Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ультраструктурные исследования роли гладкого ретикулума в утомлении нейронов и в адаптации к нему

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мавлютов, Тимур Альфредович

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литературы ——

1.1. Развитие представлений о структуре эндоплазматического ретикулума—

1.2. Структурная и функциональная организация эндоплазматического ретикулума

1.2.1. Структура и функция эндоплазматического ретикулума в клетке -----------------------------------------------------------—

1.2.2. Биохимический состав мембран эндоплазматического ретикулума

1.2.3. Структурная организация эндоплазматического ретикулума в нейроне-------------------------------—

1.2.4. Распределение инозитолтрифосфатных и рианодиновых рецепторов на эндоплазматическом ретикулуме

1.3. Пластические свойства эндоплазматического ретикулума

1.3.1. Транспорт цистерн эндоплазматического ретикулума в клетке

1.3.2. Конформационные изменения ГЭР после различных экспериментальных воздействий----------------------------------—

1.4. Кальций - универсальный регулятор клеточных процессов —

1.4.1. Значение Са2+в метаболизме клеток. Становление взглядов —

1.4.2. Сигналы кальция в нейроне

1.4.3. Выброс Са2+ через инозитолтрифосфатные рецепторы--------—

1.4.4. Выброс Са2+ через рианодиновые рецепторы

1.4.5. Эндоплазматический ретикулум как накопитель Са

1.4.6. Кальциевые спайки и волны

1.5. Концепция «нейрона в нейроне»

1.6. Маутнеровские нейроны, как идентифицированная модель для изучения морфологических и функциональных изменений

2. Материалы и методы —

2.1. Объекты исследования—

2.2. Физиологические эксперименты —

2.3. Электронно-микроскопические методы

2.4. Морфометрический анали---------------—

3. Результаты и обсуждение

3.1. Функциональные и ультраструктурные изменения МН золотой рыбки в процессе реабилитации после утомления —

3.2. Функциональные и ультраструктурные изменения МН золотой рыбки, адаптированной к повторяющейся стимуляции и приобретших резистентность против утомления

3.3. Выявление локализации ионов Са пироантимонатом калия в Маутнеровских нейронах мальков золотой рыбки, находящихся в разных функциональных состояниях

3.4. Исследование влияния киоторфина, блокатора потенциал-зависимых Са2+ каналов на пластические свойства гладкого эндоплазматического ретикулума при длительной сенсорной стимуляции

3.5. Разработка методики замораживания-скалывания применительно к Маутнеровским нейронам мальков золотой рыбки

Введение Диссертация по биологии, на тему "Ультраструктурные исследования роли гладкого ретикулума в утомлении нейронов и в адаптации к нему"

Многочисленными морфологическими исследованиями достоверно установлено, что в клетке в результате различных воздействий ультраструктурным перестройкам подвержены практически все внутриклеточные органоиды. В ряду клеточных элементов эндоплазматический ретикулум (ЭР) в числе первых реагирует на изменение внешних условий (Kohno et al., 1997; В anno, Kohno, 1998). Помимо изучения его роли в белковом синтезе и метаболизме липидов ретикулум в последнее время также исследуется как органоид, непосредственно участвующий в передаче кальциевого сигнала в объеме всей клетки (Костюк, 1997; Dautheil et al., 1997; Костюк и др., 1998; Berridge, 1998). Особое значение эндоплазматический ретикулум приобретает в возбудимых клетках, особенно в нейронах, где ретикулум играет роль как бы стабилизатора, благодаря транспортным свойствам своей мембраны поддерживать относительно ровную частоту и и амплитуду сигналов, проходящих по цитоплазматической мембране (Goldsmith, 1999). Эти две мембраны, ретикулярная и плазматическая, взаимодействуя друг с другом контролируют широкий диапазон процессов, включая возбудимость, выброс нейромедиатора, ассоциативность сигналов, пластичность синапсов и транскрипцию генов.

Существенную информацию о роли ретикулума в жизнедеятельности любых клеток в общем и особенно в осуществлении пластических свойств нейронов дают морфофункциональные исследования. Особую ценность представляют, на наш взгляд, исследования, проводимые на идентифицированных нейронах, таких как Маутнеровские нейроны (МН) рыб. Эти исследования позволяют проследить за ультраструтурными изменениями как в одних и тех же, так и в разных участках клеток разных особей при одинаковых и разных воздействиях и делать на основании этих данных заключения о взаимосвязи изменений структуры и функции, происходящих на уровне одной клетки (ВаЛокпег, 1915; ХойоН, БаЬег, 1999).

Ранее при изучении ультраструктуры МН золотых рыбок было показано, что длительная вестибулярная стимуляция вызывает гипертрофию одного из компонентов гладкого эндоплазматического ретикулума (ГЭР) - субповерхностных цистерн (СПЦ) (Мошков, Масюк, 1981; Мошков, 1985). Эти данные были подтверждены в дальнейшем (Михеева и др., 2000). Затем было установлено, что пролиферация свойственна не только СПЦ, но и всей сети ретикулума, пронизывающего всю толщу цитоплазмы сомы и дендритов (Жердев и др., 1991; Санталова, Мошков, 1995; 8ап1а1оуа, МоБЬкоу, 1999; Ваппо, КоЬпо, 1996, 1998). В параллельных экспериментах на МН зрелых рыб было установлено, что как СПЦ, так и глубинные цистерны ГЭР аккумулируют почти весь

Л I избыток ионов Са , поступающих в цитоплазму МН при длительной вестибулярной стимуляции (ДВС) (МобЫсоу, БаЩакэуа, 1995). В отличие от взрослых рыб (8ап1а1оуа, МобЫсоу, 1999), у мальков ГЭР в МН развит гу ■ слабо, емкости его цистерн не хватает, поэтому после стимуляций Са появлялся повсеместно в цитоплазме и сильно повреждал структуру и угнетал функцию МН. Все эти данные, рассматриваемые совместно, позволяют предположить, что фактором, который стимулирует пролиферацию ГЭР в МН мальков при стимуляциях, может быть избыточная концентрация Са2+, но экспериментально этого показано не было. Оставалось также неизвестным, какую роль играет обнаруженная реструктуризация ГЭР в механизмах адаптации, когда в МН повторяющимися краткосрочными стимуляциями индуцируется существенное увеличение резистентности нейронов к длительной стимуляции и, таким образом невосприимчивость к утомлению (Мошков, Ниукканен, 1976; Мошков, 1985; Михеева, 1999; Михеева и др., 2000). Невыяснено, как меняется распределение ионов Са2+ в незрелых МН в зависимости от функционального состояния, в том числе интактных и адаптированных до и после стимуляций, а также в процессе последующего отдыха после утомительной стимуляции. Необходимо было визуализировать сеть ретикулума в толще цитоплазмы, чтобы продемонстрировать, что этот органоид является единым цитоплазматическим компартментом в объеме всей клетки.

Для выяснения всех этих вопросов требовались специальные комплексные и морфофункциональные исследования.

Целью данной работы было исследование ультраструктуры ГЭР МН, находящихся в различных функциональных состояниях с тем, чтобы определить его роль в утомлении и адаптации против утомления, вызываемых однократной долговременной или повторяющимися кратковременными естественными стимуляциями, соответственно. Были поставлены следующие задачи:

1) Изучить методом количественной электронной микроскопии ультратонких срезов состояние ГЭР в МН в норме, после утомления и последующего отдыха в течении 5 суток, до полного восстановления нарушенной функции и структуры.

2) Изучить в ультратонких срезах состояние ГЭР адаптированных МН (с индуцированной увеличенной резистентностью против утомления) до и после утомительной стимуляции, а также после отдыха.

3) Провести качественный цитохимический анализ содержания ионов Са в МН с различной функциональной активностью: интактных, утомленных, адаптированных, стимулированных, а также после реабилитации.

4) Провести сравнительный количественный анализ функционального состояния МН и структуры ГЭР до и после ДВС на фоне воздействия киоторфина, блокатора Са - каналов.

5) Разработать методику замораживания-скалывания МН мальков золотых рыбок для визуализации сети ЭР как единого компартмента цитоплазмы.

Научная новизна. Впервые обнаружена асинхронность пролиферации ГЭР в дендрите и соме нейронов, находящихся на различных стадиях реабилитации (отдыха) после утомления. При исследовании ГЭР обнаружено, что в процессе адаптации происходит мощное развитие структуры ГЭР, что позволяет предположить участие ГЭР в формировании компенсаторных механизмов. Впервые изучена структура ГЭР после аппликации на МН киоторфина, блокатора кальциевых каналов, до и после ДВС, что позволило установить отсутствие л I пролиферации ГЭР при недостаточности ионов

Са в цитозоле и предположить, что сигналом для запуска пролиферации служит избыточная концентрация Са2+. Впервые осуществлено сравнительное цитохимическое исследование локализации ионов кальция в цитоплазме и афферентных синаптических окончаниях МН, находящихся в шести различных функциональных состояниях.

Разработана методика прицельного замораживания-скалывания МН мальков золотой рыбки для визуализации ГЭР как единого компартмента в объеме всей клетки.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Мавлютов, Тимур Альфредович

Выводы

1) Впервые показано, что процесс реабилитации функциональной активности МН мальков золотой рыбки после утомления, вызванного ДЕС, и процесс реструктуризации их гладкого ретикулума в соме и дендритах не совпадает по времени, отставая в дендритах на 1 - 3 дня, т.е., что ГЭР и после прекращения стимуляции нейронов продолжал пролиферировать, достигая максимума к 3-му

У дню пролиферации. 1'''

2) Показано, что адаптированное состояние МН мальков золотой рыбки, характеризующееся значительным усилением резистентности против утомления,^ обусловлено многократным увеличением в них протяженности сети ГЭР. Предположено, что такая гипертрофия ГЭР является постсинаптическим механизмом адаптации нейрона к повторяющимся стимуляциям.

3) Показано, что в процессе перераспределения ионов

Са после стимуляции, приводящей к утомлению, и последующего отдыха их основными конечными депо являются митохондрии и ядро. Последнее предполагает участие ионов Са2+ как сигнала в запуске генетических механизмов усиления синтеза белков ретикулума и объясняет отмеченную отставленную структурную реакцию ГЭР в дендритах.

-1124) Показано, что адаптированное состояние МН характеризуется повышением уровня цитозольных ионов Са2+. По-видимому, это активирует цитозольные процессы, идущие при участии Са2+, что повышает общее функциональное состояние МН и делает их менее чувствительными к всплескам концентрации Са2+, вызванным стимуляцией.

Л I

5) Впервые показано, что предварительная блокада Са каналов на внешней мембране МН препятствует пролиферации ГЭР после длительной стимуляции. Это предполагает, что обнаруженные нами перестройки ГЭР как после однократной длительной стимуляции, завершающейся утомлением, так и после повторяющихся коротких стимуляций, приводящих к адаптации, инициируются повышенными концентрациями Са в цитозоле МН и являются, таким образом, компенсаторной (адаптивной) реакцией клетки, которая способствует защите от повреждающего действия этих ионов.

6) Впервые разработан метод визуализации внутренней структуры МН мальков золотой рыбки замораживанием-скалыванием. Показано, что в МН гладкий ретикулум представляет собой единый компартмент, проннзывающии всю толщу цитоплазму сомы и дендритов. ^

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наша работа была посвящена изучению роли гладкого ретикулума в утомлении Маутнеровских нейронов мальков золотой рыбки и в адаптации к нему. Ранее было показано, что утомительная естественная стимуляция вызывает сильное угнетение функции МН и пролиферацию ретикулума (Санталова, Мошков 1995; 8ап1а1оуа, МобЫсоу, 1999). В то же время было известно, что последующий отдых не сразу реабилитирует физиологическое состояние, и требует времени для его нормализации (Мошков и др., 1980). Как ведет себя ретикулум в отдаленные сроки после стимуляции и согласуется ли его поведение с восстановлением функционального статуса нейрона, оставалось неизвестным. Эта задача послужила отправным пунктом наших исследований. Другой, еще более важный вопрос, который предстояло решить, касался выяснения роли ретикулума в постсинаптических механизмах адаптации МН мальков золотой рыбки, которая до этого не изучалась и оставалась неизвестной. До последнего времени все внимание исследователей концентрировалось на расшифровке пресинаптических механизмов ( Мошков, 1985; Михеева, 1999), постсинаптические механизмы рассматривались либо через призму участия цитоскелета в адаптации (Павлик и др., 1997), либо с точки зрения поведения поверхностных элементов ретикулума -субповерхностных цистерн (Мошков, Масюк 1981; Михеева и др, 2000), которые хотя и являются производными ГЭР, тем не менее по их изменению нельзя делать выводы о состоянии ретикулума в целом. Тем более, трудно анализировать изменчивость ретикулума во всем объеме клетки, по крайней мере в разных его локусах, например, в соме и в одном из дендритов.

Нами было обнаружено, что структурная перестройка гладкого ретикулума интактных МН после длительной утомительной стимуляции затрагивает как соматические, так и дендритные его отделы. Однако, по мере нормализации функции МН в результате нескольких суток отдыха, ретикулум ведет себя в соме и дендритах по-разному, причем структурная реорганизация, гипертрофия в дендритах усиливается в сроки, когда, казалось бы, функциональный ее смысл и предназначение исчерпались, так как к этому времени функция нормализуется. Другой интересный факт был обнаружен при изучении ретикулума адаптированных МН, которые характеризуются повышенной резистентностью против утомительной стимуляции. Оказалось, что, в таких нейронах, ретикулум изначально гипертрофирован до максимальных размеров, наблюдающихся у утомленных нейронов. При этом функциональное состояние адаптированных МН не только не снижено, но, наоборот, даже более активно, чем у интактных МН. Понять физиологический смысл такого явления удалось благодаря двум сериям экспериментов. Первая серия была посвящена выяснению топографии распределения ионов кальция в синапсах и цитоплазме МН, находящихся в разных функциональных состояниях. Оказалось, что адаптированные нейроны мальков рыб характеризуются очень высокой концентрацией Са2+ в цитозоле, что характерно для зрелых МН (МобЫсоу, БаМа^уа, 1995). Длительная стимуляция незначительно меняла интенсивность преципитации ионов, но не характер распределения. Рассматривая совместно эти данные и данные об изначальной гипертрофии адаптированных МН, которая не меняется последующей длительной стимуляцией, можно сделать следующее предположение: адаптированные МН характеризуются, по-видимому, как высокой способностью аккумулировать избыточные ионы Са2+, позволяющей секвестировать дополнительные ионы, поступающие при стимуляции (Беглеце, 1998), так и высокой скоростью обмена между внутриклеточными кальциевыми депо (ретикулумом) и цитозолем. Это помогает поддерживать высокий уровень функциональной активности в адаптированных МН и в нормальных условиях, когда работа афферентных синапсов не напряжена.

Вторая серия опытов была посвящена выяснению природы сигнала, инициирующего пролиферацию ретикулума при чрезвычайных или хронических регулярно повторяющихся кратковременных стимуляциях. Оказалось, что если заблокировать вход экстраклеточного кальция в МН киоторфином или верапамилом, то во-первых, резко и надолго снижается или даже полностью прекращается функциональная активность МН, по принципу кататонии. Во-вторых, последующая стимуляция таких нейронов не вызывает в них пролиферации ретикулума. Это позволяет предположить, что сигналом к запуску пролиферации может служить повышенная концентрация Са2+ в цитозоле, в случае сохранения ее на этом уровне достаточно длительное время. В процессе адаптации концентрация Са2+ поддерживается на невысоком уровне, но в течение весьма длительного времени - больше месяца. При длительной стимуляции - на высоком уровне, поддерживаемом несколько суток, в течение первых трех дней после ДСС. В последнем случае механизм пролиферации может запускаться сразу после возникновения такой ситуации, крайне опасной для клетки (Оггешш е! а1., 1989). В отсутствие такого избытка Са в цитоплазме, ретикулум сохраняет свою ювенильную структуру и не пролиферирует после стимуляции. Результаты экспериментов свидетельствуют в пользу высказанного предположения.

Таким образом, роль ретикулума в долговременной адаптации становится более понятной и объяснимой. Однако, эти данные были бы неполными и недостаточными без доказательства, что ретикулум присутствует в объеме всей клетки, как единый компартмент. Тогда их можно было бы объяснить локальными изменениями, а не генеральными. Опыты по визуализации ретикулума методом замораживания--скалывания показали, что действительно, в сколе \/ цитоплазмы и сомы и дендритов наблюдалась непрерывность мембран эндоплазматического ретикулума. Экстраполируя данные, полученные нами при изучении реплик с разных участков МН (сома, дендрит), можно уверенно утверждать, что такая непрерывность мембран ретикулума, а, следовательно, всех его компонентов, является неизменным свойством ретикулума во всей глубине цитоплазмы в объеме всего МН, точно также, как это было показано ранее в клетках Пуркинье мозжечка (Martone et al., 1993; Terasacki et al, 1993) и в фоторецепторных клетках (Feng et al., 1994)

Полученные данные свидетельствуют, что ГЭР не только способен к кратковременной реорганизации своей структуры после однократного сильного и продолжительного воздействия, но также может формировать долговременно сохраняющуюся пролиферацию в результате нанесения повторяющихся стимуляций умеренной силы в процессе адаптации. Запускающим сигналом, по-видимому, служит избыточная долгосохраняющаяся или постоянно поддерживающаяся повышенная концентрация Са2+ в цитозоле. Такая перестройка может предохранять постсинаптический нейрон от утомления и повреждения структуры и позволяет быстрее и эффективнее секвестировать избыток кальция в момент стимуляции, но также позволяет поддерживать высокую активность в спокойных условиях за счет высокой скорости обмена ионов кальция между цитозолем и депо. Тот факт, что эта реакция гипертрофии ретикулума затрагивает весь объем клетки, свидетельствует в пользу генерализованности процессов адаптации, что позволяет отнести его к постсинаптическим механизмам, находящихся под контролем генетического аппарата клеточного ядра. ^

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мавлютов, Тимур Альфредович, Пущино

1. Жердев Г.В., Мошков Д.А., Белозерцев Ю.А., Тирас Н.Р. 1991, Влияние изонитрозина и вестибулярной стимуляции на сому и дендриты Маутнеровских нейронов. Цитология. 33:20-23.

2. Загускин С.Л. 1981. Роль внутриклеточного кальция и энергетики нейрона в его адаптации к его адекватным и фармакологическим воздействиям. В кн.: Ультраструктура нейронов и фармакологические воздействия. Пущино, е.: 37-44.

3. Костюк П.Г.и др. 1998. Эндоплазматический ретикулум и митохондрии как элементы механизма внутриклеточной сигнализации в нервной клетке. Рос.Физиол. Журнал им. Сеченова. 84(10):979-84. Кэндел Э. 1980. Клеточные основы поведения. М., Мир, 1980.n I,

4. Ланкина Д.А. 1998. Особенности регуляции Ca -токов у зимоспящих животных. Автореф.канд.дисс.

5. Манина A.A. 1971. Ультраструктурные изменения и репаративные процессы в центральной нервной системе при различных воздействиях. Л., 199 с.

6. Машанский В.Ф., Рабинович И.М. 1987. Ранние реакции клеточных органоидов. М.: Наука, 119с.

7. Машковский И.О. 1988. Лекарственные препараты. Ташкент. Медицина. т.2. ^ u

8. Меркулова О.С., Даринский И.А. 1982. Реакция нейронов на длительную стимуляцию. Л. Наука, 170с.

9. Мошков Д.А., Ниукканен Л.Н.1976. Ультраструктурное изучение пластических свойств Маутнеровских нейронов рыб. ДАН СССР. (231)3:762-764.

10. Мошков Д.А. Адаптация и ультраструктура нейрона. 1985. М. Наука. 200с.

11. Мошков Д.А., Савельева Л.Н., Тирас Н.Р., Каллистратова E.H. 1992. Строение ретикулума Маутнеровских нейронов головастиков шпорцевой лягушки, выращенных при повышенной силе тяжести. Цитология. 34(5): 50-7.

12. Музафарова Л.Н„ Мошков Д.А., 1981. Зависимость стабильности

13. Маутнеровских нейронов к экстремальной сенсорной стимуляции отстепени афферентации. В кн.: ультраструктура нейрона ифармакологические воздействия. Пущино. С. 113-7.

14. Неворотин А.И. 1992. Эндоплазматический ретикулум. Цитология.34(8):3-27.

15. Ниукканен Н.Л., МошковсД.А. 1977. Маутнеровский нейрон как модель для изучения пластических изменений на клеточном уровне. В кн.: Физиологические и биохимические исследования памяти. Пущино. с.155-171.

16. Петруняка ВВ. 1987. Цитохимические методы выявления ультраструктурной локализации кальция. Цитология. 29(8):875-83.

17. Попова Э.Н., Горшечникова Е.П., 1972. Ультраструктурные изменения нейронов хвостатого ядра при фенаминовом возбуждении. Арх.анат.гистол.эибриол. 64(2):20-23.

18. Санталова И.М., Мошков Д.А. 1990. Исследование вклада двух разных афферентных входов в утомление маутнеровских нейронов мальков золотой рыбки. В сборнике: Ультраструктура и пластичность нейронов. Пущино, 1990,:91-100.

19. Тирас Н.Р., Мошков Д.А. 1987. Ультраструктура афферентных тормозных и возбуждающих синапсов Маутнеровских нейронов. Цитология. 29(3):288-94.

20. Тирас Н.Р., Потемкин В. В., Мошков Д. А. 1990. Действие каиновой кислоты на Маутнеровские нейроны адаптированных и неадаптированных рыб. Цитология. 32(8): 795 800. Уодингтон К. 1964. Морфогенез и генетика. М, 259с. Харазова, 1982;

21. Христолюбова Н.Б., Шилов А.Г., Киселева Е.В., Салганик Р.И. 1973.

22. Морфометрическое изучение ультраструктуры клеток печени крыс впроцессе гормональной индукции. Цитология. 15(23):254-9.

23. Чурилина С.Е. 1974. Действие вибрации на ультраструктуру нервныхклеток спинальных ганглиев крыс. Автореф.канд.дис.

24. Allen R.D. 1987/ The microtubule as an intracellular engine. Sci. Am.238(2):42-49.

25. Alford S., Frenquelli, B.G., Schofield J.G Collingridge, G.L. 1993.

26. Characterization of Ca2+ signals induced in hippocampal CA1 neurons by thesynaptic activation of NMD A receptors. J. Physiol. 469: 693-716.

27. Banno Т., Kohno K., 1996 Conformational changes of smooth endoplasmicreticulum induced by brief anoxia in rat Purkinje cells. J Comp Neurol. Jun3;369(3):462-71.

28. Banno T., Kohno K. 1998. Conformational changes of the smooth endoplasmic reticulum are facilitated by L-glutamate and its receptors in rat Purkinje cells.J Comp Neurol. Dec 14;402(2):252-63.

29. Barish M.E.1991. Increases in intracellular calcium ion concentration during depolarization of cultured embryonic Xenopus spinal neurones. J Physiol. 1991.444:545-65.

30. Bartelmez G.W. 1915. Mauthner's cell and the nucleus motorius tegmenti. J. Comp .Neurol. 158:55-79.

31. Baumann O, Lautenschlager, 1994. The role of actin filaments in the organization of the endoplasmic reticulum in honeybee photoreceptor cells. Cell Tissue Res. Dec;278(3):419-32.

32. Baumann O, 1998. Association of spectrin with a subcompartment of the endoplasmic reticulum in honeybee photoreceptor cells. Cell Motil Cytoskeleton. 41(l):74-86.

33. Berdan R.C., Caveney S. 1985. Gap junction ultrastructure in three steps conductance. Cell Tissue Research.239:l 11-22.

34. Berridge M.J., 1993. Inositol triphosphate and calcium signalling. Nature. 361 (6410): 315-325.

35. Bodian D. 1937. The structure of the vertebrate synaps: A study of the axon endings of Mauthner's cells and heighboring centers in the goldfish. J. Comp. Neurol. 68: 117-59.

36. Broadwell R.D. Cataldo A.M., 1984. The neuronal endoplasmic reticulum: its cytochemistry and contribution to the endomembrane system. II. Axons and terminals. J Comp Neurol. Dec 1;230(2):231-48.

37. Brorson J.R, Bleakman D. Gibbons S.J., Miller R.J. 1991. The properties of intracellular calcium stores in cultured rat cerebellar neurons. J Neurosci. 1991 Dec;! l(12):4024-43.

38. Buckley and Porter, 1975. Electron microscopy of critical point dried whole cultured cells. J Microsc. Jul; 104(2): 107-20.

39. Burgoyne and Morgan 1995. Ca2+ and secretory-vesicle dynamics. Trends Neurosci. Apr;18(4):191-6.

40. Canfield Y.G, Rose G.Y. 1993. Activation of Mauthner neurons during prey capture. J Compar. Physiology A. 172 (5): 611-18.

41. Chen L, Meng MQ. Compact and scattered gap junctions in diffusion mediated cell-cell communication. J Theor Biol. 1995 Sep 7;176(1):39-45.Chuang D.M. 1989. Neurotransmitter receptors and phosphoinoside turnover. Annu.Rev. Pharmacol. Toxicol. 29: 71-110.

42. Clapham D.E. 1995. Calcium signalling. 27 (80/2): 259 68.

43. Cohen A.S., Moore K.A., Bangalore R., Jafri M.S., Weinreich D., Kao J.P.1997.

44. Dabora S.L., Sheetz M P. 1988. The microtubule-dependent formation of a tubulovesicular network with characteristics of the ER from cultured cell extracts. Cell. Jul 1;54(1):27-35.

45. Diamond J. 1971. The Mauthner cell. In: Fish physiology N.Y., Acad. Press. 5: 265 346.

46. Douglas W.W. 1974. Involvement of calcium in exocitosis vesiculation sequence. Biochem Soc Symp. 39: 1-28.

47. Friel D.D., Tsien R.W., 1992. A caffeine- and ryanodine-sensitive Ca2+ store in bullfrog sympathetic neurones modulates effects of Ca2+ entry on Ca2+.i. J Physiol. May;450:217-46.

48. Furuichi T., Mikoshiba T. 1995. Inositol 1, 4, 5-trisphosphate receptor-mediated Ca2+ signaling in the brain. J Neurochem. 1995 Mar;64(3):953-60.

49. Goldsmith E.J. 1999. Calcium as a Cellular Regulator. N.Y.Ox.Uni.Press. 642pp.

50. Hardingham GE, Chawla S, Johnson CM, Bading H. 1997. Distinct functions of nuclear and cytoplasmic calcium in the control of gene expression. Nature. 16;385(6613): 260 265.

51. Heilbrunn L.V. 1952. An outline of General physiology. Saunders. Philadelphia.

52. Hernandez-Cruz A., Sala F., Adams P.R. 1990. Subcellular calcium transients visualized by confocal microscopy in a voltage-clamped vertebrate neuron. Science. Feb 16;247(4944):858-62.

53. Hernandez-Cruz A., Escobar A.L., Jimenez N. 1997. Ca -induced Ca release phenomena in mammalian sympathetic neurons are critically dependent on the rate of rise of trigger Ca2+. J Gen Physiol. Feb;l 09(2): 14767.

54. Hoth M, Fanger CM, Lewis RS. 1997. Mitochondrial regulation of store-operated calcium signaling in T lymphocytes. J Cell Biol. 5;137(3): 633 648. Hua S.Y., Nohmi M., Kuba K.

55. Jones A.L., and Fawcett D.W., 1966. Hypertrophy of the agranular endoplasmic reticulum in hamster liver induced by phénobarbital (with a review on the functions of this organelle in liver).J Histochem Cytochem. Mar; 14(3):215-32.

56. Kachar B., Reese T.S. 1988. The mechanism of cytoplasmic streaming in characean algal cells: sliding of endoplasmic reticulum along actin filaments. J Cell Biol. May; 106(5): 1545-5

57. Kano M., Garaschuk O., Verkhratsky A., Konnerth A. Ryanodine receptor-mediated intracellular calcium release in rat cerebellar Purkinje neurones. J Physiol. 1995 Aug 15;487 (Pt 1):1-16.

58. Kazmierczak J., Degens E.T. 1986. Calcium and the early eukeureotes. Mitteilungen aus dem Geologish-Paleontologishen Institute der Universität Hamburg. 61:1-20.

59. Kimmel CB, Schabtach E. 1974. Patterning in synaptic knobs which connect with Mauthner's cell (Ambystoma mexicanum). J Comp Neurol. Jul l;156(l):49-79.

60. Kimmel CB, Sessions SK, Kimmel RJ. 1981.

61. Morphogenesis and synaptogenesis of the zebrafish Mauthner neuron. J Comp Neurol. May l;198(l):101-20.

62. Koch G.L.E 1988. The endoplasmic reticulum and calcium storage . BioEssays. 12: 527 31.

63. Korkotian E, Segal M. 1998. Fast confocal imaging of calcium released fromstores in dendritic spines. Eur J Neurosci. Jun;10(6):2076-84.

64. Kreutzberg G.W. 1982. Acute neural reaction to injury. Repair andregeneration of the nervous sistem. Ed. Nicholls. Springier. :57 -69.

65. Kuba K, Nishi S. 1979. Characteristics of fast excitatory postsynaptic currentin bullfrog sympathetic ganglion cells. Effects of membrane potential,temperature and Ca ions. Pflugers Arch. Jan 31;378(3):205-12.

66. Mackrill J.J., Sesay A.K., Lai F.A. 1999. Autoimmune antigen megalin displays similarities with skeletal muscle ryanodine receptor/Ca2+ release channel. Int J Mol Med. Jun;3(6):625-32.

67. Mager R., Koch G. 1988. Identification of a cet of calcium-binding proteins in reticuloplasmin, the luminal content of the endoplasmic reticulum. J. Cell. Sci. 91: 61-70.

68. Markram H., Helm P.J., Sakmann B. 1995. Dendritic calcium transients evoked by single back-propagating action potentials in rat neocortical pyramidal neurons. J Physiol. May 15;485 (Pt l):l-20.

69. Mercer J.A., Seperack P.K., Strobel M.C., Copeland N.G., Jenkins N.A. 1991. Novel myosin heavy chain encoded by murine dilute coat colour locus. Nature. Feb 21;349(6311):709-13.

70. Mignery G.A., Sudhof T.C., Takei K„ De Camilli P. 1989. Putative receptor for inositol 1,4,5-trisphosphate similar to ryanodine receptor. Nature. Nov 9;342(6246): 192-5.

71. Miller, 1991 Miller RJ. The control of neuronal Ca2+ homeostasis. Prog Neurobiol. 37(3):255-85.

72. Nahorski SR. 1988. Inositol polyphosphates and neuronal calcium homeostasis. Trends Neurosci. Oct;ll(10):444-8.

73. Nussdarfer G.G., Mazzochi G., Rebonato L. 1971. Long-term trophic effect of ACTH on rat adrenocortical cells: an ultrastructural, morphometric and autoradiography study. Z. Zellfoch., Bd. 115, n 1, pp. 30 -45.

74. Nyquist S.E., Matschiner J.T., Morre D.J. 1971. Biochem Biophys. Acta. 244: 645-9.

75. Qrrenius S., McConkey D.I., Bellomo G. et al.,1989. Role of Ca2+ in toxic cell killing. TiPS-Juli. 10: 281-95.

76. Otsu K., Willard H.F., Khanna V.K., Zorzato F., Green N.M., MacLennan D.H. 1990. Molecular cloning of cDNA encoding the Ca2+ release channel (ryanodine receptor) of rabbit cardiac muscle sarcoplasmic reticulum. J Biol Chem. Aug 15;265(23):13472-83.

77. Pallade G.D. 1955. Studies on the endoplasmic reticulum. Simple dispositionin cells in situ. J. Biophys. Biochem. Cytol. 1(6): 567-82.

78. Pappas GD, Rose S. 1976. Localization of calcium deposits in the frogneuromuscular junction at rest and followingstimulation.Brain Res. Feb20;103(2):362-5.

79. Pears J., Jung R.T., Burchell A. 1989. Amiloride activation of hepatic microsomal glucose-6-phosphatase; activation of Tl? Biochim Biophys Acta. Dec 8;993(2-3):224-7.

80. Piccard J.J. 1976. Ultrastructure of the cementgland of a Xenopus laevis. J.Morphol. 148:193-207.

81. Porter K.R., Claude A., Fullan E.F. 1945. A study of tissue culture cells by electron microscope. J.Exp .Med., v 81: 233-41.

82. Protasi, Sun et al., 1996 Protasi F, Sun XH, Franzini-Armstrong C. Formationand maturation of the calcium release apparatus in developing and adult avianmyocardium. Dev Biol. Jan 10;173(l):265-78.

83. Putney J.W. Capacitative Calcium Entry. Springer. 1997.

84. Rassmunsen H. 1970. Cell communikation, calcium ion and cyclic adenosinmonophosphate. Science. 170:404-12.

85. Rathouz M.M., Vijayaraghavan S., Berg D.K. 1995Acetylcholine differentially affects intracellular calcium via nicotinic and muscarinic receptors on the same population of neurons. J Biol Chem. Jun 6;270(24): 14366-75.

86. Retzlaff E., Fontaine J. 1959. Reciprocal inhibition as indicared by a differential staining reaction. Science. 131:104-5.

87. Ringer S.A. 1883. A further contribution regarding the influence of the different constituents of the blood on the contraction of the heart. J. Physiol. (Lond). 4:29-42.

88. Sah P., McLachlan E.M. Ca(2+)-activated K+ currents underlying the afterhyperpolarization in guinea pig vagal neurons: a role for Ca(2+)-activated Ca2+release. Neuron. Aug;7(2):257-64.

89. Sah P. 1992. Role of calcium influx and buffering in the kinetics of Ca(2+)-activated K+ current in rat vagal motoneurons. J Neurophysiol. 1992 Dec;68(6):2237-47

90. Santalova I.M., Moshkov D.A. 1999. Smooth endoplasmic reticulum in fish Mauthner cells at different functional states. Neuroscience. Mar;89(2):593-602

91. Seyfarth E.A., Zottoli S.J. 1991.Ludwig Mauthner (1840-1894): neuroanatomist and noted ophthalmologist in Fin-de-Siecle Vienna. Brain Behav Evol.;37(5):252-9.

92. Seymour-Laurent K.J., Barish M.E. 1995. Inositol 1,4,5-trisphosphate and ryanodine receptor distributions and patterns of acetylcholine-and caffeineinduced calcium release in cultured mouse hippocampal neurons. J Neurosci. Apr;15(4):2592-608.

93. Shmigol A, Kirischuk S, Kostyuk P, Verkhratsky A. 1994. Differentproperties of caffeine-sensitive Ca2+ stores in peripheral and centralmammalian neurones. Pflugers Arch. Jan;426(l-2): 174-6.

94. Shmigol A., Verkhratsky A., Isenberg G. 1995. Calcium-induced calciumrelease in rat sensory neurons. J Physiol. Dec 15;489 (Pt 3):627-36.

95. Sharp AH, McPherson PS, Dawson TM, Aoki C, Campbell KP, Snyder SH.1993. Differential immunohistochemical localization of inositol 1,4,5Itrisphosphate- and ryanodine-sensitive Ca release channels in rat brain. J Neurosci. Jul;13(7):3051-63.

96. Simpson P.B., Challis R.A.J., Nahorski S.R. 1995. Neuronal Ca2+ stores:activation and function. Trends Neurosci. 18: 299-306.

97. Spacek J., Harris K.M. 1997. Three-dimensional organization of smoothendoplasmic reticulum in hippocampal CA1 dendrites and dendritic spines ofthe immature and mature rat. J Neurosci. Jan l;17(l):190-203.

98. Svoboda K, Tank DW, Denk W. 1996. Direct measurement of couplingbetween dendritic spines and shafts. Science. May 3;272(5262):716-9.

99. Spiro M.J., McKibbin. 1956. J.Biol.Chem. 219: 643-51.

100. Tabb J.S., Harmon K.O., DePina A.S., Langford G.M. 1996. Localization ofmyosin on tubuvesicular organelles in the squid gian axon immuno-EM,1. Biol.Bull. 191. 274-5.

101. Tabb JS, Molyneaux BJ, Cohen DL, Kuznetsov SA, Langford GM. 1998.Transport of ER vesicles on actin filaments in neurons by myosin V. J Cell Sci. Nov; 111 ( Pt 21):3221-34.

102. Tank DW, Sugimori M, Connor J.A. Llinas R.R.1988. Spatially resolved calcium dynamics of mammalian Purkinje cells in cerebellar slice. Science. 242:773-777.

103. Takagishi Y, Oda S, Hayasaka S, Dekker-Ohno K, Shikata T, Inouye M, Yamamura H. 1996. The dilute-lethal (dl) gene attacks a Ca2+ store in the dendritic spine of Purkinje cells in mice. Neurosci Lett. Sep 13;215(3):169-72.

104. Terasaki M., Slater N.T., Fein A., Schmidek A., Reese T.S. 1994. Continuous network of endoplasmic reticulum in cerebellar Purkinje neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. Aug 2;91(16):7510-4.

105. Trujillo-Cenoz O. 1962. Some aspects of the structural organization of the Arthropod ganglia. Z.Zellforch. 56: 649-82.

106. Tsai T.D., Barish M.E. 1995. Imaging of caffeine-inducible release of intracellular calcium in cultured embryonic mouse telencephalic neurons. J Neurobiol. Jun;27(2):252-65.

107. Tuttle R., Masuko S., Nakajima Y. 1986. Freeze-fracture study of the large myelinated club ending synapse on the goldfish Mauthner cell: special reference to the quantitative analysis of gap junctions. J Comp Neurol. Apr 8;246(2):202-ll.

108. Vale M.G. 1985. Effects of phenothiazine drugs on the active Ca2+ transport by sarcoplasmic reticulum. Biochem Pharmacol. Dec 15;34(24):4245-9. Verkhratsky A., Shmigol A. 1996. Calcium-induced calcium release in neurones. Cell Calcium. Jan;19(l):l-14.

109. Verkhratsky A, Toescu EC. 1998. Calcium and neuronal ageing. Trends Neurosci. 21(l):2-7.

110. Villa A., Podini P., Cleg D.O., Pozzan T., Meldolesi J. 1991. Intracellular Ca2+ stores in chicken Purkinje neurons: differential distribution of the low affinity Ca2+ bindings protein, calsequestrin of Ca-ATPase. J. Cell Biol. 113: 779-91.

111. Walton P.D., Airey J.A., Sutko J.L., Beck C.F., Mignery G.A., Sudhof T.C., Deerinck T.J., Ellisman M.H. 1991. Ryanodine and inositol trisphosphate receptors coexist in avian cerebellar Purkinje neurons. J Cell Biol. Jun;l 13(5): 1145-57.

112. Wang GJ, Thayer SA. 1996. Sequestration of glutamate-induced Ca2+ loads by mitochondria in cultured rat hippocampal neurons. J Neurophysiol. 76(3): 1611 -1621.

113. Yamada M, Mizuguchi M, Otsuka N, Ikeda K, Takahashi H. 1997. Ultrastructural localization of CD38 immunoreactivity in rat brain. Brain Res. May 9;756(l-2):52-60.

114. Yasargil GM, Akert K, Sandri C. 1986. Further morphological (freeze-fracture) evidence for an impulse generating function of Mauthner axon collaterals in the tench (Tinea tinea L.) spinal cord. Neurosci Lett. Oct 30;71(l):43-7.

115. Yasargil GM, Sandri C. 1990.Topography and ultrastructure of commissural interneurons that may establish reciprocal inhibitory connections of the Mauthner axons in the spinal cord of the tench, Tinea tinea L.J Neurocytol. Feb;19(l):l 11-26.

116. Zampighi GA, Kreman M, Boorer KJ, Loo DD, Bezanilla F, Ghandy G, Hall JE, Wright EM. A method for determining the unitary functional capacity of cloned channels and transporters expressed in Xenopus laevis oocytes. J Membr Biol. 1995 Nov;148(l):65-78.

117. Zottoli SJ, Hordes AR, Faber DS. 1987. Localization of optic tectal input to the ventral dendrite of the goldfish Mauthner cell. Brain Res. Jan 13;401(1):113-21.

118. Zottoli S.J., Faber D.S. 1999.The Mauthner cell: What has it taught us. The Neuroscientist. 54(9): 143-8.