Пластические реакции нейронов in vitro. Структурно-функциональные взаимодействия молекулярных комплексов в процессе формирования адаптивных реакций

Запара, Татьяна Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Пластические реакции нейронов in vitro. Структурно-функциональные взаимодействия молекулярных комплексов в процессе формирования адаптивных реакций
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Пластические реакции нейронов in vitro. Структурно-функциональные взаимодействия молекулярных комплексов в процессе формирования адаптивных реакций"

На правах рукописи

Запара Татьяна Александровна

ПЛАСТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ НЕЙРОНОВ IN VITRO. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ

03 00 i 3-физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Томск - 2005

Работа выполнена в ГУ Конструкт орско-технологическом институте вычислительной техники СО РАН

Научный консультант:

Академик Р^МН, доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация: Новосибирский

Штарк Маркс Борисович

Грнднсва Вера Ивановна Петрова Ирина Внкторовна Гайнутдннов Халнл Лагыповнч

государственный университет

Защита состоится " " июня 2005 г в часов на заседании диссертационного совета Д 208 096 01 при Сибирском государственном медицинском университете по адресу 634050, г Томск, Московский гракт, 2

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке Сибирского государственною медицинского университета (634050, г Томск, пр Ленина, 107)

Автореферат разослан " " мая 2005 г

Ученый секретарь - л

диссертационного совета {-л+УЛДЛ j- д СуХШЮ1!а

ОБШАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

мчаш

Актуальность Одной из актуальных проблем современной нейробиологии являются исследования структурно-функциональной организации пластичности нейрональных реакций на молекулярно-клеточном уровне Сложные функции нервной системы обеспечиваются способное! ью нейронов к пластическим изменениям реактивности Эта способность проявляется под действием последовательных раздражений и выражается в изменении реакции на воздействия Выявлены общие закономерности организации базисных механизмов приспособительных реакций нервных клеюк мозга, вызванных адекватными и зкетремальными воздействиями [Самойлов МО, 1999] В работах, направленных на исследование молекулярных механизмов пластических реакций основное внимание, как правило, уделяется обнаружению конкретных молекул, которые осуществляют метабочическое обеспечение jrux реакций [Гринкевич Л Н и др , 1996, Максимова OA, Балабан ПМ, 1983, Никитин ВП, Козырев С А, 2002, Никитин ВП, Козырев С А, Шевелкин А В , 2002, С[епанов И И и др , 1987, Balaban Р М , Korshunova Т А , Bravarenko N I, 2004, Zakharov IS et al 1998] Хотя в некоторых случаях идентифицированы участники метаболического обеспечения передачи сигнала, остаются недостаточно исследованными процессы, обеспечивающие ioctjiík) необходимых мотеяул oí мест еннтеи к компаргменгам использования, физическое взаимодействие между ними и образование надмолекулярных комплексов, которые по^оляки клетке быстро, оптимально и адекважо реагировать на внешние воздействия

В первоначальной концепции передачи сигналов [Oily i , Schramm М , 1976] предполагалось, чго все главные компоненты рецепции воздействий и генерации ионных токов и/или мцтаботическою ответа нейронов - рецепторы, G протеины, проюипкиназы, протеазы, ионные каналы могут быть свободно распределены в ктетке Процессы передачи информации в клетке происходят во время случайных столкновений и взаимодействий отдельных партнеров процесса Однако очень большое количество рецепторов различных медиаторов, юрмонов и сенсорных стимулов взаимодействуют с системами вторичных посредников - кальциевой, фосфоинозитидной, циклических нуклеотидов Тем не менее, несмотря на явную диспропорцию типов рецепторов плазматической мембраны и систем вторичных посредников, нейроны способны отличить один стимул от другою в пределах миллисекунд

Благодаря исследованиям последних лет, в основном сипаптической пластичности, происходит формирование новой концепции передачи сигналов Она заключается в том, что специфика восприятия внешних воздействий и пластических изменений ответов клетки определена структурой организации и механизмами реорганизации взаимодействий между молекулами участниками этих процессов, цитоскелетом и моторными протеинами. Обнаружены белки, благодаря которым происходит сборка функциональных комплексов Аминокислотная последовательность и третичная структура этих протеинов и домены белок-белкового распознавания (последовательности аминокислот! пепептопныу. сигнальных, ттитоскелетных и

эффекторных протеинов позволяют

позиционирование молекул партнеров определенного процесса в надмолекулярные комплексы, получившие название микродомены [Tsunoda S et al, 1997]

В некоторых случаях образование связей между проминами-партнерами MOiyi происходить на ранних стадиях биосинтеза еще в зидоплазматической сети и cis-Golgi сети [Kornau Н С et al, 1995, Niethammer М ef al, 1996, Passafaro M et al, 2001] Микродомены подвергаются транспортировке с ромошью специфических моторных протеинов, которые используют тубулиновкй цитоскелет как направляющие для перемещения микротоменов от компартмешов синтеза к местам их встраивания в плазматическую мембрану

По актиновым филаментам моторные протеины могут окспрессировагь синаптические везикулы и рецегпорные микродомены в плазматическую мембрану а также осуществлять рециркуляцию микродоменов (регулируемую активностью нейронов) между этой мембраной и внутриклеточными комнарз ментами

Благодаря исследованиям последних лет становятся доминирующими представления, что пластичность нейрональных реакций на клеточно-молекулярном уровне наряду с другими собьпиями обеспечивается процессами экспрессии и субклеточного динамического позиционирования функциональных микродоменов Эш процессы инициируются внешними воздействиями и активностью нейронов (|енерацией ионных токов, метаболическими реакциями), а контролируются и осуществляются структурой взаимодействий (прямых или опосредованных) с цитоскелетом

Структурные изменения обеспечивающие пластические реакции, \ioiyi затрагивать количество молекул которые не всегда обнаруживаются аналитическими методами в частности конфокальной микроскопией [Kim С II Lisman JF, 1999J Однако литанды, модулирующие динамические перестройки цитоскелега, могут оказывать влияние на формирование пластических реакций, что позволяв! исследовать механизмы организации микроструктурных перестроек в процессе формирования и сохранения нейрональной пластичности элсктрофизиоло-ическими методами

Исследования условий и механизмов формирования приспособительных реакций и роди цитоскелега в организации нейроналыюй пластичности могут привести к более глубокому пониманию процессов обработки информации на клеточном и субклеточном уровнях Конкретные сведения о структурно-функциональных связях микродоменов соматической мембраны с цитоскелетом и временной и микроструктурпой организации нейроналыюй пластичности ограничены Этому направлению исследований и посвящена представленная работа

Цель исследования: Определить закономерности формирования пластических реакций изолированных нейронов и роль цитоскелета в организации локальных пластических изменении плазматической мембраны клетки

Основные задачи исследования:

1 Найти приемы и создать экспериментальные условия, которые позволяют формировать кратковременные и долговременные пластические изменения огветов изолированной сомы нейронов

2 Экспериментально проверить предположения, что соматическая мембрана нейрона может реагаровать на возцействия как функционально гетерогенная структура

3 Экспериментально проверить предположение, что на клст очном уровне новые приспособительные реакции развиваются в ответ на экстремальные воздействия на фоне мобилизации эвояюционно сформированных клеточных механизмов адаптации

4 Исследовать влияние экспериментальной модификации реорганизации актиновою и тубулинового цитоскелега на динамику формирования и сохранения пластических нейрональных реакций

Научная новизна:

Впервые описаны устовия пошоляющие с помощью адекватных воздействий формировать локальную перестройки возбуаимости на участке мембраны меньшем, чем 1/300 часть площади соматической мембраны клетки

Процесс формирования тдетнческих реакций на этапе появления нового типа отвеюв сопровождается максимальной изменением ионных токов на участке кче<ки, однако когда пластические изменения реакции нейронов уже сформированы, параметры ионных токов возвращаются к исходному урочню

Впервые почучены данные о том что сочетачное применение экстремальных воздействий направленных на активацию защитных механизмов клетки и низких концентраций исследуемых веществ инд\1шр_\ют формирование чочговременных адаптивных реакций, которые проявляются в снижении ответов нейронов на физиологические концентрации этих веществ

Впервые показано, что экспериментально вызванная модификация процессов реорганизации структуры актинового или тубулинового цитоскелета сомы нейронов оказывает влияние на развитие и сохранение нейроначьной пластичности

Теоретическая и практическая значимость результатов:

Обнаружение локальных пластических изменений возбудимости сомашческой мембраны нейронов имеет теоретическое значение для оценки информационной емкости нервной системы.

Полученные результаты о вчиянии экспериментальной модификации реорганизации цитоскелета на динамику формирования и сохранения изменений нейрональных реакций позволяют составить более полное представление о функциональной гетерогенности сомашческой мембраны и о роли цитоскелета в структурной организации процессов нейроп&тыюй пластичности Представления и концепции о структурной организации рецепции и передачи сигналов на клеточно-молекулярном уровне сформировались, в основном, в исследованиях синаптической пластичности возбуждающих синапсов млекопитающих Данные, полученные на эволюционно более древнем объекте, чем млекопитающие, на соматическом компартмеме нейронов моллюсков, имеют самостоятельную научную ценность Эти данные

придают универсальность представлениям о структурной органитации передачи сигналов и роли цитоскелета в интеграции и организации физического взаимодейС1вия молекул участников процессов, которые формируют пластические изменения ответов нейронов

Экспериментальный прием сочетаннот применения экстремальных С1имулов и низких концентраций вещееув позволил обнаружить, что экстремальные сгимучы могу! индуцировать клеточные процессы, направленные на усиление биологической значимости слабых воздействий (низких концентраций веществ) и снижать реакции нейронов на физиологические концентрации этих веществ Эгот экспериментальный прием может найти кпиническое применение и служить основой для исстедований мотекулярных мехаиишов действия низких концентраций веществ в норме и при разпичных патологических состояниях

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Сома нейрона может реагировап» на локальные воздействия как функционально гетерогенная стр> ктура

2 Воздействия на небольшие участки соматической мембраны по алгоритмам ассоциативной и не ассоциативной стимуляции могут вызывать кратковременные ишенения ответов нейронов которые имеют ряд типичных характеристик, обнаруженных на более высоком организменном уровне дифференцировка во¡действий (пространственная и по интенсивности), сокращение при повюрных сессиях количества воздействий, необходимых для выработки пластических реакции

3 Экстрематьные воздействия Moryi индуцировать клеточные процессы, направленные на формирование новых приспособительных реакций и усиление биологической ¡начимости слабых воздействий

4 Изменения иоиной проницаемости мембраны сопровождают пластические перестройки ответов нейронов Для поддержания процессов формирования и сохранения пластических изменений ответов нейронов необходима активация структурных перестроек молекулярной морфологии с участием актнновою и тубулинового цитоскелета нейронов

5 Структурная реорганизация цитоскелета нейронов является одним из механизмов пластических изменений реакций нейронов

Апробация работы: Результаты работы докладывались на всесоюзных и международных симпозиумах, конференциях, съездах В том числе на VItth international Neurobiological Symposium, Magdebuig, 1985, VI Пражский междунар симп Соц стран, ЧССР, Прага 1988, Second Intern Conf "Moleculai electronics and biocomputers", Moscow 1989. Всес симп "Одиночные ионные каналы в биологических мембранах"", Пушино 1989, III Всесоюз конф по нейронаукам Киев, 1990, Всссогоз симп "Ионные каналы в биологических мембранах", Кара-даг, 1990, Второе совещ "Физические основы построения устройств обработки информации на молекулярном уровне", Москва, 1990, Fourth conference on the neurobiology of learning and memoiy Irvine, USA, 1990, International workshop "Ganghosides the pharmacology of neuronal plasticity", Italy, 1991, Всесоюз школа-семенар по биомолекулярному компьютингу Москва, 1991, Конф

"Простые нервные системы", Минск, 1991, Symposium Russian Neural Net-works Society and the Institute of Electrical and Flectronics Engmeeis, "Neuromformatics and Neuiocomputers", Rostov-on-Don, 1992, Междунар конф Проблемы нейрокибернетики Ростов-на-Дону, 1992, International Symposium Simple nervous systems ISIN Pushchmo, ¡994 International Symposium Physiological and biochemical basis of bram activity St -Petersburg, 1994, Всероссийский семинар "Нейроинформатика и ее приложения", Красноярск, 1995, II ХХХШ International Congress of Physiological Sciences IUPS, St-Petersburg, Russia, 1997, 5th Hast European Conference of the international society for invertebrate neurobiology Moscow, 1997; II International symposia Modem problems of laser physics (MPLP-97), Novosibirsk, 1997 III Съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока Новосибирск, 1997, XVII съезда физиологов России, Ростов-на-Дону 1998, Международная конференция "Рецепция и внутриклеточная сигнализация", Пущино, 1998, II Съезд Биофизиков России, Москва, 1999, Int Symp dedicated to academician I Pavlov's 150-amrversary, St-Petersburg, 1999; International confcrcnce "Conceptual advances m the studies of associative learning and memory" Moscow, 1999, III Международный симпозиум "Механизмы действия сверхматых доз" Москва, 2002 VII bast European Conference of the International Society for Invertebrate Neurobiology "Simpler Nervous Systems" Kaliningrad 2003 ill Съезч Биофишков России Воронеж 2004 XIX Съезд Физиологического Общества им И П Павлова, Ека1еринбург, Россия. 2004

Публикации: По теме диссертации опубликовано А1 научных работ в отечественной и зарубежной печати

Структура и объем работы- Диссертация состоит из введения обзора литературы, описания материалов и методов, ретультатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы Работа иззожена на 197 страницах, содержит 28 рисунков Список лигера!уры включает 404 источника, из них 34 отечественных

МА ТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили на изолированных нейронах [Костенко М А и лр. 1972] из окологлоточных ганглиев прудовика I vmnaea stagnalis Процедуры, связанные с получением изочированных нейронов проводились в стерильных условиях (в культуральном боксе) [Костенко МА р др, 1972] Ферментативная обработка ганглиев осуществлялась в физиологическом растворе, содержащем 0,3-0,5% проназы (Pronase, MERK, Germany) или npoieajbi (Protease type XIV, Sigma, USA) Инкубация ганглиев в солевом растворе, содержащем протеолитические ферменты, проводилась в течение 20-40 минут при комнатной температуре, или 12-18 часов при температуре +4°С

Изолированные нейроны (рис 1) помещали на стеклянное дно камеры, предназначенной для проведения электрофизиологических исследований, и культивировали в физиологическом растворе следующе! о солевого состава (в мМ) NaCl - 85, КС1 -1,6, СаС12 - 4, MgCU -1,5, трис-НС1 - 8, рН -7,6-7,8, при температуре +6-12°С втечение 16-18 часов

Использовалась обычная микроэлектродная техника исследований Для регистрации интегральных токов небольших участков мембраны изолированных нейронов использовали одну из версий "патч-кламп-метода" - метод микроотведений КйЪеПег Уи I е! а!. 19821

Для формирования кратковременных пластических реакций изолированных нейронов использовали операционные схемы выработки привыкания и ассоциативного научения Стимуляция небольших участков соматической мембраны и регистрация интегральных ионных токов, протекающих через эти участки, выполнялась с помощью стеклянных микропипеток с диаметром поры 10-15 мкм (рис 1) Микроинструменты подводили к нейрону под визуальным контролем с использованием микроскопа АшрИуа! Плотный контакт микропипетки с нейроном возникал за счет того, что в микропипетке, соединенной через специальный держатель с

Рис. 1 Изолированные нейроны Ьушпаеа 81а^а118

а - изолированные нейроны Ьушпаеа 81а^а118 Ь - микропипетка для локальной стимуляции нейрона и регистрации ионных токов участка мембраны Микропипетки, изолирующие участки мембраны, позволяют выполнять локальную стимуляцию нейрона и регистрировать ионные токи этих участков мембраны Капилляры, расположенные внутри микропипеток, также соединены с микрошприцем, это позволяет апплицировать вещества локально в кончик микропипетки с - внутриклеточный микроэлектрод для регистрации мембранного потенциала нейрона (1 - микропипетка для аппликации веществ в физиологический раствор, омывающий клетку Масштаб - 10 мкм

микрошприцем, создавалось небольшое огрипа!ельное гидростатическое давление (1-10 гПа) Качество контакта оценивали по величине сопротивления утечки (100 МОм-1 I Ом) На нейроне устанавливали две такие микропипслки, что позволяло в течение эксперимента регистрировать и оценивать ионные токи двух участков соматической мембраны клетки и сравнивать огветы на стимулы, подаваемые на электрически изолированные участки мембраны Для регистрации токов командный потенциал подавался на хлорсеребряные электроды, расположенные в микропипетке Потенциал индифферентного электрода поддерживался на нулевом уровне с помощью преобразователя ток-напряжение Таким образом на исследуемом участке, при подаче импульса, устанавливался потенциал, равный разности между командным потенциалом и потенциалом покоя клетки Импульсы калиброванной амплитуды подавались от специальных управляемых генераторов напряжения Длительность импульсов была 90-100 мсек Электрическая стимуляция мембраны нейрона проводилась с использованием тех же микропииеток Для того, чтобы вызвать переход надпороговых ответов в подпороговый, проводилась стимуляция прямоугольными импульсами величина тока 0,1-0,5 нА, длительность 50-100 мсек интервал между стимулами 0,5Ч сек В каждом конкретном эксперименте параметры стимуляции подбирались с учетом ответов нейрона, так чтобы клетка на стимул отвечала генерацией 1-7 ПД

Для тою чтобы вызвать перехо 1 чолпорогового ответа в спайковый, провозили локальную внеклеточную стимуляцию (через микропипетку) в сочетании с внутриклеточной стимуляцией (через внутриклеточный микроэлсктрол) Параметры стимулов полбирались так чтобы на стимул, подаваемый па микропипетку, нейрон отвечал небольшим (1-2 мВ) деполяризационным изменением мембранного потенциала, а на стимул, подаваемый на микроэлектрод генерацией ПД Задержка меж1^ воз 1Рйтвиячи наносимыми вне- и внутриклелочно была 50-100 мсек Временная диаграмма имп>льсов формировалась на электростимуляторе ЭСУ-2 и подавалась в следующем порядке первым в паре подавался импульс на микропипетку, вторым - на внутриклеточный микроэ"еклрол Для внеклеточной стимуляции применялись прямоугольные импульсы величина тока 0,1 -0,2 пА, длите гьность 50-100 мсек Для внутриклеточной стимуляции использовали прямоугольные импульсы величина юка 0,1-10 нА, длительность 50-100 мсек Интервал между парами стимулов был 5-15 сек В процессе подачи стимулов на один участок, на определенных этапах эксперимента, подавались тестирующие стимулы на другой участок нейрона через вторую микропипетку Для каждой клетки параметры стимулов, которые подавали на первую или вторую микропипетку, подбирались до начала проведения многократной стимуляции так, чтобы каждый из импульсов, при подаче на соответствующий участок, вызывал либо подпороговые ответы одинаковой амплитуды, либо спайковые огветы с одинаковым количеством ПД Другими словами, добивались того, чтобы при нанесении электрических стимулов, как на первый, так и на второй участок исходные ответы сомы нейрона были одинаковыми

Эта серия экспериментов проводились на нейронах с 1ТП -55 - -60 мВ, не проявляющих спонтанной активности

Для формирования долговременных пластических реакций нейроны подвергались одновременному воздействию низких концентраций тестируемых веществ (кофеин ичи циклоспорин А) и неспецифических повреждающих факторов (во время механической изоляции нейронов из ганыия) или гипоксичсского cipecca Гипоксическии cipccc вызывали 40-мин>тной прозокои через камеру с нейронами фи!иоло1 ического расгвора с пониженным содержанием кислорода (гипоксический фи шологический раствор) Кислород удалялся из раствора с помощью барботирования его азоюм (95% N2 + 5%С02)

Использовали вещества в следующих конечных концентрациях фаллоидин (Boehrmger Mannhein) 20-'50 мкг/мп, хинин (Реахим) - 10-4-10-5 М, кальциевый ионофор А-23187 (C'-ilbiochim)- 10-8-10-9 М, таксол 20-50 мкг/мз, цитохалазин В- 5-10 мг/мл, колхицин- 5-10 мг/мл (Sigma. США) Вещества вводили непосредственно в раствор, омывающий участок мембраны, под давлением черет капилляр, введенный в микрогжпетку

Кофеин (ICN, USA) и циклоспорин A (Novartis, Swit/eland) апплицировали непосредственно в раствор омывающий нейроны из бли ш> расположенной к клеткам микропипетки под давлением Концентрации веществ в чикропипетке кофеин 5 мМ, циклоспорин А 20 мМ Концентрации веществ, которые вьнывают реакции нейронов регистрируемые в >чегпроАизиочоги"ески\ экспериментах - фи nionoi ические кон цен [рации

Низкие конпетрации растворов кофеина и .шктоспорина А гоговити методом последовательного разведения 1мМ растворов этих веществ Конечная концентрация веществ 10 "М Растворы низкой концентрации кофеина или циктоспорина А использовали для приютов 1ения физиологического раствора

Обработка данных была сделана с помощью Гхсе! 7 0 Результаты представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего Различия между группами нейронов были оценены по кригерию знаков или критерию U (Манна-Уитни)

¡'13УЛЫ А1Ы ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Кратковременные тшстические реакции сомы изолированных нейронов

Дтя того чтобы выдвз1ь изменения ответов сомы нейронов и локализовать область изменения возбудимости, на клетке размещали две микропипетки и вводили внутриклеточный эчектрод Параметры стимулов подбирали так, чтобы исходно при раздражении первого или второго участка каждый из стимутов, поданный па соответствующую микропипетку, вызывал генерацию одинаковых ответов

Исследовались пластические реакции изолированных нейронов, вызванные локальными одиночными электрическими воздействиями (клеточный аналог привыкания) Многократное применение чокальных инек ier очных непериодических стимулов с интервалом между импульсами 0,5-3 секунд в ряде сл)чаев вызываю переход снаиковых ответов на сгимут (фиксированных параметров) в поднороговыс Была иссчедована динамика перестройки ответов 111 нейронов на стимулы, первоначально вызывающие генерацию от 1 до 7 ПД Было

обнаружено, что вероятность и динамика уменьшения эффективности вызова спайковых ответов находилась в зарисимости от интенсивности стимула (первоначального ответа нейрона) Поэтому при анализе пластических изменений ответов нейронов эксперименты были разделены на дие группы группа с использованием сшмучов, вызывающих "слабую реакцию" (1-2 ПД) и группа с использованием ешмулов, вызывающих бопее "силььую реакцию" (4-7 ПД)

Если первоначально локальный внеклеточный стимул вызывал генерацию 4-7 ПД, то первоначально перестройка реакции проявлялась в постепенном сокращении числа ПД в ответе нейрона (30-50 стимулов) (Рис 2 1 А-В) Затем наблюдалось прекращение генерации спайковых ответов и появление нового типа ответов - подпороговых, qзa^yaльныx ответов при подаче

-и/

гг

и—гг~

-—п

J И

Рис. 2 Примеры перестройки ответов сомы изолированных нейронов, вызванной локальной многократной стимуляцией

1 А-Д (верхний трек) ответ нейрона на стимулы, подаваемые на микропипегку По фрагментам А - ответ на первый стимул Б - отзет на 26 стимул В - ответ на 36 стимул Г - ответ на 57 стимул Д - ответ на 62 стимул (изменена амплитуда и длительность стимула)

2 А-Д (верхний трек) ответ нейрона па стимулы, подаваемые на микропипетку и внутриклеточный электрод По фрагментам А - ответ на первый сочетанный стимул Б -ответ на 12 стимул В - ответ на 26 стимул Г - ответ на 34 стимул, который подавался только на микропипетку Д - восстановление подпорот овых ответов

Калибровка' 50 мсек, 20 мВ

Нижний трек - запись стимулирующих токов Калибровка 50 мсек, 500 пА

стимула на этот участок (Рис 2, 1 Г) На этой стадии (8-10 предъявлений) подпороговые ответы были нерегулярными Наблюдалось чередование генерации НД и подпороговых ответов Начиная с 40-60 стимула, генерация 11Д полностью прекращалась Генерацию НД в ответе можно было вызвать, изменив ею параметры (амплитуду, длитепьность или полярность; (рис 2, 1 Д) Полученная модификация oibkiob сохранялась r течение 2-10 мину1 Восстановление первоначального котичесгва Г1Д происходило через 15-20 минут рели после восстановления спаиковых ответов повторив стимуляцию этого участка нейрона, го описанные стадии изменения реакции можно бьпо вы тать применением меньшего числа стимулов

Многократное мекгрическое раздражение в 90% случаев не вьиывало изменение ГШ, в остальных жеперимешач если и наблюдалось изменение ПП, ю оно не превышало 1 2 мВ Такие колебания ПП нейронов наблюдались и в случае отсутствия воздействий, применяемых для изменения реакций нейрона на стимул

Такое изменение реакции сомы нейронов на подачу стимузов фиксированных параметров развивалось в 86% случаев (б7 экспериментов) В остальных 14% случаев (11 экспериментов) многократная стимуляция выбранного yiaciKa сомы нейрона не приводила к появлению подпороговых ответов Хотя по мерс нанесения стимулов наблюдалось умсньч'ение количества ПД на один-два в ответе В >том с 1учае поезе применения 250 300 стимулов, ннопа вызывавших сокращение числа ПД стимуляцию учас[ка прекращали И! 78 проведенных экспериментов гочько в 11 случаях не наб подалось появление подпороговых о встов По критерию знаков появление подпороговых ответов является существенным событием P/j—0,01

li случае еези исходно стимул вызывал более слабую реакцию (1-2 ПД), подпороговые ответы появлялись нос ie 8-11 стимуюв Стадия чередования двух 1Илов ответов состояла из олного-двух спайковых ответов посте появления первого поднорогового ответа Посте 12-15 воадействий генерация ПД полносшо прекращалась Генерация ПД происходила при итменении параме!ров стимула Перестройка ответов сохранялась 1-5 минут Для вызова изменений ответов под действием второйахсии во)действий требовалось применение меньшего числа стимулов (9-12)

Этот способ выработки модификации реакций нейронов в 95% случаев вызывал появление подпороговых ответов (42 эксперимента) В остальных случаях по мере нанесения воздействий не наблюдалось изменений ответов на стимул, после нанесения 50-100 воздействий стимуляция участка прекращалась Таким образом, из 44 проведенных экспериментов в 2 случаях не наблюдалось появление подпороговых ответов По критерию знаков появление подпоротвых ответов является существенным событием Ркз-=0,01

Ьыли проведены эксперименты на соме нейронов, помещенных в растьор который не содержал ионов нат»ия Замена физиологического раствора, имеющего полный ионный состав, на безнагриевый раствор проводилась непосредственно перед проведением экспериментов Часть нейронов в безнатриевом растворе отвечала на нанесение стимула генерацией ПД Стимуляция была проведена на 10 нейронах, у которых исходной реакцией на стимул была генерация одного

ПД Во всех проведенных экспериментах стимуляция участков приводила к появлению подпороговых ответов

Исследовались пластические реакции изолированных нейронов, вызванные сочетанным применением локальных и генерализованных воздействий (клеточный аналог ассоциативного обучения) Для того, чтобы вызвать переход подпороговых ответов в надпороговые, использовали многократное применение парных стимулов Стимуляцию участка сомы подпороговыми воздействиями проводили в сочетании с внутриклеточной стимуляцией Внутриклеточные стимулы вызывали спайковьге ответы и подавались на внутриклеточный микроэлектрод

Если локальный электрический стимул, наносимый на участок сомы, вызывал подпороговый ответ (рис 2, 2 А), то в результате применения первых 15-20 сочетанных стимулов происходило увеличение амплитуды подпорогового ответа (рис 2, 2 Б) При продолжении стимуляции на исходно подпоротовые стимулы нейрон начинал отвечать генерацией ПД На этой стадии (9-11 стимулов) спайковые ответы чередовались с подпороговыми ответами После 30-35 сочетанных стимулов генерация ПД в ответ на первый стимул становилась регулярной (рис 2, 2 В) Модификация ответа на первоначально подпороговый стимул сохранялась в течение 2-7 минут При повторной парной стимуляции изменение ответа (генерация ПД на первый стимул) наступало в результате применения меньшего количества сочетанных стимулов (6-10) Как и применение одиночной стимуляции, парная стимуляция не вызывала изменений ПП сомы нейрона

Многократное применение таких парных стимулов в 68% случаев (38 экспериментов) обусловливало изменение реакции нейронов Стимул, подаваемый на микропипетку, начинал вызывать генерацию ПД (ответ на второй стимул пары при этом не изменялся) В 14% случаев (8 экспериментов) такая стимуляция не вызывала перестройки ответов по мере нанесения 60-90 сочетаний Дальнейшая стимуляция в таких случаях прекращалась В 18% случаев (10 экспериментов) изменялся ответ на второй стимул пары, он становился подпороговым

Таким образом, из 56 проведенных экспериментов в 18 случаях не наблюдалось появление спайковых ответов По критерию знаков появление спайковых ответов является существенным событием РКз=0,01

Для того чтобы определить область распространения изменения возбудимости соматической мембраны, на нейрон подавались дифференцировочные раздражения через вторую микропипетку. Было обнаружено, что стимуляции одного участка не вызывала изменений ответов нейрона на стимул, подаваемый через вторую микропипетку.

Исследовали влияние стимуляции нескольких участков сомы одного нейрона. Для этого после подачи серии стимулов на первую микропипетку проводили подачу такой же серии стимулов на вторую микропипетку Последовательная стимуляция двух участков сомы позволила выявить, что многократное применение воздействий может оказывать различное влияние на ответы нейрона Были выявлены нейроны, у которых перестройка ответов происходила при стимуляции каждого из двух произвольно выбранных участков, и нейроны, у которых перестройка происходила при стимуляции только одного из выбранных участков

Результаты порученные в данном разделе работы являются подтверждением наличия субклеточных механизмов которые позволяют соме нейронов избирательно оценивать биологическое значение нескольких воздействий Проявлениеи этой способности являются пчастические изменения интегральной активности и локальные изменения возбудимости вызванные стимуляцией изолированных нейронов по а'коритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения

Гетерогенность пластических свойств сомы нейронов, вызванная покачьной экспериментальной модификацией ионной проницаемости мембраны Исследовалось влияние локальных модификаций ионной проницаемости мембраны на пластические свойства сомы нейрона Для этой це т были использованы кальциевый понофор А"'Ч187 и хинин Молекулы кальциевого ионофора встраиваются в мембрану и значительно повышают вхождение ионов кальция в клетку Хинин является блокатором иотенциалуправляемых кальций-зависимых калиевых каналов Оба зти вещества изменяют пластические свойства нейронов В случае их введения в раствор, омывающий ганглий, кальциевый иокофор ускоряет развитие нривыкания, хинин напротив блокирует р<нвитие этой 1'ейрональной реакции [Дьяконова Т Л , 19ХЧ, Дьяконова Т Л 1984]

Было проведено__исследование влияния локальной модификации мембраны э I ими

веществами гп глас гические свойства чейронов Для определения облгети действия веществ проводили точильную стимуляцию двух участков мембраны нейрона

В начале эксперимента пос |едовагсльно стимулировали лва участка сомы чеирона Рели стимуляция вьнырала развитие реакции привыкания - герехол слайковык ответор (1-2 ПД) в полпороговые то после восстановления исходного количества ПД в отгеах нейрона в раствор, омывающий один иг участков ("под давлением из капилляра росполсы енно'о внутри микролипеткч) вводили олно иг веществ После этого через 5-10 минут проводили повторные сессии стимуляции исхолно вызывавшие развитие реакции привыкания

В случае введения в одну из микропипелок кальциевого ионофора было обнаружено (в каждом из пяти проведеннык экспериментов), что спайковые ответы на стимулы, подаваемые на эту микропипетку, прекращались после предъявления первых 4-5 воздействий [Рагушняк А С, Запара ТА, 1989] При проведении стимуляции другою (контрольного) участка не было обнаружено изменений линамики перестройки ответов

Введение в одну из микропипеток хинина позволило обнаружить (20 экспериментов), что ответы на стимуч.т наносимые через эту микропипетку, не менялись после 50-100 сгимугов (в течение 30-60 минут стимуляции) Обработка одного участка мейрона че оказывала влияния на пластические свойства контрольного участка [Ратушняк А Г , Запара Т А, 1989]

В связи с тем что хинин изменял проводимость потенциалзависимьтх каналов на участках мембраны под микропипетками, приводит: регистрацию ионных токов, первую после введения хинина перед стимуляцией вторую после нанесения 20-30 воздействий Такое число стимулов в обычных условиях (до обработки мембраны хинином) было достаточным для перестройки

ответов Обработка участка мембраны хинином приводила к уменьшению амплитуды выходящих токов Величина изменения амплитуды этих токов на разных нейронах и на участках одной клетки сильно варьировала от 10-20% до почти полного подавления Последующее нанесение стимулов (в течение 30 мин) приводило к незначительному увеличению амплитуды входящих токов На контрольных участках ионные токи и плаяические свойства мембраны не менялись [Ратушняк А С, ЗапараТА, 1989]

Эта серия экспериментов позволила обнаружить, что различия реакций нейронов на одинаковые воздействия могут быть обусловлены неоднородностью биофизических характеристик участков соматической мембраны нейронов

Анализ интегральных ионных токов соматической мембраны в процессе формирования локальных пластических изменений возбудимости нейронов Регистрировали суммарные ионные токи, протекающие через участки соматической мембраны, ограниченные отверстием кончика микропипетки (5-10 мкм) Были обнаружены значительные отличия по амплитуде и соотношению входящих и выходящих токов В пределах одного нейрона можно было обнаружить участки, на которых регистрировались либо только входящие, либо выходящие токи, а также участки, на которых регистрировались оба компонента ионных токов (рис 3 а)

Стимуляцию, вызывающую изменения ответов нейрона, как правило, проводили

Рис. 3 Пример изменения ионных токов в процессе формирования перестройки ответов сомы изолированных нейронов, вызванной многократной парной стимуляцией а - ионные токи на участке нейрона до нанесения серии стимулов

б- ионные токи на участке нейрона после появления спайковых ответов (после нанесения 30 сочетанных стимулов на этот участок нейрона)

Потенциал покоя нейрона 55 мВ, шаг по напряжению 5 мВ Калибровка 10 мсек, 100 пА на участках, ионные токи которых были представлены входящими и выходящими компонентами В отсутствие внешних воздействий в течение 4-6 часов параметры токов, протекающих через участок мембраны, ограниченный микропипеткой, не изменялись

При проведении серий стимуляции поочередно регистрировали токи, протекающие через два участка соматической мембраны, ограниченные микропипетками Регистрацию токов на участках

в течение эксперимента провопили- I) перед началом серии во (действий, 2) на стадии чередования спайковых и подпороговых ответов, 3) на стадии стабильной перестройки ответов В случае, если перестройка ответов не происходила, регистрация токов проводилась после прекращения серии воздействий Перестройка исходных огветов, состоящих из 1-2 ПД, имега короткую стадию чередования ответов, поэтому регистрацию токов на этой стадии не проводили, на стадии стабильной перестройки ответов не было обнаружено достоверных изменений ионных гоков

Регистрация ионных токов, протекающих через участки сомы нейрона на стадии чередования спайковых и подпороговых ответов не выяви та каких либо отличий токов, обусловленных направлением перестройки В случае уменьшения или увеличения эффективности вызова спайковых ответов, независимо от типа проводимой стимуляции (локальная стимуляция участка или в сочетании с внутриклеточной стимуляцией) наблюдались сходные изменения ионных токов При перестройке подпороговых и спайковых ответов (4 7 ПД) наблюдались изменения входящих и выходящих компонент (рис 3 б)

Амплитуды входящих токов увеличивалась на 50-200% (в сравнении с токами, которые регистрировали до проведения стимуляции) (рис 3) Уменьшалось время достижения пиковых шачений этих токов Медленные выходящие токи уменьшались незначительно

В растворе бе! ионов натрия на этой стадии перестройки ответов также наблюдалось > всличение амплитуды входящих токов

На стадии стаби гьной перестройки ответов амплитуда входящих гоков уменьшалась Выходящие токи были сравнимы с токами, зарегистрированными то перестройки ответов Наблюдалось уменьшение амплитуды входящих токов по сравнению с токами, зарегистрированными на стации чередования ответа Время достижения максимальной амплитуды входящих токов приближалось к исходному значению Выходящие токи менялись незначительно относительно токов зарегистрированных до перестройки ответов (в большинстве случаев недостоверно) [Заиара i А, Ратушняк АС, Штарк МБ, 1988 Ratabhnyak AS, Zapara Т A, Shtark М В , 1989J

Рели многократная стимуляция не вызывала изменения эффективности ответа, то на таких участках мембраны токи не изменялись, не изменялись .акже токи, протекающие через контрольные участки нейронов

Таким образом, было обнаружено, что изменение реакции нейронов на локальные электрические воздействия сопровождаются изменением ионных токов, и период наибольшего увеличения амплитуды входящих токов совпадает с появлением нового вида ответов на стимул А по мере формирования стабильнои перестройки ответов наблюдается возвращение пиковой амплитуды токов к базовому уровню, хотя попученное в результате стимуляции по ачгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения изменение возбудимости участка мембраны сохраняется Эти данные подтверждают ранее сформулированные В И Котляром закономерности развития процессов, обусловливающих розничные формы обучения Большинство развивающихся во время обучения изменений в разных биохимических, биофизических и

ультраструктурных показателях нервных клеток спустя некоторое время полностью исчезают [Котляр Б И 1986] Это свидетельствует об отражении в них промежуточных процессов, необходимых дпя формирования другга конечных превращений в нейронах, которые ответственны за обучение

Результаты, почученные в данном раздав работы, свидетеюствуют, что механизмы локального изменения ионной проницаемости плазматической мембраны принимают участие в формировании пластических изменений нейрональной активности, но вероятно, являются промежуточным этапом необходимым дчя активации механизмов, обеспечивающих сохранение изменений ответов

Долговременные пластические реакции сомы изолированных нейронов

Основополагающим условием формирования долговременных пластических реакций различного генеза является применение каких-либо достаточно сильных (экстремальных) воздействий Проявлением таких реакций является повышение толерантности (адаптация) к экстремальным воздействиям и обле1Чение выработки различных видов обучения [Самойлов МО, 1999] Была предпринята попьнка, используя приемы выработки (алгоритмы воздействий) адаптивных и ассоциативных реакций повысить биологическое значение низких концентраций веществ

Влияние одновременного воздействия на реакции нейронов неспеиифических повреждающих факторов и низких концентраций веществ

IIa молекулярно-клеточноч уровне одним ит механизмов адаптивных реакций является изменение ионной проницаемости плазматической мембраны Изменения ионной проницаемости плазматической мембраьы для ионов водорода вьпываюг изменения pH кзетки и активности протеинов, для ионов кальция - оказывают влияние на кальциевую сигнальную систему клегки, хяя ионов нафия и калия- обеспечивают изменение ионного гомеосгаза и регулируют возбудимость клетки

Известно что, мишенями кофеина являются аденозиновые рецепторы плазматической мембраны, и рианодиновые эндогшашатического ретикулума и один из типов рецепторов митохондрий клетки [Collins RO, Thomas RC, 2001, Mironov SI Usachev JM, 1991, Orkand RK, Thomas RC, 1995] Активация аденозиновых рецепторов подавляет нейрональную активность оказывая влияние на различные калиевые и кальциевые токи через активацию G-белков, которые взаимодействуют с ионными каналами, аденилатциклазой или фосфолипазой [Haas HL, Selbach О , 2000] Кофеин действует как конкурентоспособный антагонист адениновых рецепторов, вызывая интенсификацию нейрональной активности [Haas H L, Sclbach О , 20001

Второй мишенью кофеина являются рианодиновые рецепторы Взаимодействуя с рианодиновыми рецепторами, кофеин способствует выбросу кальция из депо Кофеин модулируя активность цАМФ- и CV'-зависимых сигнальных систем, опосредованы участвует в регуляции активности ионных каналов плазматической мембраны, и энергетических систем клеток,

активность которых обеспечивает поддержание ионного гомеостаза (Haas Н I , Selbach О , 2000, Mironov S L , Usachev J М , 199!]

Для того чтобы инициировать адаптивные изменения реакций нейронов и экспериментально показать, что реакции нейронов могут регулироваться ниысими концентрациями веществ, сома изолированных нейронов подвер!алась последовательному воздействию кофеина два раза проводили прекондиционирование нейронов НК, а позже воздействова ш ФК Нейроны подвергались действию НК кофеина в различных условиях (сроках) культивирования через 12-18 часов культивирования или во время экстремальных воздействий после ферментативной обработки, во время механической диссоциации клеток

Первоначально было исследовано действие аппликации ФК кофеина на МП изолированны-^ нейронов, которые культивировались 12-18 часов н физиологическом растворе Для этого проводили аппликацию 50 мкл 5мМ раствора кофеина из близко расположенной к нейрону микропипетки в экспериментальную ванночку (обт,ем 5мл) Этот способ воздействия и ФК кофеина вьпывала обратимые изменения МП у всех чсследованных нейронов ФК кофеина вызвала обратимые де- и гиперполяризационные изменения МП Изменения МП наблюдались в течение первых 10-15 минут Постепенно амплитуда изменений уменьшалась и мембранный потенциал возвращался к значению потенциала покоя, который был до аппликации кофеина

Измерялось максимальное изменение МП, вызванное аппликацией кофеина Это пиковая амплитуда выражалась как процент от значения МП до апптикации, от ПП В этой контрольной группе (контрольная группа №1) преобладали нейроны с пикотзой ачллигутой изменений МП больше чем 30% от ПП Диаграмма распределения числа клеток, в зависимости от величины реакции на аппликацию кофеина, представлена на рисунке 4

НК кофеина не вызывали каких либо изменений МП изолированных нейронов Однако обработка нейронов растворами НК кофеина в различные периоды культивирования позволила обнаруживать эффекты НК на реакции нейрона, вызванные аппликацией ФК кофеина

Было обнар\жено, что ПК лигапдов оказывают существенное влияние на реакцию нейронов, вызванную аппликацией ФК, если механическая дезагрегация танглиев и получение изолированных нейронов пооаодились в растворе НК кофеина Необходимо отметить, что механическая дезагрегация ганглиев и получение изолированных нейронов выполнялось в течение 15-20 мииут Затем изолированные клетки тщательно промывались в часовых стеклах физиологическим раствором и переносились пипеткой в чашки Петри для культивирования Дальнейший электрофизиологаческий эксперимент выполняли после 12-18 часов культивирования как и в контрольной гоуппе Прекондиционирование нейронов НК кофеина уменьшало амплиг-уду изменений МП, вызванных аппликацией его ФК В контрольной группе нейронов №1 пиковая амплитуда изменений МП варьировала от 7% до 103% (в среднем 58>5%, 30 нейронов) В группе нейронов, прекондиционированных НК кофеина в течение дезагрегации ганглиев, пиковая амнлигуда изменений МП варьировала от 6% до 100% (в срецнем ?8±4%, 32 нейрона) Средняя пиковая амплитуда изменений МП уменьшилась в этой группе на 31% по

сравнению с контрольной группой №1 В этой группе большая часть нейронов была с небольшой амплитудой изменений МП (6-30%) (рис 4) Эта часть клеток составляет 78% от обшего количества нейронов в этой группе ПП в контрольной и экспериментальной группе перед аппликацией ФК кофеина достоверно не отличались Различия пиковой амплитуды изменений МП между этими группами бьгли статистически достоверны (Р, < 0 ООП

Прекондиционирование нейронов в течение 40 минут физиологическим раствором, содержащим НК кофеина, после 12-18 часов культивирования, по существу, не влияла на

Рис. 4 Распрсде 1ение числа нейронов л зависимости ог максимальной ачплит,ды изменения мембранього потенциала в огвет на адгтликащпо физиологических концентраций кофеина

Аппликация ФК кофеина и регистрация мембранного потенциала изолированных нейронов во всех группах проводилась через 12-18 часов от начала культивирования Нейроны 1-ой группы не подвергались пткубации в растворах НК кофеина Нейроны 2-ой группы игкубгровались в растворах НК кофеина 15-20 минут во время механической дезагрегации ганглиев и изоляции нейронов

Нейроны 3-сй группы гчкубировались в течение 40 чин непосредственно перед регистрацией мембранного потенциала в растворах НК кофеина

Оси X - величина реакции (амплитуда максимального изменения мембранного потенциала нейронов в процентах от потенциала покоя до аппликации кофеина) Y - количество нейронов (% от обшего числа клеток в группе) нейрона тьные реакции, вызванные аппликацией ФК кофеина Средняя пиковая амплитуда изменений МП, вызванная аппликацией ФК кофеина, в группе клеток проинкубированных в течение 40 минут в физиологическом растворе, содержащем НК кофеина (непосредственно перед регистрацией МП), была 57±5 % (21 нейрон) (58±5% в контрольной группе №1) Диаграмма

распределения числа клеток в зависимости от амплитуды изменений МП на аппликацию ФК кофеина представлена па рисунке 4

Следующая серия экспериментов выполнялись также как та, в которых бы го выявлено действие низких концентраций кофеина но вместо алкалоида кофеина был использован белок циклоспорин (СьА) '+гот бе <ок взаимодействует с pencil горами кальциевых депо, одним из типов пор митохондрий, и фосфотазами клетки CsA оказывает блокирующее воздействие на все свои мишени [Huang Н , Farley J 2001, Smaiii S S et al 2001]

Аппликация 50 мьл 20мМ раствора CsA из близко расположенной к нейрону микропипетки в экспериментальную ванночку (объем 5мл"! вызывала обратимые изменения МП у всех исследованных нейронов В контрольной ipynne (контрольная группа №2) амплитуда изменений МП колебалась от 32% до 108% (в среднем на 68-Н2%, И нейронов) Прекондипионирование НК CsA во время механической дезагрегации ганглиев и получения изолированных нейронов уменьшало амплит\ду изменений МП, которые вызывает аппликация ФК С'ьА, изменения MTI варьировали от 1 ло 88% (в среднем на 39J-9%, 7 нейронов) Средняя амплитуда изменений МП в этой группе нейронов уменьшалась на 29% по сравнению с контрольной группой Различия никобоЯ амплиту зы и (чененшт MI I чежлу группами были статистически достоверны (Р, -'0 001)

Важным pes) чьтатом исслеоовангш ус toeuii формирования адаптивных реакции явчяюпия почученные нами данные о том что во гремя экстремальных воздействий биологическое значение НК веществ повышается Это прояп ¡яется в дочгосременно сохраняющемся снижении ре in/uu нейринов на ФК еен/естс Эффекты жстремачъных воздействий и предобработки HR кофеина или циклоспорина Л е наших экспериментах проявчялисъ в уменьшении амппипуды ишенений \4Г! юторые вызыпат ФК каждого из двух нее ¡едованных веществ чере; 12-18 часов после сочетанного прекондгщиониросания ¡Epstein OI ¿apara TA et al 2004] К/етки посче 12 IS часов культивирования в стабичьных \сювиях окимчись менее чувствительными к действию НК лигандов Нейроны nocie ферментативной обработки во время механической дезагрегации подвергаются многочисченным и разнообразным внешним воздействиям и, вероятно имеют другой уровень активации вторичных посредников по сравнению с клетками которые 12-18 часов находились в стаоильных условиях культивирования Тестируемые лиганоы в течение прекондиционироеания е выбранные нами сроки культивирования взаимодействуют с рецепторами нейронов внутриклеточные системы которых находятся в розничных состояниях актьвации поэтопу вероятно образование комплекса лиганд-рецептор может ока!ывать модулируюгцее влияние на разчичные наборы биохимических реакций ичи учьтраструктурных перестроек

Влияние одновременного воздействия -'¡токсического стресса и низких концентрацией кофеина на нейрональные реакции, вызванные апппикаиией физиологических концентраций кофеина

Прудовики, на нервных клетках которых проводились все эксперименты являются факультативными анаэробами В условиях гипоксии происходит переход от аэробиоза к

анаэробиозу блаюдаря специфике их метаболизма [Хочачка И Сомеро Д, 1977, Inoue Т ct at, 2001] Инициированная дефицитом кислорода перестройка метаболизма нейронов сопровождается изменениями МП к !етки (ионною гомеостаза) В данном исследовании исполыовался эксперимента 1Ь"ый прием, получивший название ишемия m vitro тля формирования адаптивных реакций и дачированных нейронов В экспериментах исчочьзовали животных, коюрые содержались прг- комнатной температуре, вели активный образ жизни, поднимались к поверхности воды и открывали дыхательное отверстие для забора воздуха Такое поведение свойственно животным в состоянии аэробно«

Для тою чтобы экспериментально показагь, что реакции нейронов в определенных условиях могуч регулироваться ПК веществ, сравнивали изменения МП нейронов, вы'ванные аппликацией ФК кофеина, в грех группах, в каждой из коюрых было по 23 нейрона В первой группе регистрировалась реакция на аппликацию ФК кофеина у нейронов, находившихся в нормальном физиолошческом растворе - в состоянии аэробиоза Во второй у клеток, которые 40 минут инкубировались в i ипоксическом физиологическом растворе Наконец, в третьей у нейронов, которые инкубировались 40 минут в iипоксическом физиолО!ическом растворе с НК кофеина

Иню/барня нейронов в гипоксииеском растворе вызывала обоатмые изменения МП На начальной стадии помещения нейронов в i ипоксический физиочогическии раствор бычи выявлены типичные изменения МП нейронов, вьвванные дефицитом кислорода гиперподяри:ацчя, ¡а которой следует медленная деполяризация [Zapata ТЛ et al 2004] Такие вменения МП свидетельствуют о том, чю нейроны, помещенные в раствор с дефицитом кислороча, находились некоторое время в состоянии iипоксического стресса Однако в тиноксическом растворе МП самопроизвольно возвращался к базовому уровню В аэробных условиях (в первой группе нейронов) среднее значение ПГ! было 62 М мВ, а в состоянии анаэробиоза во второй и третьей группах 62±4 мВ и 65±3 мВ соответственно Несмотря на некоторые различия средних значений ПП, стилистически достоверных различий мелду 1руппами нейронов, находящихся в состоянии аэробиоза и анаэробном, по этому параметру обнаружено не было Самопроизвольное возвращение к базовому уровню МП свидете 1ьствует о том, «го метаболизм нейронов перешел на ана)робный сип и МП клеток, обусловленный работой А1Ф-зависичых ионных насосов, смог нормализоваться

Для формирования човых адаптивных реакций изолированных нейронов использовалось сочстанное воздействие гиноксического стресса и НК кофеина Во все\ группах измерялась величина максимальной амплитуды деполяризации нейрон альной мембраны, вызванная аппликацией кофеина Эта пиковая амплитуда изменений МП выражалась как процент от значения ПГ1 В червой группе нейронов пиковая амплитуда и!менений МП, вызванная аппликации ФК кофеина в среднем была 22*"*% во второй и третьей группах - 39±4% и 23± 4% еоотвпегвенно

Различия величины пиковой амплитуды изменений МТТ между группами нейронов, которые находились в состоянии аэробиоза и анаэробиоза, были сгашсгически существенны (Рс^О 005)

Статистически существенными Л3, < 0 005) по зтому параметру быта и различия между i руппачи нейронов, коюрые перешли от аэробиоза к анаэробиозу в гипоксическом физиологическом растворе и гипоксическом физиологическом растворе с HR кофеина

В приведенной серии л<спери.иентив бы to обнаружено, что, если гипоксический стргсс и переход к анаэробиозу увеличивал реакцию нейронов на ФК кофеина, то одновременное воздействие гипоксического стресса и НК вещества не вызывало повышения реакции нейронов на ФК тестируемого вещества е усювиях гипоксии Это свидетельствует о формировании новой реакции нейронов на кофеин Известно, что гтоксический стресс активирует сигнальные системы и протеины которые участвуют в адаптивной перестройке метаболизма нейронов Можно предположить что одновременная активаг/ия микродоменов которые обусловливают защитные физиологические реакции и образование комппексов лиганд-рецептор тестируемых веществ создают усювия дчя взаимодействия между молекулами и сигнапьными системами воспринимающими счабые и -жстремальные воздействия Не исключено, что эти взагшооеиствия могут быть структурными

Влияние нарушений динамических перестроек нчтосксчета на пластические свойства нейронов

В прсыд/ших разделах было показано что кратковременные пластические изменения отлетов пенроноч сопровождайся о 1ределенгой динамикой норных токов Максимальные шменеиия бы in обнаружены на начальных стадиях перестройки ответов, а ко времени формирования с(абн н.нон перестройки амптит\ ja шков возвращалась к базовому уровню Необходимо было проверить предположение о том, чго зарегистрированное изменении ионных гоков может инициировать улыраструмурные перестройки межмолскулярьых связей с участием цигоскелста нейрона От и процессы с участием актинового и тубулинового цитоскелета, вероятно, обусловливают и погдерживают пластические изменения возбудимое <-и участков мембраны сомы нейронов после возвращения амплитуды токов к базовому уровню

Оригинальная конструкция микропипеток [Рагушняк АС, и др, 1996] позволила модулировать состояние цитоскелета экзогенными высокоспецифическими литандами усиливающими или ос.г абтяюшими по шчеризацию актинового или тубулинового цитоскелета в достаточно ограниченном объеме

Влияние нарушении динамических перестроек микрофиланентов цитоскелета на пластические свойства нейронов

Воздействие па систему микрофиламентов цитоскелета нейронов осуществлялось введением в раствор микропипетки фаллоилина или цитохалазина В Мономерная и полимеризованная формы белка акти»а (микрофиламенты) находятся в клетке в состоянии динамического равновесия Фаллоидин взаимодействует с микрофиламентами блокирует реакцию деполимеризации и тем самым стабилизирует полимерную форму актина в клетке [Niggli V , Burger М М , 1987] Цитохал?зип В, в (аимодействуя с моночерным актином, блокирует реакцию полимеризации и образование новых микрофиламен гов

Для выявления эффектов которые могу! быть вызваны нарушением полимеризации актина в раствор микропипетки вводили цигохапазин В этой серии экспериментов, чтобы выделить два участка сомы нейрона с определенными пластическими свойствами, проводили контрольную серию электрической стимуляции

В начале эксперимента стимул, наносимый на участки нейрона под пипетками, вызывал генерацию 1-2 ПД Подпсроговые ответы появлялись после нанесения 8-11 стимулов После нанесения 20-25 стимулов генерация ПД в 93% случаев прекращалась (28 нейронов) Цитохалазин В вводили в одну из пипеток, что не оказываю влияния на развитие пластических реакций в течение первых 30-45 минут

В дальнейшем одиночная стимуляция не приводила к появлению поднороговых ответов в 64% жеперимепгов В 29% случаев появлялись пропуски генерации ПД Однако эта стадия чередования двух типов реакций (ПД и подпороговых ответов) сохранялась даже после нанесения 50-100 стимулов В 7% экеттери ментов количество ответов увеличивалось 01 одного ПД до 2-5

В проведенных экспериментах в 28% случаев (14 нейронов) после введения в раствор микропипетки цитохалазина В и инкубации (30-45 минут,} многократная одиночная стимуляция в некоторых случаях приводи та к появлению полпорогозых ответов, но не выбывала развития реакции привыкания

Пластические свойства контрольного учтетка нейрона не изменялись - после нанесения 2025 стимулов полное!ыо прекращалась генерация ПД

Парная (ассоциированная) стимуляция (22 нейрона) при воздействии цитохалазина В вызывала появление ПД только в 9% стучаев 12 нейрона) Таким образом, из 22 проведенных экспериментов в 20 случаях не наблюдалось появление с пайковых ответов По критерию знаков появление слайковых ответов в этой серии экспериментов не является существенным событием Пласт ические свойства контрольного участка нейрона не изменялись

Для исследования эц'кректов стабилизации микрофиламентоа на пластические свойства нейронов на участки клеток у которых локальная электрическая стимуляция вызывала переход спайковых ответов в подпороговые. воздействовали фаллоидином До воздействия проводили контрольную стимуляцию на двух участках В случае если стимуляция каждого участка вызывала перестройку ответов, один из участков обрабатывали фаллоидином

Было проведено несколько серий экспериментов В цервой серии экспериментов вещество в раствор микропипетки вводили тосле восстановления спайковых ответов, во второй серии сразу после проведения стимуляции, вызвавшей подпорот овые ответы, в третьей серии - на стадии чередования двух типов ответов

В первой серии экспериментов исходно стимулы вызывали 1-2 ПД Фаллоидин в раствор микропипелки начинали зводить после восстановления исходных ответов (1-2 11Д), и через 20-25 минут проводили повторную стимуляцию В этом случае не наблюдалось перехода спайковых ответов в подпороговые после нанесения ¡00-150 стимулов (5 нейронов) На контрольном участке подпорот овые ответы появлялись после 10-15 стимулов (рис 5, 1-2) Во второй серии

экспериментов исходно стимулы вызывали 1-2 ПД Фаллоидин в раствор микропипет ки начинали вводить на стадии прекращения генерации спайковых ответов, и в течение следующих 20 минут

1_Г

тг

и~

Рис. 5 Пример изменений пластических свойств сомы изолированных нейронов, обусловленных блокадой фал юидином теподимери зации микрофи заментов небольшой зозты клетки

1 - ответы нейрона па стимулы, подаваемые на участок, 1,те прогедилось введение фаллоидина в кончик микропипетки Стрелкой обозначен момент аппликации

2 - от велы нейрона на стимулы, подаваемые на другой участок сомы

По фрагментам 1-2 А-В - ответы сомы на первую серию стимулов (серия состояла из 12-16 стимулов) 1-2 Г восстановление спайковых ответов после прекоащения первой серии стимуляции 1 Д - через 20 минут после аппликации фаллоидина 1 Н -после нанесения 50 стимулов 1 Ж - после нанесения 100 стимулов 2 Д-Ж - вюрая серия стимуляции (14 стимулов)

3 - ответы нейрона на стимулы, ззодаваемые на участок, где проводилось введение фаллоидина в кончик микропипетки Стрелкой обозз1ачеп момент аппликации

4 - ответы нейрона на стимулы, подаваемые на другой участок сомы

По фрагментам 3 А-В - ответы сомы на первые 16 стимулов 3 1 -Д - аппликация фаллоидиьа и продолжение стимуляции с интервалом 0,5-3 секузщы в течение 15 минут

3 Е-Ж стимуляция с интервалом 1-2 минуты в течение 30 минут

4 А-В ответы сомы на первую серию стимулоз 4 Г - восстановление спайковых ответов после прекращения стимуляции с интервалом 0,5-3 секунд в течение15 минут 4 Д-Ж - вторая серия стимуляции

5 - запись стимулирующих токов Калибровка 50 мсек, 500 пА

продолжали подавать стимулы с интервалом 0,5-3 секунды Такая стимуляция поддерживала сохранение подпороювых ответы Затем на эт01 участок, для определения времени сохранения перестройки реакции, подавали стимулы с интервалом 1-2 минуты Восстановления спайковых ответов не наблюдалось в течение периода регистрации 1-1,5 часа (4 нейрона) (рис 5, 3-4) На контрольном участке спайковые ответы (1-2 ПД) восстанавливались через 3-4 минуты после прекращения стимуляции

В третьей серии экспериментов исхочно стимулы вызывали 4-7 ПД Фаллоидин в раствор чикропипетки начинали вводить на стадии чередования подпороговых и спайковых ответов В атом случае наблюдалось формирование стабильной перестройки реакции, но восстановления спайковых ответов не наблюдалось в течение периода регистрации 1-1,5 часа (6 нейронов) На контрольном участке время восстановления исходной реакции не изменялось (.15-20 минут)

Перед введением фаллоичина и в процессе наблюдений регистрировали суммарные иочные токи на участке мембраны под пипеткой Не было обнаружено их достоверных изменений на участках мембраны, обработанных фаллоидином Изменения ответов, вызванные стимуляцией участка, не обработанного фаллоидином, сопровождались перестройкой токов на этих участках мембраны

Влияние нарушений динамических перестроек тубулинового цитоскелета на пластические свойства нейронов

Воздействие на систему микротрубочек осуществлялось введением в раствор микропипетки колхицина или таксола Мономсрпая и поличеризованпая форма белка т\булина (чикрогрубочки) находятся в клетке з состоянии динамического равновесия Таксот взаимодействует с микротрубочками, нарушает реакцию деполимеризации и тем самым стабипишрует полимерную форму тубучина в клетке Колхицин, взаимодействуя с моночерным тубулином, блокирует реакцию полимеризации и образование новых микротрубочек

Для исследования влияний нарушения полимеризации тубулина на пласгическис свойства нейронов в раствор микропипетки вводили колхицин В эгой серии экспериментов, чтобы выбрать два участка сомы нейрона с определенными пластическими свойствами, проводили контрольную серию электрической стимуляции Колхицин вводили в одну из пипеток после восстановления исходных ответов Колхицин оказывал эффект на развитие пластических реакций через 10-15 минут

Одиночная стимуляция (в случае, если исходно стимул вызывал 1-2 ПД) обработанных участков в 43% экспериментов (15 нейронов) не вызывала появления подпороговых ответов после нанесения 150-200 стимулов В 57% экспериментов (20 нейронов) наблюдалось изменение динамики пластических реакций Первые пропуски спайковых ответов появлялись только после нанесения 50-100 стимулов Чередование ПД и подпороговых ответов наблюдалось после нанесения 300-500 и более стимулов Прекращение стимуляции через 20-30 секунд приводило к восстановлению исходной реакции (в контроле через 3-4 минуты) Хотя многократная одиночная

стимуляция в некоторых случаях приводила к появлению подпороговых ответов, однако она не вызывала развития реакции привыкания

Пластические свойства контрольного участка нейрона не менялись - подпороговые ответы появлялись после нанесения 8-11 стимулов После нанесения 12-15 стимулов генерация ПД полностью прекращалась Восстановление исходной реакции наблюдалось через 3-4 минуты

При парной стимуляции (14 нейронов) переход подпороговых ответов в ПД не происходил даже после нанесения 50-100 стимулов Пластические свойства контрольного участка нейрона не менялись.

Для исследования влияния стабилизации микротрубочек на пластические свойства нейронов

Рис. 6 Диаграммы изменений пластических свойств сомы изолированных нейронов, обусловленных блокадой таксолом деполимеризации микротрубочек небольшой зоны клетки в трех последовательных сессиях стимуляции

1 сессия - динамика перестройки ответов изолированных нейронов, вызванная первой серией стимуляции участков сомы (начало серии стимуляции через 20 минут после аппликации таксола).

2 сессия - динамика перестройки ответов изолированных нейронов во второй серии стимуляции участков сомы.

3 сессия - динамика перестройки ответов изолированных нейронов, вызванная третьей серией стимуляции участков сомы.

Исходная реакция в группе (23 нейрона) была представлена генерацией 4-7 ПД Оси У -100% - исходный ответ нейрона на стимул, 0% - подпороговые ответы X - номер стимула в серии

в раствор микропипстки вводили таксол Эффекты заксола обнаруживались через 20-30 мин Динамика изменения ответов была близка к контрольной, независимо от вида стимуляции Восстановление исходных реакций происходило быстрее, чем в контрольных условиях Повторные сессии стимуляции через пипетку с таксолом показали, что для изменения ответов необходимо подавать большее количество воздействий

Диаграммы изменения исходных реакций, представленных генерацией 4-6 ПД в трех последовательных сессиях демонстрирует рисунок 6 (усреднение по 23 нейронам) Восстановление ! 1Д в ответе после первой серии стимуляции происходило на 40-60% быстрее, чем до обработки участка мембраны таксо юм Во второй сессии количество стич) юв приводящее к развитию пластической реакции, увеличивалось на 20-25% (в контроле уменьшается) Время сохранения нового вида ответов не менялось относительно первой серии В третьей и последующих сессиях количество стимулов необходимое для изменения реакции, продолжало увеличиваться (Рис 6) Пластические свойства контрольного участка нейрона не изменялисв При повторной сессии стимуляции через контрольную пинетку изменения ответов происходили в результате применения меньшего количества стимулов

Испочьюванный комплекс подходов методов и покаянно'' применение в зоне воздействия жзогенных чигондю типоскечета (фалюидина цитохсыазипа таксоза ь.о ¡хицина) печволхию получить л спериментачьное подтверждение участия цитоске tena ь процессах изменения пластических свойств соматической мембраны Преимущество и уникальность представленной серии исследований заключается в тоv что на одном объекте -иючироваиной соме нейронов - дня исследоьания механизмов нейропалиюй тастгиности пепочьювачея известный набор жзо'енных чи, аиооц акпшноеого и тубу чипового ципоскечета Это позвоиио экспериментально показать что цитосгезет принимает участие а возможно и контролирует формирование и сохранение гыастических реакций сомы нейронов [Запара ТА , Ратуьзияк А С, 1991 ianapa ТА и др 1996 Ratuihnyak 4 S et al 1998, Zapara TA et al 1999]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные методы клеточной и молекулярной биологии позволили показать, что преобразования неирональной активности, вызванные процедурами обучеззия охватывают различные отрезки времени и затразивают многие структурно-функциональные участки и пространственные области нейронов (рис 7) Однако большинство развивающихся во время обучения биохимических, биофизических и ультраструктурных изменений регистрируемых параметров нервных кзтеток спустя некоторое время возвращаются к базовому уровню Это свидетельствует об отражении в них промежуточных процессов, которые важны для определенного периода и необходимы для инициирования других преобразований в нейронах, ответственных за обучение [Котляр Б И, 1986] Невозможно выделить какие-либо наиболее значимые процессы биофизических, биохимических или ультраструктурных зтрсобразований

ЭМА1 г

Рис. 7 Схема взаимодействий вторичных мессенджеров, ионных каналов и цитоскелета в процессе формирования пластических реакций нейронов

РМ - плазматическая мембрана, - рецепторы, С - С-белки, АС - аденилатциклаза, сАМР - циклический аденозинмонофосфат, РКА - протеинкиназа-А, Р1Р2 -фосфатидилинозитол-4,5дифосфат, РРЕ - фосфодиэстераза, БО - диацилглицерол, 1РЗ -инозитол1,4,5трифосфата, РКС - протеинкиназа-С, С - кальпаин, ЕР эндоплазматический ретикулум, ЯуЯ - рианодиновые рецепторы, СЕ Са2+связывающий белок калекситин Т - тубулин, А - актин, МАР2 - ассоциированный с микротрубочками белок, А(3 - аддисин, Са - ионы кальция, Н - ионы водорода, № -натриевый канал, К - калиевый канал, Са+ - кальциевый канал, К2 - кальций зависимый К канал, М митохондрии, "+" положительная связь, "-" отрицательная связь, 11 -миллисекунды, секунды, 12 - секунды, минуты, 13 - часы

которые являются специфическими для феноменов обучения и адаптации Основные данные о механизмах обучения были получены в процессе исследований синаптической пластичности Сложились представления, что обучение и память основаны исключи 1ельно на синаптической пластичности Исследования роли нейрональнои пластичности в организации работы мозга становятся актуальными в сьязи с тем, что за последнее время накопилось достаточное количество фактов, указывающих, -iio синашичеекие токи могут контролироваться пластическими изменениями биофизических свойств вне.инаптической мембраны [Семьянов АВ, 2002] Благодаря изменениям биофизических свойств внссинашической мембраны (проводимости, возбудимости, длительности токов) синаптические токи MOiyi быть подавлены пли усилены.

Результаты проведенных нами исс юдований полазали, что изменения биофизических свойств соматической мембраны мотут быть вызваны локальными электрическими воздействиями по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения Изменения ответов сомы нейронов имели ряд особенностей, характерных для привыкания и ассоциативного обучения Необходимо подчеркнуть, ч'о пластические изменения ответов, вызванные воздействиями на небольшие участки мембраны, не сопровождались генерализованной модификацией свойств ч газмагичсскоп мембраны сомы нейрона Не были выявлены изменения МН клетки и порога генерации Г!Д при вну грик ictomhom нанесении стимулов Ьыпи обнаружены юкальные изменения возбудимости сомы нейрона, которые на определенных лапах формирования реакции сопровождались изменением ионной проводимоеги мембраны Фармакологические модификации калиевой или кальциевой проводимости небольших участков мембраны изменяли пластические свойства нейрона и изменения реакции ьейрона проявлялись только при воздействиях на модифицированные участки мембраны [Ратмдгняк А С , Запара I А, 1989]

Полученные нами ланные [Запара Г А , Ратушняк А С , Штарк M Ь , 1988] являются одними из первых экспериментальных доказательств наличия субклеточных механизмов, которые по'вотяют соматическому компаргменгл нейронов локально регулирован, характеристики электрогенпых структур Локальная модификация эдеырог ецных структур позволяет нейрону дифференцированно оценивать биологическое значение нескольких воздействий Проявлением локальных механизмов регуляции нейрональнои пластичности является изменение возбудимости и ионной проводимости отдельных участков соматической мембраны, вызванное локальной электрической стимуляцией по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения Локальные изменения биофизических характеристик плазматической мембраны, вероятно, позволяют нейрону избирательно регулировать синаптические токи и таким образом определять приоритеты информационных потоков нейронатьной сети в состав которой он входил

Последовательные электрические раздражения участка сомы изолированного нейрона вызызапи пластические изменения ответов, для которых был характерен ряд закономерностей, обнаруженных и описанных при использовании аналотичных алгоритмов воздействия (форм обучения) на менее редуцированных препаратах нервной системы и целом организме Локальные пластические изменения ответов имели следующие свойства вероятность и динамика уменьшения

эффективности вызова спаиковых ответов находилась в зависимости от интенсивности воздействия, обратимость реакции (при прекращении стимуляции наблюдалось самопроизвольное восстановление исходного вила ответов;, повторение процедуры стимуляции вызывало перестройку ответов после нанесения меньшею числа сгимутов, дифференцкровка стимулов по интенсивности и чесг> нанесения воздействий (при изменении параме!ров стимула или места нанесения раздражения peí истрировался исходный вид ответа) Эти данные об особенностях локальных пластических изменений возбудимости электрогепной мембраны сомы нейрона поддерживают представления о преемственности принципов организации взаимоотношений со средой на всех выделяемых уровнях организации лсивых систем Однако необходимо отдавать отчет, что известные феномены обучения - это функция всего мозга, а избирательное изменение возбудимости плазматической мембраны только вклад нейрона в процессы обучения

Пластические изменения ответов нейронов сопровождались локальными изменениями проницаемости участков мембраны для ионов Было обнаружено чго разнонаправленные перестройки ответов сопровождались однотипными изменениями суммарных токов Локальное увеличение входящих токов наблюдалось в нормальной и безнатриевой среде Эти данные свидетельствуют об \ветичиги»т кшьцпевой проводимости при разнонаправ .енчы* пере-тройках ответов Разное направление перестройки ответов при увеличении вхождения кальция моя-ет свидетельствовать об участии в этих процессах нескольких механизмов, определяющих направление изменения клеточного ответа Можно предположить, что в перестройке ответов решающую рол и играет не ионизированный кальции, переносимый этим током а определенные биохимические и структурные процессы, в регуляции которых принимают участие эти ионы Необходимо особо отмстить, что период наибольшего увеличения амплитуды ионных тиков совпадал с появлением новою вида ответов и чередования двух типов реакции нейронов на стимул Л по мере формирования стабильной перестройки ответов наблюдалось возвращение пиковой амплитуды токов к базовому уровню Эти данные подтверждают закономерности развития процессов, обусловливающих различные формы обучения Вероятно, зарегистрированное увеличение вхождения в клетку ионов кальция может инициировать ультраструктурные перестройки межмолекулярных связей и питоскелета нейрона Увеличение вхождения в клетку ионов кальция контролирует генерацию ионных токов, метаболические рсакцтги, а также образование связей мембранных белков и цитоскелета и перестройки циюскелета Известно, что такие перестройки цитоскелета могут, не изменяя характеристик одиночных ионных каналов, приводить к уменьшению трансмембранных ионных токов соматической мембраны [Rosenmund С, Westbrook GL, 1993J Ионы кальция могут усиливать деполимеризацию ряда цитоскелетных белков (в частности, актина), активируя кальций-зависимые протеазы (кальпаины) [Чистякова ЮВ, Парфенова LB, 1989, Peilmuller LS et al 1990, Vanderklish P et al, 1995] Состояние цитоскелета регулируется также прогеинкиназами [Aoki С . Siekevitz Р , 1985, Bennet V, Gardner К, Sterner J , 1988, Piekerrs R et al, 1996]

Перестройки циюскелета могут происходить год влиянием внешних воздействий и оказывать в зияние на формирование и сочраттение пластических реакций [Hatada Y et al, 2000] Высокоспецифические тиганды (фал юидин, такал, колхицин циюхалазин В), которые взаимодействуют с мономерными ити полимерными формами актинт и тубулина, нарушают изменения перестройки циюскелета, которые в норме кои tpojsupi ются вторичными посредниками Поэтому экспериментальные нарушения перестроек цитоскелета, вызванные экзогенными лигандами, могут вносить существенные коррекции в процессы формирования, сохранения и повторной выработки пластически* реакций JKatushnyak AS et al, 1997] Известно, что цитоскечет участвует во многих клето шых процессах, поэтому обычно возникают трудности в интерпретации действий цитостатиков на клетку В используемых нами моделях пластические изменения реакций, обусловленные действием питостатиков, происходили на небольших участках соматической мембраны, и модификации цитоскелета тоже, вероятно, происходили локально, о «ем свидетельствует динамика формирования и время сохранения п тастических реакций на других участка., сомы нейрона

Было обнаружено что нарушение процессов образования полимерных форм актина и ■пбулрца в ря те случаев не грепятствус-i появлению новою типа ответов, но блокирует развитие стадии стабильной перестройки ответов [Зачара ТА и др , 1996, Ratushnyak AS et al , 1998, Zapari TA et al, 1999] Эти данные позволязог предположить, что микроструктурные гтеоестройки, г, которых участвуют актиновый и губулиновый цитоскелет, выполняют определенную роль на этапе закреп тения сохранения "принятою нейроном решения" изменить ответ на внешнее воздействие

Изменение сост ояния актиновот о цитоекелета - блокада деполимеризации микрофиламентов с помощью фгььтоилина может - изменять пластические свойства, не оказывая прямою воздействия на электрические характеристики соматической мембраны Обработка цитоскелета клетки перед стимуляцией, которая вызывает кратковременные пластические изменения ответов, может приводить к появлению устойчивости нейрона (исходной реакции) к такой стимуляции Обработка цитоскелета клетки фалтоидином поезе изменений ответа, вызванных стимуляцией увеличивает время сохранения сформированного ответа и переводит кратковременные изменения ответов в долговременные [Запара Г А , Рагушняк АС, 1991, Запара ТА и др , 1996 Ratushnyak AS et al, 1998, Zapaia T Л et al, 1999]

Изменение состояния тубулиновою цитоскелета, вызванное взаимодействием таксола с микротрубочками (блокада их деполимеризации), приводила к сокращению времени сохранения нового ответа и возникновению зависимости динамики формирования пластической реакции от серии стимуляции Во второй и последующих сериях количество стимулов, необходимое для изменения ответов, увеличивалось [Запара ТА и др , 1996, Ratushnyak A S et al, I99S, Zapara Т А et al, 1999] Эффекты взаимодействия таксола с микротрубочками, которые проявлялись в увеличении количества воздействий (времени), необходимые для формирования пластических

нейрональиых реакций, при повторных сериях, вероятно, свидетельствуют о необходимости поставки в зону пластических перестроек ответов новых молекул

Данные, полученные на нейронах моллюсков и срезах гиппокампа, поддерживают предположения о том, что пластические изменения ответов нейронов наряду с другими субклеточными процессами, могут быть обусловлены микроструктурными перестройками, вызванными динамическими переходами полимерная-мономерная форма белков цитоскелета В наших экспериментах [Ratushnyak AS et al 1998, Zapara ГА et al, 1999¡ показано ню структурные перестройки, необходимые для формирования пластических нейрональиых изменений реакций могут происходить в нсботьшом объеме клетки В экспериментах на срезах гиппокампа показано что структурные перестройки могут не изменяя базовую активность нейронов обусловтнвать синапзическую пластичность При элом небольшое коиичество молекул определяющих такие структурные изменения не обнаруживаются аналитически [Kim С Н , 1 isman I Ь , 1999] Для исследования роли микроструктурных перестроек, обусловливающих пластические свойства нейронов, тостаточно эффективно могут бьпь использованы электрофизиологическис методы

Известно, что микросгруктурные перестройки цитоскелета контролирую [ся многочис энными jiijortriHbiMH л и ганцам и (минорными белками цитоскелета) [Curlier М et al 1997 Moon A, Prabin DG, 1995 Wu C, 199s] Лктивность м"норных белков цитоскелета регулируется сигнальными системами и зависит от bus гриклеточных процессов и взаимодействия клетки с внешней средой

Известны механизмы (кальций связывающие белки, депо) благодаря, которым ионы кальция "окально управ 1яют активностью своих мишеней Вероятно, возможна структурная организация локально:! регуляции активности одноименных молекул (рецепторов, каналов ферментов) клетки Системы вторичных посредников опосредованно через рег^ !япию активности минорных белков sfory вызыватт перестройку цитоскелета в небольших компартментах клетки и таким образом локально упразчяя реорганизацией структуры взаи\юдействий че.гду молекулами изменять рецепцию воздействий

Вероятно, внешние воздействия на клетку трансформируются в микросгруктурные перестройки, которые позво 1яют сохранять некоторое время взаимодействие между молекулами, которые участвовали в !енерации нового типа ответов и выполняют функцию кратковременной клеточной памяти

Локальные жепериментальные электрические воздействия вызывали кратковременные пластические изменения ответов сомы изолированных нейронов В естественных условиях несинантическая мембрана нейронов мозга, наиболее вероятно, может испытывать локальные воздействия в процессе взаимодействия внесинаптических рецепторов с лигандами "объемной" передачи информации, во время патологических процессов и фарчаколо' ических воздействий на моз! Известно, чго одним из условий формирования долговременных адаптивных реакций является применение каких-либо достаточно сильных (экстремальных) воздействий

Механическая дезагрегация нейронов в растворах низких концентраций веществ моделирует такие компоненты патологических состояний, как воздействие на нейроны неспецифических повреждающих факторов и появление в межклеточном пространстве некоторых биологически активных веществ в ультранизких концентрация Полученные данные показывают, что одновременное воздействие на сому изолированных нейронов неспецифических повреждающих факторов и низких концентраций веществ способствует формированию долговременных приспособительных реакций нейронов и повышает биологическую значимость низких концентраций этих веществ

Использование в качестве сильных воздействий гипоксического стресса позволило обнаружить, что одновременная мобилизация эволюционно сформированных заложенных адаптивных механизмов перехода к анаэробиозу и воздействие низких концентраций веществ способствует формированию новых приспособительных реакций нейронов и повышает биологическую значимость низких концентраций веществ, что проявляется в снижении реакции нейронов на физиологические концентрации тестируемых веществ

Инкубация нейронов в растворах низких концентраций без экстремальных воздействий не вызывала формирования адаптивных реакций Такие различия реакций нейронов на изолированные и сочетанные воздействия можно объяснить следующим образом Экстремальные воздействия, которые испытывают нейроны, индуцируют базисные или специфические по отношению к воздействию внутриклеточные механизмы, направленные на возвращение основных характеристик клетки - ионного гомеостаза, рН, уровня АТФ - к норме Экспрессируются функциональные микродомены регуляторных, эффекторных и других типов протеинов, которые участвуют в эволюционно сформированных процессах адаптации к изменениям среды Одновременная экспрессия таких специализированных микродоменов и активация небольшого числа рецепторов тестируемых лигандов может вызвать образование между ними взаимодействий, возможно, структурных Такая интерпретация полученных результатов соответствует современной концепции о возможности долговременного физического взаимодействия между молекулами-участниками передачи сигналов и образовании функционально упорядоченных микродоменов Возможно, после образования связей, вызванных сочетанными слабыми и экстремальными воздействиями, активация рецепторов тестируемых веществ будет инициировать активацию микродоменов, контролирующих ионный гомеостаз Активация этих микродоменов может уменьшить величину изменения мембранного потенциала, вызванную аппликацией тестируемых веществ Однако предположение о формировании структурных взаимодействий между микродоменами, которые участвуют в рецепции нескольких воздействий, как физической основы образования временных связей, требует дальнейшей экспериментальной проверки

ВЫВОДЫ

1 Локальная электрическая стимуляция сомы изолированных нейронов по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативнога_х1Йуаеш?я^вызывает пластические изменения

| рос национальная

I БИБЛИОТЕКА

I СПетервуц

ОЭ 300 .и I

ответов, которые имеют ряд особенностей, характерных для этих форм научения на уровне организма

2 Пластические изменения ответов сомы нейронов, вызванные локальными воздействиями, не [реб>ют генерализованной модификации структур клстки обусловливающих изменение потенциала покол пли порога 1енерации потенциалов действия Пластические изменения ответов нейронов могул сопровождаться локальными изменениями возбудимости сомы нервных клеток

3 Реакция нейрона на внешнее воздействие может быть обусловлена состоянием ионной проницаемости небольших участков соматической мембраны Экспериментальная модификация состояния кальций зависимых калиевых каналов и/или проницаемости для ионов кальция небольших участков соматической мембраны может вызвать перестройку реакции нейрона на стимуляцию Изменения пластических реакций нейрона вызванные локальной фармако югической модификацией мембраны, проявляются только при воздействиях на модифицированный участок мембраны

4 Процесс формирования пластических реакций может сопровождаться локальным изменением ионных токов только на том участке клетки, где происходят воздействия Максимальное изменение лонных юков наблюдаются на этапе появления нового типа о'ветов, однако когда пластические изменения реакции нейронов сформированы, параметры ионных токов на участке мембраны возвращаются к исходному уровню Формирование разнонаправленных и 'астическнх изменений нсирочальных реакций сопровождается локальным однотипным тнменением ионных токов плазматической мембраны

5 Прскондиционирование нейронов низкими концентрациями веществ одновременно с экстремальными воздействиями (неспецифическим повреждением клелок) или адекватными воздействиями, активирующими эволюционно сформированные защишые механизмы (переход от аэробиоза к анаэробиозу), позволяет формировать приспособительные реакции клеток, которые проявляются в снижении нейрональных реакций на физиологические концентрации тестируемых веществ

6 Нарушение образования новых акгиновых филаметттов или микротрубочек, вызванное экзогенными литацдами актина или тубулина, либо полностью блокирует формирование пластических изменений ответов либо эффект проявляется в том, что появление нового ответа не сопровождается стабильной пластической перестройкой ответов

7 Взаимодействие фаллоидина с микрофиламентами и нарушение их деполимеризации блокирует формирование пластических перестроек ответов Эти данные свидетельствуют о том, что стабилизация актинового шпоскелста может быть одним из механизмов сохранения структуры взаимодействий между молекулами, обуславливающими определенный тип ответов, и выполняет функцию памяти на клеточном уровне

8 Взаимодействие таксола с микротрубочками и нарушение их деполимеризации проявлялись в увеличении количества воздействий необходимых для формирования изменений ответов при

повторении сессий вырабогки пластических реакций В контрольных условиях наблюдалось сокращение числа воздействий, необходимых для повторного формирования пластических реакций

9 Использование набора экзогенных лшандов, модулирующих динамические перестройки актинового и тубулинового циюскелета позволило экспериментально показать, что цитоскелст принимает участие, а возможно, и контролирует процессы формирования и сохранения локальных пластических изменений возбудимости соматической мембраз1ы нейронов

СЛИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1 Analogue of the conditroned reflex of Не1зх pomat3a //In "Cellular and molecular neurobiology" -1982, v 2, P 71-80 (соавт Shtai k M В , Tretyakov V P , Deriy В N )

2 The plasticity of a simple neivous system // In "Neuronal plastisity and memory formation", (Eds A Marsan, H Matties) - Raven press, N York, 1982, P 271-283 (соавт Shtark M В , Grmkevich L N , Tretyakov V P , Deny В N )

3 Закономерности миграции изолированных нейронов моллюсков при регенерации "in vitro"// С'б науч трудов "Гомеостатические процессы в изолированных системах и организме" Красноярск, ИБФСО АН СССР, 1984, С 211-216 Гсоавт РатушнякАС)

4 Локальные изменения ионных юков при пластических изменениях элекзрогенеза нейрона // Тез Всесоюз конф "Простые нервные системы и их значение для 1еории и практики" -Казань, 1985, С 76-78 (соавт РатушнякАС)

5 Локальные изменения транечембранных ионных токов при пластических перестройках «тектро! енеза изолированных нейронов прудовика // Журь высш нервн леят -1988, т 38, вып 1, С 140-145 (соавт Рагушняк А С , Штарк М Б)

6 Моделирование на изоизолированных нейронах пластических перестроек функциональной активности // Материалы II Всесоюз конф "Простые нервные системы и их значение для теории и практики"-Л, Наука, 1988, С 120-123 (соавт РатушнякАС)

7 Межклеточные взаимодействия в диссоциированной кулыуре нейронов при реагрегации // Материалы Всесоюз конф "Инте1 ративная деятельность нейрона молекулярные основы" -М , Наука, 1988, С 102-103 (соавт Ратушияк А С)

8 Моделирование нескольких зон пластичности в пределах одною нейрона '/ В сб "Имитация систем в биологии и медицине" (Материалы шестого Пражского междунар симп Соц стран) - ЧССР, Прага, 1988, С 76-80 Гсоавт Рагушняк А С )

9 Перестройка реакции нейрона при локальной модификации мембраны // Докл АН СССР -1989, т 309, №4, С 1012-1014 (соавт РатушнякАС)

10 Experimental analysis of mcchamsm recoi ding information by the molecular neui oprocessor // abs In Second Intern Conf "Molecular electronics and biocomputers "- Moscow, 1989, P 108-109 (соавт Ratushnyak A S )

11 Local changes of transmembrane currents at plastic reorganizations of electrogenesis of isolated neuron;, of the snail // Neuiosci Behav Physiol - 1989, v 19, № 3, P 140-145 (соавт Ratushnyak A S , Shtaik M В )

12 The moleculdi mei-hanisms of the plastic changes of the threshold (oi generation an action potential on the lo^al areas of the somatic membunc // abs In 'Tourth confeience on the neuiobiology of learning and memory" Memory organization and locus oi change Irvine, California, USA, 1990, P 66 (соавг Ratushnyak A S )

13 Влияние на локальную пластичность соматической мембраны изолированных нейронов стабилизации цн госкслетных структур "Материалы II Rccc симп "Возбудимые клетки в кулыурс ткани" - Пущичо 1990 01 ГШ НЦШ АН СССР, С 152-155 (соавг РатушиякАС)

14 Influences on plastic properties of the isolated neurons by gangliosides // In "VIII interactional neuiobiological symoosium" - Magdeburg. GDR, 1990P 292-296 (соавт Ratushnyak A S )

15 Локальное увеличение кальцисвои проводимости при пластических реакциях изолированных нейронов / Bi6 "III Всесоюз конф по нейронаукам", - Киев, 1990 С 22-23 (соавт Ратушняк 4 С )

16 Механизмы oop 1ботт-.и и защки информации в vio теьуляриотх нейропроцесеориых системах //В сб Второго совет Физические осноль1 построения устройств обработки информации на мо 1еку тярном уровне" - М , 1990, С 18-19 (соавг РагушпякАС)

17 Fxperimentul analysis of mechanisms of information fixation by means of moleculai neuroprocessor'/In 'Moleculai Elect,orncs", ed PI La/arev, Kluwer Acadmic Publishers 1991 P 219-225 (шавг Ratushnjak A S )

18 Влияние на перестройку реакции нейрона стабилизации микрофиламенгов // Докл АН СССР-1991 л 318, №2, С 492-495 (соавл Ратушняк А С)

19 Экспериментальный анализ механизмов обработки и фиксации информации в молекулярных нейропроцессорах // Тез "Всесоюзная школа-семинар по биомолеку лярпому компьютингу" -М, 1991, С 72 (соавт Ратушняк АС)

"•0 Symposium Russian Neural Net-works Society and the Institute of Clectiical and Electronics Engint-eis "Nturomfomratics and Neurocomputers"

21 Information processing by neuron do processoi of neuiocomputer system // In "Symposium Russian Ncaral Net-works Society and the Institute of Eleetncal and Flectronics Engineers", "Neuroinformatics and Neurocomputeis"-Rostov-On Don, I992.P 71-81 (соавт Ratushnyak Ai!)

22 Экспериментальная модуляция сипаптической пластичности // В сб "Проблемы нсйрокибернетик'-i" - Ростов-на-Дону, 1992, С 210-211 (соавг Егор^ллкина Н В , Ратушняк АС)

23 Молекулярная динамика пластичности модельного входа нейрона // В сб "Проблемы ттейрокибернетики' - Ростов-на-Дону, 1992, С 216-218 (соавт Ратушняк АС)

24 Experimental analysis of punciples of information processing by neuion // In "Optoelectronics, instrumentation and Data Piocessmg" - Allepton press, N-York, 1993 no 2, P 61-65 (соавт Ratushnyak A S )

25 Влияние изменения динамического равновесия в системах микротрубочек и микрофиламентов на пластические реакции нейрона // Журн высш нервн. деят - 1996, т 46, вып 2, С 355-362 (соавт Рагушняк Л С , Жарких А А , Рагушняк О А )

26 Взаимосвязь чозекулярной динамики дитоскелета и нсйронагьной пластичности // В сб "III Съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока" - Новосибирск, йзд СО РАМН 1997, С 187-188 (соавт Ратушняк А С , Жарких А А )

27 Effect of change m dynamic cqjilibi turn in systems of microtubules and microfilaments on the plastical responses of neurons // Neurosci behav physjol - 1997 vol 27, no 4, P 353-359 (соавт Ratushnyak A S , Zharkikh A A , Ratushnyak О A)

78 Влияние динамических перестроек цитоскечета на формирование и сохранение нейрональных пластических реакций // Сб тр "XVII съезда физиологов России" - Ростов-на-Дону, 1998, С 149-150 (соавт Ра1ушняк А С , Симонова О Г)

29 Влияние динамическою состояния цитоскслета на нейрональную пластичность // Рос физиол журн им ИМ Сеченова - 1999, т 85, № 1, С 128-138 (соавт Симонова 01 .Жарких А А , Рагушняк А С )

30 Structural microieorganizations as the possible mechanism of sccunty of specificity of neuronal lesponscs // In "International confeience conceptual advances in the studies of associative learning and memory" - Moscow 1999, P 109-114 (соавт Si'nonova О G , Ratushnyak A S }

J1 Втияние "потенцированною" морфина на электрические параметры изолированных нейронов // Бюл СО РАМП - 1999, № 1, С 91-93 (соавт Симонова OI , Ратушняк АС , Эпшгсйн О И I

32 Влияние морфина и биологически активного вещества (БАВ-С) на электрические параметры изолированных нейронов // Бюл экеггер биол и мед - 1999, № 10, С 392-398 (соавт Симонова О Г , Рагушняк А С , Эпштейн О И )

33 The effect of 'he cytoskeleton dynamic condition on neuronal plasticity Fonr.er'y I M bechenov Physiol J - 1999, v 85, P 128-138 (соавт Simonova О G , Ratushnyak A 4 )

34 Inf.uence of proteins controlling reorganization of cytoskeleton and modifieis ofiheir activity on neuronal plisticity // In "VI Fast European Conference the International Society for Invertebrate Neurobiology FIN" - Mobcow-Pubhino, 2000 P 137-138 (соавт Si.nonova О G , Ratushnyak A S )

3"> Mechanisms of behavioral effects of potentiated forms of morphine// Biull Eksp Biol Med -2000, v 128 Suppl 12, P 519-622 (соавт fpshtem О I, Pavlov 11 , Simonova О G )

36 The effects of the dynamic state of the cytoskcleton on neuronal plasticity // Neurosci Behav Physiol -2000, no 3, P 347-355 (соавт Simonova О G , Zharkikh A A Ratushnyak AS)

37 Исследование комплексного действия малых доз модуляторов системы фосфодиэстераз и алкалоидных агониегов опиатных рецепторов на реакции изолированных нейронов // В сб материалов "XVIII Съезда физиологического общества им И П Павлова" - Казань, 2001, С 156-157 (соавт Симонова О Г, Эпштейн О И Ратушняк АС)

38 Роль структурно-функциональных элементов внутриклеточных сигнатьно-управляющих систем /' В сб материалов "XVIII Съезда физиологического общества им И П Павлова" -Казань, 2001, С 157-159 (соавт Симонова О Г, Ратушняк А С )

39 Reaction of neuions to alkaloid agonists of opioid receptois during modulation of phosphodiesterase 7 Bull hxp Biol Med - 2003, Suppl 1, P 17-19 (соавт Ralushnyak A S , Simonova О G , Fpshtem О ', Shtark M В )

40 Ionic mechanisms underlying depolarizing responses neurons of I ymnaea Stagnalis to hypoxia and methods ot correction // In "VII East European Conference of the International Society Foi Invertebrate Neurobiology", "Simpler Neivous Systems" - Kaliningiad, 2003, P 121 (coasi Simonova О G, Ratushniak AS)

41 Структурно-функциональные механизмы пластичности нейронов in vitro // Рос физиол журн им И М Сеченова - 2004, т 90. № 8, ч 1, С 207 (соавт Симонова О Г, Ралушняк А С , Штарк М Б , Эпштейи О И)

42 Клеточные механизмы реакций нейронов на гипоксию // Рос физиол журн им ИМ Сеченова - 2004, т 90 №8 ч 1,С 42-43 (coaei Жарких А А , Симонова О Г , Ратушняк А С )

43 Внутриклеточные структурно-функциональные механизмы нейрональной пласти шости /' Тез докл "111 Съел биофизиков России" - 2004, том 1, С 214-215 (соавт Симонова О Г , Ратушняк А С 111т?рк М Б , Эпштейн О И )

14 Plasticity of neuional responses induced by low concentrations of exogenous ligands affecting cellular calcium stores//1 rontiers Biosci - 2004, v 9 P 809-815 (соавт Epstein О I Simonova О G , Ratushnyak A S , Shtark M В )

45 Seasonal differences and protection by cieatme or arginine pretieatmert in ischemia of mammalian and molluscan neurons in vitro /' Brain Res - 2004, v 1050, P 41-49 (соавт Simonova OG, ¿harkikh A A Balestnno M , Ratushnyak A S )

Список сокращений

ПД - потенциал действия

ПП - потенциал покоя

МП - мембранный потенциал

НК - низкие концентрации веществ (10 ,5М)

ФК - физиологические конценфации веществ (концентрации веществ, которые вызывают реакции нейронов регистрируемые в электрофизиологических экспериментах)

Подписано к печати "25" апреля 2005г. Формат бума!и 60x84 1/16. Объём 1 неч. л.

Тираж 100 экз. Заказ № 1425. Отпечатано "Докумеит-Сервис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1, тел. 356-600

» - 7 7 3 8J

РНБ Русский фонд

2006-4 5995

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Запара, Татьяна Александровна

Сокращения ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. 1.

ГЛАВА

Субклеточные и молекулярные механизмы обучения

Роль цитоскелета в организации физического 32 взаимодействия между участниками процессов восприятия внешних воздействий, проведения сигналов и формирования ответов клетки.

Роль структурообразующих белков в организации 47 взаимодействий ионных каналов и рецепторов плазматической мембраны с цитоскелетом и внутриклеточными протеинами

Современная концепция структурной организации передачи 50 сигналов на клеточном уровне.

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования

Методика получения и культивирования изолированных 68 нейронов

Методы исследования электрической активности 71 изолированных нейронов

Алгоритмы применения воздействий, вызывавших 76 кратковременные пластические перестройки ответов. Алгоритмы применения воздействий, вызывавших 79 долговременные пластические реакции сомы изолированных нейронов

Приготовление растворов используемых веществ и способы 80 их аппликации.

Статистический анализ данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСУЖДЕНИЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ

Кратковременные пластические реакции сомы 83 изолированных нейронов.

Пластические реакции нейронов, сформированные 83 локальными, одиночными электрическими воздействиями. Свойства пластических изменений ответов сомы 86 изолированных нейронов, вызванные локальными, одиночными электрическими воздействиями Пластические реакции, сформированные сочетанными 92 локальными и генерализованными электрическими воздействиями.

3.1.4 Свойства пластических изменений ответов сомы 93 изолированных нейронов вызванные сочетанными локальными и генерализованными электрическими воздействиями.

3.1.5 Реакции нейронов и функциональные изменения 98 электрогенных структур плазматической мембраны, вызванные локальной электрической стимуляцией по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения.*

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пластические реакции нейронов in vitro. Структурно-функциональные взаимодействия молекулярных комплексов в процессе формирования адаптивных реакций"

Одной из актуальных проблем современной нейробиологии являются исследования структурно-функциональной организации пластичности нейрональных реакций на: молекулярно-клеточном уровне. Сложные функции нервной, системы обеспечиваются способностью , нейронов к пластическим изменениям реактивности. Эта способность проявляется под ; действием • последовательных раздражений и выражается в изменении реакции; на воздействия; Выявлены общие; закономерности: организации базисных механизмов приспособительных реакций нервных клеток мозга, вызванных адекватными и экстремальными? воздействиями [Самойлов М.О., 1999]. В: работах, направленных на исследование молекулярных механизмов < пластических реакций: основное внимание, как правило,, уделяется^ обнаружению конкретных молекул, которые осуществляют метаболическое обеспечение этих реакций [Гринкевич JI.H. и др., 1996; Максимова O.A., Балабан; П.М., 1983; Никитин В.П., Козырев С.А., 2002; Никитин В.П., Козырев С.А, Шевелкин A.B., 2002; Степанов И.И1 и: др., 1987; Balaban P.M.,. Korshunova T.A., Bravarenko N.I., 2004; Zakharov I.S. et al. 1998]. Хотя в некоторых" случаях идентифицированы участники метаболического обеспечения передачи сигнала, остаются недостаточно исследованными процессы, обеспечивающие доставку необходимых молекул от мест синтеза к компартментам использования, физическое взаимодействие между ними, и образование надмолекулярных комплексов, которые:позволяют клетке, быстро, оптимально и адекватно реагировать на внешние воздействия.

В первоначальной концепции передачи сигналов [Orly J., Schramm M;, 1976] предполагалось, что все главные компоненты рецепции воздействий и генерации ионных токов и/или метаболического ответа нейронов - рецепторы; G протеины, протеинкиназы, протеазы, ионные каналы— могут быть свободно распределены в клетке. Процессы передачи; информации в клетке происходят во время случайных столкновений и взаимодействий отдельных партнеров процесса. Однако очень большое количество рецепторов различных медиаторов, гормонов и сенсорных стимулов взаимодействуют с системами вторичных посредников - кальциевой, фосфоинозитидной, циклических нуклеотидов. Тем не менее, несмотря на явную диспропорцию типов рецепторов плазматической мембраны и систем вторичных посредников, нейроны способны отличить один стимул от другого в пределах миллисекунд.

Благодаря исследованиям последних лет, в основном синаптической пластичности, происходит формирование новой концепции передачи сигналов. Она заключается в том, что специфика восприятия внешних воздействий и пластических изменений ответов клетки определена структурой организации и механизмами реорганизации взаимодействий между молекулами участниками этих процессов, цитоскелетом и моторными протеинами. Обнаружены белки, благодаря которым происходит сборка функциональных комплексов. Аминокислотная последовательность и третичная структура этих протеинов и домены белок-белкового распознавания (последовательности аминокислот) рецепторных, сигнальных, цитоскелетных и эффекторных протеинов позволяют осуществлять физическое взаимодействие и позиционирование молекул партнеров определенного процесса в надмолекулярные комплексы, получившие название микродомены [Tsunoda S. et al., 1997].

В некоторых случаях образование связей между протеинами-партнерами могут происходить на ранних стадиях биосинтеза еще в эндоплазматической сети и cis-Golgi сети [Kornau Н.С. et al., 1995; Niethammer М. et al., 1996; Passafaro M. et al., 2001]. Микродомены подвергаются транспортировке с помощью специфических моторных протеинов, которые используют тубулиновый цитоскелет как направляющие для перемещения микродоменов от компартментов синтеза к местам их встраивания в плазматическую мембрану.

По актиновым филаментам моторные протеины могут эксирессировать синаптические везикулы и рецепторные микродомены в плазматическую мембрану, а также осуществлять рециркуляцию микродоменов (регулируемую активностью нейронов) между этой мембраной и внутриклеточными компартментами.

Благодаря' исследованиям последних лет становятся доминирующими представления, что пластичность нейрональных реакций на клеточно-молекулярном уровне наряду с другими событиями обеспечивается: процессами: экспрессии и субклеточного динамического позиционирования функциональных микродоменов. Эти процессы инициируются внешними воздействиями и активностью нейронов (генерацией ионных токов, метаболическими реакциями), а контролируются и осуществляются структурой взаимодействий (прямых или опосредованных) с цитоскелетом.

Структурные изменения, обеспечивающие пластические реакции, могут затрагивать количество молекул, которые не всегда обнаруживаются аналитическими методами в частности конфокальной микроскопией [Kim С.Н., Lisman J.E., 1999]. Однако лиганды, модулирующие динамические перестройки цитоскелета, могут оказывать влияние на формирование пластических реакций, что позволяет исследовать механизмы организации микроструктурных перестроек в процессе формирования и сохранения нейрональной пластичности электрофизиологическими методами.

Исследования условий и механизмов формирования приспособительных реакций и роли цитоскелета в организации нейрональной пластичности могут привести к более глубокому пониманию процессов обработки информации на клеточном и субклеточном уровнях. Конкретные сведения о структурно-функциональных связях микродоменов соматической мембраны с цитоскелетом и временной и микроструктурной организации нейрональной пластичности ограничены. Этому направлению исследований и посвящена представленная работа.

Цель и основные задачи исследования

Цель исследования: Определить закономерности формирования пластических реакций изолированных нейронов и роль цитоскелета в организации локальных пластических изменений плазматической мембраны клетки;

Основные задачи исследования:

1. Найти приемы и создать экспериментальные условия, которые позволяют формировать кратковременные и долговременные пластические изменения; ответов изолированной сомы нейронов.

2. Экспериментально проверить предположения, что соматическая мембрана нейрона может реагировать на воздействия как функционально гетерогенная структура.

3. Экспериментально проверить предположение, что на клеточном уровне новые приспособительные реакции развиваются в ответ на экстремальные воздействия на фоне мобилизации эволюционно сформированных клеточных механизмов адаптации.

4. Исследовать влияние экспериментальной модификации реорганизации актинового и тубулинового цитоскелета на динамику формирования и сохранения пластических нейрональных реакций.

Научная новизна

Впервые описаны условия, позволяющие с помощью адекватных воздействий формировать локальную перестройки возбудимости на участке мембраны меньшем, чем 1/300 часть площади соматической мембраны клетки.

Процесс формирования пластических реакций на этапе появления нового типа ответов сопровождается максимальным изменением ионных токов на участке клетки, однако когда пластические изменения реакции нейронов уже сформированы, параметры ионных токов возвращаются к исходному уровню

Впервые получены данные о том, что сочетанное применение экстремальных воздействий направленных на; активацию защитных механизмов клетки и низких концентраций исследуемых веществ индуцируют формирование долговременных адаптивных реакций, которые проявляются в снижении ответов нейронов на физиологические концентрации этих веществ.

Впервые показано, что экспериментально вызванная модификация процессов реорганизации структуры актинового или тубулинового цитоскелета сомы, нейронов; оказывает влияние на развитие и сохранение нейрональной пластичности.

Теоретическая и практическая значимость результатов

Обнаружение локальных пластических изменений возбудимости соматической-мембраны нейронов имеет теоретическое значение для оценки информационной емкости нервной системы.

Полученные результаты о влиянии экспериментальной модификации реорганизации цитоскелета на динамику формирования и сохранения изменений нейрональных реакций позволяют составить более полное представление о функциональной гетерогенности соматической мембраны и о роли цитоскелета в структурной организации процессов нейрональной пластичности. Представления и концепции о структурной организации рецепции и передачи сигналов на клеточно-молекулярном уровне сформировались, в основном, в исследованиях синаптической пластичности возбуждающих синапсов млекопитающих. Данные, полученные на эволюционно более древнем объекте, чем млекопитающие, на соматическом компартменте нейронов моллюсков, имеют самостоятельную научную ценность. Эти данные придают универсальность представлениям о структурной организации передачи сигналов и роли цитоскелета в интеграции и организации физического взаимодействия молекул участников процессов, которые формируют пластические изменения ответов нейронов.

Экспериментальный прием сочетанного применения экстремальных стимулов и низких концентраций веществ позволил обнаружить, что экстремальные стимулы могут индуцировать клеточные процессы, направленные на усиление биологической значимости слабых воздействий' (низких концентраций веществ) и снижать реакции нейронов на физиологические концентрации; этих веществ. Этот экспериментальный прием может найти клиническое применение и служить основой для исследований молекулярных механизмов действия; низких концентраций веществ; в? норме и: при различных патологических состояниях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сома нейрона может реагировать на локальные воздействия как функционально гетерогенная структура.

2. Воздействия на небольшие участки соматической мембраны по алгоритмам: ассоциативной; и не ассоциативной стимуляции, могут вызывать кратковременные изменения ответов нейронов, которые имеют ряд типичных характеристик, обнаруженных на более высоком организменном уровне: дифференцировка воздействий (пространственная и по интенсивности), сокращение при повторных сессиях количества воздействий, необходимых для выработки пластических реакций.

3. Экстремальные воздействия могут индуцировать клеточные процессы, направленные на формирование новых приспособительных реакций и усиление биологической значимости слабых воздействий.

4. Изменения ионной проницаемости мембраны сопровождают пластические перестройки ответов нейронов. Для поддержания процессов формирования и сохранения пластических изменений ответов нейронов необходима активация структурных перестроек молекулярной морфологии с участием актинового и тубулинового цитоскелета нейронов.

5. Структурная реорганизация цитоскелета нейронов является одним из механизмов пластических изменений реакций нейронов.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на всесоюзных и международных симпозиумах, конференциях, съездах. В том числе на: Vllth international Neurobiological Symposium,

Magdeburg, 1985; VI Пражский междунар. симп. Соц. стран, ЧССР, Прага. 1988; Second

Intern. Conf. "Molecular electronics and biocomputers", Moscow. 1989; Всес. симп.

Одиночные ионные каналы в биологических мембранах"", Пущино. 1989; Ш Всесоюз. конф. по нейронаукам. Киев, 1990; Всесоюз. симп. "Ионные каналы в биологических мембранах", Кара-даг, 1990; Второе совещ. "Физические основы построения устройств обработки информации на молекулярном уровне", Москва, 1990; Fourth conference on the neurobiology of learning and memory. Irvine, USA, 1990; International workshop "Gangliosides: the pharmacology of neuronal plasticity", Italy, 1991; Всесоюз. школа-семенар по биомолекулярному компьютингу. Москва, 1991; Конф. "Простые нервные системы", Минск, 1991; Symposium Russian Neural Net-works Society and the Institute of Electrical and Electronics Engineers, "Neuroinformatics and Neurocomputers", Rostov-on-Don, 1992; Междунар. конф. Проблемы нейрокибернетики. Ростов-на-Дону, 1992; International Symposium Simple nervous systems. 1S1N Pushchino, 1994; International Symposium Physiological and biochemical basis of brain activity. St.-Petersburg, 1994; Всероссийский семинар "Нейроинформатика и ее приложения", Красноярск, 1995; П ХХХ1П International Congress of Physiological Sciences IUPS, St.-Petersburg, Russia, 1997; 5th East European Conference of the international society for invertebrate neurobiology. Moscow, 1997; II International symposia Modern problems of laser physics (MPLP-97), Novosibirsk, 1997; III Съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1997; ХУП съезда физиологов России, Ростов-на-Дону 1998; Международная конференция "Рецепция и внутриклеточная сигнализация", Пущино, 1998; П Съезд Биофизиков России, Москва, 1999; Int. Symp. dedicated to academician I. Pavlov's 150-anniversary, St.-Petersburg, 1999; International conference "Conceptual advances in the studies of associative learning and memory" Moscow, 1999; III Международный симпозиум "Механизмы действия сверхмалых доз". Москва, 2002; VII East European Conference of the International Society for Invertebrate Neurobiology "Simpler Nervous Systems" Kaliningrad, 2003; ID Съезд Биофизиков, России, Воронеж, 2004; XIX Съезд Физиологического Общества им. И.П. Павлова, Екатеринбург, Россия, 2004.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 научных работ в отечественной и зарубежной печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 197 страницах, содержит 28 рисунков. Список литературы включает 404 источника, из них 34 отечественных.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Запара, Татьяна Александровна

выводы

Локальная электрическая стимуляция сомы изолированных нейронов по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения вызывает пластические изменения ответов, которые имеют ряд особенностей, характерных для этих форм научения на уровне организма.

Пластические изменения ответов сомы нейронов, вызванные локальными воздействиями, не требуют генерализованной модификации структур; клетки: обусловливающих изменение потенциала покоя или порога генерации потенциалов действия. Пластические изменения ответов нейронов могут сопровождаться локальными изменениями возбудимости сомы нервных клеток. Реакция нейрона на внешнее воздействие может быть обусловлена состоянием ионной проницаемости небольших участков соматической мембраны. Экспериментальная модификация состояния кальций зависимых калиевых каналов и/или проницаемости для ионов кальция небольших участков соматической мембраны может вызвать перестройку реакции нейрона на стимуляцию. Изменения пластических реакций нейрона, вызванные локальной фармакологической модификацией мембраны, проявляются только при воздействиях на модифицированный участок мембраны.

Процесс формирования пластических реакций может сопровождаться локальным изменением ионных токов только на том участке клетки, где происходят воздействия. Максимальное изменение ионных токов наблюдаются на= этапе появления нового типа ответов, однако когда пластические изменения реакции нейронов сформированы, параметры ионных токов на участке мембраны возвращаются к исходному уровню. Формирование разнонаправленных пластических изменений нейрональных реакций сопровождается локальным однотипным изменением ионных токов плазматической мембраны.

Прекондиционирование нейронов низкими концентрациями веществ одновременно с экстремальными воздействиями (неспецифическим повреждением клеток) или адекватными, воздействиями, активирующими эволюционно сформированные защитные механизмы (переход от аэробиоза к анаэробиозу), позволяет формировать приспособительные реакции клеток, которые проявляются в снижении нейрональных реакций на физиологические концентрации тестируемых; веществ.

Нарушение образования; новых актиновых филаментов или микротрубочек, вызванное экзогенными лигандами актина или тубулина, либо полностью блокирует формирование пластических изменений ответов, либо эффект проявляется в том, что появление нового ответа не сопровождается стабильной пластической перестройкой ответов.

Взаимодействие фаллоидина с микрофиламентами и нарушение их деполимеризации блокирует формирование пластических перестроек ответов. Эти; данные свидетельствуют о том, что стабилизация актинового цитоскелета может быть одним из механизмов сохранения структуры взаимодействий между молекулами, обуславливающими определенный тип ответов, и выполняет функцию памяти на клеточном уровне.

Взаимодействие таксола с микротрубочками и нарушение их деполимеризации проявлялись в увеличении количества воздействий необходимых для формирования изменений ответов при повторении сессий выработки < пластических реакций. В контрольных условиях наблюдалось сокращение числа воздействий, необходимых для повторного формирования пластических реакций.

Использование набора экзогенных лигандов, модулирующих динамические перестройки актинового и тубулинового цитоскелета, позволило экспериментально показать, что цитоскелет принимает участие, а возможно, и контролирует процессы формирования и сохранения локальных пластических изменений возбудимости соматической мембраны нейронов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные методы клеточной и молекулярной биологии позволили показать, что преобразования нейрональной активности, вызванные процедурами обучения, охватывают различные отрезки времени и затрагивают многие структурно-функциональные участки и пространственные области нейронов (рис.1). Однако большинство развивающихся во время обучения биохимических, биофизических и ультраструктурных изменений регистрируемых параметров нервных клеток спустя некоторое время возвращаются к базовому уровню. Это свидетельствует об отражении в них промежуточных процессов, которые важны для определенного периода и необходимы для инициирования других преобразований в нейронах, ответственных за обучение [Котляр, 1986]. Невозможно выделить какой-либо наиболее значимый процесс биофизических, биохимических или ультраструктурных преобразований, который является специфическим для; феноменов обучения и адаптации. Основные данные о механизмах обучения были получены в процессе исследований синаптической. пластичности. Сложились представления, что обучение и память основаны исключительно на синаптической пластичности. Исследования роли нейрональной пластичности в организации работы мозга становятся актуальными в связи с тем, что за последнее время накопилось достаточное количество фактов, указывающих, что синаптические токи могут контролироваться пластическими изменениями биофизических свойств внесинаптической мембраны [Семьянов, 2002]. Благодаря изменениям биофизических свойств внесинаптической мембраны (проводимости, возбудимости, длительности токов) синаптические токи могут быть подавлены или усилены. Результаты проведенных нами исследований показали, что изменения биофизических свойств соматической мембраны могут быть вызваны локальными электрическими воздействиями по алгоритмам выработки привыкания и ассоциативного обучения. Изменения ответов сомы нейронов имели ряд особенностей, характерных для привыкания и ассоциативного обучения. Необходимо подчеркнуть, что пластические изменения ответов, вызванные

Рис. 1 Упрощенное схематическое представление взаимодействия вторичных мессенджеров, ионных каналов и цитоскелета в зонах локальной пластичности клетки.

Подрисуночный текст на следующей странице.

Рис. 1 Упрощенное схематическое представление взаимодействия вторичных мессенджеров, ионных каналов и цитоскелета в зонах локальной пластичности клетки tl - миллисекунды, секунды. Нейрон деполяризуется в результате активации мегабогропных каналов (связанных с рецепторами медиаторов и взаимодействующих с G-белками). Мембранная деполяризация активирует ионотропные каналы, вызывая приток ионов в клетку, в том числе Са2\ Диацилглицерол, арахидоновая кислота и инозитолтрифосфат активируются фосфолипазами. Са2^ активизирует РКС, которая после этого перемещается к плазматической мембране. Са2+ также активизирует Са2+ /кальмодулин-зависимые киназы (СаМ), которые подвергаются аутофосфорилированию, что поддерживает активность СаМ независимо от Са2\ РКС и СаМ киназа могут блокировать Са+, К+ и другие каналы прямым фосфорилированием. Трансмембранные ионные сигналы в tl период контролирует генерацию ионных токов, метаболические реакции, а также образование связей мембранных белков с цитоскелетом и перестройки цитоскелета. Перестройки цитоскелета происходит благодаря активации различных типов актин-ассоциированных белков: кэппирующих белков типа CapZ и тропомодулин; разъединяющих протеинов типа гельзолин; мономер связывающих протеинов типа профилин. tl - секунды, минуты. Повышение концентрации Са2* активирует Са-связывающие белки (например калекситин). Фосфорилирование СЕ РКС вызывает его транслокацию к мембране, где он блокирует К-каналы, делая мембрану более легковозбудимый к дальнейшим деполяризующим стимулам. Также СЕ, вызывает выход Ca2f через каналы связанные с RyR на мембране ЕР и возможно на синаптической, что приводит к усилению Ca2f сигналов. IP3 также вызывает выход Са через активацию IP3 рецепторов ЕР. Состояние цитоскелета также регулируется Са:+зависимыми протеинами.

РМ - плазматическая мембрана; R - рецепторы; G - G-белки; АС - аденилатциклаза; сАМР -циклический аденозинмонофосфат; РКА - протеинкиназа-А; PIP2 - фосфатидилинозитол-4,5дифосфат; PDE - фосфодиэстераза; DG - диацилглицерол; IP3 - инозитол1,4,5трифосфата; РКС - протеинкиназа-С;. С - кальпаин; ЕР - эндоплазматический ретикулум; RyR - рианодиновые рецепторы; СЕ - Са2'связывающий белок калекситин. Т - тубулин; А - актин; МАР2 -ассоциированный с микротрубочками белок; Ad - аддисин; S - спектрин; Са - ионы кальция; Н ионы водорода; Na - натриевый канал; К - калиевый канал; Са* - кальциевый канал; К2 - кальций зависимый К канал; М митохондрии; "+" положительная связь; "-" отрицательная связь; tl-t3 временные этапы развития реакции. воздействиями на небольшие участки мембраны, не сопровождались генерализованной * модификацией свойств плазматической мембраны сомы нейрона. Не были выявлены, изменения МП клетки и порога генерации ПД при внутриклеточном нанесении стимулов. Были обнаружены локальные изменения' возбудимости сомы нейрона, которые на определенных; этапах формирования реакции сопровождались изменением ионной проводимости мембраны. Фармакологическая модификация калиевой; или кальциевой- проводимости небольших участков; мембраны изменяли пластические свойства нейрона, и изменения реакции нейрона проявлялись только при воздействиях на модифицированные участки мембраны [Ратушняк, Запара, 1989].

Полученные нами данные [Запара Т.А., Ратушняк A.C., Штарк М.Б., 1988] являются одними из первых экспериментальных доказательств наличия субклеточных механизмов, которые1 позволяют соматическому компартменту нейронов локально регулировать характеристики электрогенных структур. Локальная модификация, электрогенных структур позволяет нейрону дифференцированно оценивать биологическое значение; нескольких воздействий. Проявлением локальных механизмов регуляции нейрональной пластичности является изменение возбудимости и ионной проводимости отдельных участков соматической мембраны, вызванное локальной электрической стимуляцией по алгоритмам^ выработки привыкания, и ассоциативного < обучения. Локальные изменения биофизических характеристик плазматической мембраны, вероятно, позволяют нейрону избирательно регулировать синаптические токи и таким образом определять приоритеты информационных потоков нейрональной сети, в состав которой он входит.

Последовательные электрические раздражения участка сомы изолированного нейрона вызывали пластические изменения ответов, для которых был характерен ряд закономерностей, обнаруженных и описанных при использовании аналогичных алгоритмов воздействия (форм обучения) на менее редуцированных препаратах нервной системы и целом организме. Локальные пластические изменения ответов имели следующие свойства: вероятность и динамика уменьшения эффективности вызова спайковых ответов находилась в зависимости от интенсивности воздействия; обратимость реакции (при прекращении стимуляции наблюдалось самопроизвольное восстановление исходного вида ответов); повторение процедуры стимуляции вызывало перестройку ответов после нанесения меньшего числа стимулов; дифференцировка стимулов по интенсивности и месту нанесения воздействий (при изменении параметров стимула или места нанесения раздражения регистрировался исходный вид ответа). Эти данные об особенностях локальных пластических изменений возбудимости электрогенной мембраны сомы нейрона поддерживают представления о преемственности принципов организации взаимоотношений со средой на всех выделяемых уровнях организации живых систем. Однако необходимо отдавать отчет, что известные феномены обучения - это функция всего мозга, а избирательное изменение возбудимости плазматической мембраны — только вклад нейрона в процессы обучения.

Пластические изменения ответов нейронов сопровождались локальными изменениями проницаемости участков мембраны для ионов. Было обнаружено, что разнонаправленные перестройки ответов сопровождались однотипными изменениями суммарных токов. Локальное увеличение входящих токов наблюдалось в нормальной и безнатриевой среде. Эти данные свидетельствуют об увеличении кальциевой проводимости при разнонаправленных перестройках ответов. Разное направление перестройки ответов при увеличении вхождения кальция может свидетельствовать об участии в этих процессах нескольких механизмов, определяющих направление изменения клеточного ответа. Можно предположить, что в перестройке ответов решающую роль играет не ионизированный кальций, переносимый этим током, а определенные биохимические и структурные процессы, в регуляции которых принимают участие эти ионы. Необходимо особо отметить, что период наибольшего увеличения амплитуды ионных токов совпадал с появлением нового вида ответов и чередования двух типов реакции нейронов на стимул. А по мере формирования стабильной перестройки ответов наблюдалось возвращение пиковой амплитуды токов к базовому уровню. Эти данные подтверждают закономерности развития процессов, обусловливающих различные формы обучения. Вероятно, зарегистрированное увеличение вхождения в клетку ионов кальция может инициировать ультраструктурные перестройки межмолекулярных связей и цитоскелета нейрона. Увеличение вхождения в клетку ионов кальция контролирует генерацию ионных токов, метаболические реакции, а также образование связей мембранных белков и цитоскелета и перестройки цитоскелета. Известно, что такие перестройки цитоскелета могут, не изменяя характеристик одиночных ионных каналов, приводить к уменьшению трансмембранных ионных токов соматической мембраны [Rosenmund С., Westbrook G.L., 1993]. Ионы кальция могут усиливать деполимеризацию ряда цитоскелетных белков (в частности, актина), активируя кальций-зависимые протеазы (кальпаины) [Чистякова Ю.В., Парфенова Е.В., 1989; Perlmutter L.S. et al. 1990; Vanderklish Р. et al., 1995]. Состояние цитоскелета регулируется также протеинкиназами [Aoki С., Siekevitz Р., 1985; Bennet V., Gardner К., Steiner J., 1988; Prekeris R. et al., 1996].

Перестройки цитоскелета могут происходить под влиянием внешних воздействий и оказывать влияние на формирование и сохранение пластических реакций [Hatada Y. et al., 2000]. Высокоспецифические лиганды (фаллоидин, таксол, колхицин, цитохалазин В), которые взаимодействуют с мономерными или полимерными формами актина и тубулина, нарушают изменения перестройки цитоскелета, которые в норме контролируются вторичными посредниками. Поэтому экспериментальные нарушения перестроек цитоскелета, вызванные экзогенными лигандами, могут вносить существенные коррекции в процессы формирования, сохранения и повторной выработки пластических реакций [Ratushnyak A.S. et al., 1997]. Известно, что цитоскелет участвует во многих клеточных процессах, поэтому обычно возникают трудности в интерпретации действий цитостатиков на клетку. В используемых нами моделях пластические изменения реакций, обусловленные действием цитостатиков, происходили на небольших участках соматической мембраны, и модификации цитоскелета тоже, вероятно, происходили локально, о чем свидетельствует динамика формирования и время сохранения пластических реакций на других участках сомы нейрона.

Было обнаружено, что нарушение процессов образования полимерных форм актина и тубулина в ряде случаев не препятствует появлению нового типа ответов, но блокирует развитие стадии стабильной перестройки ответов [Запара Т.А. и др., 1996; Ratushnyak A.S. et al., 1998; Zapara Т.А. et al., 1999]. Эти данные позволяют предположить, что микроструктурные перестройки, в которых участвуют актиновый и тубулиновый цитоскелет, выполняют определенную роль на этапе закрепления, сохранения "принятого нейроном решения" изменить ответ на внешнее воздействие.

Изменение состояния актинового цитоскелета - блокада деполимеризации микрофиламентов с помощью фаллоидина может — изменять пластические свойства, не оказывая прямого воздействия на электрические характеристики соматической мембраны. Обработка цитоскелета клетки перед стимуляцией, которая вызывает кратковременные пластические изменения ответов, может приводить к появлению устойчивости нейрона (исходной реакции) к такой стимуляции. Обработка цитоскелета клетки фаллоидином после изменений ответа, вызванных стимуляцией, увеличивает время сохранения сформированного ответа, и переводит кратковременные изменения ответов в долговременные [Запара Т.А., Ратушняк А.С., 1991; Запара Т.А. и др., 1996; Ratushnyak A.S. et al., 1998; Zapara Т.А. et al., 1999].

Изменение состояния тубулинового цитоскелета, вызванное взаимодействием таксола с микротрубочками (блокада их деполимеризации), приводила к сокращению времени сохранения нового ответа и возникновению зависимости динамики формирования пластической реакции от серии стимуляции. Во второй и последующих сериях количество стимулов, необходимое для изменения ответов, увеличивалось [Запара

Т.А. и др., 1996; Ratushnyak A.S. et al., 1998; Zapara Т.А. et al., 1999]. Эффекты взаимодействия таксола с микротрубочками, которые проявлялись в увеличении количества воздействий (времени), необходимых для формирования пластических нейрональных реакций, при повторных сериях, вероятно, свидетельствуют о необходимости поставки в зону пластических перестроек ответов новых молекул.

Данные, полученные на нейронах моллюсков и срезах гиппокампа, поддерживают предположения о том, что пластические изменения ответов нейронов, наряду с другими субклеточными процессами, могут быть обусловлены микроструктурными-: перестройками, вызванными динамическими переходами полимерная-мономерная форма белков цитоскелета. В наших экспериментах [Ratushnyak A.S. et al., 1998; Zapara.Т.A. et al., 1999] показано, что структурные перестройки, необходимые для формирования пластических нейрональных изменений реакций, могут происходить в небольшом объеме клетки. В экспериментах на срезах гиппокампа показано, что структурные перестройки могут, не изменяя базовую: активность нейронов: обусловливать синаптическую пластичность. При этом небольшое количество молекул определяющих такие структурные изменения не обнаруживаются аналитически [Kim С.Н., Lisman J.E., 1999]. Для исследования роли микроструктурных перестроек, обусловливающих пластические свойства нейронов, достаточно эффективно могут быть использованы электрофизиологические методы.

Известно, что микроструктурные перестройки цитоскелета контролируются многочисленными эндогенными лигандами (минорными белками цитоскелета) [Curlier М. et al. 1997; Moon A., Drubin D.G., 1995; Wu С., 1995]. Активность минорных белков цитоскелета регулируется сигнальными системами и зависит от внутриклеточных процессов и взаимодействия клетки с внешней средой.

Известны механизмы (кальций связывающие белки, депо) благодаря, которым ионы кальция локально управляют активностью своих мишеней. Вероятно, возможна структурная организация локальной регуляции активности одноименных молекул (рецепторов, каналов, ферментов) клетки. Системы вторичных посредников опосредованно через регуляцию активности минорных белков могут вызывать перестройку цитоскелета в небольших компартментах клетки и таким образом, локально управляя реорганизацией структуры взаимодействий между молекулами, изменять рецепцию воздействий.

Вероятно, внешние воздействия на клетку трансформируются в микроструктурные перестройки, которые позволяют сохранять некоторое время взаимодействие между молекулами,, которые участвовали в генерации нового типа ответов и выполняют функцию кратковременной клеточной памяти.

Локальные экспериментальные электрические воздействия вызывали кратковременные пластические изменения ответов сомы изолированных нейронов; В естественных условиях несинаптическая мембрана нейронов мозга, наиболее вероятно, может испытывать локальные воздействия в процессе взаимодействия внесинаптических рецепторов с лигандами "объемной" передачи информации, во время патологических процессов и фармакологических воздействий на мозг. Известно, что одним из условий формирования долговременных адаптивных реакций является применение каких-либо достаточно сильных (экстремальных) воздействий. Механическая дезагрегация нейронов в растворах низких концентраций веществ моделирует такие компоненты патологических состояний, как воздействие на нейроны неспецифических повреждающих факторов и появление в межклеточном пространстве некоторых биологически активных веществ в ультранизких концентрация. Полученные данные показывают, что одновременное воздействие на сому изолированных нейронов неспецифических повреждающих факторов и низких концентраций веществ способствует формированию долговременных приспособительных реакций нейронов и повышает биологическую значимость низких концентраций этих веществ.

Использование в качестве сильных воздействий гиноксического стресса позволило обнаружить, что одновременная мобилизация эволюционно сформированных заложенных адаптивных механизмов перехода к анаэробиозу и воздействие низких концентраций веществ способствует формированию новых приспособительных реакций нейронов и повышает биологическую значимость низких концентраций веществ, что проявляется в снижении реакции нейронов на физиологические концентрации тестируемых веществ.

Инкубация нейронов в растворах низких концентраций без экстремальных воздействий не вызывала формирования адаптивных реакций. Такие различия реакций нейронов на изолированные и сочетанные воздействия можно объяснить следующим образом. Экстремальные воздействия, которые испытывают нейроны, индуцируют базисные или специфические по отношению к воздействию внутриклеточные механизмы, направленные на возвращение основных характеристик клетки - ионного гомеостаза, рН, уровня АТФ - к норме. Экспрессируются функциональные микродомены регуляторных, эффекторных и других типов протеинов, которые участвуют в эволюционно сформированных процессах адаптации к изменениям среды. Одновременная экспрессия таких специализированных микродоменов и активация небольшого числа рецепторов тестируемых лигандов может вызвать образование между ними взаимодействий, возможно, структурных. Такая интерпретация полученных результатов соответствует современной концепции о возможности долговременного физического взаимодействия между молекулами-участниками передачи сигналов и образовании функционально упорядоченных микродоменов. Возможно, после образования связей, вызванных сочетанными слабыми и экстремальными воздействиями, активация рецепторов тестируемых веществ будет инициировать активацию микродоменов, контролирующих ионный гомеостаз. Активация этих микродоменов может уменьшить величину изменения мембранного потенциала, вызванную аппликацией тестируемых веществ. Однако предположение о формировании структурных взаимодействий между микродоменами, которые участвуют в рецепции нескольких воздействий, как физической основы образования временных связей, требует дальнейшей экспериментальной проверки.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Запара, Татьяна Александровна, Новосибирск

1. Analogue of the conditioned reflex of Helix pomatia. // In: "Cellular and molecular neurobiology" 1982, v. 2, P. 71-80. (соавт. Shtark M.B., Tretyakov V.P., Deny B.N.).

2. The plasticity of a simple nervous system // In. "Neuronal plastisity and memory formation", (Eds. A. Marsan, H. Matties). Raven press, N-York, 1982, P. 271-283. (соавт. Shtark M.B., Grinkevich L.N., Tretyakov V.P., Deny B.N.)

3. Закономерности миграции изолированных нейронов моллюсков при регенерации "in vitro" // Сб. науч. трудов. "Гомеостатические процессы в изолированных системах и организме" Красноярск, ИБФ СО АН СССР, 1984, С. 211-216. (соавт. Ратушняк A.C.).

4. Локальные изменения ионных токов при пластических изменениях электрогенеза нейрона // Тез. Всесоюз. конф. "Простые нервные системы и их значение для теории и практики" — Казань, 1985, С. 76-78. (соавт. Ратушняк A.C.).

5. Локальные изменения трансмембранных ионных токов при пластических перестройках электрогенеза изолированных нейронов прудовика // Журн. высш. нервн. деят. 1988, т. 38, вып. 1, С. 140-145. (соавт. Ратушняк A.C., Штарк М.Б.)

6. Моделирование на изоизолированных нейронах пластических перестроек функциональной активности // Материалы П Всесоюз. конф. "Простые нервные системы и их значение для теории и практики" Л; Наука, 1988, С. 120-123. (соавт. Ратушняк A.C.).

7. Межклеточные взаимодействия в диссоциированной культуре нейронов при реагрегации // Материалы Всесоюз. конф. "Интегративная деятельность нейрона: молекулярные основы" М., Наука, 1988, С.102-103. (соавт. Ратушняк A.C.).

8. Моделирование нескольких зон пластичности в пределах одного нейрона // В сб. "Имитация систем в биологии и медицине" (Материалы шестого Пражского междунар. симп. Соц. стран). ЧССР, Прага, 1988, С. 76-80. (соавт. Ратушняк A.C.).

9. Перестройка реакции нейрона при локальной модификации мембраны // Докл. АН СССР 1989, т. 309, № 4, С. 1012-1014. (соавт. Ратушняк А.С.).

10. Experimental analysis of mechanism recording information by the molecular neuroprocessor // abs. In: Second Intern. Conf. "Molecular electronics and biocomputers." Moscow, 1989, P. 108-109. (соавт. Ratushnyak A.S.)

11. Local changes of transmembrane currents at plastic reorganizations of electrogenesis of isolated neurons of the snail; // Neurosci. Behav. Physiol. 1989, v. 19, № 3, P. 140-145. (соавт. Ratushnyak A.S., Shtark M.B.).

12. Влияние на локальную пластичность соматической мембраны изолированных нейронов стабилизации цитоскелетных структур // Материалы П' Всес. симп. "Возбудимые клетки в культуре ткани", Пущино. 1990. ОНТИНЦБИ АН СССР, С. 152-155. (соавт. Ратушняк А.С.).

13. Influences on plastic properties of the isolated neurons by gangliosides // In: "VIII intemetional neurobiological symposium". Magdeburg, GDR, 1990 P. 292-296. (соавт. Ratushnyak A.S.).

14. Локальное увеличение кальциевой проводимости при пластических реакциях изолированных нейронов //В сб. "Ш Всесоюз. конф. по нейронаукам", Киев, 1990 С. 22-23. (соавт. Ратушняк А.С.).

15. Механизмы обработки и записи информации в молекулярных нейропроцессорных системах // В сб. Второго совещ. "Физические основы построения устройств обработки информации на молекулярном уровне" М., 1990, С. 18-19. (соавт. Ратушняк А.С.).

16. Experimental analysis of mechanisms of information fixation by means of molecular neuroprocessor // In: "Molecular Electronics", ed. P.I. Lazarev, Kluwer Acadmic Publishers. 1991, P. 219-225. (соавт. Ratushnyak A.S.).

17. Влияние на перестройку реакции нейрона стабилизации микрофиламентов // Докл. АН СССР 1991, т. 318, № 2, С. 492-495. (соавт. Ратушняк А.С.).

18. Экспериментальный анализ механизмов обработки и фиксации информации в молекулярных нейропроцессорах // Тез.: "Всесоюзная школа-семинар по биомолекулярному компьютингу" М., 1991, С. 72. (соавт. Ратушняк А.С.).

19. Symposium Russian Neural Net-works Society and the Institute of Electrical and Electronics Engineers, "Neuroinformatics and Neurocomputers"

20. Экспериментальная модуляция синаптической пластичности // В сб.: "Проблемы нейрокибернетики" Ростов-на-Дону, 1992, С. 210-211. (соавт. Егорушкина Н.В., Ратушняк А.С.)

21. Молекулярная динамика пластичности модельного входа нейрона // В сб. "Проблемы нейрокибернетики" Ростов-на-Дону, 1992, С. 216-218. (соавт. Ратушняк А.С.).

22. Experimental analysis of principles of information processing1 by neuron // In: "Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing" Allepton press, N-York, 1993 no 2, P. 61-65. (соавт. Ratushnyak A.S.).

23. Влияние изменения динамического равновесия в системах микротрубочек и микрофиламентов на пластические реакции нейрона // Журн. высш. нервн. деят. -1996, т.46, вып. 2, С. 355-362. (соавт. Ратушняк А.С., Жарких А.А., Ратушняк О.А.)

24. Взаимосвязь молекулярной динамики нитоскелета и нейрональной пластичности // В сб.: "III Съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока" Новосибирск,. Изд. СО РАМН. 1997, С. 187-188. (соавт. Ратушняк А.С., Жарких А.А.).

25. Effect of change in dynamic equilibrium in systems of microtubules and microfilaments on the plastical responses of neurons // Neurosci. behav. physiol. 1997. vol. 27, no. 4, P. 353-359. (соавт. Ratushnyak A.S., Zharkikh A.A., Ratushnyak O.A.).

26. Влияние динамических перестроек цитоскелета на формирование и сохранение нейрональных пластических реакций // Сб. тр.: "XVII съезда физиологов России" -Ростов-на-Дону, 1998, С. 149-150. (соавт. Ратушняк А.С., Симонова О.Г.).

27. Влияние динамического состояния цитоскелета на нейрональную пластичность // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова 1999,т. 85, № 1,С. 128-138. (соавт. Симонова О.Г., Жарких А.А., Ратушняк А.С.).

28. Влияние "потенцированного" морфина на электрические параметры изолированных нейронов // Бюл. СО РАМН 1999, № 1, С. 91-93. (соавт. Симонова О.Г., Ратушняк А.С., Эпштейн О.И.).

29. Влияние морфина и биологически активного вещества (БАВ-С) на электрические параметры изолированных нейронов // Бюл. экспер. биол. и мед. 1999, № 10, С. 392-398. (соавт. Симонова О.Г., Ратушняк А.С., Эпштейн О.И.).

30. The effect of the cytoskeleton dynamic condition on neuronal plasticity. Formerly I.M. Sechenov Physiol. J. 1999, v. 85, P. 128-138. (соавт. Simonova O.G., Ratushnyak A.S.)

31. Influence of proteins controlling reorganization of cytoskeleton and modifiers of their activity on neuronal plasticity // In: "VI East European Conference the International

32. Society for Invertebrate Neurobiology ISIN" Moscow-Pushino, 2000, P. 137-138. (соавт. Simonova O.G., Ratushnyak A.S.).

33. Mechanisms of behavioral effects of potentiated forms of morphine // Biull. Eksp. Biol. Med. 2000, v. 128, S upp 112, P. 619-622. (соавт. Epshtein O.I., Pavlov I.F., Simonova O.G.).

34. The effects of the dynamic state of the cytoskeleton on neuronal plasticity // Neurosci. Behav. Physiol. 2000, no. 3, P. 347-355. (соавт. Simonova O.G., Zharkikh A.A., Ratushnyak A.S.).

35. Роль структурно-функциональных элементов внутриклеточных сигналыю-управляющих систем // В сб. материалов "ХУШ Съезда физиологического общества им. И.П. Павлова" Казань, 2001; С. 157-159. (соавт. Симонова О.Г.,, Ратушняк А.С.).

36. Reaction of neurons to alkaloid agonists of opioid receptors during modulation of phosphodiesterase // Bull. Exp. Biol. Med. 2003; Suppl. 1, P. 17-19. (соавт. Ratushnyak A.S., Simonova O.G., Epshtein O.L, Shtark M.B.).

37. Структурно-функциональные механизмы пластичности нейронов in vitro // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова 2004, т. 90, № 8, ч. 1, С. 207. (соавт. Симонова О.Г., Ратушняк А.С., Штарк М.Б., Эпштейн О.И.)

38. Клеточные механизмы реакций нейронов на гипоксию // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова 2004, т. 90, № 8, ч. 1, С. 42-43. (соавт. Жарких A.A., Симонова О.Г., Ратушняк A.C.).

39. Внутриклеточные структурно-функциональные механизмы нейрональной пластичности // Тез. докл. "Ш Съезд биофизиков России" 2004, том 1, С. 214-215. (соавт. Симонова О.Г., Ратушняк A.C., Штарк М.Б., Эпштейн О.И.)

40. Plasticity of neuronal responses induced by low concentrations of exogenous ligands affecting cellular calcium stores // Frontiers Biosci. 2004, v. 9, P. 809-815. (соавт. Epstein O.I., Simonova O.G., Ratushnyak A.S., Shtark M.B.)

41. Seasonal differences and protection by creatine or arginine pretreatment in ischemia of mammalian and molluscan neurons in vitro // Brain Res. 2004, v.1050, P. 41-49. (соавт Simonova O.G., Zharkikh A.A., Balestrino M., Ratushnyak A.S.).

42. СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

43. Анохин II.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., 1968, с. 547.

44. Греченко Т.Н., Зинц Р. Формирование условного ответа на изолированных нейронах винофадной улитки. Журн. высш. нерв, деят., 1983, № 5, с. 957-959.

45. Гринкевич Л.Н., Топоркова Л.Н., Лисачев П.Д., Изварина H.JI. Роль G-белков и системы вторичных посредников в пластичности оборонительного рефлекса у винофадной улитки. Журн. высш. нервн. деят., 1996, т. 46, № 5, с.886-891.

46. Дорошенко П.А., Костюк А.Г., Циндренко АЛ. Исследование ТЭА-устойчивого выходящего тока в соматической мембране перфузируемых нервных клеток. Нейрофизиология, 1979, т. 11, № 5, с. 460-468.

47. Дьяконова Т.Л. Пластичность электровозбудимой мембраны нейрона: возможная роль ионов кальция. Докл. АН СССР, 1983, т.271, с. 1261-1265.

48. Дьяконова TJI. Пластичность электровозбудимой мембраны: блокирование хинином привыкания нейрона к ритмической внутриклеточной стимуляции. Докл. АН СССР, 1984, т. 277, № 1, с. 240-243.

49. Дьяконова Т.Л. Два типа нейронов, различающихся по пластическим свойствам: изучение ионных механизмов. Журн. высш. нервн. деят., 1985а, т. 35, № 3, с. 552560.

50. Дьяконова Т.Л. Регуляция пластических свойств электровозбудимой мембраны нейрона серотонином. Журн. высш. нерв, деят., 19856, № 5, с. 753-759.

51. Дьяконова Т. Л., Вепринцев Б. Н. Особенности структурной и функциональной организации метаболической активности нейронов прудовика. ВИНИТИ, 1969, № 816, с. 69.

52. Запара Т.А., Ратушняк A.C. Закономерности мшрации изолированных нейронов моллюсков при регенерации in vitro. -В со: Механизмы гомеостаза в изолированных системах и организме, 1984, с. 211 -216.

53. Запара Т. А., Ратушняк A.C., Штарк М. Б. Локальные изменения трансмембранных ионных токов при пластических перестройках электрогенеза изолированных нейронов прудовика. Журн. высш. нервн. деят. 1988, т. XXX УТЛ, вып. I с. 140-145

54. Запара Т.А. Ратушняк A.C. Влияние на перестройку реакции нейрона стабилизации микрофиламентов. Докл. АН СССР, 1991, т. 318, N2, с. 492-495

55. Запара Т.А. и др. Влияние изменения динамического равновесия в системах микротрубочек и микрофиламентов на пластические реакции нейрона. Журнал высш. нервн. деят. 1996, т.46 вып.2 с. 355-362

56. Запара Т.А. и др. Влияние динамического состояния цитоскелета на нейрональную пластичность. Российский физиол. журн., 1999, т. 85, № 1, с. 128-138

57. Корей Д., Стивене Ч. Научные и технологические аспекты изготовления электродов для регистрации токов от мембранных фрагментов. В кн.: Регистрация одиночных каналов. 1987, с. 436.

58. Костенко М.А. Выделение одиночных нервных клеток из мозга моллюска Limnaea stagnalis для дальнейшего культивирования их in vitro. Цитология, 1972, т. 14, № 10, с. 1274-1278.

59. Косткж П.Г., Крышталь O.A. Механизмы электрической возбудимости нервной клетки. М., 1981, 204с.

60. Котляр Б.И. Нейробиологические основы обучения. М., 19S9, 238с.

61. Кэндел Е. Клеточные основы поведения. М., 19S0, 598 с

62. Максимова O.A., Балабан Г1.М. Нейронные механизмы пластичности поведения. М. Наука, 1983, 126 с.

63. Мошков Д.А. Адаптация и ультраструктура нейрона. М., 1985, 200 с.

64. Никитин В.П., Козырев С.А. Избирательное влияние ингибитора протеинкиназы С на синаптическую пластичность командных нейронов оборонительного поведения при выработке сенситизации у улиток. Российский физиол. журн., 2002, т. 88, N11, с. 1401-1411.

65. Ратушняк A.C., Запара Т.А., Перестройка реакции нейрона при локальной модификации мембраны. Докл. АН СССР, 1989, т. 309, N 4, с. 1012-1014

66. Ратушняк A.C., Запара Т.А. и др. Влияние изменения динамического равновесия в системах микротрубочек и микрофиламентов на пластические реакции нейрона. Журн. высш. нервн. деят., 1996, т.46, N 2, с. 355-362.

67. Саганелидзе Г.Н., Пивоваров A.C. Привыкание нейрона ППаЗ виноградной улитки к локальным аппликациям ацетилхолина на разные зоны соматической мембраны. Известия акад. наук ГССР, 1987, т. 13, №. 6, с. 372-379.

68. Самойлов М.О. Мозг и адаптация. Молекулярно-клеточные механизмы. С-П., 1999, 271с.

69. Сахаров Д.А. Гениалогия нейронов. М., 1974, 123с.

70. Семьянов A.B. ГАМК-эргическое торможение в ЦНС: типы ГАМК-рецепторов и механизмы тонического ГАМК-опосредованного тормозного действия. Нейрофизиология, 2002, т. 34, № 1, с. 82-92.

71. Скибо Г.Г., Березовская O.JI. Цитоскелет нервных клеток в процессе их дифференцировки. Нейрофизиология, 1987, т. 19, N 4, с. 558-567.

72. Сорокина З.А., Холодова Ю.Д. Ионный состав нервных, ганглиев брюхоногих моллюсков. В кн.: Физиология и биохимия беспозвоночных. Л., 1968 с. 76-84.

73. Степанов И.И. и др. Гуморальное звено в механизме формирования условного рефлекса отказа от пищи у виноградной улитки. Журн. высш. нервн. деят., 1987, т.37, хМ 5, с. 935-945.

74. Холодова Ю.Д., Качан А.Ф. Свободные аминокислоты в гемолимфе и ганглиях моллюсков виноградной улитки Helix pomatia и пресноводной катушки Planorbarius comeus. -В кн.: Физиология и биохимия беспозвоночных. Л., 1968, с. 70-75.

75. Хочачка П., Сомеро Д. Стратегия биохимической адаптации. М., Мир, 1977.

76. Чистякова Ю.В., Парфенова Е.В. Са-протеаза фермент метаболизма белков цитоскелета обонятельной выстилки позвоночных. Цитология. 1989, т. 11, с. 13451352.

77. Acharya J.K. et al. InsP3 rcccptor is essential for growth a differentiation but not for vision in Drosophila. Neuron, 1997, v. IS, p. 881-887.

78. Adams D.J., Smith S.J., Thompson S.H. Ionic current in molluscan soma. Annu. Rev. ft: Neurosci., 1980, v. 3, p. 141 -167.

79. Adamski F.M. et al. Interaction of eye protein kinase C and INAD in Drosophila. Localization of binding domains and electrophysiological characterization of a loss of association in transgenic flies. J. Biol. Chem, 1998, v. 273, p. 17713-17719.

80. Alkon D.L. Associative training of Hermissenda. J. Gen. Physiol., 1974, vol. 64, no. 1, p. 70-84.

81. Alkon D.L. Voltage-dependent calcium and potassium ion conductance: a contingency mechanism for an associative learning model. Science, 1979, vol. 205, no. 4408, p. 810816.

82. Alkon D.L. A biophysical basis for molluscan associative leaning. In: Conditioning: Representation of involved neural functions. Ed. Ch. D. Woody. N.-Y., Plenum Press,1982, p.147-170.

83. Alkon D.L., Ledephendler L., Shoikimas J.J. Primary changes of membrane currents during retention of associative learning. Science, 1982, v. 215, p. 693-695.

84. Alkon D.L., Shoukiman J.J., Heldman E. Calcium-mediated decrease of a voltage-dependent potassium current. Biophys. J., 1982, v. 40, no. 3, p. 245-250.

85. Alkon D.L. Calcium-mediated reduction of ionic currents: a biophysical memory trace. Science, 1984a, v. 226, no. 4673, p. 1037-1045.

86. Alkon D.L. Changes of membrane currents during learning. J. Exp. Biol., 1984b, v. 112, p. 95-112.

87. Alkon D.L., Sakakibara M. Calcium activates and inactivates photoreceptor somapotassium current. Biophys. J., 1985, v. 48, no. 6, p. 983-995.

88. Alkon D.L. et al. Reduction of two voltage-dependent K currents mediates retention of a learned association. Behavioral Neural Biology. 1985, v. 44, p. 278-300.

89. Alkon D.L., Kubota M. et al. C-kinase activation prolongs Ca-dependent inactivation of K currents. Biochem. Biophys. Res. Communs., 1986, v. 134, no. 3, p. 1245-1253.

90. Alkon D.L., Naito S. Biochemical mechanisms of memory storage. J. Physiol. (Paris), 1986, v. 81, no. 4, p. 252-260.

91. Alkon D.L., Rasmussen H. A spatial-temporal model of cell activation. Science, 1988, v. 239, p. 998-1005.

92. Allen R.D.et al. Fast axonal transport in squid giant axon. Science, 1982. v. 218, p. 11279 1129.

93. Allison D.W. et al. Role of actin in anchoring postsynaptic receptors in cultured hippocampal neurons: differential attachment of NMDA versus AMPA receptors. J. Neurosci., 1998, v. 18, p. 2423-2436.

94. Alloway P.G., Dolph P.J. A role for the light-dependent phosphorylation of visual arresting Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1999 v. 96, p. 6072-6077.

95. Al-Haddad A. et al. Myosin Va bound to phagosomes binds to F-actin and delays microtubule-dependent motility. Mol. Biol. Cell, 2001, v. 12, p. 2742-2755.

96. Angelides KJ. et al. Distribution and lateral mobility of voltage-dependent sodium channels in neurons. Cell Biology, 1988, v. 106, p. 1911-1925.

97. Aoki C. et al. Cellular and subcellular localization of NMDA-R1 subunit immunoreactivity in the visual cortex of adult and neonatal rats. J. Neurosci., 1994, v. 14, p.5202-5222.

98. Apel E.D., Merlie J.P. Assembly of the postsynaptic apparatus. Curr. Opin. Neurobiol., 1995, v. 5, p. 62-67.

99. Apel E.D. et al. Rapsin may function as a link between the acetylcholine receptor and the agrin-binding dystrophin-associated glycoprotein complex. Neuron, 19995, v. 15; p. 115-126.

100. Archibald J.M. et al. Surface expression and metabolic half-life of AMPA receptors in cultured rat cerebellar granule cells. Neuropharmacology, 1998, v. 37, p. 1345-1353.

101. Bahadoran P. et al. Rab27a: a key to melanosome transport in human: melanocytes. J. Cell Biol., 2001, v. 152, p. 843-850.

102. Balaban P.M., Korshunova T.A., Bravarenko N.I. Postsynaptic calcium: contributes to reinforcement in a. three-neuron network exhibiting associative plasticity. Eur J Neurosci., 2004, v. 19, p. 227-233.

103. Bailey C.H., Chen M. Morphological basis of long-term habituation and sensitization in Aplysia. Science, 1983, v. 220, p. 91-93.

104. Bailey C.H. et al. Serotonin-mediated endocytosis of apCAM: an early step of learning-related synaptic growth in Aplysia. Science, 1992, v. 256, p. 645-649.

105. Bailey C.H., Kandel E.R. Structural changes accompanying memory storage. Annu. Rev. Physiol,. 1993, v. 55, p. 397-426.

106. Banks, Mi I., and Pearce, R; A. Kinetic differences between synaptic and extrasynaptic GABA (A) receptors in CA1 pyramidal cells. J. Neurosci, 2000, v. 20, no. 3, p. 937-948.

107. Banno Y. et al. Differential Translocation; of Phospholipase C Isozymes to Integrin-mediated; Cytoskeletal Complexes in Thrombin-stimulated Human Platelets J. Biol. Chem., 1996, v. 271, no. 25, p. 14989-14994

108. Barinaga M. New clues to how neurons strengthen their connections. Science, 1999, v. 284, p.~l755-1757.

109. Barzilai A. et al. 5-HT modulates protein synthesis and the expression of specific proteins during long-term facilitation in Aplysia sensory neurons. Neuron, 1989, v. 2, p. 15771586.

110. Bear M.F., Malenka R.C.). Synaptic plasticity: LTP'and LTD; Curr. Opin. Neurobiol., 1994, v. 4, p. 389-399.

111. Beattie E.C. et al. Regulation of AMPA receptor endocytosis by a signaling mechanism shared with LTD. Nat. Neurosci., 2000, v. 3, p. 1291-1300.

112. Bcrcgovoy N.A. ct al. Study of a neuronal plasticity. Biological membranes, 1992, vol. 5, no. 11, p. 1736

113. Berg J.S. et al. A millennial myosin census. Mol. Biol. Cell, 2001, v. 12, p. 780-794.

114. Bernier L. et al. Facilitatory transmitter causes a selective and prolonged increase in adenosine 3, 5-monophosphate in sensory neurons mediating the gill and siphon withdrawal reflex in Aplysia. J. Neurosci., 1982, v. 2, no. 12, p. 1682-1691.

115. Bernstein B.W., Bamburg J.R. Cycling of actin assembly in synaptosomes and neurotransmitter release. Neuron, 1989, v. 3, p. 257-265

116. Bi X. et al. Characterization of calpain-mediated proteolysis of GluRl subunits of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate receptors in rat brain. J. Neurochem., 1997, v. 68, p. 1484-1494.

117. Biddlecome G.H. et al. Regulation of phospholipase C-bl by Gg and ml muscarinic cholinergic receptor. Steady-state balance of receptor-mediated activation and GTPase-activating protein-promoted deactivation. J. Biol. Clicm., 1996, v. 271, p. 7999-8007.

118. Bloom G. S. Goldstein L. S. Cruising along microtubule highways: how membranes move through the secretory pathway. J. Cell Biol, 1998, v. 140, p. 1277-1280.

119. Bloom G.S. GTP gamma S inhibits organelle transport along axonal microtubules. J. Cell Biol., 1993, v. 120, p: 467-476.

120. Bowman A.B. et al. Kinesin-dependent naxonal transport is mediated by the Sunday driver (SYD) protein. Cell, 2000, v. 103, p. 583-594.

121. Brady S.T. A novel brain ATPase with properties expected for the fast axonal transport motor. Nature, 1985, v. 317, p. 73-75.

122. Brand T., BeamsteinB., Mchlman E. Studies on the anaerobic metabolism and aerobic carbohydrate consumption of some fresh-water snails. Biol. Bull., 1950, v. 98, p. 266276.

123. Brenman J.E. et al. Localization of postsynaptic density-93 to dendritic microtubules and interaction with microtubule-associated protein 1 A. J. Neurosci., 1998, v. 18, p. 88058813.

124. Bridgman P.C. Myosin Va movements in normal and dilute-lethal axons provide support for a dual filament motor complex. J. Cell Biol., 1999, v. 146, p. 1045-1060.

125. Brown D.A. M-currents. Ion Channels, 1988, v. 1, p. 55-94.

126. Brown D.A. et al. Coupling of muscarinic acetylcholine receptors to neural ion channels: closure of K channels. In Molecular Mechanisms of Muscarinic Acetylcholine Receptor Function, 1995, p. 165-182.

127. Brunelli M., Castellucci V., Kandel E.R. Synaptic facilitation and behavioral sensitization in Aplysia: possible role of serotonin and cyclic AMP. Science, 1976, v. 194, no. 4270, p. 1178-1181.

128. Buchs P.-A., Muller, D. Induction of long-term potentiation is associated with major ultrastructural changes of activated synapses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, v. 93, p. 8040-8045.

129. Buss F. et al. Myosin VI isoform localized to clathrin-coated vesicles with a role in clathrin-mediated endocytosis. EMBO J., 2001, v. 20, p. 3676- 3684.

130. Calakos N., Scheller R.H. Synaptic vesicle biogenesis, docking, and fusion: a molecular description. Physiol. Rev., 1996, v. 76, p. 1-29

131. Castellucci V.F., Nairn A. et al. Inhibitor of adenosine 3,5-monophosphate-dependent protein kinase blocks presynaptic facilitation in Aplysia. J. Neurosci., 1982, v. 2, no. 12, p. 1673-1681.

132. Collins R.O., Thomas R.C. The effect of calcium pump inhibitors on the response of intracellular calcium to caffeine in snail neurones. Cell Calcium., 2001, no.l, p. 41-48

133. Curlier M. Pantaloni D. Control of actin dynamics in cell motility. J. Mol. Biol., 1997, v. 269, p. 459-467.

134. Carroll R.C. et al. Rapid redistribution of glutamate receptors contributes to long-term, depression in hippocampal cultures. Nat. Neurosci., 1999a, v. 2, p. 454-460.

135. Carroll R. C., Beattie E. C., von Zastrow M. et al. Nat. Rev. Role of AMP A receptor endocytosis in synaptic plasticity. Neurosci., 2001, v. 2, p. 315-324.

136. Castellucci V.F. et al. Inhibitor of adenosine 3,5-monophosphate-dependent protein kinase blocks presynaptic facilitation in Aplysia. J. Neurosci., 1982, v. 2, no. 12, p. 16731681.

137. Castcllucci V.F., Frost N., et al. Cell and molecular analysis of long-term sensitization in Aplysia. J. Physiol., Paris, 1986 v. 81, p. 349-357.

138. Chen L., Huang L-Y. M. Protein kinase C reduces Mg++ block of NMDA-receptor channels as a mechanism of modulation. Nature, 1992, no. 356, p. 521-523.

139. Cheney R.E. et al. Brain myosin-V is a two-headed unconventional myosin with motor activity. Cell, 1993a., v. 75 p. 13-23

140. Cheney R^E., Riley M.A., Mooseker M.S. Phylogenic analysis of the myosin superfamily. Cell Motil. Cytoskeleton:, 1993b., v. 24, p. 215-223

141. Chevesich J. et al. Requirement for the PDZ domain protein, CMAD, for localization of the TRP store-operated channel to a signaling complex. Neuron, 1997 v. 18, p. 95-105.

142. Cho K.O., Hunt C.A., Kennedy M.B. The rat brain postsynaptic density fraction; contains a homolog of the Drosophila discs-large tumor suppressor protein. Neuron, 1992, no. 9, p. 929-942.

143. Chyb S. et al. Polyunsaturated fatty acids activate the. Drosophila light-sensitive channels TRP and TRPL. Nature, 1999, v. 397, p. 255-259.

144. Cohen N.A. et al. Binding of the inward rectifier K+ channel Kir2.3 to PSD-95 is regulated by protein kinase A phosphorylation. Neuron, 1996, v. 17, no. 4, p. 759-767.

145. Cole D.G., Scholey J.M. Structural; variations among^^ the kinesins. Trends Cell Biol., 1995, v. 5, p. 259-262.

146. Connor J.A., Alkon D.L. Light- and voltage-dependent increases of calcium ion concentration in molluscan photoreceptors. J. Neurophysiol., 1984, v. 51, no. I, p. 745752.

147. Cooper E.C. et al. Colocalization and coassembly of two human brain; M-type potassium channel subunits that are mutated in epilepsy. Proc. Natl. Acad. Sci; U. S. A., 2000, v. 97, p. 4914-4919.

148. Cordonnicr M. N., ct al. Actin filaments and myosin I alpha cooperate with microtubules for the movement of lysosomes. Mol. Biol. Cell, (2001), v. 12, p. 40134029.

149. Costa M.R.C., Catterall W.A. Phosphorylation of the -subunit of the sodium channel by protein kinase C. Cell Molec. Neurobiol., 1984, v. 4, no. 3, p. 291-297.

150. Craig H et al. Mutation in the phosphorylation sites of MAP kinase blocks learning-related internalization of apCAM in Aplysia sensory neurons. Neuron, 1997, no. 18, p. 913-924.

151. Craven S.E., Husseini A.E., Bredt, D.S. Synaptic targeting of the postsynaptic density protein PSD-95 mediated by lipid and protein motifs. Neuron, 1999,. v. 22, p. 497-509.

152. Craven S.E., Bredt D.S. PDZ proteins organize synaptic signaling pathways. Cell, 1998,v. 93, p. 495-498.

153. Criswcll P.S., Asai D.J. Evidence for four cytoplasmic dynein heavy chain isoforms in rat testis. Mol. Biol. Cell, 1998, v. 9, p. 237-247.

154. Crow T.J., Alkon D.L. Associative behavioral modification in hermissenda: cellular correlates. Science, 1980, v. 209, no. 4454, p. 412-414.

155. Crow T.J., Bridge M.S. Serotonin modulates photoresponses in Hermissenda type-B photoreceptoes. Neurosci. Lett., 1985, v. 60, p. 83-88.

156. Crow T.J., Forrester J.F. Light paired With serotonin mimics the effect of conditioning on phototactic behavior of Hermissenda. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1986, v. 83, p. 7975-7978.

157. Cruzblanca H. et al. Bradykinin inhibits M current via phospholipase C and Ca2io release from IP3-sensitive Ca2 stores in rat sympathetic neurons. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1998, v. 95, p. 7151-7156.

158. Delmas P. et al. Signaling microdomains define the specificity of receptor-mediated InsP3 pathways in neurons. Neuron, 2002, v. 34, p. 209-220.

159. Delmas P., Crest M., Brown D.A. Functional organization of PLC signaling microdomains in neurons. Trends Neurosci., 2004, Vol. 27, no. 1, p 41-47

160. Deriemer S.A. et al. Enhancement of calcium current in Aplysia neurones by phorbol ester and protein kinase C. Nature. 1985, v. 313, no. 600, p. 313-316.

161. De Waard M., Pragnell M., Campbell K.P: Ca2^ channel regulation by a conserved subunit domain. Neuron, 1994, no. 13, p. 495-503.

162. Dodge K., Scott J.D. AKAP79 and the evolution of the AKAP model. FEBS Lett., 2000, v. 476, p. 58-61.

163. Donovan F.M. et al. Thrombin induces apoptosis in cultured neurons and astrocytes via a pathway requiring tyrosine kinase and RhoA activities. J. Neurosci., 1997, v. 17, p. 5316-5326.

164. Donovan F., Dennis M., Cunningham D. Signaling pathways involved in thrombin-induced cell protection. Biol. Chem., 1998, v. 273, p. 12746-12752.

165. Dosemeci, A., Reese, T.S. Effect of calpain on the composition and structure of postsynaptic densities. Synapse, 1995, v. 20, p. 91-97.

166. Durand G, Kovalchuk Y, Konnerth A. Long term potentiation and functional synapse induction in developing hippocampus. Nature, 1996, v. 381, p. 71-75.

167. Edwards F.A. LTP: a structural model to explain the inconsistencies. Trends Neurosci. 1995, v. IS, p. 250-255.

168. El-Husseini A.E. et al. Dual palmitoylation of PSD-95 mediates its m vesiculotubular sorting, postsynaptic targeting, and ion channel clustering. J. Cell Biol.,2000a, v. 148, p. 159-172.

169. Epstein O.I. et al. Membrane and synaptic effects of ANTI-S-100 are prevented by the same antibodies in low concentrations. Frontiers Bioscie., 2003, v. 8, p. 79-84

170. Epstein O.I., Zapara T.A., et al. Plasticity of neuronal responses induced by low concentrations of exogenous ligands affecting cellular calcium stores. Frontiers Biosci., 2004, v. 9, p. 809-815.

171. Espreafico E.M. et al. Primary structure and cellular localization of chicken brain myosin-V (pi90), an unconventional myosin with calmodulin light chains. J. Cell Biol., 1992, v. 119, p. 1541-1557.

172. Estacion M. ct al. Regulation of Drosophila transient rcccptor potential-like It (TrpL) channels by phospholipase C-dependent mechanisms. J. Physiol., 2001, v. 530, p.1.19.

173. Evans L.L., Bridgman P.C. Particles move along actin filament bundles in nerve growth cones. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1995, v. 92, p. 10954-10958

174. Evvald D.A., Willams A., Levitan I.B. Modulation of single Ca-dependent K-channel activity by protein phosphorylation. Nature. 1985, v. 315, no. 6019, p. 503-505.

175. Ezumi Y., Takayama H., Okuma M. Differential Regulation of Protein-tyrosine Phosphatases by Integrin through Cytoskeletal Reorganization and Tyrosine Phosphorylation in Human Platelets J. Biol. Chcm., 1995, v. 270, no. 20. p. 1192711934.

176. Fan J.S. et al. Protein inhibitor of neuronal nitric-oxide syntheses, PIN, binds to a17.amino acid residue fragment of the enzyme. J. Biol. Chem., 1998, v. 273, p. 3347233481

177. Farley J., Richards W.G. Membrane changes in a single photoreceptor cause associative learning in Hermissenda. Science, 1983, v. 221. no. 4616, p. 1202-1203.

178. Farley J., Auerbach S. Protein kinase C activation induced conductance changes in Hermissenda photoreceptors like those seen in associative learning. Nature, 1986, v. 319, no. 6050, p. 220-223.

179. Farley J., Alkon D.L. In vitro associative conditioning of Hermissenda: cumulative derolarization of type B photoreceptors and short-term associative behavioral changes. J. Neurophysiol. 1987, v. 57, p. 1639-1669.

180. Fath K.R. et al. Molecular motors and a spectrin matrix associate with Golgimembranes in vitro. J. Cell Biol., 1997, v. 139, p. 1169-1181.

181. Fitzjohn S.M. et al. An electrophysiological characterization of long-term potentiation in cultured dissociated hippocampal neurones. Neuropharmacology, 2001, v. 41, p. 693-699.

182. Ford C.P. et al. Experiments to test the role of phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate in neurotransmitter-induced M-channel closure in bullfrog sympathetic neurons. J. Neurosci., 2003, v. 23, p. 4931-4941.

183. Froehner S.C. Regulation of ion channel distribution at synapses. Annu. Rev. Neurosci., 1993, v. 16, p. 347-368.9182

184. Furukawa K. ct al. The actin-scvcring protein gclsolin modulates calcium channcl and NMDA receptor activities and vulnerability to citotoxity in hippocampal neurons. J. neurosci., 1997, v. 17, no. 21, p. 421 432.

185. Gautam M. et al. Failure of postsynaptic specialization to develop at neuromuscular junctions of rapsyn-deiicient mice. Nature, 1995,v. 377, p. 232-236.

186. Geinisman Y. Perforated axospinous synapses with multiple, completely partitioned transmission zones: probable structural intermediates in synaptic plasticity. Hippocampus, 1993, no. 3, p. 417-434.

187. Gellerman D.M., Bi; X., Baudry M. NMDA receptor-mediated regulation of AMPA receptor properties in organotypic hippocampal slice cultures. J. Neurochem., 1997, v. 69, p, 131-136.

188. Gill S.R. et al. Dynactin, a conserved, ubiquitously expressed component of an activator of vesicle motility mediated by cytoplasmic dynein. J. Cell Biol.,1991, v. 115, p. 1639-1650.

189. Goldstein L.S., Gunawardena,. S. Flying through the Drosophila cytoskeletal genome. J. Cell Biol., 2000, v. 50, p. 63-68.

190. Goldstein L.S.B. Molecular motors from one motor many tails to one motor many tales. Trends Cell Biol., 2001, v. 11, p. 477-182.

191. Goldstein L.S.B., Yang Z. Microtubule based transport systems in neurons: the roles ofkinesins and dyneins. Annu. Rev. Neurosci., 2000, v. 23, p. 39-71.

192. Gomperts S.N. Clustering membrane proteins: it's all coming togetherwith the PSD-95/SAP90 protein family. Cell, 1996, no. 84, p. 659-662.

193. Greengard P. et al. C.F. Enhancement of the glutamate response by cAMP-dependent protein kinase in hippocampal neurons. Science, 1991, v. 253, p.l 135-1138.

194. Gumett C.A, De Waard M., Campbell K.P. Dual function of the voltage-dependent Ca"^ channel 2 subunit in current stimulation and subunit interaction. Neuron, 1996, no 16, p. 431-440.

195. Haas H.L., Selbach O. Functions of neuronal: adenosine receptors. Naunyn Schmiedeberg Arch. Pharmacol:, 2000, v. 362, p. 375-381.

196. Halpain S, Hipolito A, Saffer L: Regulation ofF-actin stability in dendritic spines by glutamate receptors and calcineurin. J Neurosci, 1998, v. 18, p. 9835-9844.

197. Hanada T. et al. GAKIN, a novel kinesin-like protein associates with the human homologue of the Drosophila discs large tumor suppressor in T lymphocytes. J. Biol. Chem., 2000. v. 275, p. 28774-28784.

198. Hardie R.C. et al. Calcium influx via TRP channels is required to maintain PIP2 levels in Drosophila photoreceptors. Neuron, 2001, v. 30,p. 149- 159.

199. Hardie R.C., Raghu P. Visual transduction in Drosophila. Nature, 2001, v. 413, p. 186-193.

200. Physiol., 2003, v. 65, p. 735-759.

201. Harris B.Z., Lim,W.A. Mechanism and role of PDZ domains in signaling complex assembly. J. Cell Sci.,2001 v. 114, p. 3219-3231.

202. Hawkins R.D. Intemeurons involved in mediation and modulation of gill-withdrawal reflex in Aplysia. III. Identified facilitating neurons increase Ca current in sensory neurons. J. Neurophysiol., 1981, v. 45, no. 2, p. 327-339.

203. Hawkins R.D. et al. A cellular mechanism of classical conditioning in Aplysia: activity-dependent amplification of presynaptic facilitation. Science, 1983, v. 219, no. 4583, p. 400-405.

204. Hawkins R.D. A cellular mechanism of classical conditioning in Aplysia. J. Exp. Biol., 1984, v. 112, p. 113-128.

205. Hayashi Y. et al. Driving AMPA receptors into synapses by LTP and CaMKII: requirement for GluRl and PDZ domain interaction. Science. 2000,v. 287, p. 2262-2267.

206. Hell J.W. et al. N-methyl-D-aspartate receptor-induced proteolytic conversion of postsynaptic class C L-type calcium channels in hippocampal neurons. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996, v. 93, p. 3362-3367.

207. Henkel A.W. et al. Synaptic vesicle movements monitored by fluorescence recovery after photobleaching in nerve terminals stained with FM1-43. J. Neurosci.,1996, v. 16, p. 3960-3967

208. Henley J.M. Use of the two-hybrid system to find novel proteins that interact with AMPA receptor subunits. Biochem. Soc., 1997, v. 25,p. 838-841.

209. Hermann A., Hartugg K. Properties of a Ca activated K conductance in Helix neurones investigated by intracellular Ca ionophoresis. Pfugers Arch., 1982, v. 393, p. 248-253.

210. Hernandez M.A., Wandosell F., Avila J. Localization of phosphorylation sites for different kinases in microtubule associated protein MAP2. J. Neurochem., 1987, v. 48, no. 1, p. 84-93.

211. Hirokawa N. The mechanisms of fast and slow transport in neurons: identification and characterization of the new kinesin superfamily motors. Curr. Opin. Neurobiol.,1997, v. 7, p. 605-614.

212. Hirokawa N. et al. The cytoskeletal architecture of the presynaptic terminal and ♦ molecular structure of synapsin 1. J. Cell Biol., 1989, v. 108, p. 111-126

213. Hirokawa N., Noda Y., Okada Y. Kinesin and dynein superfamily proteins in organelle transport and cell division. Curr. Opin. Cell Biol., 1998, v. 10, p. 60-73.

214. Hoshi N. et al. AKAP150 signaling complex promotes suppression of the M-current by muscarinic agonists. Nat. Neurosci., 2003, v. 6, p. 564-571.

215. Hsueh Y.P., Kin E., Sheng M.M. Disulfide-linked head-to-head multimerization in the mechanism of ion channel clustering by PSD-95. Neuron, 1997, v. 18, p. 803-814.

216. Hu Y. et al. 5-HT and cAMP induce the formation of coated pits and vesicles and increase the expression of clathrin light chains in sensory neurons of Aplysia. Neuron, 1993, v. 10, p. 921-929.

217. Huang J.D. et al. Dircct interaction of microtubule- and actin-bascd transport motors. Nature, 1999, v. 397, p. 267-270.

218. Huang H., Farley J. PPI inhibitors depolarize Hermissenda photoreceptors and reduce K+ currents. Neurosci., 2001, v. 86, no. 3, p. 1297-1311.

219. Huber A. et al. The transient receptor potential protein (Trp), a putative store operated Ca2 channel essential for phosphoinositide mediated photoreception, forms a signaling complex with NorpA, InaC and InaD. EMBO J., 1996, v. 15, p. 7036-7045.

220. Huber A. et al. The TRP Ca2 channel assembled in a signaling complex by the PDZ domain protein INAD is phosphorylated through the interaction with protein kinase C (ePKC). FEBS Lett., 1998, v. 425, p. 317-322.

221. Huh K.H., Wenthold R.J. Turnover time and regulation of ionotropic glutamate receptors in cultured cerebellar granule cells. Soc. Neurosci., 1997, v. 23, p. 371-/373.

222. Hume A.N. et al. Rab27a regulates the peripheral distribution of melanosomes in melanocytes. J. Cell Biol., 2001, v. 152, p. 795-808.

223. Hunt C.A., Schenker L.J., Kennedy M.B. PSD-95 is associated with the postsynaptic density and not with the presynaptic membrane at forebrain: synapses. J. Neurosci., 1996, no. 16, p; 1380-1388.

224. Inoue T. et: al. Hypoxia-Induced respiratory patterned activity in Lymnaea originates at the periphery. J. Neurophysiol., 2001, v. 86, no. 1, p. 156-163.

225. Isaac JT, Nicoll RA, Malenka RC. Evidence for silent synapses: implications for' the expression of LTP. Neuron, 1995; v. 15: p. 427-434.

226. Isom L.L., De Jongh K.S., Catterall W.A. Auxilary subunits of voltage-gated ion channels. Neuron, 1994, v. 12, p. 1183-1194.

227. Jaffrcy S. R., Snyder S. H. PIN: an associated protein inhibitor of neuronal nitric oxide syntheses. Science, 1996, v. 274, p. 774-777

228. Janmey P: A. The cytoskeleton and cell signaling: component localization and i mechanical coupling Physiol: rev., 1998, v. 78, no. 3, p. 763-781.

229. Jan L.Y., Jan Y.N. How might the diversity of potassium channels be generated? Trends Neurosci., 1990, no. 13, p. 415-418.

230. Johnson B.D., Byerly L. Ca channel Ca(2+)-dependent inactivation in a mammalian central neuron involves the cytoskeleton. Pflugers Arch. 1994, v. 429, no. 1, p. 14-21.

231. Kaether Ch., Skehel P., Carlos G.D. Axonal Membrane Proteins Are Transported in Distinct Carriers: A Two-Color Video Microscopy Study in Cultured Hippocampal Neurons. 2000, Vol. 11, no. 4, p. 1213-1224.

232. Kamal A. et al. Axonal transport of amyloid precursor protein is mediated by direct binding to the kinesin light chain subunit of kinesin-I. Neuron, 2000, v. 28, p. 449459:

233. Kandel E.R., Schwartz J.H. Molecular biology of leaning: modulation of transmitter release. Science, 1982, v. 218, no. 4571, p. 433-442.

234. Karcher R. L. et al. Motor— cargo interactions: the key to transport specificity. Trends Cell Biology, 2002,Vol. 12 no.l, p. 21-27

235. Kelly R.B: Secretory granule and synaptic vesicle formation. Curr. Opin. Cell Biol., 1991, v. 3, p. 654-660

236. Kelso S.R., Nelson Т.Е., Leonard J.P. Protein kinase C-mcdiatcd enhancement of NMDA currents by metabotropic glutamate reccptors in Xcnopus oocytes. J. Physiol., 1992, no. 449, p. 705-718.

237. Kim C.H., Lisman J.E. A role of actin filament in synaptic transmission and long-term potentiation. J. neurosci. 1999, v. 19, no 11, p.4314-4324.

238. Kim C.H., Lisman J.E. A labile component of AMPA receptor-mediated synaptic transmission is dependent on microtubule motors, actin, and N-ethylmaleimide-sensitive factor. J. Neurosci., 2001, v. 21, p. 4188-/4194.

239. Kim E. et al. Clustering of Shaker-type K+ channels by interaction with a family of membrane-associated guanylate kinases. Nature, 1995, no. 378, p. 85-88.

240. Kim E. et al. Heteromultimerization and NMDA receptor clustering activity of chapsyn-110, a novel member of the PSD-95 family of synaptic proteins. Neuron, 1996, v. 17, p. 103-113.

241. Kim E. et al. GKAP, a novel synaptic protein that interacts with the guanylate kinase-like domain of the PSD-95/SAP90 family of channel clustering molecules. J. Cell Biol, 1997, v. 136, p. 669-678.

242. Kirsch et al. Gephyrin antisense oligonucleotides prevent glycin receptor clustering in spinal neurons. Nature, 1993,v. 366, p. 745-748.

243. Kirsch J. Assembly of signaling machinery at the postsynaptic membrane. Current Opinion in Neurobiology, 1999, v. 9, p. 329-335.

244. Kirsch J., Betz H. The postsynaptic localization of the glycine receptor associated protein gephyrin in regulated by the cytoskeleton. J. Neurosci., 1995,v. 15, p. 4148-4156.

245. Kirsch J., Kuhse J., Betz H„ Targeting of glycine receptor subunits to gephyrin-rich domains in transfected human embryonic kidney cells. Molecular and Cellular Neuroscience, 1995 v. 6, p. 450-461.

246. Kirsch J., Betz H. Glycine-receptor activation is required for receptor clustering in spinal neurons. Nature, 1998, v. 392, p. 717-720.

247. Kistner U. SAP90, a rat presynaptic protein related to the product of the Drosophila tumor suppressor gene dig-A. J. Biol. Chem., 1993, no. 268, p. 4580-4583.

248. Kittler J.T. The subcellular distribution of GABARAP and its ability to interact with NSF suggest a role for this protein in the intracellular transport of GABA(A) receptors. Mol. Cell Neurosci., 2001, v. 18, p. 13-25.

249. Klein M., Shapiro E., Kandel E.R. Synaptic plasticity and the modulation of Ca current. J. Exp. Biol., 1980, v. 89, p. 117-157.

250. Kneussel M., Betz H. Receptors, gephyrin and gephyrin-associated proteins: novel insights into the assembly of inhibitory postsynaptic membrane specializations. J. Physiol. 2000, v. 525, no 1, p. 1-9

251. Kneussel M., Betz H. The gamma -aminobutyric acid type A receptor (GABAAR)-associated protein GABARAP interacts with gephyrin but is not involved in receptor anchoring at the synapse. PNAS, 2000, v. 97, no. 15, p. 8594-8599.

252. Komau H.C. et al., Domain interaction between NDMA receptor subunits and the postsynaptic density protein PSD-95. Science, 1995, no. 269, p. 1737-1740.

253. Kostenko M.A., Trctjak N.N., Musicnko V.S. The effect of elevated potassium on the adult mollusk giant neuron survival and neuritis formation in culture. Brain Res., 1982, v. 236, no. l,p. 183-192.

254. Koushika S.P., Nonet M.L. Sorting and transport in C. elegans: a model system with a sequenced genome. Curr. Opin. Cell Biol., 2000, v. 12, p. 517-523.

255. Kreis T.E. et al. Secretory granules and endosomes show salvatory movement biased to the anterograde and retrograde directions, respectively, along microtubules in AtT20 cells. Eur. J. Cell Biol., 1989, v. 49, p. 128-139.

256. Krupp J.J. et al., Interactions of calmodulin and alpha-actinin with the NR1 subunit modulate Ca24" -dependent inactivation of NMDA receptors. J. Neurosci, 1999, no.19, p. 1165-1178.

257. Kurschen H.G. et al. A 240 kDa protein represents the complete subunit of the cyclic nucleotide gated channel from rod photoreceptor. Neuron, 1995, no 15, p. 627636.

258. Kuznetsov S. A., Langford G. M., Weiss D. G. Actin-dependent organelle movement in squid axoplasm. Nature, 1992, v. 356, p. 722-725.

259. Landis D.M.D. et al. The organization of cytoplasm at the presynaptic active zone of a central nervous system synapse. Neuron, 1988, v. 1, p. 201-209

260. Langford G.M. Actin- and microtubule-dependent organelle motors: interrelationships between the two motility systems. Curr. Opin. Cell Biol., 1995, v. 7, p. 82-88

261. Lee S.J. et al. Light adaptation through phosphoinositide regulated translocation of Drosophila visual arrestin. Neuron, 2003, v. 39, p. 121-132.

262. Levi S., Vannier C. Strychnine-sensitive stabilization of postsynaptic glycine receptor clusters. Journal of Cell Science, 1998, v. 111, p. 335-345.

263. Leonard A. S. et al. SAP97 Is Associated with the <X-Amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic Acid Receptor GluRl Subunit J. Biol. Chem., 1998, v. 273, p. 19518-19524.

264. Liao D, Hessler N.A, Malinow R. Activation of postsynaptically silent synapses during pairing-induced LTP in CA1 region of hippocampal slice. Nature, 1995, no. 375, p. 400-404.

265. Liao D. Regulation of morphological postsynaptic silent synapses in developing hippocampal neurons. Nat. Neurosci., 1999, v. 2, p. 37-43.

266. Liao D., Scannevin R.H., Huganir R. Activation of silent synapses by rapid activity-dependent synaptic recruitment of AMP A receptors. J. Neurosci., 2001, v. 21, p. 6008-6017.

267. Lin J.W. Distinct molecular mechanisms and divergent endocytotic pathways of AMPA receptor internalization. Nat. Neurosci., 2000, v. 3, p. 1282-1290.

268. Lissin D.V. et al. Rapid, activation-induced redistribution of ionotropic glutamate receptors in cultured hippocampal neurons. J. Neurosci., 1999, v. 19, p. 1263-1272.

269. Llinas R. et al. ATP-dependent directional movement of rat synaptic vesicles injected into the presynaptic terminal of squid giant synapse. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989, v. 86 p. 5656-5660

270. Lochner J.E. et al. Real-time imaging of the axonal transport of granules containing a tissue plasminogen activator/green fluorescent protein hybrid. Mol. Biol. Cell, 1998, v. 9, p. 2463-2476.

271. Lue R.A. et al. Cloning and characterization of hdlg: the human homologue of the Drosophila discs large tumor suppressor binds to protein 4.1. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1994, no. 91, p. 9818-9822.

272. Lu W., et al. Activation of synaptic NMDA receptors induces membrane insertion of new AMPA receptors and LTP in cultured hippocampal neurons. Neuron, 2001, v. 29, p. 243-254.

273. Luscher C. et al. Role of AMPA receptor cycling in synaptic transmission and plasticity. Neuron, 1999, v. 24, p. 649-658.

274. Luscher C. et al. Role of AMPA receptor cycling in synaptic transmission and plasticity. Neuron, 1999, v. 24, p. 649-658.

275. Luthi A. Hippocampal LTD expression involves a pool of AMPARs regulated by the NSF-GluR2 interaction. Neuron, 1999, v. 24, p. 389-399.

276. Maimone M.M., Merlie J.P. Interaction of the 43 kd postsynaptic protein with all subunits of the muscle nicotinic acetylcholine receptor Neuron, 1993, v. 11, p. 53-66.

277. Malenka R.C., Nicoll R.A. Long-term potentiation-a decade of progress? Science,1999, v. 285, p. 1870-1874.

278. Malinow R., Mainen Z.F., Hayashi Y. LTP mechanisms: from silence to four-lane traffic. Cutt. Opin. Neurobiol., 2000, v. 10, p. 352-357.

279. Mammen A.L., Huganir R.L., O'Brien R.J., Redistribution and stabilization of cell surface glutamate receptors during synapse formation. J. Neurosci., 1997, v. 17, p. 7351-7358.

280. Man H. Y. et al. Intracellular trafficking of AMPA receptors in synaptic plasticity. Cell. Mol. Life Sci., 2000, v. 57, p. 1526-1534.

281. Marom S., Dagan D. Calcium current in growth balls from isolated Helix aspersa neuronal growth cones. Pfugers Arch., 1987, v. 409, p. 578-581.

282. Marrion N.V. Control of M-current. Annu. Rev. Physiol., 1997, v. 59, p. 483-504.

283. Mackay D.J., Holl A. Rho GTPases. J. Biol. Chem., 1998, v. 273, no. 33, p. 20685-20688.

284. Mayer M.L, Westbrook G.L, Guthrie P.B. Voltage-dependent block by Mg:+ of NMDA responses in spinal cord neurons. Nature 1984, v. 309, p. 261—263.

285. Mayer B.J. Protein-protein interactions in signaling cascades. Mol. Biotechnol., 1999, v. 13,p.201-213.

286. Mayford M., et al. Modulation of an NCAM-related adhesion molecule with long-term synaptic plasticity in Aplysia. Science, 1991, v. 256, p. 638-644.

287. Mehta A. K., Ticku M. K. An update on GABAA receptors. Brain Res Brain Res. Rev., 1999, v. 29, p. 196-217.

288. Meyer G. et al. Identification of a gephyrin binding motif on the glycine receptor subunit. Neuron, 1995, no. 15, p. 563-572.

289. Miki H. et al. All kinesin superfamily protein, KJF, genes in mouse and human. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2001, v. 98, p. 7004-7011.

290. Miller M. et al. Myosin II distribution in neurons is consistent with a role in growth cone motility but not synaptic vesicle mobilization. Neuron. 1992, v. 8 p. 25-44

291. Miller W.E., Lefkowitz RJ. Expanding roles for beta-arrestins as scaffolds and adapters in GPCR signaling and trafficking. Curr. Opin. Cell Biol., v. 2001, v. 13, p. 139145.

292. Minke B., Cook B. TRP channel proteins and signal transduction. Physiol. Rev., 2002 v. 82, p. 429-472.

293. Mironov S.L., Usachev J.M. Caffein affects Ca uptake and Ca release from intracellular stores: fura-2 measurements in isolated snail neurones. Neurosci. Lett., 1991, v. 123, no. 2, p. 200-202.

294. Mitchison T.J., Cramer L.P. Actin-based cell motility and cell locomotion. Cell, 1996, v. 84, no. 3, p. 371-379.

295. Mller B.M. et al. Molecular characterization and spatial distribution of SAP97, a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and the Drosophila discs-large tumor suppressor protein. J. Neurosci., 1995, no. 15, p. 2354-2366.

296. Mller B.M. SAP 102, a novel postsynaptic protein that interacts with the cytoplasmic tail of the NMDA receptor subunit NR2B. Neuron, 1996, no. 17, p. 255265.

297. Mochida S. et al. Myosin II is involved in transmitter release at synapses formed between rat sympathetic neurons in culture. Neuron, 1994, v. 13 p. 1131-1142

298. Montell C. Visual transduction in Drosophila. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 1999, v. 15, p. 231-268.

299. Moon A., Drubin D.G. The ADF/cofilin proteins: stimulus-responsive modulators of actin dynamics. Mol., biol. cell, 1995, v. 6, p. 1423-1431.

300. Morales M., Goda Y. Nomadic AMPA Receptors and LTP. Neuron, 1999, v. 23, p. 431-434.

301. Moriyoshi K. et al. Molecular cloning and characterization of the rat NMDA receptor. Nature, 1991, no. 354, p. 31-37.

302. Moris J., Lasek R J. Stable polimers of the axonal cytoskeleton: the axoplasmis ghost. J. Cell Biol. 1982, v. 92, no. 2. p. 192-198.

303. Morris R. L., Hollenbeck P. J. Axonal transport of mitochondria along microtubules and F-actin in living vertebrate neurons. J. Cell Biol., 1995, v. 131, p. 13151326.

304. Moss S.J., Blackstone C.D., Huganir R.L. Phosphorylation of recombinant non-NMDA glutamate receptors on serine and tyrosine residues. Neurochem. Res., 1993, v. 18, p. 105-110.

305. Mullins R.D. et al. Arp2/3 complex from Acanthamoeba binds profilin and crosslinks actin filaments. Mol. Biol. Cell, 1998, v. 9, no. 4, p. 841-852.

306. Murakami N. et al. Phospholipid binding, phosphorylation by protein kinase C, and filament assembly of the COOH terminal heavy chain fragments of nonmusclc myosin II isoforms M1IA and MIIB. Biochemistry, 1995, v. 34, p. 16046-16055

307. Muresan V. et al. Dynactin-dependent, dynein-driven vesicle transport in the absence of membrane proteins: a role for spectrin and acidic phospholipids. Mol. Cell, 2001, v. 7,p. 173-183.

308. Naisbitt, S. et al. 1999. Shank, a novel family of postsynaptic density proteins that binds to the NMDA receptor PSD-95/GKAP complex and cortactin. Neuron, v. 23, p. 569-582.

309. Nakanishi S. Molecular diversity of glutamate receptors and implications for brain function. Science, 1992, no. 258, p. 597-603.

310. Nakata T., Terada S., Hirokawa N. Visualization of the dynamics of synaptic vesicle and plasma membrane proteins in living axons. J. Cell Biol., 1998, v. 140, p. 659674.

311. Nascimento A.A.C. et al. Enzymatic characterization and functional domain mapping of brain myosin-V. J. Biol. Chem., 1996, v. 271 p. 17561-17569

312. Neary J.T., Alkon D.L. Protein phosphorylation-dephosphorylation and the transient, voltage-dependent potassium conductance in Hermissenda crassiconis. J. Biol. Chim., 1983, v. 258, no. 14. p. 8979-8983.

313. Niemeyer B.A. et al. The Drosophila light-activated conductance is composed of the two channels TRP and TRPL. Cell, 1996, v. 85, p. 651-659.

314. Niethammer M., Kim E., Sheng M. Interaction between the C terminus of NMDA receptor subunits and multiple members of the PSD-95 family of membrane-associated guanylate kinases. J., Neurosci., 1996, no 16, p. 2157-2163.

315. Niethammer et al., Interaction between the C terminus of NDMA receptor subunits and multiple members of the PSD-95 family of membrane-associated guanylate kinases. J., Neurosci., 1996, v. 16, p. 2157-2163.

316. Niggli V., Burger M.M. Interaction of the cytoskeleton. J. Meme. Biol., 1987, v. 100, p. 97-121.

317. Noda Y. et al. KIF2 is a new microtubule-based anterograde motor that transports membranous organelles distinct from those carried by kinesin heavy chain or K1F3A/B. J. Cell Biol., 1995, v. 129, p. 157-167.

318. Noel F. et al. Long-term changes in synthesis of intermediate filament protein actin and other proteins in pleural sensory neurons of Aplysia produced by an in vitro analogue of sensitization trainins. Mol. brain res. 1993, v. 19, no. 3, p.203-210.

319. Noel J. Surface expression of AMPA receptors in hippocampal neurons is regulated by an NSF-dependent mechanism. Neuron, 1999, v. 23, p. 365-376.

320. Norenbeerg W. et al. Rundown of somatodendritic N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor channels in rat hippocampal neurones: avidence for a role of the small GTP-ase Rho. Br. J. pharmacol., 1999, v. 127. no. 5, p. 1060-1063.

321. Nowak L. et al. Magnesium gates glutamate-activated channels in mouse central neurones. Nature, 1984, v. 307, p. 462 465.

322. Niethammer M., Kim E., Sheng M. Interaction between the C terminus of NMDA receptor subunits and multiple members of the PSD-95 family of membrane-associated guanylate kinases. J., Neurosci., 1996, no 16, p. 2157-2163.

323. Niggli V., Burger M.M. Intcrraction of the cytoskclcton. J. Mcmb. Biol., 1987, v. I00,p. 97-121.

324. Nishimune A. NSF binding to GluR2 regulates synaptic transmission. Neuron, 1998, v. 21, p. 87-97.

325. Ocorr K.A., Tabata M., Byrne J.H. Stimuli that produce sensitization lead to elevation of cyclic AMP levels in tail sensory neurons of Aplysia. Brain Res., 1986, v. 371, p. 190-192

326. Okada Y. et al. The neuron-specific kinesin superfamily protein KIF1A is a unique monomelic motor for anterograde axonal transport of synaptic vesicle precursors. Cell, 1995, v. 81, p. 769-780.

327. Olds J.L., Anderson M.L. et al. Imaging of memory-specific in the distribution of protein kinase C in the hippocampus. Science, 1989, v. 245, p. 867-869.

328. Ong L.L. et al. Kinectin-kinesin binding domains and their effects on organelle motility. J. Biol. Chem., 2000, v. 275, p. 32854-32860.

329. Orkand R.K. Thomas R.C. Effects of low doses of caffeine on Ca2+.i in voltage-clamped snail (Helix aspersa) neurones. Physiol., 1995, v.489, p. 19-28.

330. Orly J., Schramm M. Coupling of catecholamine receptor from one cell with adenylate cyclase from another cell by cell fusion. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1976, v. 73, p. 4410-4414.

331. Osten, P. The AMPA receptor GluR2 C terminus can mediate a reversible, ATP-dependent interaction with NSF and a- and b-SNAPs. Neuron, 1998, v. 21, p. 99-110.

332. Passafaro M., Picch V., Sheng M. Subunit-specific temporal and spatial patterns of AMPA receptor exocytosis in hippocampal neurons. Nat. Neurosci., 2001, v. 4, p. 917926.

333. Perlmutter L.S. et al. Distribution of calcium-activated protease calpain in the rat brain. J. Comp. Neurol. 1990, v. 296, no. 2, p. 269-276.

334. Petralia R.S., Yokotani N., Wenthold R.J. Light and electron microscope distribution of the NMDA receptor subunit NMDAR1 in the rat nervous system using a selectiv antipeptide antibody. J. Neurosci., 1994, no. 14, p. 667-696.

335. Petralia R. S. et al. Selective acquisition of AMPA receptors over postnatal development suggests a molecular basis for silent synapses. Nat. Neurosci., 1999, v. 2, p. 31-36.

336. Phillips W.D. et al. ACh receptor-rich membrane domains organized in fibroblasts by recombinant 43-kilodalton protein. Science, 1991, v. 251, p. 568-570.

337. Pickard L. et al. Transient synaptic activation of NMDA receptors leads to the insertion of native AMPA receptors at hippocampal neuronal plasma membranes. Neuropharmacology, 2001, v. 41, p. 700-713.

338. Prekeris R. et al. Identification and localization of an actin-binding motif that is unique to the epsilon isoform of protein kinase C and participates in regulation of synaptic function. J. Cell Biol., 1996, v. 132, no. 1-2, p. 77-90.

339. Prekeris R., Terrian D.M. Brain myosin V is a synaptic vesicle-associated motor protein: evidence for a Ca 2-dependent interaction with the synaptobrevin- synaptophysin complex. J. Cell Biol., 1997, v. 137, p. 1589-1601.

340. Purohit A. ct al. Dircct interaction of pericentrin with cytoplasmic dyncin light intermediate chain contributes to mitotic spindle organization. J. Cell Biol., 1999, v. 147, p. 481-492.

341. Puthalakath et al. The proapoptotic activity of the Bcl-2 family member Bim is regulated by interaction with the dynein motor complex. Mol. Cell, 1999, v. 3, p. 287296

342. Puthalakath H. et al. Protein inhibitor of neuronal nitric-oxide synthase, PIN, binds to a 17-amino acid residue fragment of the enzyme. Science, 2001, v. 293, p. 18291832

343. Raghu P. et al. Constitutive activity of the light-sensitive channels TRP and TRPL in the Drosophila diacylglycerol kinase mutant, rdgA. Neuron, 2000, v. 26, p. 169-179.

344. Ranganathan R. et al. A Drosophila mutant defective in extracellular calcium-dependent photoreceptor deactivation and rapid desensitization. Nature, 1991, v. 354, p. 230-232.

345. Ratushnyak A.S., Zapara T.A. Local changes of transmembrane currents at plastic reorganizations of electrogenesis of isolated neurons of the snail. Neurosci. Behav. Physiol., 1989, v. 19, N3, p. 140-145.

346. Ratushnyak A.S., Zapara T.A. Experimental analysis of mechanisms of information fixation by means of molecular neuroprocessor. Molecular Electronics, ed. P.I. Lazarev, Kluwer Acadmic Publishers. 1991, p. 219-225

347. Ratushyak A.S., Zapara T.A. Information procession by neuron as processor of neurocomputer system "Neuroinformatics and Neurocomputers", RNNS/IEEE Services Center, New York, Rostov-On-Don, 1992, v. 1, p. 71-81.

348. Ratushnyak A.S., Zapara T.A. et al. Effect of change in dynamic equilibrium in systems of microtubules and microfilaments on the plastical responses of neurons. Neurosci. behav. physiol., 1997. vol. 27, no. 4, p. 353-359

349. Ratushnyak A.S., Zapara T.A. et al. Reaction of Neurons to Alkaloid Agonists of Opioid Receptors during Modulation of Phosphodiesterases. Bull. Exp. Biol. Med., 2003, v. l,p. 17-19

350. Raymond L.A., Blackstone C.D., Huganir R.L. Phosphorylation and modulation of recombinant GluR6 glutamate receptors by cAMP-dependent protein kinase. Nature, 1993, v. 361, p. 637-641.

351. Reitdorf J. et al. Kinesin-dependent movement on microtubules precedes actin-base motility of Vaccinia virus. Nat. Cell Biol., 2001,v. 11, p. 992-1000

352. Reuss H. et al. In vivo analysis of the Drosophila light-sensitive channels, TRP and TRPL. Neuron, 1997, v. 19, p. 1249-1259.

353. Rogers S. L., Gelfand V. I. Membrane trafficking, organelle transport and the cytoskeleton. Curr. Opin. Cell Biol., 2000, v. 12, p. 57-62.

354. Rosenmund C., Westbrook G.L. Rundown of N-methyl-D-aspartate channels during whole-cell recording in rat hippocampal neurons: role of Ca and ATP. J. Physiol. 1993a, v. 470, p. 705-729.

355. Rosenmund C., Westbrook G.L. Calcium-induced actin depolymeriztion reduces NMDA channel activity. Neuron, 1993b, v. 10, no. 5, p. 805-814.

356. Rosenmund C., Stevens. C.F. Definition of the readily releasable pool of vesicles at hippocampal synapses. Neuron. 1996. 16: 1197-1207.

357. Rossum D., Hanisch. U-K. Cytoskcletal dynamics in dendritic spines: direct modulation by glutamate receptor? Trends neurosci., 1999, v. 22, p. 290-295.

358. Ryan T.A., Smith. S.J. Vesicle pool mobilization during action potential firing at hippocampal synapses. Neuron, 1995, v. 14 p. 983-989.

359. Ryan T.A. et al. The kinetics of synaptic vesiclc recycling measured at single presynaptic buttons. Neuron, 1993, v. 11, p. 713-724.

360. Saitoh T.,. Schwartz J.H. Serotonin alters the subcellular distribution of a Ca/calmodulin-binding protein in neuron of Aplysia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1983, v. 80, p. 6708-6721.

361. Saitoh T., Schwartz J.H. Phosphorylation-dependent subcellular translocation of a Ca/calmodulin-dependent protein kinase produces an autonomous enzyme in Aplysia neurons. J. cell biol. 1985, v.100, no. 3, p. 835-842.

362. Sakakibara M. et al. Modulation of calcium mediated inactivation of ionic currents by Ca/calmodulin-dependent protein kinase II. Biophys. J., 1986, v. 50, no. 2, p. 319-327.

363. Sans N. et al. Synapse-Associated Protein 97 Selectively Associates with a Subset of AMPA Receptors Early in their Biosynthetic Pathway. J. Neurosci., 2001, v. 21, p. 7506-7516.

364. Scannevin R.H., Huganir R.L. Postsynaptic organization and regulation of excitatory synapses. Nat. Rev. Neurosci:, 2000, v. 1, p. 133-141.

365. Scott K., Zuker C.S. Lights out: deactivation of the phototransduction cascade. Trends Biochem. Sci., 1997, v. 22, p. 350-354.

366. Selyanko A.A. et al. Inhibition of KCNQl-4 potassium channels expressed im mammalian cells via Ml muscarinic acetylcholine receptors. J. Physiol., 2000, v. 522, p; 349-355.

367. Setou M. et al. Glutamate-receptor-interacting: proteinGRIPl directly steers kinesin to dendrites. Nature, 2002, v. 417, p. 83-87.

368. Setou M. et al. Kinesin superfamily motor protein KIF17 and mLin-10 in NMDA receptor-containing vesicle transport. Science, 2000, v. 288, p. 1796-1802.

369. Sheng M. et al Presynaptic A-current based on. heteromultimeric K^ channels detected in vivo. Nature, 1993, v. 365, p. 72-75

370. Sheng M:, Sala C. PDZ domains and the organization of supramolecular complexes. Annu. Rev. Neurosci., 2001, v. 24, p. 1 29.

371. Shi S.H. et al. Rapid spine delivery and redistribution of AMPA receptors after synaptic NMDA receptor activation. Science,. 1999, v. 284, p. 1811-1816.

372. Shi S. et al. Subunit-speeific rules governing AMPA receptor trafficking to synapses in hippocampal pyramidal neurons. Cell, 2001, v. 105, p. 331-343.

373. Shimahara T., Taue L. Heterosynaptic facilitation in giant cell of Aplysia. J. Physiol., 1975, v. 247, no. 2, 110 p. 321-341.

374. Shimahara T., Taue L. Cyclic AMP induced by serotonin modulates the activity of identified synapses in Aplisia by facilitating the active permeability to calcium. Brain Res., 1977, v. 127, no. l,p. 168-172.

375. Shimahara T., Taue L. The role of cyclic AMP in the modulation of efficacy. J. Physiol. (Paris), 1978, v. 74, no. 5, p. 515-519.

376. Schulman H. Serine/threonine kinases in the nervous system. Curr. Opin. Neurobiol., 1991, v. 1, p. 43-52.

377. Shorte S.L. N-methyl-D-aspartate evokes rapid net depolymerization of filamentous actin in cultured rat cerebellar granule cells. J. Neurophysiol., 1997, no. 78, p. 1135-1143.

378. Smaili S.S. et al. Cyclosporin A inhibits inositol 1,4,5-trisphosphate-dependent Ca2f signals by enhancing Ca2f uptake into the endoplasmic rticulum and mitochondria. Biol. Chem., 2001, v. 276, no. 26, p. 23329-23340.

379. Smith D.P. et al. Photoreceptor deactivation and retinal degeneration mediated by a photoreceptor-specific protein kinase C. Science, 1991, v. 254, p. 1478-1484.

380. Smith-Swintosky V. L. et al. Protease nexin-1 and thrombin modulate neuronal Ca2+ homeostasis and sensitivity to glucose deprivation-induced injury. J. Neuroscie., 1995, v. 15, p. 5840-5850.

381. Snyder S.H. et al. Neural actions of immunophilin ligands. Trends Pharmacol., Sei., 1998, v. 19, no. 1, p. 21-26.

382. Soderling T.R. CaM-kinases: modulators of synaptic plasticity. Curr. Opin. Neurobiol., 2000, v. 10, p. 375-380.

383. Song I. et al. Interaction of the N-ethylmaleimide-sensitive factor with AMPA receptors. Neuron, 1998, v. 21, p. 393-400.

384. Stemmer P., Klee C.B. Serine/threonine phosphatase in the nervous system. Curr. Opin. Neurobiol., 1991, no. 1, p. 53-64.

385. Steven H.Y., Poo M. Topographical rearrangement of acetylcholine receptors alters channel kinetics. Nature, 1991, v. 304, p. 161-163.

386. Stevens C.F., Tsujimoto T. Estimates for the pool size of releasable quanta at a single central synapse and for the time required to refill the pool. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1995, v. 92, p. 846-849.

387. Striggow F. et al. The protease thrombin is an endogenous mediator of hippocampal neuroprotection against ischemia at low concentrations but causes degeneration at high concentrations. Proc. Natl. Acad. Sei. USA., 2000, v. 97, p. 22642269

388. Sudhof T.C. The synaptic vesicle cycle: a cascade of protein-protein interactions. Nature, 1995, v. 375, p. 645-653

389. Suh B., Hille B. Recovery from muscarinic modulation of M current channels requires phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate synthesis. Neuron, 2002, v. 35, p. 507520.

390. Sullivan K.M. et al. The ryanodine receptor is essential for larval development in Drosophila mclanogaster. Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A., 2000, v. 97, p. 5942-5947.

391. Tai A.W. et al. Rhodopsin's carboxy-terminal cytoplasmic tail acts as a membrane receptor for cytoplasmic dynein by binding to the dynein light chain Tctex-1. Cell, 1999, v. 97, p. 877-887.

392. Takeuchi M. et al SAPAPs. A family of PSD-95/SAP90-associated proteins localized at postsynaptic density. J. Biol. Chem.,1997, v. 272, p. 11943-11951.

393. Tingley W.G. et al. Regulation of NMD A receptor phosphorylation by alternative splicing of the C-terminal domain. Nature, 1993,.no. 364, p. 70-73.

394. Thompson S., Coombs J. Spatial distribution of Ca currents in molluscan neuron cell bodies and regional differences in the strength of inactivation. J. Neurosci., 1988, v. 8, no. 6, p. 1929-1939.

395. Tsunoda S. et al. A multivalent PDZ-domain protein assembles signaling complexes in a G-protein-coupled cascade. Nature, 1997, v. 388, p. 243-249.

396. Tynan S.H. et al. Light intermediate chain 1 defines a functional subtraction of cytoplasmic dynein which binds to pericentrin. J. Biol. Chem., 2000, v. 275, p. 3276332768.

397. Urushihara H., Tohda M., Nomura Y. Selective potentiation of N-methyl-D-aspartate-induced current by protein kinase C in Xenopus oocytes injected with rat brain mRNA. J. Biol. Chem., 1992, no. 267, p. 11697-11700.

398. Vale R.D., Reese T.S., Sheetz M.P. Identification of a novel force-generating protein, kinesin, involved in microtubule-based motility. Cell, 1985a, v. 42, p. 39-50.

399. Vale R.D. et al. Movement of organelles along filaments dissociated from the axoplasm of the squid giant axon. Cell, 1985b, v. 40, p. 449-454.

400. Valtschanoff J. G. et al. SAP97 concentrates at the postsynaptic density in cerebral cortex. Eur. J. Neurosci., 2000, v. 12, p. 3605-3614.

401. Vanderklish P et al. Proteolysis of spectrin by calpain accompanies theta-burst stimulation in cultured hippocampal slices. Brain Res. Mol Brain. 1995, v 32, p. 25-35.

402. Vaughan K.T., Vallee R.B. Cytoplasmic dynein binds dynactin through a direct interaction between the intermediate chains and pl50Glued. J. Cell Biol., 1995, v. 131, p. 1507-1516.

403. Verhey K.J. et al. Cargo of kinesin identified as JIP scaffolding proteins and associated signaling molecules. J. Cell Biol., 2001, v. 152, p. 959-970.

404. Verkhovsky A.B., Svitkina T.M., Borisy G.G. Myosin II filament assemblies in the active lamella of fibroblasts: their morphogenesis and role in the formation of actin filament bundles. J. Cell Biol., 1995, v. 131, p. 989-1002

405. Xu X.Z. et al. TRP gamma, a Drosophila TRP-related subunit, forms a regulated cation channel with TRPL. Neuron, 2000, v. 26, p. 647-657.

406. Wagner K.R., Mei L., Huganir R.L. Protein tyrosine kinases and phosphatases in the nervous system. Curr. Opin. Neurobiol., 1991, no. 1, p. 65-73.

407. Wang W. et al. Structure of the Monomeric 8-kDa Dynein Light Chain and Mechanism of the Domain-swapped Dimer Assembly J. Biol. Chem., 2003, v. 278, no 42, p. 41491-41499.

408. Wang L-Y, Salter M.W., MacDonald J.F). Regulation of kainate rcceptors by cAMP-dependent protein kinase and phosphatases. Science, 1991, no. 253, p. 132-135.

409. Wang H. Heteromultimeric K.+ channels in terminal and juxtaparanodal regions of

410. V neurons. Nature, 1993, no. 365, p. 75-79.

411. Washboume P., Bennett J.E., McAllister A.K. Rapid recruitment of NMDA receptor transport packets to nascent synapses. Nat. Neurosci., 2002, v. 5, p. 751-759.

412. Wechsler A., Teichberg V.I. Brain spectrin binding to the NMDA receptor is regulated by phosphorylation, calcium and calmodulin. EMBO J. 1998, v. 17, p. 39313939.

413. Weiler I.J. et al. Morphogenesis in memory formation: synaptic and cellular mechanisms. Behav. Brain Res., 1995, v. 66, p. 1-6.

414. Wells A.L. et al. 1999, Myosin VI is an actin-based motor that moves backwards. Nature, v. 401, p. 505-508.

415. Wen H., Lcvitan I.B. Calmodulin is an auxiliary subunit of KCNQ2/3 potassium channels. J. Neurosci., 2002,v. 22, p. 7991-8001.

416. Wes P.D. et al. Termination of phototransduction requires binding of the N1NAC myosin III and the PDZ protein INAD. Nat. Neurosci., 1999, v. 2, p. 447-453.

417. Wilson S.M. et al. A mutation in Rab27a causes the vesicle transport defects observed in ashen mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, v. 97, p. 7933-7938.

418. Winckler B., Mellman I. Neuronal polarity: controlling the sorting and diffusion of membrane components (in process citation). Neuron, 1999, v. 23, p. 637-640.

419. Wolenski J.S. et al 1995. In vitro motility of immuno adsorbed brain myosin-V using a Limulus acrosomal process and optical tweezer-based assay. J. Cell Sci., v. 108,jfcV p. 1489-1496

420. Wu C. et al. Integrin activation and cytoskeletal interaction are critical steps in the assembly of a fibronectin matrix. Cell. 1995, v. 83, p. 715-724.

421. Wu H. Interaction of SAP97 with Minus-end-directed Actin Motor Myosin VI. J. Biol. Chem., 2002, v. 277, no. 34, p. 30928-30934.

422. Wu X. et al. Rab27a enables myosin Va-dependent melanosome capture by recruiting the myosin to the organelle. J. Cell Sci., 2001, v. 114, p. 1091-1100.

423. Wyszynski M. et al. Competitive binding of alpha-actinin and calmodulin to the NMDA receptor. Nature, 1997, v. 385,p. 439-442.

424. Yamoah E.N., Crow T. Protein kinase and G-protein regulation of Ca2+ currents in Hermissenda photoreceptors by 5-HT and GABA. J Neurosci., 1996, Augif; 1;16(15): p. 4799-809.

425. Yang N. et al. Cofilin phosphorylation by LIM-kinase 1 and its role Rac-mediated actin reorganization. Nature, 1998, v. 393, no. 6687, p.809-812.

426. Yonekawa Y. et al. Defect in synaptic vesicle precursor transport and neuronal cell death in KIF1A motor protein-deficient mice. J. Cell Biol., 1998, v. 141, p. 431-441.

427. Yus-Najera E. et al. The identification and characterization of a noncontinuous calmodulin-binding site in noninactivating voltage-dependent K.CNQ potassium channels. J. Biol. Chem., 2002, v. 277, p. 28545-28553.

428. Zakharov I.S. et al. Postembryonic neurogenesis in the procerebrum of the terrestrial snail, Helix lucorum L. J Neurobiol. 1998, v. 35, no. 3, p. 271-276.

429. Zakharenko S., Popov S. Dynamics of axonal microtubules regulate the topology of new membrane insertion into the growing neurites. J. Cell Biol., 1998, v. 143, p. 10771086.

430. Zapara T.A. Ratushnyak A.S. Experimental analysis of principles of information processing by neuron. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. Allepton press, N. Y., 1993, no 2, p. 61-65.

431. Zapara T.A., Simonova O.G., Ratushnyak A.S. The effect of the cytoskeleton dynamic condition on neuronal plasticity. Formerly I.M. Sechenov Physiol, j., 1999, v. 85, p 128-138

432. Zapara T.A. et al. The effects of the dynamic state of the cytoskeleton on neuronal plasticity. Neurosci Behav Physiol. 2000, no. 3, p. 347-355

433. Zhang S. et al. Calmodulin mediates calcium-dependent inactivation of N-methyl-D-aspartate receptors. Neuron, 1998, no. 21, p. 443-453.

434. Zhang H. et al. PIP2 activates KCNQ channels, and its hydrolysis underlies receptor-mediated inhibition of M currents. Neuron, 2003 v. 37, p. 963-975.

435. Zilberter Yu.I. et al. Patch-voltage-clamp method for measuring fast inward current in single rat heart muscle cells. Pflugers Arch., 1982, v. 394, p. 150-155.

Информация о работе

Запара, Татьяна Александровна
доктора биологических наук
Новосибирск, 2005
ВАК 03.00.13

Диссертация

Пластические реакции нейронов in vitro. Структурно-функциональные взаимодействия молекулярных комплексов в процессе формирования адаптивных реакций - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы