Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние оксида азота на функцию нервно-мышечного синапса
ВАК РФ 03.00.13, Физиология
Автореферат диссертации по теме "Влияние оксида азота на функцию нервно-мышечного синапса"
На правах рукописи
РГБ ОД
ХАЛИУЛЛИНА РЕНАТА РЕНАТОВНА . п
1 8 ЯЧ9 Ж
ВЛИЯНИЕ ОКСИДА АЗОТА НА ФУНКЦИЮ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО СИНАПСА
03.00.13 - физиология человека и животных
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
КАЗАНЬ - 1999
Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии Казанского государственного медицинского университета.
Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор ЗЕФИРОВ А.Л.
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор ПОЛЕТАЕВ Г.И. доктор биологических наук, профессор ГАЙНУТДИНОВ Х.Л.
Ведущая организация - Московский государственный Университет им. М.В .Ломоносова
Защита состоится «Ц» января 2000 г. в И часов на заседании диссертационного Совета К 113.19.02 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. -физиология человека и животных при Казанском государственном педагогическом Университете по адресу: 420021, г. Казань, ул. Межлаука, 1.
С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Казанского государственного педагогического Университета по адресу: 420021, г. Казань, ул. Межлаука, 1.
Автореферат разослан « 0 » _1999 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат биологических наук,
профессор И.Ш.Макалеев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования
В последнее время пристальное внимание привлекает оксид азота(П) (N0), который выполняет множество разнообразных функций в различных биологических системах. Показано, что N0 участвует в бактерицидном и противоопухолевом эффектах лейкоцитов, расслаблении гладкой мускулатуры, цитотоксичности (Schuman, Madison, 1994; Реутов и др., 1998; Уразаев, Зефиров, 1999), является медиатором воспаления при ревматических, аутоиммунных, вирусных заболеваниях (Ialenti et al., 1992; Amin et al. 1995; Hooper et al., 1995; Star et al. 1995), участвует в ноцицептивных процессах (Haley et al. 1992), в обеспечении адекватной циркуляции крови в коже человека в покое, а также в ответ на ее согревание, облучение и другие воздействия (Goldsmith et al., 1996), модулирует образование тканевой жидкости и отеков (Hughes et al., 1990), играет роль в росте опухолей (Jenkins et al., 1995).
Особая роль отводится N0 как модулятору синаптических функций в различных отделах ЦНС. Так, в базальных ганглиях N0 почти в 2 раза увеличивает секрецию ацегилхолина (Lonart et al., 1992), в срезах полосатого тела мозга крыс N0 увеличивает базальную секрецию дофамина (Zhu, Luo, 1992; Hanbauer et al., 1992), модулирует токи через каналы NMDA-рецепторов (Dawson T. et al, 1991, 1992, 1993), выступает в роли ретроградного посредника в процессе долговременной потенциации в гиппокампе. (Schuman, Madison, 1994).
Нервно-мышечный синапс является классическим объектом для изучения синаптических функций. Основные закономерности функционирования нервно-мышечного синапса идентичны процессам, происходящим в синапсах ЦНС. На нервно-мышечном синапсе лягушки Rana pipiens было показано, что донор N0 нитропруссид натрия снижает амплитуду потенциалов концевой пластинки (Lindgren, Laird, 1994), влияет на неквантовую секрецию ацетилхолина (Muklitarov et al., 1999). На изолированной диафрагмальной мышце крысы показано, что N0 увеличивает амплитуду мышечных сокращений, действуя на пресинаптическом уровне и уменьшает ее, действуя на постсинаптичесом уровне (Ambiel and Alves, 1997). Однако, механизмы влияния N0 на нервно-мышечную передачу остаются неизученными. Не исследовано влияние этого агента на спонтанную и вызванную секрецию медиатора, ионные токи двигательного нервного окончания, репепторно-канальный комплекс постсинаптической мембраны, на такие важные характеристики синапса как постсинаптические формы кратковременной пластичности, в частности, на постсинаптическую потенциацию (Magazanik et al., 1984). Открытым остается вопрос о наличии в области нервно-мышечного синапса путей синтеза эндогенного N0 и возможном его участии в синаптической передаче.
Исследование механизмов влияния экзогенного и эндогенного NO на функцию нервно-мышечного синапса даст возможность расширить представления о роли N0 как модулятора синаптических функций.
Цель и задачи исследования
Целью настоящего исследования было изучение влияния экзогенного и эндогенного N0 на функционирование нервно-мышечного синапса лягушки. В соответствие с этой целью были поставлены следующие задачи: 1. Выяснить влияние донора N0 - нитропруссида натрия на спонтанную и вызванную секрецию медиатора при разных концентрациях ионов кальция, используя различные способы устранения мышечных сокращений и регистрации синаптических сигналов; 2 . Выяснить влияние N0 на ионные токи двигательного нервного окончания лягушки;
3. Изучить влияние экзогенного N0 на постсиналтические функции: амплитудно-временные параметры миниатюрных токов концевой пластинки (МТКГТ), их потенциалозависимость и постсинаптическую лотенциацию; 4 . Выявить возможное участие эндогенного N0 в регуляции синаптических функций с использованием субстрата для синтеза N0 и блокатора N0-синтазы.
Положения, выносимые на защиту
1. В нервно-мышечном соединении лягушки экзогенный N0 угнетает спонтанную и вызванную секрецию медиатора. Угнетающий секрецию эффект зависит от внеклеточной и внутриклеточной концентрации ионов кальция.
2 . N0 в нервно-мышечном синапсе лягушки оказывает позитивное влияние на выходящие потенциалзависимые калиевые токи через мембран)' нервного окончания и угнетающее - на кальций-активируемые калиевые токи. 3. Эндогенный N0 является естественным модулятором синаптической передачи в нервно-мышечном соединении лягушки, уменьшая секрецию медиатора из двигательных нервных окончаний.
Научная новизна
Проведено исследование влияния N0 на интенсивность спонтанной и вызванной секреции медиатора в нервно-мышечном синапсе лягушки. Показано, что N0, снижая частоту спонтанных сигналов и уменьшая амплитуду вызванных за счет снижения их квантового состава, действует на пресинаптическом уровне. Была установлена зависимость эффектов нитропруссида натрия от внеклеточной и внутриклеточной концентрации ионов кальция: чем выше концентрация ионов кальция, тем слабее эффект. В работе впервые было исследовано влияние НО на ионные токи двигательного нервного окончания лягушки. Было выявлено, что в основе действия N0 лежит позитивное влияние на потенциалзависимые калиевые токи и угнетающее - на кальций-активируемые калиевые токи.
Показано, что нитропруссид натрия не влияет ни на амплитудно-временные характеристики МТКП, ни на их потенциалозависимость, что свидетельствует об отсутствии постсинаптических эффектов. С использованием субстрата для синтеза N0 и блокатора ЫО-синтазы показано, что эндогенный N0 в естественных условиях может модулировать синаптическую передачу, угнетая секрецию медиатора из двигательных нервных окончаний.
Научно-практическая ценность
Проведенное исследование имеет важное теоретическое значение. Полученные результаты позволяют расширить представление о роли N0 в процессе синаптической передачи, сделать вывод о механизмах модулирующего влияния N0 на электрогенез нервного окончания и секрецию медиатора. Сделано заключение о наличии эндогенных путей синтеза N0 в области синапса.
Результаты исследования имеют и практическую ценность для физиологов, фармакологов и нейрохимиков при изучении влияния нейромодуляторов и газообразных посредников на синаптическую передачу и двигательный аппарат.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы доложены на Симпозиуме по нейропатологии и прикладной нейробиологии (Париж, 1996), на 3-ей Республиканской конференции молодых учёных и специалистов (Казань, 1997), на 3-м съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1997), на Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Казань, 1997), на научной конференции, посвященной 35-летию центральной научно-исследовательской лаборатории КГМУ (Казань, 1997), симпозиуме и школе-семинаре молодых учёных и учителей (Казань, 1998), на V Всероссийской школе молодых учёных (Казань, 1998), на Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы валеологии и синаптологии" (Набережные Челны, 1999), на Всемирном конгрессе по нейронаукам (Иерусалим, 1999), на международном конгрессе по нейрохимии (Берлин, 1999), на VI Всероссийской школе молодых ученых "Актуальные проблемы нейробиологии", Казань, 1999.
Реализация результатов исследования
По материалам диссертации опубликовано 14 работ. Результаты исследований включены в лекционный курс по нормальной физиологии для студентов Казанского государственного медицинского университета.
Структура и объем диссертации
Диссертация объемом 101 страница состоит из введения, обзора литературы, описания методики исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Список
цитируемой литературы включает 218 названий, из них 26 отечественных и 192 иностранных авторов. Диссертация содержит 25 рисунков и 14 таблиц.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты проводили на нервно-мышечных препаратах кожно-грудинной и портняжной мышцы лягушки Rana ridibiinda в осенне-зимний период. Лягушек содержали в террариуме при температуре 4-6° С. За несколько часов до начала эксперимента их переносили в помещение с комнатной температурой, где они находились до начала препаровки.
Под эфирным наркозом лягушек декапитировали и производили препаровку. Нервно-мышечный препарат выделяли и помещали в ванночку. Кожно-грудинную мышц>' растягивали на 110-120% от первоначальной длины при помощи стальных крючков. Портняжную мышцу фиксировали с помощью тонких металлических игл на диске из смолы Sylgard (США).
Ванночка, где размещался нервно-мышечный препарат, была выполнена из органического стекла и имела рабочий объем Змл. К ванночке были подсоединены поливиниловые трубки, идущие от стаканчиков перфузионной системы. Нерв всасывали в пластмассовую пипетку, укрепленную в стенке ванночки, где были расположены два серебряных электрода для раздражения нерва.
Для работы использовали стандартный раствор Рингера следующего состава (в ммоль/л): NaCl - 118,0; КС1 - 2,5; СаС12 - 1,8; NaHC03 - 2,4. Все эксперименты проведены при температуре 20° С, рН раствора поддерживали на уровне 7,2-7,4.
Для устранения сокращения мышечных волокон и генерации в них потенциала действия (ПД) использовали следующие способы: 1) понижение содержания ионов кальция в перфузионном растворе (0,4 ммоль/л) и добавление ионов Mg2" (2,0 ммоль/л) - «магнезиальный» препарат; 2) добавление d-тубокурарина (ТБК) в перфузионный раствор (ТБК-ЗхЮ° моль/л); 3) поперечное рассечение мышечных волокон.
При проведении серии экспериментов с парной стимуляцией двигательного нерва использовали обратимый ингибитор ацетилхолинэстеразы - прозерин (Serva, США) в концентрации ЗхЮ'6 моль/л.
Для регистрации МТКП и вызванных раздражением двигательного нерва токов концевой пластинки (ТКП) использовали внеклеточное отведение и внутриклеточное отведение в условиях двухэлектродной фиксации мембранного потенциала мышечных волокон (Костюк, 1960). В первом случае использовали внеклеточные стеклянные микроэлектроды с диаметром кончика 2-5 мкм, заполненные раствором NaCl в концентрации 1моль/л. Во втором случае использовали два внутриклеточных стеклянных микроэлектрода с диаметром кончика менее 1 мкм, заполненные раствором КС1 в концентрации 1
моль/л. Вызванные ответы нервного окончания отводили внеклеточно. Регистрацию и анализ сигналов осуществляли автоматически при помощи платы АЦП.
Раздражение двигательного нерва производили прямоугольными электрическими импульсами длительностью 0,2-0,3 мсек, сверхгюроговой амплитуды с частотой 0,5-1 Гц.
Квантовый состав ТКП - m определяли в «магнезиальном» препарате методом выпадений по формуле: m=lnN/Nl,
где N - количество раздражений, N1 - количество раздражений, не вызвавших ТКП (Каменская, 1972).
Для статистической обработки экспериментальных данных использовались пакеты программ «Excel», «Origin», «SigmaStat». Достоверность разности оценивали по критерию Стьюдента и критерию Уилкоксона (Борнштейн, 1986).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Влияние нитропруссида натрия на вызванную секрецию медиатора
При всех использованных методах блокирования нервно-мышечной передачи и методах регистрации донор экзогенного N0 - нитропруссид натрия в концентрации 100 мкмоль/л снижал амплитуду одиночных ТКП. В препаратах, б которых нервно-мышечная передача была заблокирована ТБК (внеклеточная концентрация ионов кальция - 1,8 ммоль/л) средняя амплитуда ТКП снижалась через 15 мин. действия вещества до 89,4±10,6%, а через 50 мин. - до 86,8±7,3% (п=7; р<0,05) (рис.1). В «магнезиальном» препарате (концентрация ионов кальция - 0,4 ммоль/л) при внеклеточном отведении нитропруссид натрия через 50 мин действия снижал среднюю амплитуду ТКП до 17,3±3,2% (п=12; р<0,05) исходной величины. Расчет квантового состава (Katz, 1966) показал, что снижение амплитуды ТКП сопровождается его уменьшением. Квантовый состав ТКП через 10 мин. действия нитропруссида натрия снижался до 45,6±5,3%,а через 50 мин. - до 11,26+1,1% исходной величины (п=12; р<0,05).
В следующей серии экспериментов повышали внутриклеточную концентрацию ионов кальция путем добавления в раствор кофеина в концентрации 1 ммоль/л. Известно, что кофеин способствует выход)' ионов кальция из зндоплазматического ретикулума нервного окончания, активируя рианодиновые рецепторы (кальций-активируемые кальциевые каналы), через которые осуществляется выброс ионов кальция в цитоплазму, что приводит к повышению его внутриклеточной концентрации (Meszaros L.G. et al., 1966; Балезина, Сурова, 1998). При добавлении кофеина в перфузионную среду получали заметное увеличение амплитуды ТКП и квантового состава, Уже к 15 минутам действия вещества амплитуда ТКП возрастала до 165,2±30,4%,
квантовый состав до 302±22,5% относительно нормы. Нитропруссид натрия в концентрации 100 мкмоль/л на фоне действия кофеина своего эффекта на секрецию медиатора практически не оказывал.
Из вышеизложенных результатов экспериментов следует, что донор N0 -нитропруссид натрия обладает угнетающим эффектом на вызванную секрецию медиатора, причем выраженность этого эффекта зависит от вне- и внутриклеточной концентрации ионов кальция.
%
Рис. 1. Влияние нитропруссида натрия (1,2), Ь-аргинина (3) и №-нитро-Ь-аргинин метилового эфира (4) на амплитуду ТКП (столбиковая диаграмма направлена вверх) и амплитуду 3-ей фазы вызванного ответа нервного окончания (столбиковая диаграмма направлена вниз).
По оси абсцисс:1 - Концентрация ионов кальция - 1,8 ммоль/л, ТБК- ЗхЮ'* молил; 2,3,4 - Концентрация ионов кальция - 0,4 лшоль'л;. Концентрация исследуемых веществ - 100 мкмолъ/л Усредненные параметры сигналов в контроле приняты за 100%, обозначены пунктиром. По оси ординат: амплитуда ТКП (в %). Представленные данные для нитропруссида натрия получены на 50 мин действия вещества, для Ь-аргинина и Ь-ЬТАМЕ - на 60 мин. действия вещества.
Использование инактивированных растворов нитропруссида натрия
Известно, что при распаде нитропруссида натрия в водных растворах в эквивалентных отношениях образуются N0 и Ь-цитруллин. Чтобы выявить действующее начало эффектов нитропруссида натрия, мы инактивировапи N0
двумя способами (Lindgren, Laird, 1994): 1) выдерживанием растворов нитропруссида натрия на свету в течение 7 дней; 2)добавлением в растворы нитропруссида натрия гемоглобина (Hemoglobin bovine («Sigma»)) в концентрации 100 мкм, железосодержащий центр которого эффективно связывает N0. Такие растворы своего действия не оказывали, из чего можно сделать вывод, что все вышеперечисленные эффекты были вызваны NO.
Влияние нитропруссида натрия на ионные токи двигательного нервного окончания.
Известно, что процесс освобождения медиатора из двигательного нервного окончання запускается распространяющимся ПД. Амплитуда и длительность ПД связаны с протеканием ионных токов через мембрану нервного окончания. В следующих сериях экспериментов мы анализировали влияние нитропруссида натрия на форму, вызванного раздражением двигательного нерва, внеклеточно регистрируемого ответа нервного окончания. Этот ответ отражает ионные токи, протекающие через мембрану нервного окончания при возбуждении (Mallart, 1984; Зефиров, Халилов, 1985).
В норме в проксимальных участках нервного окончания лягушки регистрируется трехфазный ответ, состоящий из первой и третьей положительной и второй отрицательной фаз. Известно, что первая фаза трехфазного ответа нервного окончания представляет собой пассивный (емкостной) выходящий ток, генерируемый набегающим ПД, вторая фаза -входящий натриевый ток, а третья фаза - выходящий качиевый ток мембраны нервного окончания (Mallart, 1984; Зефиров, Халилов, 1985).
На фоне действия нитропруссида натрия в «магнезиальном» растворе со сниженной концентрацией ионов кальция (0,4 ммоль/л) происходило постепенное увеличение амплитуды третьей положительной фазы ответа, отражающей кинетику выходящих калиевых токов, которая уже через 15 мин возрастала до 201 ± 17,92 %, а через 50 мин до 275 ± 13,8 % (п=12, р<0,05) исходной величины (рис.1; рис.2).
При нормальной внеклеточной концентрации ионов кальция (1,8 ммоль/л) нитропруссид натрия также увеличивал амплитуду третьей фазы ответа нервного окончания, однако это увеличение было значительно меньше - через 15 мин действия - 124,85±11,8%, а через 50 мин - 111,42±8,5% исходной (п=9: р<0,05) (рис.1; рис. 2). Амплитудно-временные параметры первой и второй фазы при действии нитропруссида натрия не изменялись.
При увеличении внутриклеточной концентрации ионов кальция путем добавления в перфузионный раствор кофеина в концентрации 1 ммоль/л, нитропруссид натрия вызывал лишь незначительное увеличение амплитуды 3-ей фазы вызванного ответа двигательного нервного окончания, которое было недостоверным.
Полученные данные свидетельствуют о том, что экзогенный NO способен трансформировать форму внеклеточно регистрируемых вызванных ответов
нервного окончания, влияя на выходящие калиевые токи нервного окончания, причем этот эффект зависит от внеклеточной и внутриклеточной концентрации ионов кальция.
Эффект нитропруссида натрия на фоне действия 4-аминопиридина
Калиевые выходящие токи нервного окончания преимущественно представлены токами через потенциалзависимые и кальций-активируемые калиевые каналы (Зефиров, Халилов, 1985). Для того, чтобы ответить на вопрос через какие калиевые канаты осуществляется эффект нитропруссида натрия, мы использовали специфический блокатор потенциалзависимых калиевых каналов - 4-аминопиридин. Перфузия нервно-мышечного препарата раствором 4-аминолиридина в концентрации 0,1 ммоль/л (внеклеточная концентрация ионов кальция 0,4 ммоль/л) приводила к небольшому увеличению амплитуды третьей фазы ответа нервного окончания, усилению секреции медиатора и появлению повторной активности нервного окончания. Все эти проявления характерны для блокирования потенциалзависимых калиевых каналов, приводящему к затягиванию фазы реполяризации пресинаптического ПД и увеличению входящего кальциевого тока (Зефиров, Халилов, 1985). В растворе с пониженной концентрацией ионов кальция на фоне действия 4-аминопиридина нитропруссид натрия не изменял амплитуду третьей фазы ответа нервного окончания. Это свидетельствует о том, что N0 оказывает активирующее (позитивное) действие на потенциалзависимые калиевые токи. Увеличение потенциалзависимых калиевых токов должно привести к укорочению фазы реполяризации ПД, уменьшению входящего кальциевого тока и, соответственно, секреции медиатора.
При нормальной внеклеточной концентрации ионов кальция (1,8 ммоль/л) 4-аминопиридин значительно увеличивал амплитуду третьей фазы ответа нервного окончания, а нитропруссид натрия на фоне действия 4-аминопиридина вызывал выраженное угнетение амплитуды третьей фазы ответа, которая в нескольких экспериментах вообще исчезала и сигнал становился двухфазным (рис. 2). Последнее свидетельствует об уменьшении кальций-активируемого калиевого тока. Поскольку кальций-активируемый калиевый ток является естественным ограничителем кальциевого тока, то экзогенный N0 в условиях блокирования потенциалзависимых калиевых каналов удлиняет пресинаптический ПД, увеличивает входящий кальциевый ток и секрецию медиатора. Таким образом, экзогенный N0 обладает двумя противоположными влияниями на выходящие калиевые токи двигательного нервного окончания: усиливает потенциалзависимый калиевый ток и угнетает кальций-активируемый калиевый ток. Можно предположить, что экзогенный N0 модифицирует работу калиевых каналов нервного окончания и в зависимости от внутриклеточной концентрации ионов кальция изменяет
длительность пресинаптического ПД, величину входящего кальциевого тока и вызванную секрецию медиатора. Эти заключения позволяют объяснить тот факт, что увеличение 3-ей фазы ответа нервного окончания и угнетение вызванной секреции медиатора под действием N0 в растворе с концентрацией ионов кальция - 1,8 ммоль/л значительно меньше, чем с концентрацией 0,4 ммоль/л. При низких концентрациях ионов кальция кальций-активируемый калиевый ток незначителен и проявляется позитивный эффект только на потенциалзависимые калиевые токи. При высоких концентрациях ионов кальция к этому эффекту присоединяется негативный эффект на кальций-активируемые калиевые токи.
Все полученные эффекты донора экзогенного N0 - нитропруссида натрия отмывачись очень медленно, исходные параметры анализируемых сигналов восстанавливались в течение нескольких часов.
0.25 мв
1 мс
0.25 мВ
0.5 мс
Рис. 2. Влияние нитропруссида натрия (100 мкм/л) па ответы нервного окончания и ТКЛ.
А - Внеклеточная концентраг^ия ионов кальция - 0,4 лмюльл., Б -Внеклеточная концентрация ионов кальция -1,8 ммолы'л, концентрация ТБК - 3x10'5молъ/л. В - Внеклеточная концентрация ионов кальция -1,8 ммолъл, кон1(ентрация 4-аминопиридина -0,1 ммолъ/л, концентрация ТБК - 5x10°
МОЛЬ'Л.
Стрелками указано действие нитропруссида натрия.
Влияние нитропруссида натрия на частоту. амплитудно-временные характеристики и потенциалозависимость МТКП
Амплитуда ТКП может зависеть как от пре-, так и от постсинаптических факторов. Чтобы ответить на вопрос, действует ли N0 на постсинаптическом уровне, мы занимались анализом МТКП.
Влияние нитролрз'ссида натрия на МТКП исследовали в условиях двухмикроэлектродной фиксации мембранного потенциала. Обнаружено, что нитропруссид натрия вызывал резкое уменьшение частоты МТКП (рис.3), которая через 30 мин. действия вещества составляла 22,7±5,3% исходной (п=9; р<0,05).
В контроле при потенциале фиксации -70 мВ амплитуда МТКП составила 4 нА, спад описывался одной экспонентой с постоянной времени спада 1,1 мс. При гиперполяризации мембраны происходило увеличение амплитуды и замедление спада МТКП. Нитропруссид натрия в концентрации 100 мкм/л не влиял ни на амплитуду, ни на постоянную времени спада, ни на потенциалозависимость МТКП. (рис.3),
Амплитудно-временные параметры МТКП зависят, главным образом, от количества освобождаемого медиатора (т.е. величины кванта), от активности ацетилхолинэстеразы, плотности ацетилхолиновых рецепторов на постсинаптической мембране и времени открытого состояния ионного канала ацетилхолинового рецептора (Уап Оег С1оо1:, Мо1цо, 1994). Отсутствие влияния нитропруссида натрия на амплитуду, временной ход и потенциалозависимость МТКП свидетельствует об отсутствии постсинаптического влияния экзогенного N0.
Влияние нитропруссида натрия на амплитуду и длительность ТКП при парной стимуляции двигательного нерва
На основании полученных ранее результатов можно сделать вывод, что донор экзогенного N0 не влияет на быстрые элементарные события на постсинаптической мембране. Это, однако, не исключало того, что модификации подвергается такая постсинаптическая форма кратковременной пластичности, как постсинаптическая потенциация (Magazanik е[ а!., 1984; Гиниатуллин и др., 1986). Поэтому в следующей серии экспериментов изучали влияние нитропруссида натрия на эту форму кратковременной пластичности. В контрольных экспериментах при парной стимуляции двигательного нерва с интервалом 100 мс постсинаптическая потенциация, оцениваемая как превышение длительности времени спада второго ТКП над длительностью первого ТКП, была 114,5±2,5°/о (п=14; р<0,05). Под действием нитропруссида натрия, несмотря на падение амплитуды и некоторого укорочения ТКП за счет уменьшения вызванной секреции медиатора, эта постсинаптическая форма кратковременной пластичности не изменялась, составляя 114,7+2,3% (п=14; р>0,05).
Рис. 3 Влияние нитропруссида натрия на спонтанную секрецию медиатора. Двухэлектродная фиксация потенциала.
А: Усредненные МТКП:
1) в контроле; 2) при действии нитропруссида натрия в концентрации 100 мкмолъ/л;
Б: Частота МТКП (имп.с): 1) в норме; 2) через 40 минут действия нитропруссида натрия;
В: Амплитуда МТКП в норме и при действии нитропруссида натрия при различных уровнях мембранного потенциала. По оси абсцисс - мембранный потенциал мышечного волокна (в мВ), по оси ординат - амплитуда МТКП (а нА). Светлые квадраты - контроль, темные - эффект нитропруссида натрия;
Г: Постоянная времени спада МТКП в норме и при действии ниторпруссида натрия при различных уровнях мембранного потенциала. По оси абсцисс -мембранный потенциал (в мВ), по оси ординат - постоянная времени спада (в мс). Остальные обозначения те же, что и на В.
Действие эндогенного N0
После полученных результатов по влиянию экзогенного N0 па спонтанную и вызванную секрецию медиатора, нашей задачей было выяснить, имеется ли в области нервно-мышечного синапса эндогенный N0 и механизм для его синтеза. Известно, что реакцию образования N0 из L-аргинина катализирует фермент NO-синтаза (Schuman, Madison, 1994). Для решения поставленной задачи мы попытались подействовать на некоторые звенья
синтеза NO: увеличить концентрацию субстрата и заблокировать NO-синтазу. Для этого использовали субстрат для синтеза N0 - L-аргинин и конкурентный ингибитор NO-синтазы - №-нитро-Ь-аргинин метиловый эфир (L-NAME).
Действие субстрата для синтеза N0 - L-аргинина на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания
L-аргинин в концентрации 100 мкмоль/л в «магнезиальном» растворе (внеклеточная концентрация ионов кальция - 0,4 ммоль/л) оказывал угнетающее влияние на вызванную секрецию медиатора, уменьшая амплитуду ТКП (рис. 1) и квантовый состав. Амплитуда ТКП к 30 мин. действия вещества составляла 61,7±3,1%, к 60 мин. снижалась до 53,2±4,5%. Снижение амплитуды ТКП сопровождалось уменьшением квантового состава. К 30 мин. действия вещества квантовый состав ТКП составлял 86,1+3,1%,а к 60 мин. - 80,1±5,8% (п=9, р<0,005) относительно нормы.
L-аргинин также вызывал увеличение амплитуды 3-ей фазы ответа нервного окончания. К 30 мин. действия вещества она возросла до 106,2+2,6%. а к 60 мин. - 112,7±3,5% относительно нормы (п=9, р<0,005) (рисЛ ).
Действие L-NAME на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания
L-NAME является конкурентным ингибитором NO-синтазы, так как конкурирует с L-аргинином за место связывания с ферментом. (Schuman, Madison, 1994). В концентрации 100 мкмоль/л он оказывал противоположное L-аргинину действие, увеличивая амплитуду ТКП, квантовый состав и уменьшая амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания (рис.1).
Через 30 мин. действия вещества амплитуда ТКП увеличивалась до 180,8+17,4% относительно нормы, через 60 мин. - 258,9±43,6% (а=9; р<0,005). Квантовый состав ТКП через 30 мин. действия вещества составлял 338,4±33,8%, а через 60 мин. - 289,1+21,6% (п=9; р<0,005).
L-NAME влиял также на ионные токи, уменьшая амплитуду 3-ей фазы ответов нервного окончания (рис.1). Так, к 30 мин действия вещества она составляла 90,0±4,6% от нормы, а к 60 мин. - 81,6±4,4% (п=9; р<0,005).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в области нервно-мышечного синапса в норме существует собственный механизм для синтеза NO. Добавляя субстрат для синтеза NO - L-аргинин, мы усиливаем процесс образования эндогенного NO, что приводит к появлению эффектов, сходных с теми, которые были получены в результате воздействия экзогенного NO. Блокируя NO-синтазу L-NAME, мы снижаем образование эндогенного NO, и, как следствие, наблюдаем увеличение секреции медиатора, квантового состава и уменьшение амплитуды 3-ей фазы ответа нервного окончания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Известно, что N0 является модулятором синаптических функций в центральных и периферических синапсах, влияя на различные звенья синаптической передачи (Schuman, Madison, 1994; Уразаев, Зефиров, 1999). Настоящая работа была посвящена исследованию влияния N0 на функцию нервно-мышечного синапса лягушки. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что N0 оказывает выраженное влияние на спонтанную и вызванную секрецию медиатора, на выходящие калиевые токи через мембрану двигательного нервного окончания. Влияние N0 на вызванную секрецию медиатора в значительной степени связано с разнонаправленным воздействием на потенциалзависимые и кальций-активируемые калиевые токи. Можно предположить, что N0 изменяет функциональные свойства иониых каналов. Влияние на спонтанную секрецию может быть связано и с прямым воздействием на механизм освобождения медиатора.. Результаты экспериментов, проведенных с L-аргинином и L-NAME свидетельствуют о том, что N0 в естественных условиях образуется в области нервно-мышечного синапса и оказывает модулирующее влияние на секрецию медиатора.
ВЫВОДЫ:
1. Нитропруссид натрия (донор N0) в нервно-мышечном синапсе лягушки вызывает угнетение вызванного освобождения медиатора, что выражается в уменьшении амплитуды ТКП и снижении квантового состава ТКП. 2 . Нитропруссид натрия трансформирует форму внеклеточно регистрируемых вызванных ответов нервного окончания, увеличивая амплитуду третьей фазы, отражающей кинетику выходящих калиевых токов.
3. Выраженность угнетающего эффекта нитропруссида натрия на вызванную секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания зависит от внеклеточной и внутриклеточной концентрации ионов кальция.
4. В условиях блокирования потенциалзависимых калиевых каналов 4-аминопиридином и низком уровне ионов кальция нитропруссид натрия не оказывает влияния на третью фазу ответа нервного окончания.
5. При нормальном уровне ионов кальция в растворе и заблокированных потенциалзависимых калиевых каналах нитропруссид натрия уменьшает амплитуду третьей фазы ответа нервного окончания вплоть до полного ее исчезновения.
6. Зависимость эффектов экзогенного N0 на секрецию медиатора и форму вызванного ответа нервного окончания от уровня вне- и внутриклеточной концентрации ионов кальция связана с его разнонаправленным действием на кальций-активируемые и потенциалзависимые калиевые токи.
7 . Нитропруссид натрия снижает частоту МТКП, не влияя при этом на их амплитудно-временные параметры и потенциалозависимость. Это указывает
на отсутствие эффектов донора N0 на функциональные характеристики постсинаптической мембраны. 8. Растворы нитропруссида натрия, инактивированные гемоглобином и
выдерживанием на свету, своего действия не оказывают 9 . Субстрат для синтеза N0 - Ь-аргинин оказывает действие, аналогичное нитропруссиду натрия: угнетает секрецию медиатора, уменьшает квантовый состав ТКП и увеличивает амплитуду третьей фазы вызванного ответа нервного окончания. 10. Ингибитор МО-синтазы нитро-Ь-аргинин увеличивает амплитуду ТКП, квантовый состав ТКП и уменьшает амплитуду третьей фазы вызванного ответа нервного окончания.
СПИСОК РАБОТ,ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Cheranov S.Yu., Chaliullina R.R., Zeñrov A.L. Quanta of transmitter responsible for abnormal miniature endplate current are not liberated from active zones // Neuropathology Applied Neurobiology. - 1996. - V.22. - N1. - P.106-107.
2. Зефиров А.Л., Халиуллина P.P. Возможная роль NO в функции нервно-мышечного синапса // Тезисы 3-ей Республиканской конференции молодых учёных и специалистов. - Казань. - 1997. - С.72.
3. Гчниагуллин P.A., Зефиров А.Л., Соколова Е.М., Халиуллина P.P. Влияние нитропруссида натрия на параметры токов концевой пластинки при ритмическом раздражении // Тезисы 3-го съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск. - 1997. - С.41-42.
4. Халиуллина P.P., Зефиров А.Л. Методические подходы для выявления роли эндогенного оксида азота (N0) в функции нервно-мышечного синапса // Материалы научной конференции, посвященной 35-летию центральной научно-исследовательской лаборатории КГМУ. - Казань. - 1997. - С.71.
5. Зефиров А.Л., Халиуллина P.P. Влияние нитропруссида натрия (донора N0) на пре- и постсинаптические звенья синаптической передачи Н Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов. - Казань. - 1997. -С. 30-31.
6. Халиуллина P.P., Зефиров А.Л. Влияние N0 на синаптаческую передачу II Тезисы V Всероссийской школы молодых учёных. - Казань. - 1998. - С.67-68.
7. Зефиров А.Л., Халиуллина P.P. Влияние экзогенного и эндогенного N0 на квантовую секрецию медиатора из двигательного нервного окончания // Тезисы симпозиума и школы-семинара молодых учёных и учителей. - Казань. -1998.-С. 45-46.
8. Халиуллина P.P., Анучин A.A., Зефиров А.Л. Роль аденилатциклазного пути в эффектах экзогенного оксида азота (N0) // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы валеологии и синаптологии". - Набережные Челны. -1999. - С.88.
9. Халиуллина P.P., Зефиров А.Л. Влияние N0 (N0) на ионные токи нервного окончания лягушки // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы валеологии и синаптологии". -Набережные Челны. - 1999. - С.89.
10.Зефиров А.Л., Халиуллина P.P., Соколова Е.М., Гиниатуллин P.A. Влияние нитропруссида натрия на освобождение медиатора и функциональные свойства постсинаптической мембраны в нервно-мышечном синапсе // Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. - 1999. - Т.85. - №5. - С.663-670.
1 1 .Khaliullina R.R., Anuchin A.A., Yacovlev A.V , Zefirov A.L. Role of endogenous nitric oxide in function of neuromuscular synapse // World Congress of Neuroscience. - Jerusalem. - 1999. - P.213.
12.Khaliullina R.R., Zefirov A.L. The calcium-dependence of sodium nitropmsside's effects on transmitter release at the neuromuscular junction // J.Neurochem. -Vol.73.-Suppl. - 1999.-P. S91.
13.Халиуллина P.P., Анучин A.A., Зефиров А.Л. Зависимость эффектов экзогенного N0 на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания лягушки от концентрации кальция // Тезисы пленарных докладов и стендовых сообщений VI Всероссийской школы молодых ученых "Актуальные проблемы нейробиологии". - Казань. - 1999. - С. 119-120.
14.Зефиров А.Л., Халиуллина P.P., Анучин А.А. Эффекты экзогенного N0 на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - Т. 128. - №8. - 1999. -С.144-147.
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Халиуллина, Рената Ренатовна
1. ВВЕДЕНИЕ.
1.1 Актуальность исследования.
1.2 Цель и задачи исследования.
1.3 Научная новизна.
1.4 Положения, выносимые на защиту.
1.5 Научно-практическая ценность.
1.6 Апробация работы.
1.7 Реализация результатов исследования.
1.8 Структура и объем диссертации.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
2.1 N0: его свойства и физиологическая роль.
2.1.1 Физико-химические характеристики N0.
2.1.2 Основные биологические эффекты N0.
2.1.3 Синтез N0. ЫО-синтазы.
2.1.4 Механизм активации ЫО-синтазы.
2.1.5 Регуляция ЫО-синтазы.
2.1.6 Фармакологические подходы в изучении функции N0.
2.1.7 Мишени для N0.
2.1.8 N0 в функции синапсов ЦНС.
2.1.9 Нейротоксическое действие N0.
2.1.10 Роль N0 в функции мышцы и нервно-мышечного синапса
2.2 Структура и функции нервно-мышечного синапса.
2.2.1 Структурная организация нервно-мышечного синапса.
2.2.2 Пресинаптическая область.
2.2.3 Постсинаптическая область.
2.2.4 Передача возбуждения с нерва на мышцу.
2.2.5 Квантовая теория синоптической передачи.
2.2.6 Везикулярная гипотеза освобождения медиатора.
2.2.7 Механизм возникновения потенциала действия.
2.2.8 Кинетика ионных токов во время генерации ПД.
2.2.9 Особенности распределения пресинаптических ионных каналов по ходу двигательной нервной терминали.
2.2.10 Ионные каналы нервной клетки.
2.2.11 Пре- и постсинаптические формы кратковременной пластичности.
3. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1 Объект исследования.
3.2 Ванночка. Система перфузии.
3.3 Растворы. Устранение мышечного сокращения.
3.4 Фармакологические методы исследования N0.
3.5 Микроэлектроды.
3.6 Регистрация биопотенциалов.
3.7 Стимуляция двигательного нерва.
3.8 Анализ вызванной секреции медиатора.
3.8.1 Анализ внеклеточно регистрируемых ответов нервного окончания
3.8.2 Анализ квантового состава ТКП.
3.8.3 Анализ постсинаптической потенциации.
3.9 Статистическая обработка экспериментальных данных.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1 Влияние нитропруссида натрия на вызванную секрецию медиатора 58 4.1.1 Действие нитропруссида натрия при повышении внутриклеточной концентрации ионов кальция.
4.2 Влияние нитропруссида натрия на ионные токи двигательного нервного окончания.
4.2.1 Ответ нервного окончания при действии нитропруссида натрия фоне кофеина.
4.2.2 Эффект нитропруссида натрия на фоне действия 4-аминопиридина.
4.3 Использование инактивированных растворов нитропруссида натрия.
4.4 Влияние нитропруссида натрия на спонтанную секрецию медиатора.
4.5 Влияние нитропруссида натрия на амплитудно-временные характеристики ТКП при парной стимуляции двигательного нерва
4.6 Действие эндогенного N0.
4.6.1 Действие субстрата для синтеза N0 - Ь-аргинина на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания.
4.6.2 Действие №-нитро-Ь-аргинина метилового эфира (Ь-ЫАМЕ)
Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние оксида азота на функцию нервно-мышечного синапса"
1.1 Актуальность исследования
В последнее время пристальное внимание привлекает оксид азота (И) (N0), который выполняет множество разнообразных функций в различных биологических системах. Показано, что N0 участвует в бактерицидном и противоопухолевом эффектах лейкоцитов, расслаблении гладкой мускулатуры, цитотоксичности [Schuman, Madison, 1994; Реутов и др.,1998; Уразаев, Зефиров, 1999], является медиатором воспаления при ревматических, аутоиммунных, вирусных заболеваниях [Ialenti et al., 1992; Amin et al. 1995; Hooper et al., 1995; Star et al. 1995], участвует в ноцицептивных процессах [Haley et al. 1992], в обеспечении адекватной циркуляции крови в коже человека в покое, а также в ответ на ее согревание, облучение и другие воздействия [Goldsmith et al., 1996], модулирует образование тканевой жидкости и отеков [Hughes et al., 1990], играет роль в росте опухолей [Jenkins et al., 1995].
Особая роль отводится N0 как модулятору синаптических функций в различных отделах ЦНС. Так, в базальных ганглиях N0 почти в 2 раза увеличивает секрецию ацетилхолина [Lonart et al., 1992], в срезах полосатого тела мозга крыс NO увеличивает базальную секрецию дофамина [Zhu, Luo, 1992; Hanbauer et al., 1992], модулирует токи через каналы NMDA-рецепторов [Dawson T. et al, 1991, 1992, 1993], выступает в роли ретроградного посредника в процессе долговременной потенциации в гиппокампе. [Schuman, Madison, 1994].
Многие из вышеперечисленных эффектов N0 осуществляются на уровне синаптических структур.
Нервно-мышечный синапс является классическим объектом для изучения синаптических функций. Основные закономерности функционирования нервно-мышечного синапса идентичны процессам, происходящим в синапсах ЦНС. На нервно-мышечном синапсе лягушки Rana pipiens было показано, что донор N0 б нитропруссид натрия снижает амплитуду потенциалов концевой пластинки [1лпс1^еп, Ьаггс!, 1994]. На нервно-мышечном препарате диафрагмальной мышцы крысы было выявлено, что нитропруссид натрия угнетает неквантовую секрецию ацетилхолина [МикЫжоу е! а1., 1999]. На изолированной диафрагмальной мышце крысы показано, что N0 увеличивает амплитуду мышечных сокращений, действуя на пресинаптическом уровне и уменьшает ее, действуя на постсинаптичесом уровне [АтЫе1 апё А1уез, 1997]. Однако, механизмы влияния N0 на нервно-мышечную передачу остаются неизученными. Не исследовано действие этого агента на спонтанную и вызванную секрецию медиатора, ионные токи двигательного нервного окончания, рецепторно-канальный комплекс постсинаптической мембраны, на такие важные характеристики синапса как постсинаптические формы кратковременной пластичности, в частности, на постсинаптическую потенциацию [М^ахашк е1 а1., 1984]. Открытым остается вопрос о наличии в области нервно-мышечного синапса лягушки путей синтеза эндогенного N0 и возможном его участии в синаптической передаче. Показано, что Ь-аргинин - субстрат для синтеза N0 - способен влиять на силу мышечных сокращений, действуя при этом аналогично донору N0 [АшЫе1, А1уез, 1997], а в мышце было выявлено 2 изоформы Ж)-синтазы [КоЬгзОс е1 а1., 1994; КоЬг1к е1 а1., 1995].
Исследование механизмов влияния экзогенного и эндогенного N0 на функцию нервно-мышечного синапса даст возможность сформировать представление об N0 как модуляторе синаптических функций.
Заключение Диссертация по теме "Физиология", Халиуллина, Рената Ренатовна
100 6. Выводы:
1. Нитропруссид натрия (донор N0) в нервно-мышечном синапсе лягушки вызывает угнетение вызванного освобождения медиатора, что выражается в уменьшении амплитуды ТКП и снижении квантового состава ТКП.
2 . Выраженность угнетающего эффекта нитропруссида натрия на вызванную секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания зависит от внеклеточной и внутриклеточной концентрации ионов кальция.
3. Нитропруссид натрия трансформирует форму внеклеточно регистрируемых вызванных ответов нервного окончания, увеличивая амплитуду третьей фазы, отражающей кинетику выходящих калиевых токов.
4. В условиях блокирования потенциалзависимых калиевых каналов 4
9-1аминопиридином и низком уровне Са нитропруссид натрия не оказывает влияния на третью фазу ответа нервного окончания.
5. Нитропруссид натрия снижает частоту МТКП, не влияя при этом на их амплитудно-временные параметры и потенциалозависимость. Это указывает на отсутствие эффектов донора N0 на функциональные характеристики постсинаптической мембраны.
6. При нормальном уровне Са2+ и заблокированных потенциалзависимых калиевых каналах нитропруссид натрия уменьшает амплитуду третьей фазы ответа нервного окончания вплоть до полного ее исчезновения.
7 . Зависимость эффектов экзогенного N0 на секрецию медиатора и форму ответа нервного окончания от уровня вне- и внутриклеточной концентрации ионов кальция связана с его разнонаправленным действием на кальций-активируемые и потенциалзависимые калиевые токи.
8. Растворы нитропруссида натрия, инактивированные гемоглобином и выдерживанием на свету своего действия не оказывают.
9. Субстрат для синтеза N0 - Ь-аргинин оказывает действие, аналогичное нитропруссиду натрия: угнетает секрецию медиатора, уменьшает квантовый
101 состав ТКП и увеличивает амплитуду третьей фазы вызванного ответа нервного окончания. 10. Ингибитор КГО-синтазь] нитро-Ь-аргинин увеличивает амплитуду ТКП, квантовый состав ТКП и уменьшает амплитуду третьей фазы вызванного ответа нервного окончания.
102
5. Заключение
Известно, что N0 является модулятором синаптических функций в центральных и периферических синапсах, влияя на различные звенья синаптической передачи [Schuman, Madison, 1994; Уразаев, Зефиров, 1999]. Настоящая работа посвящена исследованию влияния N0 на функцию нервно-мышечного синапса лягушки.
Известно, что эффективность нервно-мышечной передачи в значительной степени определяется количеством медиатора, выделившегося из нервного окончания [Van Der Kloot, Molgo, 1984]. Анализируя амплитуду регистрируемых ТКП под действием нитропруссида натрия в своей работе, мы поставили задачу выяснить, как влияет данный агент на вызванную секрецию медиатора нервным окончанием. Результаты экспериментов показывают, что нитропруссид натрия в концентрации 100 мкмоль/л снижает амплитуду ТКП, что сопровождается уменьшением квантового состава. Наши результаты согласуются с данными, полученными Lindgren and Laird [1994] на нервно-мышечном препарате лягушки Rana pipiens. Преимущество настоящего исследования заключается в том, что мы выявили, что степень проявления угнетающего действия нитропруссида натрия на секрецию медиатора зависит от концентрации ионов кальция в растворе. В среде с нормальной концентрацией ионов кальция, при условиях блокирования мышечных сокращений d-тубокурарином, нитропруссид натрия незначительно снижает амплитуду ТКП (всего до 86,8% относительно нормы), в то время как в условиях «магниевого» блока (концентрация ионов кальция - 0,4 ммоль/л) мы наблюдаем значительное снижение амплитуды ТКП (до 11,3% относительно нормы).
Далее нами было предпринято исследование эффектов N0 на вызванный раздражением двигательного нерва ответ нервного окончания и ионные токи, лежащие в его основе. Опыты показали, что нитропруссид натрия в
95 концентрации 100 мкмоль/л в «магнезиальном» препарате значительно трансформирует форму внеклеточно регистрируемого ответа нервного окончания. Известно, что двигательная нервная терминаль лягушки имеет значительную протяженность (до 1000 мкм) и что форма внеклеточно регистрируемого ответа нервного окончания меняется в зависимости от положения отводящего электрода по ходу терминали [Зефиров, Халилов, 1985]. Так, в проксимальных участках нервной терминали регистрируется ответ, состоящий из первой и третьей положительных и второй отрицательной фаз. Нитропруссид натрия в концентрации 100 мкмоль/л увеличивал амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания. Этот эффект также является кальций-зависимым: в растворе с пониженной концентрацией ионов кальция амплитуда 3-ей фазы к 50 мин. действия вещества достигала 275% относительно нормы, а в растворе с нормальным уровнем ионов кальция - 111,4%. В нервной терминали амфибий 3-я фаза ответа нервного окончания создается, главным образом, выходящими калиевыми токами через кальций-активируемые и потенциалзависимые калиевые каналы [МаИаЛ, 1984; Зефиров, Халилов, 1987]. Для того, чтобы выяснить, на какой вид калиевых токов действует донор N0, нами были проведены опыты с использованием специфического блокатора потенциалзависимых калиевых каналов 4-аминопиридина. Обнаружилось, что при блокаде потенциалзависимых калиевых каналов в растворе с пониженным содержанием ионов кальция нитропруссид натрия не оказывает влияния на амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания. В растворах с нормальной концентрацией ионов кальция нитропруссид натрия на фоне действия 4-АП резко угнетает амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания, вплоть до полного ее исчезновения.
Таким образом, экзогенный N0 обладает двумя противоположными эффектами на выходящие калиевые токи нервного окончания: позитивным - на потенциалзависимые калиевые токи и негативным - на кальций-активируемые калиевые токи. Наши экспериментальные данные согласуются с результатами,
96 полученными Cetiner & Bennett на цилиарном ганглии птиц. Они обнаружили, что нитропруссид натрия и L-аргинин угнетающее влияют на кальций-активируемые калиевые токи, причем степень выраженности этого эффекта зависит от кальция [Cetiner М. & Bennett M.R., 1993]. При повышении уровня внутриклеточного кальция путем добавления в раствор кофеина, что приводило к высвобождению ионов кальция из эндоплазматического ретикулума нервного окончания [Meszaros L.G. et al., 1966; Балезина, Сурова, 1998], нитропруссид натрия не оказывал угнетающего действия на секрецию медиатора и не увеличивал амплитуду 3-ей фазы ответов нервного окончания. Следовательно, выраженность эффектов нитропруссида натрия зависит как от вне-, так и от внутриклеточной концентрации ионов кальция.
Амплитуда ТКП может зависеть как от пре-, так и от постсинаптических факторов. Чтобы выяснить, задействован ли постсинаптический уровень в реализации эффектов экзогенного N0, исследовали влияние нитропруссида натрия на спонтанную секрецию медиатора, а также на потенциалозависимость МТКП в условиях внутриклеточной регистрации МТКП и фиксации мембранного потенциала. Результаты таких исследований показали, что нитропруссид натрия снижает частоту МТКП, не влияя на их амплитудно-временные параметры и потенциалозависимость. Для более детального анализа возможного постсинаптического действия экзогенного N0, изучали влияние нитропруссида натрия на такую форму кратковременной постсинаптической пластичности, какой является постсинаптическая потенциация. Феномен постсинаптической потенциации, как известно, связан с постсинаптическим взаимодействием квантов медиатора, приводящим к локальному повышению концентрации медиатора [Magazanik L.G. et al., 1984]. Постсинаптическую потенциацию оценивали при парной стимуляции как превышение длительности времени спада второго ТКП над длительностью времени спада первого ТКП. Несмотря на то, что под действием нитропруссида натрия наблюдалось падение
97 амплитуды и времени спада ТКП за счет снижения вызванной секреции медиатора, эта форма кратковременной пластичности не изменялась, что также свидетельствует об отсутствии влияния экзогенного NO на постсинаптическую мембрану.
Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что экзогенный N0, уменьшая амплитуду и квантовый состав ТКП, снижая частоту МТКП и не влияя при этом на амплитудно-временные характеристики и потенциалозависимость, действует исключительно на пресинаптическом уровне. В пользу такого заключения свидетельствуют и данные по отсутствию влияния экзогенного N0 на постсинаптическую потенциацию.
Как известно, синтез N0 осуществляет фермент NO-синтаза, а субстратом для синтеза N0 является L-аргинин. На скелетных мышцах теплокровных было показано, что в поперечно-полосатых мышечных волокнах образуются нейрональная и эндотелиальная изоформы NO-синтазы [Kobzik L. et al, 1994; Kobzik L. et al., 1995]. Известно также, что в теле нейронов экспрессируются нейрональная конститутивная NO-синтаза [Уразаев, Зефиров, 1999], а в шванновских клетках нервного окончания в условиях денервации возможна экспрессия нейрональной NO-синтазы [Ribera et al, 1998]. В литературе отсутствуют данные о наличии NO-синтазы в области нервно-мышечного синапса холоднокровных. Поэтому одной из целей настоящего исследования явилось решение этого вопроса. Оказалось, что L-аргинин - субстрат для синтеза N0 - оказывает подобное нитропруссиду натрия действие: угнетает амплитуду ТКП, уменьшая при этом квантовый состав и увеличивает амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания.
-нитро-Ь-аргинин метиловый эфир - конкурентный ингибитор NO-синтазы обладает противоположным L-аргинину влиянием: увеличивает амплитуду и квантовый состав ТКП и уменьшает амплитуду 3-ей фазы ответа нервного окончания.
98
Таким образом, наши данные позволяют сделать заключение о наличии в области нервно-мышечного синапса лягушки процесса синтеза эндогенного N0, который происходит в естественных условиях. Возможно, N0 в нервно-мышечном синапсе вырабатывается постсинаптической клеткой и действует на пресинаптическую мембрану как ретроградный мессенжер. Возможность такого пути показали Уразаев и др. на нервно-мышечных синапсах диафрагмальной мышцы крысы [игагаеу е1 а1., 1995]. Нельзя также исключать возможности выработки N0 нервным окончанием.
Итак, по полученным нами результатам можно заключить, что экзогенный и эндогенный N0 оказывает влияние на: 1) кальций-активируемые калиевые каналы; 2) потенциалзависимые калиевые каналы; 3) экзоцитоз медиатора (рис.19).
Рис. 19 Схема эффектов экзогенного и эндогенного N0 на функцию нервно-мышечного синапса. Кса - кальций-активируемые калиевые каналы; Кф - потенциалзависимые калиевые каналы; Са<р - потенциалзависимые кальциевые каналы; (Са); - внутриклеточный кальций; + и
- позитивное и негативное влияние; ^^ - синаптическая везикула.
99
Клеточный механизм действия экзогенного и эндогенного N0 на нервно-мышечный синапс изучен не в полной мере. Имеется множество литературных данных, свидетельствующих в пользу того, что N0 оказывает свои клеточные эффекты, действуя через гуанилатциклазу и АДФ-рибозилирование белков [Arnold et al., 1977; Brune, Lapetina, 1989 Schmidt, 1992; Schuman, Madison, 1994; Уразаев, Зефиров, 1999]. Взаимодействие N0 с гуанилатциклазой приводит к повышению уровня цГМФ. Это оказывает влияние на ионные каналы, фосфодиэстеразу и активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу. Возможно, что N0 оказывает влияние на нервно-мышечный синапс посредством гуанилатциклазы, модифицируя работу ионных каналов и влияя на экзоцитоз медиатора.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Халиуллина, Рената Ренатовна, Казань
1. Авдонин П.В., Ткачук В.А. Рецепторы и внутриклеточный кальций // М.: Наука, 1994. С.288
2. АжипаЯ.И. Медико-биологические аспекты применения метода электронного парамагнитного резонанса // М.: Наука, 1983. С.528;
3. Блохина Г. И., Зефиров A.JI. Электрофизиологическое исследование и морфологическое исследование синаптической организации тонических мышечных волокон // Физиол.журн.СССР. 1984. - Т.70. N2. - С. 157-165.
4. Борнштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике // М.: "Наука". 1986.
5. Добрецов М.Г., Зефиров A.JL, Куртасанов P.C., Халилов И.А., Виноградова И.М. Формирование нервных окончаний в фазных мышцах лягушки // Нейрофизиология. 1983. - Т.15. - N1. - С.89-107.
6. Зефиров A.JL, Алатырев В.И. Управление движениями у человека // Казань: Изд-во Казанского университета, 1985. - С.3-31.
7. Зефиров A.JL, Кашапова J1.A., Мошков Д.А. и др. Электрофизиологическое и ультраструктурное изучение топографии активных зон в двигательной нервной терминали // Докл. АН СССР. 1986. - Т.290. - N5. - С.1277-1280.
8. Зефиров А.Л., Халилов И.А. Особенности электрической активности в различных участках нервного окончания лягушки // Бюлл.экспер.биол. и мед. 1985. Т.49. - N1. - С.7-10.103
9. Зефиров A.JI., Халилов И.А., Хамитов Х.С. Кальциевые и кальций-активируемые калиевые токи двигательного нервного окончания лягушки // Нейрофизиология. 1987. - T.19.N4. - С.467-472.
10. Зефиров А.Л., Халиуллина P.P., Анучин A.A. Эффекты экзогенного оксида азота на секрецию медиатора и ионные токи двигательного нервного окончания // БЭБиМ. 1999. - Т. 128. - N8. - С. 144-147.
11. Казанский В.В. Методика изготовления «самозаполняющихся» микроэлектродов // Фиизол.журнал СССР. 1973. - Т.59 - N6. - С.695-696.
12. Каменская М.А. Современные представления о механизме квантового освобождения медиатора из моторных нервных окончаний скелетной мышцы // Успехи физиологических наук. 1972. - Т.3 - N3. - С.22-63.
13. Катц Б. Нерв, мышца, синапс.// М.: Мир. - 1969. - С.123.
14. Костюк П.Г. Исследование распространения возбуждения в нервно-мышечном синапсе при помощи внутриклеточного отведения электрических потенциалов. // ДАН СССР. 1955. - Т. 105, N4. - С.858-861
15. Костюк П.Г. Микроэлектродная техника. // Киев:Наукова думка, - 1960. -С.175.
16. Лакин Г.Ф. Биометрия. // М.: Высшая школа, 1990. - С.348.
17. Нейрохимия под ред. И.П.Ашмарина и П.В.Стукалова. // М.: Изд-во Института Биомедицинской Химии РАМН. - 1996.
18. Пулатова М.К., Рихирева Г.Т., Куроптева З.В. Электронный парамагнитный резонанс в молекулярной радиобиологии. // М.: Энергоатомиздат, 1989. -С.232104
19. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., Косицин Н.С. Циклические превращения NO в организме млекопитающих. // М.: Наука. 1998. - С.25
20. Уразаев А.Х. Оксид азота ретроградный посредник, участвующий в нейротрофическом контроле мембранного потенциала в мышцах крыс // Нейрохимия. 1995. - Т. 12. - N2. - С.75-76.
21. Уразаев А.Х., Зефиров АЛ. Физиологическая роль оксида азота // Успехи физиологических наук. 1999 - Т.30. - N 1 - С.54-72.
22. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран. М.: Наука, 1975. -С.406.
23. Хухо Ф. Нейрохимия. Основы и принципы. М.: Мир. - 1990. - С.383.
24. Шнюль С.Э. Физико-химические факторы биологической эволюции. // М.: Наука. 1979. -С.261
25. Adams D.J., Smith S.J., Thompson S.H. Ionic currents in the molluscan soma // Annu.Rev.Neurosci. 1980. - V.3. - P.141-167.
26. Adams P.R., Brown D.A., Constanti A. M-current and other potassium currents in bulfrog sympathetic neurones // J.Physiol. 1982. - V.330. - P.537-572.
27. Aldrich R. Potassium channels: advent of a new family // Nature. 1993. - V.362. -P.107-108.
28. Ambiel C.R., Alves Do Prado W. Neuromuscular facilitation and blockade induced by L-arginine and nitric oxide in the rat isolated diaphragm // Gen.Pharmacology. -1997 V.28. - N5. - P.789-794.
29. Amin A.R., Vyas P., Attur M. et al. The mode of action of aspirin-like drugs: Effect on inducible nitric oxide synthase // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1995. - V.92. -P.7926-7930.105
30. Armour J.A., Smith F.M., Losier A.M., Ellenberger H.H., Hopking D.A. Modulation of intrinsic cardiac neuronal activity by nitric oxide donors induces cardiodynamic changes // Am.J.Phisiol. 1995. - V.268. - P.403-413.
31. Arnold W.P., Millal C.K., Katsuki S., Murad F. Nitric oxide activates guanylate cyclase and increases guanosine 3',5'-cyclic monophosphate levels in various tissue preparations // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1977. - V.74. - P.3203-3207.
32. Bader C.R., Bemheim L., Bertrand D., Haimann C. Sodium-activated potassium currents // Potassium channels.ed. by Cook, Nigels, Horwood: Chichester, UK -1990. -P.154-166.
33. Balligang J.-L., Kelly R.A., Marsden P.A. et al. Control of cardiac muscle cell function by an andogenous nitric oxide signalling system // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1993. - V.90. -P.347-351.
34. Beckman J.S., Beckman T.W., Chen J. Et al. Apparent hydroxyl radical production by peroxynitrite: imlications for endothelial injury from nitric oxide and superoxide // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1990. - V.87. - P.1620-1624.
35. Beckman J.S., Ischiropoulos H., Zhu L. et al. Kinetics of superoxide dismutase- and iron-catalyzed nitration of phenolics by peroxynitrite // Arch.Biochem.Biophys. -1992. V.298. - P.438-445.
36. Bennet M.B. Development of neuromuscular Synapses // J.Physiol.Rev. 1983. -V.63. N3. - P.915-1048.
37. Betz W., Bewick G.S. Optical monitoring of transmitter release and synaptic vesicle recyclling at the frog neuromuscular junction // J.Physiol.Lond. 1993. - V.460. -P.287-309.
38. Birks R., Huxley H.E., Katz B. The fine structure of neuromuscular junction // J.Physiol.Lond. 1960. - V.150. - P.134-144.106
39. Bowman W.C. Physiology and pharmacology of the neuromuscular junction // Anest.Rianmin. 1986. - V.27. - P.3-18.
40. Bredt D.S., Snyder S.H. Nitric oxide mediates glutamate-linked enhancement of cGMP levels in the cerebellum // Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 1989. - V.86. - P.9030-9033.
41. Bredt D.S., Glatt C.E., Hwang P.H. et al. Nitric oxide synthase protein and mRNA are discretely localized in neuronal populations of mammalian central nervous system together with NADPH diaphorase // Neuron. 1991a. - V.7. - P.615-624.
42. Bredt D.S., Hwang P.H., Snyder S.H. Localization of nitric oxide synthase structurally resembles cytochrom P-450 reductase // Nature. 1991b. - V.351. -P.714-718.
43. Bredt D.S., Hwang P.H., Glatt C.E. et al. Cloned and expressed nitric oxide synthase structurally resembles cytochrom P-450 reductase // Nature. 1991c. -V.352. - P.714-718.
44. Bredt D.S., Snider S.H. Nitric oxide, a novel neuronal messenger // Neuron. 1992.- V.8. -Nl. -P.3-11.
45. Brigant J.L., Mallart A. Presynaptic currents in mouse motor nerve endings // J.Physiol.Lond. 1982. - V.333. -P.619-636.
46. Brismar T. Potential clamp analysis of currents membrane in rat myelinated nerve fibres // J.Physiol. 1980. - V.289. - P. 171-184.
47. Brostrom C.O., Hunkeler F.L., Krebs E.G. The regulation of skeletal muscle phosphorylase kynase by Ca2+ // J.Biol.Chem. 1971. - V.246. - P.1961-1967.
48. Brown D.A. Regulation of cell excitability // Curr.Opin.cell.Biol. 1990. - V.2. -N2. - P.212-220.107
49. Brune B., Lapetina E.G. Activation of a sytosolic ADP-ribosyltransferase by nitric oxide generating agents 11 J.Biol.Chem. 1989. - V.264. - P.8455-8458.
50. Bmne B., Lapetina E.G. Phosphorilation of nitric oxide synthase by protein kinase A // Biochem.Biophis.Res.Commun. 1991. - V.181. - P.921-926.
51. Brnne B., Lapetina E.G. Protein thiol modification of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase as a target for nitric oxide signaling // Genet.Eng.N.Y. 1995. - V.17. P.149-164.
52. Busse R., Fleming I., Schini V.B. The role of nitric oxide in phisiology and pathophysiology. //Heidelberg: Springer 1995. - P.37-50.
53. Cachelin A.B., Colquhoun D. Desensitization of acetylcholine receptor of frog endplates mesured in a Vaseline-gap voltage clamp // J.Physiol.(London). 1989. -N415. -P.159-188
54. Canteros G., Rettori V., Genaro A. Et al. Nitric oxide synthase content of hypotalamic explants: Increased by norepinephrine and inactivated by NO and cGMP // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1996. - V.93. - P.4246-4250.
55. Carmeliet E. Potassium channels in cardiac cells // Cardiovascular Drugs and Therapy. 1992. - V.6. - P.305-312.
56. Carmeliet E. Potassium channels in cardiac cells // Cardiovascular Drugs and Therapy. 1992. - V.6. - P.305-312.
57. Cecarelli B., Hurlbut W.C., Vesicle hypothesis of the release of quanta of acetylcholine // Physiol.Rev. 1980. - V.50. - N2. - P.396-441.
58. Cetiner M. & Dtnnett M.R. Nitric oxide modulation of calcium-activated potassium channels in postganglionic neurones of avian cultured ciliary ganglia. // Br.J.Pharmacol. 1993. - V.l 10. - N3. - P.995-1002.
59. Chiesi M., Schwaller R. Inhibition of constitutive endothelial NO-synthase activity by tannin and quercetin // Biochem.Pharmacol. 1995. - V.49. - P.495-501.
60. Cole K.S., Curtis H.J. Electric impedance of the squid giant axon during activits // J.Gen.Physiol. 1939. - V.22. - P.649-670.108
61. Cole W.C. Delayed rectifier and ATP-sensitive potassium channels: two diffrent channels?//NIPS. 1995. - V.10. - P.146.
62. Connor J.A., Stevens C.F. Prediction of repetitive firing behaviour from voltage clamp date on an isolated neuron soma // J.Physiol. 1971. - V.213. - P.31-53.
63. Constanti A., Brown D.A. M-current in voltage-clamped mammalian sympathetic neurones // Neurosci.Lett. 1981. - V.24. - P.289-294.
64. Couteaux R., Pecot-Dechavassine M. Vesicular synaptigues et poches an niveau des "zones actives" de la janction neuromusculaire // C.I.Acad.Sci.Ser.D. 1970. -V.271. - N2. - P.2346-2349.
65. Dawson T.M., Bredt D.S., Fotuni M. Et al. Nitric oxide synthase and neuronal NADPH-diaphorase are identical in brain and peripheral tissues // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1991. - V.88. - P.7797-77801.
66. Dawson T.M., Dawson V.L., Snyder S.H. A novel neuronal messenger molecule in brain: the free radical, nitric oxide // Annu.Neurol. 1992. - V.32. - P.297-311.
67. Dawson T.M., Steiner J.R., Dawson V.L. at al. Immunodepressant FK 506 enhancese and protects against glutamate neurotoxicity // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. -1993. V.90. - P.9808-9812.
68. Dembinska-Kiec A., Burchert M., Hartwich J., Gryglewski R., Peskar B.A. A neutrophil-derived NO-synthase (NOS) inhibitor // Agents.Actions.Suppl. 1995. -V.45. - P.163-168.
69. Dimmeler S., Brune B. Characterization of a nitric oxide-catalyzed ADP-ribosylation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase // Eur.J.Biochem. 1992.- V.210. -P.305-310.
70. Drapier J.C., Hibbs J.B. Murine cytotoxic activated macrophages inhibit aconitase in tumor cells. Inhibition involves the iron-sulfer group and is reversible // J.Clin.Invest.- 1986. V.78. - P.790-797.
71. Dreyer F., Penner R. The action of presynaptic snake toxins on membrane currents of the mouse motor nerve terminals // J.Physiol.Lond. 1987. - V.386. - P.445-463.109
72. Eccles J.C. The physiology of synapses // Springer-Verlag, Berlin GottingenHeidelberg. 1963. -P.369.
73. Edelman G.M., Gaily J.A. Nitric oxide: linking space and time in the brain // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1992. - V.89. - P.l 1651-11652.
74. SO.Edry-Schiler J. and Rahamimmoff R. Activation and inactivation of the bursting potasium channel from fused Torpedo synaptosomes // J.Physiol. 1993. - P.456-478
75. Farrell D.M., Bishop V.S. Permissive role for nitric oxide in active thermoregulatory vasodilation in rabbit ear // Am.J.Phisiol. 1995. - V.269. - N5. - P.H1613-H1618.
76. Fatt P., Katz B. Spontaneous subtheshold activity at motor nerve endings // J.Physiol.Lond. 1952. - V. 117. - P. 109.
77. Feron O., Belhassen L., Kobzic L. et al. Endothelial nitric oxide synthase targeting to caveolae. Specific interactions with caveolin isoforms in cardiac myocytes and endothelial cells // J.Biol.Chem. 1996. - V.271. - P.22810-22814.
78. Festoff B.W. Role of cyclic nucleotides in skeletal muscle metabolism // Current Top. Nerve and Muscle Res. Eds.: Aguayo A.J., Karpati G. Amsterdam-Oxford: Elsevier. 1979. -P.61-72.
79. Forstermann U., Schmidt H.H.W., Pollock J.S. at al. Isoforms of nitric oxide synthase. Characterization and purification from diffrent cell types // Biochem.Pharmacol. 1991a. - V.10. - P.1849-1857.
80. Garthwaite J. Glutamate, nitric oxide and cell-cell signalling in the nervous system // Trends Neurosci. 1991. V.14. P.60-67; Garthwaite J. Neural nitric oxide sygnalling// Trends Neurosci. 1995. - V.18. - P.51-52.
81. Garthwaite J. Nitric oxide from L-arginine: A bioregulatory system. Amsterdam: Excerpta medica. 1990. -P.138-155.110
82. Garthwaite J.E., Southam C.L., Boulton E.B. et al. Potent and selective inhibition of nitric oxide-sensitive guanylyl cyclase by lH-(l,2,4)-oxidiazolo(4,3-a)-quinoxalin-l-one. // Molec.Pharmacol. 1995. - V.48. - P.184-188.
83. Gedulding D., Gruener R. Voltage clamp of the Aplisia giant neurons: Early sodium and calcium currents // J.Physiol. 1970. - V.199. - P.377.
84. Geller D.A., Lowenstein C.J., Shapiro R.A. et al. Molecular cloning and expression of inducible nitric oxide synthase from human hepatocytes // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1993a. - V.90. - P.3491-3495.
85. Geller D.A., Nussler A.K., DiSilvio M. et al. Cytokines, endotoxin, and glucocorticoides regulate the expression of inducible nitric oxide synthase in hepatocytes // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1993b. - V.90. - P.522-526.
86. Gola M. Electrical behavioral correlates of calcium and potassium current in molluscan nerve cells // Model Neural Networks and behaviour, ed. By Selveston A.I. 1985. -P.624-672.
87. Goldsmith P.C., Leslie T.A., Hayes N.A., Levell N.J., Dowd P.M., Foreman J.C. Inhibitors of nitric oxide synthase in human skin // J.Invest.Dermatol. 1996. -V.106(l). -P.113-118.
88. Gomez-Llambi H., Manni F., La-Padula P. et al. Myocardial contractility is modulated by angiotensin II via nitric oxide // Hypertension. 1996. - V.27. - P.704-708.
89. Granger D.L., Taintor R.R., Cook J.L., Hibbs J.B. Injury of neoplastic cells by murine macrophages leads to inhibition of mitochondrial respiration // J. Clin. Invest. -1980. V.65. P.357-360.
90. Griscavage J.M., Wilk S., Ignarro L.J. Inhibitors of the proteasome pathway interfere with induction of nitric oxide synthase in macrophages by bloking activation of transcription factor NF-kB // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1996. V.93. - P.3308-3312.1.l
91. Gross W.L., Bäk M.I., Ingwall J.S. et al. Nitric oxide inhibits creanine kinase and regulates rat heart contractrile reserve // Proc.Natl. Acad. Sei.US A. 1996. - V.93. -P.5604-5609.
92. Grow J.P., Spruell C., Chen J. Et al. On the pH-dependent yield of hydroxyl radical products from peroxynitrite // Free Rad.Biol.Med. 1994. - V.16. - P.331-338.
93. Hagiwara S., Byerly L. Calcium channels // Annu.Rew.Neurosci. 1981. - V.4. -P.99-125.
94. Haley J.E., Dickenson A.H., Schachter M. Electrophysiological evidence for a role of nitric oxide in prolonged chemical nociception in rat // Neuropharmacology. -1992. V.31. -P.251-258.
95. Hathaway D.R., Adelstein R.S. Human platelet myosin light chain kinase requires the calcium-binding protein calmodulin for activity // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. -1979. V.16. - P. 1653-1657.
96. Herman A., Härtung K. Ca-activated K-conductance in molluscan neurones // Cell.Calcium. 1983. - V.4. - P.387-405.
97. Heuser J.E., Reese T.S. Evidence for the recycling of synaptic vesicle membrane during transmitter release at the frog neuromuscular junction // J.Cell Biol. 1973. -V.57. - P.315-344.
98. Hibbs J.B., Vavrin Z., Taintor R.R. L-arginine is requred for expression of the activated macrophage effector mechanism causing selective metabolic inhibition in target cells // J.Immunol. 1987b. - V.138. - P.550-556.
99. Hooper D.C., Ohnishi S.T., Kean R. et al. Local nitric oxide production in viral and autoimmune deseases of the central nervous system // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. -1995. V.92. - N.12. - P.5312-5316.112
100. Hughes S.R., Williams T.J., Brain S.D. Evidence that endogenous nitric oxide modulates oedema formation induced by substance P // Eur.J.Pharmacol. 1990. -V.191. - P.481-484.
101. O.Hughes S.R., Williams T.J., Brain S.D. Evidence that endogenous nitric oxide modulates oedema formation induced by substance P // Eur.J.Pharmacol. 1990. -V.191. -P.481-484.
102. Jenkins D.C., Charles I.D., Thomsen L.L. et al. Roles of nitric oxide in tumor growht // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1995. - V.92. - N10. - P.4392-4396.
103. Katusic Z.S. Superoxide anion and endothelial regulation of arterial tone // Free Radic.Biol.Med. 1996. - V.20. - P.443-448.
104. Katz B., Thesleff S. A study of the "desensitization" produced by acetylcholine at the motor end-plate // J.Physiol.(London.) 1957. - N138. - P.63-80.
105. Katz B., Miledi R. Propogation of electric activity in motor nerve terminals // Proc.Roy.Soc.B. 1965a. - V.161. N985. - P.453-482.
106. Katz B., Miledi R. Release of acetylcholine from a nerve terminal by electric pulses of variable strength and duratiion // Nature. 1965b. - V.207. - P.1097-1098.
107. Katz B., Miledi R. The effect of calcium on acetylcholine release from motor nerve terminal //Proc.Roy.Soc.Ser.B. 1965c. - V.161. -N9. - P.496-503.113
108. Katz B., Miledi R. Modification of transmitter release by electrical interference with motor nerve ending // Proc.Roy.Soc. 1967a. - V.B167. N1006. - P. 1-7
109. Katz B., Miledi R. The timing of calcium action during neuromuscular transmission // J.Physiol. 1967b. - V.189. N3. - P.535-544
110. Katz B., Miledi R. Spontaneous and evoked activity of motor nerve endings m Ca Ringer // J.Physiol.Lond. 1969. - V.203. - P.689.
111. Kawano H., Daikoki S., Shibasaki T. CRF-containing neuron systems in the rat hypothalamus: retrograde tracing and immunohistochemical studies // J.Comp.Neurol. 1988. - V.272. - P.260-268.
112. Ko C.P. Formation of the active zone at neuromuscular junctions in larval and adult bullfrogs //J.Neurosytol. 1985. - V.14. - P.487-512.
113. Ko C.P. Regeneration of the active zone at the frog neuromuscular junction // J.Cell Biol. 1984. - V.98. - P. 1685-1695.
114. Kobzik L., Reid M.B., Bredt D.S., Stamler J.S. Nitric oxide in skeletal muscle // Nature. 1994. - V.372. - P.545-548.
115. Kobzik L., Stringer B., Balligand J.-L. Et al. Endothelial type nitric oxide synthase (ec-NOS) in skekletal muskle fibers: mitochondrial relationship // Biochem.Biophys.Res.Commun. 1995. - V.381. - P.375-381.
116. Kollegger H., McBean G.J., Tipton K.F. Reduction of striatal N-methyl-D-aspartate toxicity by inhibition of nitric oxide synthase // Biochem.Pharmacol. 1993.- V.45. -P.260-264.
117. Konishi T. Electrical exitability of motor nerve terminals in the mouse // J.Physiol. Lond. 1985. - V.431. - P.411-421.
118. Kostyk S.K., Kourembanas S., Wheeler E.L. et al. Basic fibroblast growth factor increases nitric oxide synthase production in bovine endothelial cells // Am. J.Physiol.- 1995. V.269. - N5. - P.H1583-H1589.
119. Kostyuk P.G. Calcium channels in neuronal membrane // Biochem.Biophys.Act. -1981. V.650. - P.128-150.114
120. Kostyuk P.G. Calcium channels in neuronal membrane // Biochem.Biophys.Act. -1981. V.650. - P.128-150.
121. Krnjevic K. Chemical nature of synaptic transmission in vertebrates // Physiol.Rev. 1974. - V.54. -P.418-540
122. Kuffler S.W., Yoshikami D. The number of transmitter molecules in a quantum: an estimate from ionophoretic application of acetylcholine at the neuromuscular synapse // J.Physiol.Lond. 1975. - V.251. - P.465-482.
123. Landis D.M. Structure and function of synapses // TINS 1982. - P.215-216.
124. Latorre R., Oberhauser A., Labarca P., Alvarez O. Varieties of calcium-activated potassium channels // Annu.Rev.Physiol. 1989. - V.51. - P.385-399.
125. Lei S.Z., Pan Z.-H., Aggarwal S.K. et al. Effect of nitric oxide production on the redox modulatory site of the NMDA receptor-channel complex // Neuron. 1992. -V.8. - P.1087-1099.
126. Letinsky M.S., DeCino P. Histological staining of preand postsynaptic components of amphibian neuromuscular junctiion // J.Neurocytol. 1980. - V.9. - P.305-320.
127. Linas R., Sigimori M., Simon S.M. Transmission by presynaptic spike like depolarization in the squid giant synapse // Proc.Nate.Acad.Sci.Biol. 1982. - V.79. N7. -P.2415-2419
128. Lindgren S.A., Laird M.W. Nitroprusside inhibits neurotransmitter release at the frog neuromuscular junction // NeuroReport. 1994. - V.5. - N16. - P.2205-2208.
129. Lipton S.A., Choi Y.B., Pan Z.-H. Et al. A redox-based mechanism for the neuroprotectiv effects of nitric oxide and related nitroso-compounds // Nature. -1993. V.364. - P.626-632.
130. Lonart G., Wang J., Johnson K.M. Nitric oxide induces neurotransmitter release from hippocampal slices // Eur.J.Pharmacol. 1992. - V.220. - P.271-272.
131. Lorrain D.S., Hull E.M. Nitric oxide induces neurotransmitter release from hippocampal slices // Eur.J.Pharmacol. 1992. - V.220. - P.271-272.115
132. Lowenstein C.J., Glatt C.S., Bredt D.S., Snyder S.H. Cloned and expressed macrophage nitric oxide synthase contrasts with the brain enzyme // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1992. - V.89. - P.6711-6715.
133. Lynch G., Larson J., Kelso S. Et al. Intracellular injection of EGTA block induction of hippocampal long-term potentiation // Nature. 1983. - V.305. - P.719-721.
134. Lyons C.R., Orloff G.J., Cunningham J.M. Molecular cloning and functional expression of an inducible nitric oxide synthase from a murine macrophage cell line // J.Biol.Chem. 1992. - V.267. - P.6370-6374.
135. Magazanic L.G., Nikolsky E.E., Giniatullin R.A. End-plate currents evoked by paired stimuli in frog muscle fibres // Pflugers Arch. 1984. - V.401. - N1. - P.185-192.
136. Magazanik L.G., Vyskocil F. Dependence of acetylcholine desensitization on the membrane potential of frog muscle fiber and on the ionic changes in the medium // J.Physiol. (London). 1970. - N210. - P.507-518.
137. Malenka R.C., Kauer J.A., Perkel D.J. et al. An essential role for postsynaptic calmodulin and protein kinase activity in long-term potentiation // Nature. 1988a. -V.340. - P.554-557.
138. Malenka R.C., Kauer J.A., Zuker R.J., Nicoll R.A. Postsynaptic calcium is sufficient for potentiation of hippocampal synaptic transmission // Science. 1988b. -V.242. - P.81-84.
139. Malinov R., Miller J.P. Postsynaptic hyperpolarization during conditioning reversibly blocks induction of long-term potentiation // Nature. 1986. - V.320. -P.529-530.
140. Mallart A. Calcium-activated potassium currennt in motor nerve terminals of the mouse // J.Physiol. 1985. - V.368. - P.577-591.
141. Mallart A. Presynaptic currents in frog motor endings // Pflug.Arch. 1984. -V.400. - P.8-13.
142. Mallart A. Studies on the ionic properties of presynaptic membranes // Neuromuscular Junction. Amst.etc., - 1989. - P.161-170.116
143. Manabe T., Renner P.,Nicoll R.A. Postsynaptic contribution to long-term potentiation revealed by the analysis of miniature synaptic currents // Nature. 1992.- V.355. P.50-55.
144. Meech R.W. The sensitivity of Helix aspersa neurons to injected calcium ions // J.Physiol. 1974. - V.237. - P.259.
145. Meszaros L.G., Minarovic I., Zahradnikova A. Inhibition of the skeletal muscle ryanodine receptor calcium release channel by nitric oxide // FEBS Lett. 1996. -V.380. - P.49-52.
146. Miller Ch. Annus mirabilis of potassium channels // Science. 1991. -V.252(5009). - P. 1092-1096.
147. Miller R.J. Voltage-sensitive Ca channels // J.Biol.Chem. 1992. - V.267. -P.1403-1406.
148. Moczudlowski E., Lucchesi K., Ravindran A. An emerging pharmacology of peptide toxins targeted against potassium channels // J.Membrane Biol. 1988. -V.105. - N2. - P.95-111.
149. Mohan P., Sys S.U., Brutsaert D.L. Positive inotropic effect of nitric oxide in myocardium // Int.J.Cardiol. 1995. - V.50. - N3. - P.233-237.
150. Moncada S., Palmer R.M.J., Higgs E.A. Nitric oxide: Phisiology, pathophysiology and pharmacology // Pharmacol. Re v. -1991. V.43. - P.1709-1715.
151. Mozydlowski E., Luchesi K., Ravindran A. An emerging pharmacology of peptide toxins targeted against potassium channels // J.Membr.Biol. 1988. - V.105. - N2. -P.95-111.
152. Mukhtarov M.R., Vyskocel F., Urazaev A.Kh., E.E.Nikolsky. Non-Quantal Acetylcholine Release in Increased After Nitric Oxide Synthase Inhibition // Physiol.Res. 1999 - N 48 - P.315-317117
153. Nakaki T., Nakayama M., Kato R. Inhibition by nitric oxide and nitric-oxide-producing vasodilators of DNA synthesis in vascular smooth muscle cells // Eur.J.Pharmacol. 1990. - V.189. - P.347-353.
154. Nakane M., Mitchell J., Forstermann U., Murad F. Phosphorilation by calcium-calmoduline-dependent proteinkinase II and proteinkinase C modulates the activity of nitric oxide synthase // Biochem.Biophis.Res.Commun. 1991. V.180. - P.1396-1402.
155. Nishio E., Fukushima K., Shiozaki M., Watanabe Y. Nitric oxide donor SNAP induces apoptosis in smooth muscle cells through cGMP-independent mechanism // Biochem.Biophys.Res.Commun. 1996. - V.221. - P. 163-168.
156. Peng H.B. Cytoskeletal organization of the presynaptic nerve terminal and the acetylcholine receptor clusters in cell culture // J.Cell Biol. 1983. - V.97. - N2. -P.489-498.
157. Petersen O.H., Maruyama Y. Calcium-activated potassium channels and their role in secretion // Nature. 1984. - V.307. - P.693-696.
158. Prast H., Phillipu A. Nitric oxide releases acetylcholine in the basal forebrain // Eur.J.Pharmacol. 1992. - V.216. - P. 139-140.
159. Rahamimmoff R. A dual effect of calcium ions on neuromuscular facilitation // J.Physiol. 1968. -N.195. -P.471-480
160. Rapoport R.M., Draznin M.B., Murad F. Endothelium-dependent relaxation in rat aorta may be mediated through cGMP-dependent phosphorylation // Nature. 1983. -V.306. -P.174-176.118
161. Rash J.E., Walrond J.P., Morita M. Structural and functional correlates of synaptic transmission in vertebrate neuromuscular junction // J.Electron.Microsc.Tech. 1988. - V.10. -P.153-185.
162. Rashatwar S.S., Cornwell T.L., Lincoln T.M. Effects of 8-bromo-cGMP on Ca2+ levels in vascular smooth muscle cells: possible regulation of Ca2+-ATPase by cGMP-dependent protein kinase // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1989. - V.84. -P.5685-5689.
163. Reichardt L.F., Kelly R.B. A molecular description of nerve terminal function // Annu.Rev.Biochem. 1983. - V.52. - P.871-926.
164. Reichardt L.F., Kelly R.B. A molecular description of nerve terminal function // Annu.Rev.Biochem. 1983. - V.52. - P.871-926.
165. Reid M.B. Reactive oxygen and nitric oxide in skeletal muscle // News in Physiol.Sci. 1996. - V.ll. - P. 114-119.
166. Ross-Canada G., Becker R.P., Pappas G. Synaptic vesicles and nervemuscle preparation is resinless section // J.Neurocyt. 1983. - V.12. - P.817-830.
167. Salpeter M.M. Vertebrate neuromuscular Junctioons; general morphology, molecular organization and fimctiional consequences // In: The Vertebrate Neuromuscular Junction, ed. By M.Salpeter, New York: Liss. 1987. - P. 1-54.
168. Schriker K., Hegyi I., Hamann M. et al. Tonic stimulation of renin gene expression by nitric oxide is counteracted by tonic inhibition through angiotensin II // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1995. - V.92. - P.8006-8010.119
169. Schulz J.B., Russel T.M., Muqit M.M.K. et al. Inhibition of neuronal nitric oxide synthase by 7-nitroindazole protects against MTPT-induced neurotoxicity in mice // J.Neurochem. 1995. - V.64. - P.936-939.
170. Schuman E.M., Madison D.V. A requirement for the intercellular messenger nitric oxide synthase prevents long-term potentiation // Science. 1991a. - V.254. -P.1503-1506.
171. Schuman E.M., Madison P.V. Nitric oxide: Physiology, pathophysiology and pharmacology // Pharmacol.Rev. 1991. - V.43. - P. 1709-1715.
172. Schuman E.M., Meffert M.K., Schulman H., Madison D.V. A potential role for an ADP-ribosyltransferase in hippocampal long-term potentiation // soc.Neurosci.Abstr. 1992. - V.18.-P.761.
173. Schwarz W., Passow H. Ca2+-activated K+-channels in erythrocytes and excitable cells // Annu.Rev.Physiol. 1983. - V.45. - P.359-374.
174. Schwarz W., Passow H. Ca2+-activated K+-channels in erythrocytes and excitable cells // Annu.Rev.Physiol. 1983. - V.45. - P.359-374.
175. Shuman E.M., Madison D.V. Nitric oxide and synaptic function // Annu.Rev.Neurosci. 1994. - V.17. - P. 153-183.
176. Siegelbaum S.A., Camardo J.S., Kandel E.R. Serotonin and cAMP close single potassium channels in Aplysia sensory neurones // Nature. 1982. - V.299. - P.413-416.
177. Smith D.O. Statistical evidence for non-random clusteering of synaptic vesicles associated with filamentous inteerconnections // Brain Res. 1988. - V.447. - P. 145148.
178. Snider S.H. Nitric oxide, a novel neuronal messenger // Neuron. 1992. - V.8. -N1. P.3-11.
179. Stanfield P.R. Tetraethylammonium ions and the potassium permeability of excitable cells //Rew.Physiol.Biochem.Pharm. 1983. - V.97. - P.1-67.120
180. Star R.A., Rajora N., Hung J et al. Evidence of autocrine modulation of macrophage nitric oxide synthase by a-melanocyte-stimulating hormone // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1995. - V.92. - P.8016-8020.
181. Stelzl H., Grondal E.J.M., Zimmerman H. Ca2+ dependency and substrate specificity of choliinergic synaptic vesicle ATP-ase // Neurochem.Int. 1987. - V.l 1.- P.107-111.
182. Stuehr D.J., Marietta M.A. Induction of nitite/nitrate Synthesis in murine macrophages by BCG infection, lympokines, or interferon g. // J.Immunol. 1987. -V.139. - P.518-525.
183. Szabolcs M., Michler R.E., Yang X. Et al. Apoptosis of cardiac myocytes during cardiac allograft rejection. Relation to induction of nitric oxide synthase // Circulation. 1996. - V.94. - P.1665-1673.
184. Thesleff S. Motor end-plate "Desensitization" by repetitive nerve stimuli // J.Physiol.(London). 1959. - N.148. - P.659-664.
185. Triggle D.J. Calcium, calcium channels and calcium channel antagonists // Can.J.Physiol. and Pharmacol. 1990. - V.68. - Nil. - P.1474-1481.
186. Urazaev A.Kh., Magsumov S.T., Poletaev G.I. et al. Muscle NMDA receptors regulate the resting membrane potential through NO-synthase // Physiol. Res. 1995.- V.44. P.205-208.
187. Van der Kloot W., Molgo J. Quantal acetylcholine release at the vertebrate neuromuscular junction // Physiol.Rev. 1994. - V.74. N4. - P.899-991.
188. Veille J.C., Li P., Eisenach J.C., Massmann A.G., Figueroa J.P. Effects of estrogen on nitric oxide biosynthesis and vasorelaxant activity in sheep uterine and renal arteries in vitro II Am.J.Obstet.Gynecol. 1996. - V.l74. - N3. - P. 1043-1049.121
189. Wang T., Xie Z., Lu B. Nitric oxide mediates activity-dependent synaptic supression at developing activity-dependent synaptic supression at developing neuromuscular synapses // Nature. 1995. - V.374. - P.262-266.
190. Weiner C.P., Lizasoain I., Baylis S.A. et al. Induction of calcium-dependent nitric oxide synthase by sex hormones // Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1994. - V.91. -P.5212-5216.
191. O.Williams M.B., Errington M.L., Bliss T.V.P. Arachidonic acid induces a long-term activity-dependent enhancement of synaptic transmission in the hippocampus // Nature. 1988. - V.341. - P.739-742.
192. Wink D.A., Kasprzak K.S., Maragos C.M. et al. DNA deaminating ability and genotoxicity of nitric oxide and its progenitors // Science. 1991. - V.254. - P. 1001 -1003.
193. Wolin M.S., Wood K.S., Ignarro L.J. Guanylate cyclase from bovine lung. A kinetic analysis of the regulation of unpurified soluble enzyme by protoporphyrin IX, heme and nitrosyl-heme//J.Biol.Chem. 1982. - V.257. - P.l 1312-11320.
194. Wong H.R., Finder J.D., Wasseloos K. Et al. Transcriptional regulation of iNOS by IL-lb in cultured rat pulmonary artery smooth cells // Am.J.Phisiol. 1996. - V.271. -P.166-171.
195. Yuan S.Y., Borastein J.C., Furness J.B. Pharmacological evidence that nitric oxide may be a retrograde messenger the enteric nervous system // Br.J.Pharmacol. 1995. - V.114. -N2. -P.428-432.
196. Zhang J., Dawson V.L., Dawson T.M., Snyder S.H. Nitric oxide activation of poly (ADP-ribose) synthetese in neurotoxicity // Science. 1994. - V.263. - P.687-689.
197. Zliu X.Z., Luo L.G. Effect of nitroprusside (nitric oxide) on endogenous dopamine release from rat striatal slices // J.Neurochem. 1992. - P.932-935.
198. Zorumsky C.F., Izumi Y. Nitric oxide and hippocampal synaptic plasticity // Biochem.Pharmacol. 1993. - V.46. - P.777-785.
199. Zucker R.S. Shot-term synaptic plasticity // Annu.Rev.Neurosci. 1989. - N.12. -P. 13-31.1221. БЛАГОДАРНОСТЬ
200. Я также сердечно признательна всем сотрудникам кафедры нормальной физиологии КГМУ за помощь и дружескую поддержку.
-
Халиуллина, Рената Ренатовна
-
кандидата биологических наук
-
Казань, 2000
-
ВАК 03.00.13
- Механизмы Ca2+-зависимого подавления секреции медиатора в новообразованных нервно-мышечных синапсах мыши
- Пуринергическая регуляция нервно-мышечной передачи
- Роль глутамата в регуляции процессов секреции ацетилхолина в нервно-мышечном соединении крысы
- Неквантовая секреция ацетилхолина в миокарде крысы и механизмы ее регуляции
- Влияние медиаторов воспаления на кратковременную пластичность в нервно-мышечном синапсе
