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
1000 автобусов  - Городской ритм С наступлением осени в администрацию и вышестоящие инстанции посыпались жалобы от жителей.
20.10.2018
«К нам идут с разными вопросами, — говорит заместитель председателя Совета депутатов Марина Калеганова.
20.10.2018
С днём рождения, "Акрихин"! - Администрация г. Старая Купавна Уважаемые жители муниципального образования! 19 октября для нашего города дата знаковая.
20.10.2018
 
Огород на подоконнике. Агроном объяснила, как выращивать урожай круглый год - РТВ-Подмосковье ©   istockphoto.com Конец дачного сезона – не повод оставаться без урожая, огород можно устроить и в городской квартире, главное – не ошибиться с сортами и создать растениям правильные условия,
20.10.2018
 
Более 30 тысяч ям устранено на дорогах в Московской области - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ. 20 октября. INLUBERTSY.RU. Начиная с июня этого года выполнена работа по «оцифровке», занесению в единую базу данных и ликвидации 36 тысяч ям во дворах на территории населенных пунктов региона,
20.10.2018 Люберецкая панорама
Международный день повара отмечается 20 октября - Газета Новости недели Ирина Шилова Горячий цех Марины Долговой  Рабочий день заведующей производством школы № 19 Марины Долговой начинается в то время, когда большинство из нас еще сладко спит.
20.10.2018 Газета Новости недели
С наступлением осени в администрацию и вышестоящие инстанции посыпались жалобы от жителей.
20.10.2018 Городской ритм
Мотоциклист сбил пешехода и другие ДТП - Копейка За период, с 12 по 19 октября текущего года сотрудниками отдела ГИБДД УМВД России по Сергиево-Посадскому району зарегистрировано 55 ДТП с материальным ущербом, а также одно происшествие, в котором пострадал человек.
20.10.2018 Копейка
Мишонова: Найдёныша из Щёлкова отправят в ресурсную семью - РТВ-Подмосковье Сейчас полиция выясняет её реальное местонахождение © «РИА Новости» ,   Михаил Воскресенский Следователи выяснили личность полуторогодовалого мальчика, найденного в подъезде в Щёлкове, и его матери, женщину разыскивают,
20.10.2018 РТВ-Подмосковье
Труп неизвестного мужчины без внешних признаков насильственной смерти обнаружили в лесу в подмосковном Пушкино, сообщил РИАМО в субботу представитель пресс-службы ГУ МВД РФ по Московской области.
20.10.2018 Газета Маяк
«Во что вы верите?» спросил люберчанин главного героя фильма «Вечная жизнь Александра Христофорова» - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ. 20 октября. INLUBERTSY.RU. Состоялась пресс-конференция с продюсером, главным героем фильма «Вечная жизнь Александра Христофорова», на которой люберчанин задал интересный вопрос: «Во что вы верите?»,
20.10.2018 Люберецкая панорама
Литературно-музыкальный конкурс «Россия – любовь моя» впервые провели в Пушкино - Газета Маяк © Анна Корнилова, Пушкинское информагентство В детской музыкальной школе № 1 города Пушкино прошел заключительный этап первого литературно-музыкального конкурса «Россия – любовь моя»,
21.10.2018 Газета Маяк
Интересная и насыщенная программа «Покров-Батюшка» ждала весь праздничный день гостей и жителей деревни, которых с самого утра гостеприимно встречали в местном Доме культуры.
19.10.2018 Куйбышевец
Футболисты «Знамя труда» провела зрелищную игру с командой «Велес» уступив сопернику 1 очко - Орехово-Зуевская правда В субботу, 20 октября, на стадионе «Торпедо» в Орехово-Зуеве состоялся футбольный матч между командами «Знамя труда» и «Велес», показав зрелищную игру, наши земляки все же уступили сопернику одно очко,
20.10.2018 Орехово-Зуевская правда
1 - ФК Химки Сегодня вечером в матче 17-го тура Олимп-ФНЛ красно-черные на своем поле принимали «Тюмень».
20.10.2018 ФК Химки
Пятнадцатый мемориальный турнир по боксу памяти мастера спорта СССР Виктора Григорьева открылся в зале единоборств им В. И. Портненко в спорткомплексе «Луч» в Сергиевом Посаде.
20.10.2018 Газета Вперёд
Подтвердите льготу на "Стрелку" - Газета Вперёд Во избежание блокировки карт «Стрелка» учащегося и учащегося сельской местности необходимо до 20 октября подтвердить право на пользование картой,
20.10.2018 Газета Вперёд
Законопроект «Единой России» об отказе от пенсионных преференций для депутатов и сенаторов принят в первом чтении - Химские новости Государственная Дума приняла в первом чтении законопроект, согласно которому депутаты и сенаторы имеют право отказаться от пенсионных надбавок при выходе на пенсию.
19.10.2018 Химские новости
ЛЮБЕРЦЫ. 20 октября. INLUBERTSY.RU. Начиная с июня этого года выполнена работа по «оцифровке», занесению в единую базу данных и ликвидации 36 тысяч ям во дворах на территории населенных пунктов региона,
20.10.2018 Люберецкая панорама
ГИБДД с понедельника зафиксировало 55 серьёзных ДТП.  К сожалению, не обошлось без пострадавших.
19.10.2018 Газета Вперёд