Учёные из ИТЭБ РАН исследуют, как можно предотвратить неблагоприятные последствия кратковременной гипоксии мозга в экспериментах на срезах гиппокампа крыс

Фото: www.pushchino.ru

Явление, при котором понижается содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях, называется гипоксией. Наиболее чувствителен к гипоксии – головной мозг, даже кратковременная гипоксия приводит к его повреждениям. Подобное краткое кислородное голодание клеток мозга может возникать, например, из-за нарушений в проницаемости сосудов, во время микроинсультов, или в результате травматических воздействий.

Учёные из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН исследовали влияние кратковременных эпизодов гипоксии на уровень содержания и композицию АМРА-рецепторов – наиболее распространённых возбуждающих рецепторов нервной системы, передающих быстрые сигналы в возбуждающих синапсах нейрональных сетей. Результаты своей работы они изложили в статье, электронная версия которой доступна он-лайн с ноября 2017 г. в журнале NeuroReport .

АМРА-рецепторы обнаружены практически во всех структурах головного мозга . Это ионнотропные рецепторы, представляющие из себя мембранные каналы и активирующиеся возбуждающим нейромедиатором – глутаматом. Также они активируются синтетическим аналогом глутамата – АМРА (α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислота), откуда и получили своё название. Некоторые заболевания центральной нервной системы человека напрямую связаны с нарушением в регуляции активности АМРА-рецепторов, поэтому ученые-нейрофизиологи уделяют большое внимание изучению их функционирования и поиску терапевтических агентов влияющих на их работу напрямую или через сигнальные каскады, регулирующие их активность.

АМРА-рецепторы состоят из четырёх субъединиц. Исследователи из ИТЭБ РАН изучили влияние коротких эпизодов гипоксии и модулирующее воздействие нейропротекторных факторов на две из них: GluA1 и GluA2. Основной целью этой работы была оценка влияния трех коротких эпизодов гипоксии на уровень экспрессии этих двух субъединиц, а также исследование эффекта их предварительной инкубации с двумя нейропротекторными агентами: антивоспалительным цитокином – интерлейкином-10 и ингибитором кальпаина – PD150606, как по отдельности, так и комбинации друг с другом, на фоне кратковременных эпизодов гипоксии.

– Комбинированная терапия, с использованием сразу нескольких активных веществ, направленная на предотвращение нарушений в мозговой деятельности, связанных с повреждающим действием гипоксии, может обладать как положительными, так и нежелательными эффектами, – рассказывает один из авторов работы, старший научный сотрудник Лаборатории экспериментальной нейробиологии ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Мирослав Ненов, – поэтому необходимо знать, возможно ли комбинированное применение определенных фармакологических агентов, обладающих высоким терапевтическим потенциалом с целью усиления их положительных свойств и ослабления негативных эффектов.

Воздействие изучаемых веществ исследователи проверяли на срезах гиппокампа крыс. Срезы подвергали трём кратковременным эпизодам гипоксии как отдельно, так и на фоне изучаемых веществ, а затем проверяли, как изменяется количество отдельных субъединиц АМРА-рецепторов за разные временные промежутки – 10, 50 и 90 минут после индукции гипоксии. Таким образом, ученые выяснили, как интерлейкин -10 и ингибитор кальпаина влияют на изменение уровня синтеза (экспрессии) отдельных субъединиц АМРА-рецепторов в условиях недостатка кислорода. Дело в том, что изменения в композиции субъединиц, составляющих АМРА-рецепторы, могут изменять их проводимость. Например, АМPA-рецепторы с отсутствующей GluA2 субъединицей начинают проводить ионы кальция, что повышает уровень нейронального внутриклеточного кальция. По этой причине изменяется активность нейронов, может проявляться их гипервозбудимость и другие патологические процессы, которые могут привести как гибели отдельных клеток, так и к нарушению работы нейрональной сети, что в конечном итоге приводит к отклонениям функционирования мозга в целом.

Учёные из ИТЭБ РАН выяснили, что интерлейкин -10 и ингибитор кальпаина, как индивидуально, так и в комбинации демонстрируют положительный эффект. Эти вещества не просто предотвращают, но при совместном действии даже гиперкомпенсируют вызванное гипоксией снижение уровня синтеза субъединицы GluA1 AMPA рецептора. Также исследователи обнаружили, что на уровень экспрессии субъединицы GluA2 краткие гипоксические эпизоды никак не влияют. Тем не менее, при обработке срезов гиппокампа ингибитором кальпаина, уже через 10 минут после индукции гипоксии экспрессия GluA2 уменьшается, но через 90 минут её уровень значительно повышается. Совместное действие изучаемых агентов исправляет ситуацию: интерлейкин -10, который в одиночку никак не влияет на уровень GluA2, предотвращает понижающий эффект ингибитора кальпаина на экспрессию GluA2 через 10 минут и действует сонаправленно с этим веществом, дополнительно увеличивая синтез GluA2 через 90 минут после эпизода гипоксии.

Результаты исследований пущинских учёных могут представлять интерес для развития комплексных терапевтических стратегий, направленных на восстановление нарушений синаптической регуляции и других повреждений мозга, вызванных гипоксией.

Данная работа пущинских ученых поддержана Российским Научным Фондом, грант № 16-15-10356.

Источник : Interleukin-10 and PD150606 modulate expression of AMPA receptor GluA1 and GluA2 subunits under hypoxic conditions. Levin, Sergei G.; Sirota, Nikolai P.; Nenov, Miroslav N.; Savina, Tatyana A.; Godukhin, Oleg V. Neuroreport. 2017 Nov 6. doi: 10.1097/WNR.0000000000000928

Подпись к рисунку: Электрофизиологическая установка в лаборатории экспериментальной нейробиологии для измерения активности с переживающих срезов мозга. Фото ИТЭБ РАН

Татьяна Перевязова, пресс-секретарь ИТЭБ РАН

 
По теме
Программа реновации. Старт - Городской ритм На финишную прямую выходит первый этап реализации программы реновации. Архитекторы заканчивают разработку проектов жилых домов для первой волны переселения.
19.08.2018
 
 
ЛЮБЕРЦЫ.18 августа. INLUBERTSY.RU – В Ногинске Богородского городского округа с 23 по 25 августа состоится XVI ежегодный Московский областной фестиваль «Цветы Подмосковья», сообщает Люберецкое информагентство.
18.08.2018 Люберецкая панорама
Трудовые достижения трех сотрудников муниципального бюджетного учреждения «Благоустройство-Балашиха» отмечены благодарностями главы городского округа Сергея Юрова.
17.08.2018 Газета Факт
Заместитель генерального директора ПАО РКК «Энергия» и двое его подчиненных обвиняются в покушении на мошенничество - Следственный комитет Следственными органами ГСУ СК России по Московской области задержан заместитель генерального директора ПАО РКК «Энергия» Алексей Белобородов и двое его подчинённых.
19.08.2018 Следственный комитет
От чего следует оберегать детей - в материале корреспондента Орехово-Зуевского ИА Марины Отрадной Подавляющее большинство несчастных случаев, жертвами которых становятся дети,
17.08.2018 Орехово-Зуевская правда
Тела девушки и парня с травмами от падения с высоты найдены в Балашихе, следователи начали проверку, сообщила РИА Новости старший помощник руководителя ГСК СК России по Подмосковью Ольга Врадий.
18.08.2018 Газета Факт
Праздничный концерт в Рузе завершился салютом - Красное знамя Вечером ружан поздравили известные артисты эстрады. Свои лучшие песни спела Азиза, популярная певица девяностых годов.Под занавес праздника на сцену вышел Авраам Руссо.
18.08.2018 Красное знамя
Афиша концертов, экскурсий, мастер-классов, квестов, конкурсов. ДК «Содружество» (мкр.
17.08.2018 Дмитровский вестник
Центр культурного развития «Вертикаль» с 18 августа по 15 сентября предоставляет жителям Московской области возможность окунуться в удивительный мир.
18.08.2018 Пущинская среда
1 - ФК Химки Сегодня вечером в рамках 7-го тура Олимп – Первенства России по футболу среди команд клубов ФНЛ красно-черные на выезде встречались с воронежским «Факелом».
19.08.2018 ФК Химки
Необычное зрелище наблюдали ружане в воскресенье утром у здания администрации округа.
17.08.2018 Красное знамя
Команда «Знамя труда» обыграла смоленский «Днепр» со счетом 1:0, сообщает корреспондент Орехово-Зуевского ИА Елена Нефедова Елена Нефедова В игре «ОЛИМП – Первенство России по футболу среди команд клубов профессион
18.08.2018 Орехово-Зуевская правда
В совещании приняли участие представители ГБУ «Управление технического надзора капитального ремонта».
18.08.2018 Шатурский район
Плановые мероприятия по капитальному ремонту тепловых сетей проходят одновременно на нескольких участках на территории муниципалитета.
17.08.2018 Красногорские вести
Подводя итог объезда городского округа Егорьевск, руководитель Главного государственного административно-технического надзора Московской области Татьяна Витушева подчеркнула,
17.08.2018 KolomnaOnline.Ru