Введение к работе
Актуальность темы. Исследование факторов, . приводящих к повреждению нервной ткани и гибели нейронов нозга, в настоящее вреня является одной из основных задач нейробиологии CSlsJo В.К., 1981Э. Массовая гибель нейронов мозга происходит при разлнчньк невропатологических расстройствах in vivo, в то же вреня эта ситуация характерна и для препаратов нозга in vitro, напринер, срезов мозга, культуры его нейронов. Массовая гибель нейронов наблюдается и в здоровой нозге при синаптической пластичности во время развития.
Причины гибели нейронов нозга остаются неясными. Среди них наиболее часто рассматриваются ацидоз, нарушение ионного баланса, токсическое действие свободных жирных кислот, токсическое действие свободных радикалов, токсическое действие , возбуждающих аминокислот, ухудшение энергетического нетаболизна. При этом последние два фактора - токсическое действие возбуждающих аминокислот и ухудшение энергетического метаболизма - в настоящее время выдвигаются на первый план при исследовании причин нейрональной гибели СChoi D. W. , 1990; Novellі А., 19883. Среди возбуждающих аминокислот, таких как глутанат, аспартат, гомоцистеат, наибольший интерес исследователей вызывает глутанат в связи с его высокой концентрацией в мозге, что, по-видимону, определяется его ключевой ролью в процессах нетаболизна, и его значимостью в нозге как нейронедиатора. Существующая экзитотоксическая теория постулирует, что причиной гибели нейронов при целом ряде заболеваний, ведущих впоследствии к нейропатологическим расстройствам, таких как гипоксия, ишемия, гипогликемия. а также таких нейропатологиях как болезнь Альцгеймера, болезнь Гентингтона, различные виды атаксий, является выброс глутаната во внеклеточное пространство из внутриклеточных хранилищ и усиленная стинуляция ин рецепторов возбуждающих аминокислот С Choi D. W. , 19ЭОЭ.
Молекулярные и клеточные механизмы гибели нейронов, связанные с активацией рецепторов возбуждающих аминокислот, in vivo и in vitro имеют общую природу и, следовательно, использование таких модельных систен как срезы гиппокампа и культура нейронов мезэнцефалона и стриатума, инеющих высокую плотность рецепторов возбуждающих аминокислот, позволит приблизиться к пониманию сартины нейропатологии in vivo. В то же время полученные данные южно использовать для улучшения функционирования самих препаратов
ткани мозга in vitro, широко используемых для изучения таких биофизических процессов, как регуляция механизмов синаптической передачи, ионных процессов, лежащих в основе потенциала покоя и потенциала действия, электрофизиологических клеточных основ обучения и памяти, интегративной деятельности отдельных нейронов и микросистем нейронов.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось исследование факторов, вызывающих повреждения нейронов при их культивировании in vitro. Задачи исследования заключались в следующем:
-
Исследование переживания нейронов в среде, содержащей различные концентрации глутанина, в первичной культуре клеток мезэнцефалона и стриатума.
-
Исследование временного паттерна проявления активности NMDA-рецепторов глутамата в первичных культурах клеток мезэнцефалона и стриатума, инициированных в бессывороточных средах DMEM/ITS и DMEM/F-ia/ITS.
3. Анализ причин гибели нейронов, опосредованной
NMDA-рецепторами, при их длительной переживании в культуре клеток
мезэнцефалона и стриатума.
4. Исследование влияния глюкозы и сукцината натрия на
переживание нейронов в культуре клеток мозга и в срезах мозга.
Научная новизна и практическая ценность работы. В работе получены новые эксперементальные данные, касающиеся причин повреждения нейронов при их длительном культивировании in vitro, а также их устойчивости к повреждениям как в культуре клеток мозга, так и в его срезах.
Продолжительность жизни нейронов, имеющих функционирующие NMDA-рецепторы, в культуре ограничена из-за активации последних глутанатом, образующийся из компонентов питательной среды при ее замене свежей.
При культивировании нейронов в среде, не содержащей сыворотку, активность NMDA-рецепторов проявляется на 13-ый. 14-ый день жизни культуры in vitro.
При длительном культивировании нейронов в бессывороточной среде оптимальной концентрацией глутамина является 0.5 мМ для нейронов мезэнцефалона, и 1 мМ - для нейронов стриатума.
Введение сукцината натрия животным внутрибрюшинно в концентрации 50 мг/кг веса за 30 минут до декапитации
стабилизирует глутанатергическую синаптическую передачу в СА1 зоие гиппокакла и увеличивает продолжительность длительной потенциации, вызванной тетанической стимуляцией.
Результаты работы могут представлять интерес для специалистов, использующих препараты ткани мозга in vitro в качестве объектов исследования, для улучшения состояния этих объектов, для исследователей, занимающихся проблемами дифференци-ровки и гибели клеток мозга, а также найти применение в медицинской практике.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на межлабораторном семинаре в Национальном институте психического здоровья СБетесда, США, 19923, межлабораторном семинаре в Институте теоретической и эксперементальной биофизики СПущино, 19923.
Публикации. Основные положения диссертации отражены в центральных и зарубежных изданиях.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, полученных экспериментальных результатов и их обсуждения, выводов и списка цитированной литературы. Диссертация содержит 15 рисунков. Список цитированной литературы включает 160 наименований отечественной и зарубежной литературы.