Содержание к диссертации
Список сокращений 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ПОСТСЙНАПЖЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ В МЫИНЫХ ВОЛОКНАХ ЧЛЕНИСТОНОГИХ (Обзор литературы) 9
1.1. СТРУКГУРНО-ФУНКИДОНАЛЪНЫЕ ОСНОВЫ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ СИНАПТИЧЕЗКОЙ ПЕРЩЧЙ У НАСЕКОМЫХ 9
1.2. СВОЙСТВА ИОННЫХ КАНАЛОВ, АКТИВИРУЕМЫХ ГЛУТАЖТОМ
1.2.1. Кинетика активации постсинаптических токов 17
1.2.2. Зависимость параметров ионных каналов, активируемых глутаматом, от мембранного потенциала 20
1.2.3. Влияние температуры на параметры ионных каналов и постсинаптических токов 23
1.2.4. Модели активации постсинаптической мембраны 26
1.2.5. Фармакология рецептора глутамата 32
1.2.6. Десенситизация рецепторов глутамата 36
1.2.7. Фармакологическая блокада хемовозбудимых ионных каналов •• 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (по обзору литературы) 45
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 47
2.1. Объект исследования 47
2.2. Аппаратура для фиксации мембранного потенциала 47
2.3. Порядок опыта по регистрации ЕПСТ методом фиксации напряжения • 50
2.4. Внеклеточная регистрация постсинаптических токов -
2.5. Порядок опыта по регистрации "глутаматного шума" постсинаптической мембраны 51
2.6. Порядок опыта по исследованию пассивных свойств мышечных клеток и электрической связи между ними 52
2.7. Обработка результатов 53
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3. ХАРАКТЕРИСТИКА СИНАПТИЧЕСКИХ ТОКОВ В МЫПЩХ ЛИЧИНКИ МЯСНОЙ МУЖ 55
3.1. "Быстрые" и "медленные" постсинаптические токи 55
3.2. Влияние мембранного потенциала на параметры "быстрых" и "медленных" постсинаптических токов 57
3.3. Природа "медленных" ВПСТ 61
3.3.1. Электрическая связь между 6А и ТА мышечными волокнами 63
3.3.2. Исследование проницаемости контакта между клетками 70
3.4. Обсуждение результатов 71
4. ФАКТОРЫ, 0ПРЕДЕЛЯЮ1ЩЕ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ СИНАПТИЧЕСКИХ ТОКОВ 78
4.1. Среднее время жизни ионных каналов 78
4.2. Повторное связывание 84
4.3. Десенситизация рецепторов постсинаптической мембраны 90
4.4. Обсуждение результатов 93
5. ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ БЛОВД СИНАПТИЧЕСКИХ ИОННЫХ КАНАЛОВ, АКТИВИРУЕМЫХ ГЛУТАМАТОМ 102
5.1. Влияние изменения длины цепи соединений на их блокирующий эффект 104
5.2. Анализ строения и действия фталимидных производных с различными Х-радикалами 107
5.3. Анализ строения и действия в ряду веществ с различными ароматическими радикалами НО
5.4. Обсуждение результатов 117
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
ВЫВОДЫ 125
ЛИТЕРАТУРА 1
Введение к работе
Одним из самых распространенных медиаторов в нервной системе позвоночных и беспозвоночных животных являетсяі глутамат - анион глутаминовой кислоты; Чаще всего он осуществляет свою передаточную функцию в возбуждающих синапсах различных отделов спинного и головного мозга позвоночных животных, в ганглиях моллюсков, в особенности хорошо известна его роль в нервно-мышечной передаче у членистоногих, В настоящее время сформировались представления о молекулярном механизме, посредством которого действие глутамата на постсинаптическую мембрану претворяется в изменении проницаемости этой мембраны для ионов и, тем самым, в появлении по стсинаптическо го тока. Однако, уровень изученности; последовательных этапов этого процесса пока гораздо ниже, чем тот, который достигнут при: изучении действия., ацетилхолина. Очень мало известно о механизме взаиюдействия глутамата с активным центром его мембранного рецептора, в основном, из-за слабой разработанности фармакологии глутаматного рецептора. Пока очень скуден набор агонистов и антагонистов, которые можно было бы использовать для воздействия на глутаматный рецептор.
Наиболее подробные сведения о свойствах ионных каналов, активируемых глутаматом, получены в опытах на нервно-мышечных препаратах саранчи и рака. Остается открытым вопрос о том, насколько сходны синаптические токи, активируемые глутаматом, в мышцах животных, относящихся к другим отрядам насекомых, а значит и о том, насколько универсален молекулярный механизм этой активации. Одним из подходов, позволяющих расширить наши: знания о глутамат-чувствительных механизмах, является исследование природы и свойств синаптических токов в нервно-мышечных синапсах личинок двукрылых насекомых, поскольку этот объект предоставляет достаточно широкие методические возможности. Это определило цель и задачи настоящего исследования.
Цель работы состояла в исследовании кинетики активации синаптических ионных каналов в глутаматчувствительной мембране мышечных волокон личинки мясной мухш Calliphora "erythro cepEalaі как в нормальных условиях, так и в присутствии потенциальных бло-каторов этих каналов. Исследовались факторы, определяющие длительность постсинаптических токов.
Обнаружен механизм, определяющий появление "медленных" и "быстрых" возбуждающих синаптических токов в продольных брюшных мышечных волокнах личинки мухи» Показано, что "медленные" токи являются результатом проникновения ответов, генерируемых соседними клетками, в регистрируемую посредством эффективной и потен-циалозависимой электрической связи: между мышечными клетками. Разработана методика препаровки, позволяющая устранить эту связь и, тем самым, возможность появления "медленных" токов.
Впервые исследованы свойства активируемых глутаматом ионных каналов постсинаптической мембраны мышц личинки мухи. Показано существование однородной по среднему времени открытого состояния: популяции каналов. Изучено влияние мембранного потенциала и температуры на скорость превращения комплекса медиатор-рецептор. На основании сопоставления кинетики спада спонтанных и вызванных возбуждающих синаптических токов со средним временем жизни ионных каналов сделан вывод об участии повторного взаимодействия молекул медиатора с рецепторами в постсинаптическом электрогенезе мышечных волокон. Исследованы соединения, позволяющие увеличить длительность пребывания медиатора в синаптической щели.
Путем направленного синтеза обнаружены новые эффективные блокаторы глутаматчувствирельных ионных каналов.
Полученные в данной работе факты опровергают представления:: о существовании специализированных синаптических образований для- передачи "быстрых" и "медленных" возбуждающих влияний аксонов, иннервирующих мышечные клетки личинок двукрылых. Это важно для понимания принципов функциональной организации двигательной системы у личинок этого отряда насекомых.
Исследование вновь синтезированных блокаторов ионных каналов поможет выявить особенности функциональной организации пост-синаптической мембраны периферических синапсов различных отрядов насекомых. Проведенный анализ строения и действия этих соединений и выявленные закономерности югут стать теоретической базой для синтеза новых эффективных и избирательных средств защиты растений, а также новых фармакологических веществ, воздействующих на глутаматергические синапсы центральной нервной системы позвоночных животных и человека.
В ходе работы решались следующие конкретные задачи:
1. На нервно-мышечном препарате кожно-мускульного мешка личинки мясной мухи сопоставить свойства "быстрых" и "медленных" синаптических токов и выявить природу наблюдаемых различий в кинетике этих токов.
2. Исследовать факторы, определяющие длительность синаптических ионных токов (среднее время жизни ионных каналов, возможность повторного взаимодействия молекул медиатора с рецепторами, пути удаления глутамата из синаптической щели).
3. Найти и исследовать эффективные блокаторы глутаматактиви-руемых ионных каналов.
