Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0214U002200, 0109U002777 , Науково-дослідна робота Назва роботи Механізми регуляції та шляхи модуляції процесів вивільнення та активного трансмембранного транспорту нейромедіаторів в пресинапсі за умов норми та розвитку нейропатологій Назва етапу роботи Керівник роботи Борисова Тетяна Олександрівна, Дата реєстрації 24-01-2014 Організація виконавець Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАНУ Опис етапу У відділі нейрохімії Інституту біохімії ім.О.В.Палладіна НАН України отримані результати, що вказують на тісний взаємозв'язок між рівнем потенціалу мітохондріальної мембрани та процесом генерації протонного градієнту на мембрані синаптичних везикул, між ефективністю акумуляції нейромедіаторів в синаптичних везикулах та активним переносом нейромедіаторів крізь плазматичну мембрану нервових терміналей. З'ясовано, які внутрішньоклітинні процеси лежать в основі стимуляції реверсного функціонування мембранних транспортерів нейромедіаторів в нервових терміналях, що має наслідком катастрофічне виснаження обох пулів нейромедіаторів, цитозольного та везикулярного з подальшим блокуванням процесу синаптичної передачі. У звітний період робота проводилась з використанням моделей гравітаційного навантаження щурів, перинатальної гіпоксії, дефіциту холестеролу в мембранних структурах, безклітинної системи для вивчення процесу екзоцитозу. У дослідженнях застосовувались методи радіоізотопного аналізу, флуоресцентної спектрометрії, лазерної кореляційної спектроскопії, конфокальної мікроскопії, проточної цитометрії, методу реєстрації іонної провідності бішарової ліпідної мембрани. З'ясовано, що за умов гравітаційного навантаження тварин відбуваються суттєві зміни в процесах вивільнення медіатору збудження глутамату з пресинаптичних нервових терміналей (синаптосом): Са2+-залежне вивільнення глутамату з синаптосом зменшується внаслідок зниження вмісту нейромедіатора в синаптичних везикулах, а цитозольний рівень глутамату зростає, що свідчить про перерозподіл нейромедіатора між везикулярним та цитозольним пулом внаслідок дії гіпергравітації. Загальна швидкість злиття синаптичних везикул з плазматичними мембранами у безклітинній модельній системі не змінюється після гіпергравітіції. Однак зареєстровано зниження здатності мембранних компонентів до злиття та зростання фузогенної активності синаптосомальних цитозольних протеїнів за цих умов. Доведено, що холестерол є потужним ендогенним модулятором активного транспорту глутамату в нервових терміналях головного мозку та запропоновано новий механізм нейропротекціі, в основі якого лежить пригнічення транспортер-залежного вивільнення глутамату за рахунок зниження вмісту мембранного холестеролу в нервових терміналях головного мозку. З'ясовано, що в основі модулюючої дії акцептора холестеролу метил- -циклодекстрину на транспорт глутамату лежать різні механізми, які залежать від особливостей методичних підходів застосування акцептору. Дисипація протонного градієнта синаптичних везикул в холестерол-дефіцитних нервових терміналях у присутності метил- -циклодекстрину в середовищі інкубації є додатковим чинником, який пригнічує активність глутаматних транспортерів плазматичної мембрани, збільшує тонічне, Са2+-незалежне вивільнення глутамату та підвищує його позаклітинний рівень, а також повністю інгібує Са2+-залежне вивільнення нейромедіатору. Показано, що утворення в нервових терміналях активних форм кисню (АФК) за умов активації пресинаптичних глутаматних рецепторів АМПА/каїнатного та НМДА-типів спряжене зі стимуляцією секреції ГАМК шляхом екзоцитозу. Показано різні шляхи генерації АФК за умов активації пресинаптичних іонотропних глутаматних рецепторів: активація АМПА/каїнатного типу рецепторів здебільшого стимулює мітохондріальний шлях генерації АФК, тоді як в НМДА-опосередкованій продукції АФК ключову роль відіграє NADPH-оксидаза. Встановлено, що гіпоксія та судоми в перинатальний період спричинюють зміни в перебігу енергетичних процесів, віддаленим наслідком яких є підвищення рівня АТФ в середньому на 10% в усіх досліджуваних структурах головного мозку щурів - корі, гіпокампі та таламусі. Стійким та довготривалим наслідком перинатальної гіпоксії є підвищення рівня позаклітинної ГАМК. Нормалізація рівню позаклітинної ГАМК можлива при підвищенні рівню АТФ в терміналях, що відбувається за умов споживання терміналями нейронів кори та гіпокампу пірувату в якості єдиного енергетичного субстрату. Зміни в рівні позаклітинної ГАМК корелюють зі стимуляцією процесу транспорту ГАМК в нервові терміналі. Значне підсилення в гіпокампі і таламусі процесу аутоінгібування секреції ГАМК за умов активації пресинаптичних ГАМКБ рецепторів у щурів, які були піддані гіпоксії у ранньому віці, вказує на спричинені гіпоксією зміни у процесі постнатального розвитку головного мозку. Дослідження в безклітинній системі дії антиепілептичного препарату леветірацетаму, специфічного ліганду трансмембраного протеїну синаптичних везикул SV2, вказують на залучення протеїну SV2 як до процесів гомо- та гетеротипного злиття, так і до кластеризації синаптичних везикул. З використанням леветірацетаму показано, що SV2А функціонує як регулятор процесу кластеризації синаптичних везикул та кальцій-регульованого злиття везикул із плазматичними мембранами синаптосом. Леветірацетам активує процес кальцій-регульованого вивільнення ГАМК із нервових терміналей кори, гіпокампу та таламусу головного мозку щурів. Ефективність дії леветірацетаму значно вища у тварин, які зазнали впливу перинатальної гіпоксії. На моделі мультивезикулярного екзоцитозу було встановлено, що за умови вилучення холестеролу із синаптичних везикул процес їх агрегації або докінгу залишається незмінним. Разом з тим, зміни в кінетиці злиття синаптичних везикул між собою корелюють зі зменшенням рівню холестеролу в мембрані. Олігомерна форма ?А пептиду 1-42 інгібує процес злиття мембранних структур синаптосом на останньому етапі регульованого екзоцитозу in vitro. Відомо, що тромбоцити крові здатні до активного накопичення глутамату та містять високоафiннi Na+-залежні глутаматнi транспортери, а також глутаматні рецептори. Здатність тромбоцитів до акумуляції глутамату дає змогу вважати, що вони можуть також брати участь у підтримці гомеостазу позаклітинного глутамату в центральній нервовій системі. За звітний період показано, що на відміну від нервових закінчень головного мозку транспортер-залежне та нестимульоване вивільнення глутамату не притаманне тромбоцитам. Вивільнення глутамату з тромбоцитів відбувається виключно шляхом екзоцитозу при їх активації. Вперше показано, що амфотерицин В, а також рекомбінантна субодиниця В дифтерійного токсоїду у разі додавання лише з одного боку "чорної холестеринвмісної фосфоліпідної бішарової мембрани (товщина ~51 ?), спроможні утворювати довгоіснуючі у відкритому стані іонні канали, при формуванні яких критична роль належить довжині ацильних хвостів жирнокислотних залишків молекул фосфоліпіду. У бішаровій фосфоліпідній мембрані властивості каналів, що сформовані каліксареном С-99, дозволяють розглядати його як потенціал-залежний переносник аніонів. Результати, одержані в процесі виконання роботи, є науковим підґрунтям для створення концепції щодо молекулярних механізмів регуляції активного транспорту та рецепції нейромедіаторів у пресинапсі. Опис продукції Концепція щодо взаємозв'язку між рівнем потенціалу мітохондріальної мембрани та процесом генерації протонного градієнту на мембрані синаптичних везикул, між ефективністю акумуляції нейромедіаторів в синаптичних везикулах та активним переносом нейромедіаторів крізь плазматичну мембрану нервових терміналей. З'ясовано, які внутрішньоклітинні процеси лежать в основі стимуляції реверсного функціонування мембранних транспортерів нейромедіаторів в нервових терміналях, що має наслідком катастрофічне виснаження обох пулів нейромедіаторів, цитозольного та везикулярного з подальшим блокуванням процесу синаптичної передачі. З'ясовано, що за умов гравітаційного навантаження тварин відбуваються суттєві зміни в процесах вивільнення медіатору збудження глутамату з пресинаптичних нервових терміналей (синаптосом). Доведено, що холестерол є потужним ендогенним модулятором активного транспорту глутамату в нервових терміналях головного мозку та запропоновано новий механізм нейропротекціі, в основі якого лежить пригнічення тр Автори роботи І.О.Трикаш А.С. Тарасенко Базилянська В.Р. Воєйков А.М. Л.М. Яценко Л.О. Касаткіна М.В. Лінецька М.Т. Пархоменко Митрофанова Л.О. Н.В. Крисанова Н.Г. Гіммельрейх Н.Г. Позднякова О.О. Крупко О.Я. Шатурський Р.В. Сівко Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити