш актуальних питань нейрофізіології.

Гіпокамп – це, з одного боку, одна з ключових ланок в механізмі формування емоцій та короткочасної пам'яті і забезпечення ритмічної активності кори, а з іншого – зручний модельний об'єкт для вивчення нейрональних взаємовідносин і роботи живих нейронних мереж. З'ясування специфіки розподілу калієвих каналів на його збуджуючих та гальмівних нейронах може пролити світло як на принципи організації і роботи нервових структур взагалі, так і на особливості будови і функціонування гіпокампа зокрема, що, в свою чергу, дозволить з'ясувати причини, що лежать в основі порушень його діяльності.

За сучасними уявленнями гальмівні ГАМК-ергічні інтернейрони є ключовою ланкою в формуванні специфічних для гіпокампа ритмів і виконують функцію синхронізації роботи величезної мережі пірамідних нейронів. Але, на відміну від пірамідних клітин, картина калієвих струмів і набір потенціал-керованих калієвих каналів, властивих саме гальмівним інтернейронам гіпокампа, на сьогодні виглядають досить туманними. Як приклад можна навести відомості щодо каналів Kv7- (KCNQ-) родини, генетичні порушення в функціонуванні яких є однією з причин епілепсії у людини (Jentsch, 2000; Okada et al., 2002). Оскільки гіпокамп є однією з структур, що визначають ритмічну активність верхніх ділянок головного мозку, а його гіперактивність тісно пов'язана з порушеннями гальмівної ГАМК-ергічної передачі, то дослідження наявності Kv7-каналів в його інтернейронах виглядає особливо актуальним. Але експресія і функціонування цих каналів досить детально вивчена лише в пірамідних клітинах гіпокампа (Cooper et al., 2001; Shah et al., 2002; Yue and Yaari, 2006; Yus-Najera et al., 2003), і практично нема робіт, присвячених дослідженню цього питання в ГАМК-ергічних нейронах. Цей факт є одним з свідоцтв того, що, незважаючи на наявність окремих даних, чіткої системи знань про притаманні гальмівним інтернейронам гіпокампа калієві струми і відповідні набори потенціал-керованих калієвих каналів на сьогодні не існує. Наша робота вносить деяку ясність у це питання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в рамках наукових проектів Інституту фізіології ім.О.О.Богомольця НАН України "Дослідження молекулярних механізмів – проявів функціонування геному, що зумовлюють специфічність діяльності фізіологічних систем організму в нормі та патології" (Державний реєстраційний номер 0102U002472) і "Дослідження збуджуючої та гальмівної синаптичної передачі центральних та периферичних нейронів в залежності від функціональних властивостей їх пре- та постсинаптичних мембран" (Держ. реєстр. № 0105U003232) та наукового проекту Міжнародного центру молекулярної фізіології НАН України "Роль потенціал-керованих калієвих каналів у викиді ГАМК в центральних нейронах" (Держ. реєстр. № 0103U003288).

Мета дослідження. Метою роботи було з'ясувати специфічний набір калієвих каналів, що активуються при деполяризації клітинної мембрани, притаманний ГАМК-ергічним нейронам культури клітин гіпокампа, встановити участь цих каналів в забезпеченні електричної діяльності досліджуваних нейронів і в регуляції гальмівної синаптичної передачі.

Завдання дослідження.

  1. На гальмівних інтернейронах гіпокампа в умовах культури визначити картину калієвих струмів, що активуються при деполяризації клітинної мембрани.

  2. Проаналізувати кінетичні і фармакологічні характеристики цих струмів і за даними параметрами визначити типи калієвих каналів, що обумовлюють їх формування.

  3. З'ясувати ступінь участі різних потенціал-керованих калієвих каналів у відповіді інтернейронів на деполяризацію.

  4. Порівняти дані електрофізіологічних експериментів з результатами імунологічних і молекулярно-біологічних дослідів.

  5. Визначити участь типових для інтернейронів калієвих каналів в регуляції їх електричної активності і вивільнення ГАМК синаптичними терміналями.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі описані калієві струми гальмівних інтернейронів культури клітин гіпокампа, що активуються при деполяризації нейрональної мембрани. Вперше показано, що основним компонентом інтегрального калієвого струму соми інтернейронів є струм, що не має інактивації. Показана експресія в ГАМК-ергічних інтернейронах калієвих каналів Kv7-родини, а саме тих, які сформовані Kv7.2-, Kv7.3- і Kv7.5-підтипами -субодиниць. Виявлена різниця у експресії цих субодиниць між інтернейронами і пірамідними клітинами гіпокампа в умовах культури. Показано, що калієвий струм, який не має інактивації, на гальмівних інтернейронах гіпокампа обумовлений роботою каналів саме Kv7-родини. Показана наявність каналів Kv7-родини на аксонах культивованих ГАМК-ергічних інтернейронів і здатність цих каналів модулювати ГАМК-ергічну синаптичну передачу. Показано, що калієві канали Kv2-, Kv3- та Kv4-родин мають лише незначний внесок у інтегральний калієвий струм соми інтернейронів гіпокампа.

Отримані експериментальні дані суттєво доповнюють сучасні уявлення стосовно механізмів роботи ГАМК-ергічних інтернейронів в ЦНС, а також знання щодо функціонування різних підтипів калієвих каналів в нейронах різних ділянок головного мозку ссавців.

Теоретичне та практичне значення отриманих результатів. Результати дисертаційної роботи представляють передусім фундаментальний інтерес, оскільки отримано нові дані стосовно розподілу калієвих каналів в ЦНС та механізмів фізіологічної діяльності гальмівних інтернейронів гіпокампа. Виявлений набір калієвих каналів, властивий інтернейронам гіпокампа, а також встановлені фармакологічні властивості цих каналів можуть мати суттєве значення для специфічної регуляції мозкової діяльності, зокрема для ефективного лікування епілепсії. Робота є різнобічним науковим дослідженням, в якому поєднано класичні та новітні електрофізіологічні, імунологічні та молекулярно-біологічні підходи, що дозволило виявити і детально охарактеризувати структури, які забезпечують селективну калієву проникність плазматичної мембрани гальмівних інтернейронів.

Особистий внесок автора в отримання наукових результатів. Робота з налагодження установки для електрофізіологічних досліджень та системи локальної аплікації, електрофізіологічні та імуноцитохімічні досліди, обробка експериментальних даних, аналіз та узагальнення результатів досліджень була виконана особисто автором. Досліди із застосуванням полімеразної ланцюгової реакції з одиничних інтернейронів гіпокампа проводились при співучасті пров.н.с. Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАНУ д.м.н. Досенко В.Є. Досліди із застосуванням парної реєстрації і стимуляції аксонів проводились при співучасті м.н.с. Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАНУ к.б.н. Кравченко М.О. Приготування первинної культури нейронів гіпокампа низької щільності здійснювалось н.с. Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАНУ к.б.н. Москалюк А.О. В розробці загальної концепції роботи, її обговоренні та редагуванні брали участь співавтори публікацій.

Loading...

 
 

Цікаве