Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование ультраструктурных механизмов долговременной потенциации электротонической проводимости смешанных синапсов Маутнероских нейронов золотой рыбки Мухтасимова, Нурия Фуатовна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Мухтасимова, Нурия Фуатовна. Исследование ультраструктурных механизмов долговременной потенциации электротонической проводимости смешанных синапсов Маутнероских нейронов золотой рыбки : автореферат дис. ... кандидата биологических наук : 03.00.02 / Рос. академия наук.- Пущино, 1998.- 16 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-1/2585-3

Введение к работе

Актуальность исследования: Долговременная потенциация (ДП), экспериг ментально вызванный памятный след в виде усиления эффективности функционирования синапсов вследствие повторяющихся стимуляций, тесно связана с адаптацией нервной системы к воздействию внешней среды (Wickcns, 1988; Calvarley, Jones, 1990; Stevens, 1996 ). До последнего времени изучение ДП концентрировалось на химических синапсах, в которых передача сигнала опосредуется химическим веществом, медиатором (Bliss, Lomo, 1973; Брапш, Виноградова, 1973; Виноградова, 1975; Мошков, 1985; Pavlik, Moshkov,1992; Gold, Bear, 1994; Stevens, Wang, 1994; Malenka, 1994; Stella et al., 1997; Enger, Bonhoffer, 1997). Кроме химической синаптической передачи в нервной системе животных широко распространена чисто электрическая и смешанная синаптическая передача (Scott et al, 1994; Sur et al., 1994), Еключающая химические и электрические компоненты (Zottoli, Faber, 1979; Hall et al., 1985). Зависимость проводимости таких синапсов от предшествующей стимуляции и долговременное поддержание их в активированном состоянии до недавнего времени даже не предполагались. Недавно с помощью электрофизиологических методов было показано, что смешанные синапсы Маутнеровских нейронов золотой рыбхи в результате тетагш-ческой стимуляции или аппликации дофамина способны на значительный срок облегчать проведение электротонического сигнала (Yang, et al, 1990;. Yang, Faber, 1991, Pereda et al, 1992, 1994; Pereda, Faber, 1995; 1996). Электронная микроскопия как метод исследования является неотъемлемым звеном в изучении таких следовых явлений, как ДП и другие формы синаптической памяти, внесшим существенный вклад в понимание механизмов, лежащих в основе ДП химических синапсов (Pierce, Lewin, 1994; Мошков, 1985; Pavlik, Moshkov, 1992). Однако структурные механизмы, которые определяют усиление электротонической связи между смешанными синапсами и постсииаптическим нейроном, остаются совершенно неизученными. Неизвестны и элементы синапсов, вовлекаемые в повышение проводимости электротонического сигнала. Комплексные морфо-функциональные исследования механизмов ДП электротонической передачи являются необходимыми для понимания роли различных синаптических структур в регуляции эффективности функционирования смешанных синапсов.

Цель и основные задачи исследования. Целью работы было изучение ультраструктурных признаков, указывающих на возможные механизмы долговременной потенциации электротонической передачи в идентифицированных смешанных синапсах Маутнеровских нейронов (МН) золотых рыбок, проявляющейся после тетанизации афферентных входов в форме увеличения амплитуды экстраклеточного спайка.

Были поставлены следующие задачи. 1) Изучить возможность использования переживающих фрагментов продолговатого мозга золотых рыб, содержащих МН, в качестве объекта для проведения электрофизиологических и электронно-микроскопических экспериментов, связанных с исследованиями ДП. 2) С помощью метода замораживания-скалывания и ультратонких срезов описать и количественно оценить основные контактные структурные элементы смешанных синапсов и их мембран, возможно, вовлекаемые в усиление электротонической передачи. 3) Провести сравнительный количественный анализ ультраструктуры контактов афферентных смешанных синапсов на ультратонких срезах после возникновения ДП электротонической передачи. 4) Исследовать роль актина в электротонической трансмембранной передаче сигналов: в синаптических контактах смешанных синапсов, воздействуя на них цитохалазином D, избирательно депо-лимеризующим актин и в искусственных плоских бислойных фосфолшшдных мембранах после включения в них молекул филаментозного актина.

Научная новизна. Впервые разработана и применена для совместного элекгрофизиологического и морфологического исследования МН методика долговременно (до 5 часов ) переживающих фрагментов продолговатого мозга рыб in vitro. Показано, что в таких препаратах на протяжении всего времени эксперимента МН сохраняют вызванную электрическую активность и адекватное состояние ультраструктуры афферентных идентифицированных смешанных синапсов, вовлекаемых в процесс ДП. Впервые продемонстрирована возможность индукции in vitro долговременной потенциации электротонических ответов МН после тетанизацнн их главного афферентного источника - задних корешков 8-го нерва, окончания которых идентифицируются как булавовидные синапсы смешанного типа, так называемые club endings (Nakajima, 1974). Ультраструктур-ными исследованиями установлены количественные признаки потенциирован-' ных смешанных синапсов. Показано, что главным отличием синапсов с возросшей в разной степени электротонической проводимостью от контрольных является коррелятивное пропорциональное увеличение в синаптических контактах размеров десмосомоподобных структур, которые, как было установлено ранее, состоят преимущественно из актина. В то же время оказалось, что структура щелевых контактов, которые являются по установившемуся мнению субстратом электротонической связи между клетками, не меняется ни при переживании, ни после потенциации. В ходе экспериментов установлено, что предварительная аппликация цитохалазина D на МН в область расположения смешанных синапсов препятствует развитию в них после тетанизации афферентного входа долговременной потенциации электротонических ответов. В других экспериментах, проведенных на плоских бислойных фосфолшшдных мембранах, показано, что включение в них филаментозного актина примерно на три порядка увеличивает проводимость мембраны. Установлено, что изменение электропроводности бислойных мембран обусловлено появлением в них одиночных постоянно открытых

з ионных каналов проводимостью около 1000 pS. Получены абсолютно новые данные о возможности участия десмосомоподобных структур в потенциирова-нии электротонической связи между нейронами, благодаря механизму прямого шунтирования синаптических контактов молекулами филаментозного актина. Научно- практическая ценность работы.

Проведенное исследование имеет в основном теоретическое значение. Установленные в ходе работы изменения в специализированных контактах смешанных синапсов, имеющие место после развития ДП, а так же роль актина в увеличении электротонической передачи, дают возможность расширить наши представления об адаптивных процессах на уровне одного нейрона.

Данные результаты имеют определенную практическую значимость при разработке подходов к управлению адаптивными процессами через воздействие на состояние актина фармакологическими и физиологически-активными веществами, упорядочивают выбор таких веществ по их реакции с актином, изменению его конформационного и агрегатного состояния. Наши данные дают возможность предположить существование подобных корреляций между состоянием актинсодержащих структур в межклеточных контактах и электротонической связью между клетками в других электровозбудимых и электроневозбудимых тканях, где такие десмосомоподобные структуры описаны. Это предположение может послужить толчком в морфофункциональных исследованиях в оригинальном направлении при изучении не-нейрональных структур и межклеточных взаимодействий.

Результаты работы используются при чтении курса лекций в Пущинском ГУ. Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на расширенном заседании кафедры экспериментальной и теоретической цитотех-нологии ПущГУ (Пушино, 1995 г), на научной конференции молодых ученных города Пущино (Пущино, 1996 год), Ш-ей международной конференции по функциональной нейроморфологии (С- Петербург, 1997 год), на аттестационном Ученом совете ИТЭБ РАН и на общеинститутской ( ИТЭБ РАН) научной конференции в 1997 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора
литературы, описания методов исследования, результатов, обсуждения, заклю
чения и выводов. Материал изложен на страницах, список цитируемой ли
тературы включает наименований отечественной и зарубежной литерату
ры. Использованные сокращения:

A3 - активные зоны, БЛМ - бислойная липидная мембрана, ДП - долговременная потенциация, ДПК - десмосомоподобные контакты, МН - маутнеровский нейрон, ЩК - щелевые контакты.