Шановні колеги! Науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою роботу. 17-го червня (вівторок) о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь м.н.с. відділу нейрохімії ІБХ КРУПКО О.О. «Роль пресинаптичних іонотропних глутаматних рецепторів у модуляції ГАМК-ергічної нейропередачі». Мова йде за апробацію кандидатської дисертації. Традиційно до цього інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді. Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі в роботі нашого семінару. З повагою – С.О.Костерін.
ТЕЗИ ДОПОВІДІ
«Роль пресинаптичних іонотропних глутаматних рецепторів у модуляції ГАМКергічної нейропередачі»
м.н.с. відділу нейрохімії КРУПКО О.О.
Дія нейромедіаторів не обмежується лише локальною постсинаптичною ділянкою. Ці амінокислоти здатні дифундувати поза межі синаптичної щілини, вивільнюватись у позасинаптичний простір за рахунок гліального екзоцитозу та роботи транспортерів у зворотньому режимі. Експресія рецепторів нейромедіаторів на різних ділянках нейронів і глії дозволяє ефективно впливати на активність нейрональної мережі. Висока варіабельність такої регуляції забезпечується субклітинним розподілом рецепторів, їх субодиничною композицією і метаботропною / іонотропною функцією. Серед позасинаптичних рецепторів особлива роль відводиться рецепторам локалізованим на пресинапсі, оскільки їх активація дозволяє безпосередньо впливати на силу синаптичної відповіді. Саме пресинаптичні рецептори відіграють визначальну роль в регуляції синаптичної пластичності – центрального механізму нейрональної адаптації, а детальне з’ясування механізмів регуляції синаптичної передачі є однією з ключових задач сучасних нейронаук.
В дослідженнях короткотривалої і довготривалої синаптичної пластичності велика увага приділяється пресинаптичним глутаматним рецепторам (ГлуР), активація яких може впливати на ефективність як збуджуючої, так і гальмівної нейропередачі. До недавнього часу контроль за вивільненням ГАМК з боку глутаматних рецепторів, в першу чергу, пов’язували з роботою метаботропних рецепторів, тоді як іонотропні рецептори асоціювали виключно з постсинаптичними процесами. На сьогоднішній день завдяки численним дослідженням ця точка зору зазнала змін, зокрема було достовірно показано пресинаптичну локалізацію іонотропних глутаматних рецепторів (іГлуР), які модулюють нейросекреторний процес внаслідок відкриття спряжених з ними ліганд-залежних каналів.
Результати, представлені в дисертаційній роботі доводять, що активація іГлуР викликає дозозалежне вивільнення гальмівного нейротрансмітера із везикулярного пулу нервових терміналей, стимулюючи тим самим ГАМК-ергічу нейропередачу. На відміну від більшості робіт присвячених функціональній активності пресинаптичних іГлуР, в яких модуляторну дію рецепторів оцінюють опосередковано за зміною частоти токів на постсинаптичні клітині, в дисертаційній роботі була використана принципово інша модель – нервові терміналі, ізольовані із гіпокампу та кори мозку щурів, що дозволило не лише безпосередньо оцінити рівень секреторної відповіді, а й підійти до з’ясування внутрішньоклітинних процесів, які лежать в їх основі.
Застосування оригінального підходу, реєстрації екзо/ендоцитозу за допомогою флуоресцентного зонду акридину оранжевого, дозволило з’ясувати, що активація пресинаптичних іГлуР спричиняє не лише стимуляцію процесу синхронного екзоцитозу, а має також пролонгований вплив на секрецію ГАМК, зумовлений розвитком асинхронного екзоцитозу. Було продемонстровано, що тригером цих процесів є вхід іонів іонів Na+ та Ca2+ , що забезпечується активацією іонних каналів спряжених з ГлуР. Порівняння ефектів глутамату, специфічних агоністів та антагоністів НМДА і АМПА/каінатних рецепторів свідчать на користь залучення як НМДА, так і АМПА/каінатних рецепторів до модуляції синаптичної ефективності. На підставі отриманих результатів можна заключити, що НМДА рецептори відповідальні за швидкий синхронний екзоцитоз, тоді як наступне поступове підвищення вивільнення везикул асоційоване в більшій мірі з активацією АМПА/каінатних рецепторів.
Було висунуто припущення, що фаза пролонгованої секреції ГАМК при активації пресинаптичних рецепторів може бути наслідком стимуляції процесу генерації АФК, і доведено, що АФК дійсно відіграють принципову роль в реалізації рецептор-стимульованої пресинаптичної потенціації. Важливо відмітити той факт, що, на відміну від іГлуР- індукованого, викликане К+-деполяризацією вивільнення було нечутливим до АФК-скавенджеру N-ацетилцистеїну, хоча і в першому, і в другому випадку мова йде про екзоцитоз синаптичних везикул. Це важливе спостереження свідчить на користь припущення, що генерація АФК при активації іГлуР є ключовою ланкою сигнального шляху між активацією рецепторів і екзоцитозои, а не супутнім явищем або наслідком реалізації екзоцитозу як такого. Активація як НМДА так і АМПА/каінатних рецепторів стимулює продукцію АФК, проте різна чутливість глутамат-індукованої продукції АФК до специфічних антагоністів глутаматних рецепторів свідчить за провідну роль АМПА/ каінатних рецепторів в цьому процесі.
Дослідження процесу утворення АФК за умов використання різних енергетичних субстратів дозволило показати вперше можливість домінування різних шляхів утворення АФК у нервових терміналях за умов активації різних типів глутаматних рецепторів. Використання глюкози в якості енергетичного субстрату, метаболізм якої пов’язаний з відновленням НАДФ необхідного для роботи НАДФ оксидази, сприяє більш високому рівню як спонтанного утворення АФК, так і індукованого активацією НМДА рецепторів. Піруват навпаки сприяє каінат-індукованій продукції АФК. Значне пригнічення процесу генерації АФК інгібітором НАДФ оксидази, DPI, вказує на важливість НАДФ оксидази як джерела АФК при активації пресинаптичних глутаматних рецепторів.