Изменения активных и невозбудимых смежных нервных мембран после электроактивации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Давно признано, что парабиоз и паранекроз – это две близкие цитологические теории, с различных научных позиций продемонстрировавшие промежуточное состояние клетки между жизнью и смертью. Целью нашей электронно-микроскопической работы было исследование активных и невозбудимых мембран нервных и глиальных клеток при пессимальном торможении. Главным признаком паранекроза считалась денатурация и агрегация белка мембран, проявившаяся в уменьшении его степени дисперсии и дегидратации. Парабиоз вызывался пессимальной частотой электроактивации симпатического ганглия белых крыс. В результате аксолемма превращалась в толстую мембрану, усиленную бахромой и появлением десмосом. Возникали налипания белка с внутренней стороны нейролеммы в виде пирамид, которые ретрагируя, искривляли мембрану. В ее изгибах образовывались пирамидоподобные рыхлые агрегаты межмембранного белка с наружных сторон глиальной и аксолеммной мембран, которые, сливаясь, превращались в подобие песочных часов и септ. Септы локализовались в межклеточных щелях аксонов и глии и часто пересекали обе мембраны. Процесс агрегации и ретракции белка локально сужает межклеточную аксо-аксональную и аксо-глиальную щели. Образуются щелевые и плотные контакты. Таким способом мы впервые получили экспериментальное образование межклеточных мембранных контактов, отвечающих всем морфологическим признакам. Все реактивные изменения, возникающие de novo, рассматриваются как один развившийся под воздействием частотной электростимуляции обратимый процесс денатурации и агрегации околомембранных белков. Импульсация препарата восстанавливается в течение минут. Предполагается, что выявленные изменения, паранекроз, являются морфологическим проявлением парабиоза.

Об авторах

О. С. Сотников

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ossotnikov@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Введенский Н.Е. Полное собрание сочинений. Т. 3. Л.: Изд-во ЛГУ им. А.А. Жданова, 1952. С. 84.
  2. Гайер Г. Электронная гистохимия. М.: Мир, 1974. 488 с.
  3. Миронов А.А., Комиссарчик Я.Ю., Миронов В.А. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине. СПб: Наука, 1994. 400 с.
  4. Насонов Д.Н., Александров В.Я. Реакция живого вещества на внешние воздействия. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 252 с.
  5. Сотников О.С. Объединенная нейронно-ретикулярная теория. СПб: Наука, 2019. 239 с.
  6. Сотников О.С., Ревенко С.В. Физиология перехватов Ранвье живых миелиновых волокон // Биол. мембраны. 2022. Т. 39. № 4. С. 1–14.
  7. Финкельштейн А.В., Птицын О.Б. Физика белка. М.: КДУ, 2012. 456 с.
  8. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран. Руководство по физиологии. М.: Наука, 1975. 408 с.
  9. Calvert J.S., Grahn P.J., Strommen J.A. et al. Electrophysiological guidance of epidural electrode array implantation over the human lumbosacral spinal cord to enable motor function after chronic paralysis // J. Neurotrauma. 2019. V. 36. № 9. P. 1451–1460. https://doi.org/10.1089/neu.2018.5921
  10. Conese M., Carbone A., Beccia E., Angiolillo A. The fountain of youth: a tale of parabiosis, stem cells, and rejuvenation // Open Med. (Wars.). 2017. V. 12. P. 376–383. https://doi.org/10.1515/med-2017-0053
  11. Cosentino K., García-Sáez A.J. MIM through MOM: the awakening of Bax and Bak pores // EMBO J. 2018. V. 37. № 17. P. e100340. https://doi.org/10.15252/embj.2018100340
  12. Faivre-Sarrailh C. Molecular organization and function of vertebrate septate-like junctions // Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2020. V. 1862. № 5. P. 183211. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2020.183211
  13. Fisher K.M., Jillani N.E., Oluoch G.O., Baker S.N. Blocking central pathways in the primate motor system using high-frequency sinusoidal current // J. Neurophysiol. 2015. V. 113. № 5. P. 1670–1680. https://doi.org/10.1152/jn.00347.2014
  14. Gerasimenko Y., Preston C., Zhong H. et al. Rostral lumbar segments are the key controllers of hindlimb locomotor rhythmicity in the adult spinal rat // J. Neurophysiol. 2019. V. 122. № 2. P. 585–600. https://doi.org/10.1152/jn.00810.2018
  15. Guerra A.J., Carruthers V.B. Structural features of apicomplexan pore-forming proteins and their roles in parasite cell traversal and egress // Toxins (Basel). 2017. V. 9. № 9. P. 265. https://doi.org/toxins9090265
  16. Herbet G., Lafargue G., Bonnetblanc F. et al. Is the right frontal cortex really crucial in the mentalizing network? A longitudinal study in patients with a slow-growing lesion // Cortex. 2013. V. 49. № 10. P. 2711–2727. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2013.08.003
  17. Janjua T.A.M., Nielsen T.G.N.D.S., Andreis F.R. et al. The effect of peripheral high-frequency electrical stimulation on the primary somatosensory cortex in pigs // IBRO Neurosci. Rep. 2021 V. 11. P. 112–118. https://doi.org/10.1016/j.ibneur.2021.08.004
  18. Jiang F., Yin H., Qin X. Fastigial nucleus electrostimulation reduces the expression of repulsive guidance molecule, improves axonal growth following focal cerebral ischemia // Neurochem. Res. 2012. V. 7. № 9. P. 1906–1914. https://doi.org/10.1007/s11064-012-0809-y
  19. Kagan B.L. Membrane pores in the pathogenesis of neurodegenerative disease // Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2012. V. 107. P. 295–325. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385883-2.00001-1
  20. Laube G., Röper J., Pitt J.C. et al. Ultrastructural localization of Shaker-related potassium channel subunits and synapse-associated protein 90 to septate-like junctions in rat cerebellar Pinceaux // Brain Res. Mol. Brain Res. 1996. V. 42. № 1. P. 51–61. https://doi.org/10.1016/s0169-328x(96)00120-9
  21. Ling D., Luo J., Wang M. et al. Kilohertz high-frequency alternating current blocks nerve conduction without causing nerve damage in rats // Ann. Transl. Med. 2019. V. 7. № 22. P. 661. https://doi.org/10.21037/atm.2019.10.36
  22. Luo Y., Huang L., Liao P., Jiang R. Contribution of neuronal and glial two-pore-domain potassium channels in health and neurological disorders // Neur. Plast. 2021. V. 2021. P. 8643129. https://doi.org/10.1155/2021/8643129
  23. Manso C., Querol L., Lleixà C. et al. Anti-Neurofascin-155 IgG4 antibodies prevent paranodal complex formation in vivo // J. Clin. Invest. 2019. V. 129. № 6. P. 2222–2236. https://doi.org/10.1172/JCI124694
  24. Marchioretto M., Podobnik M., Dalla Serra M., Anderluh G. What planar lipid membranes tell us about the pore-forming activity of cholesterol-dependent cytolysins // Biophys. Chem. 2013. V. 182. P. 64–70. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2013.06.015
  25. Mardani P., Oryan S., Sarihi A. et al. ERK activation is required for the antiepileptogenic effect of low frequency electrical stimulation in kindled rats // Brain Res. Bull. 2018. V. 14. P. 132–139. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2018.04.013
  26. Masson M.A. De l’induction d’un courant sur lui-même // Ann. de Chimie et de Physique. 1837. V. 66. P. 5–36.
  27. Nekhendzy V., Davies M.F., Lemmens H.J., Maze M. The role of the craniospinal nerves in mediating the antinociceptive effect of transcranial electrostimulation in the rat // Anesth. Analg. 2006. V. 102. № 6. P. 1775–1780. https://doi.org/10.1213/01.ANE.0000219588.25375.36
  28. Ogawa Y., Rasband M.N. The functional organization and assembly of the axon initial segment // Curr. Opin. Neurobiol. 2008. V. 18. № 3. P. 307–313. https://doi.org/10.1016/j.conb.2008.08.008
  29. Omersa N., Podobnik M., Anderluh G. Inhibition of pore-forming proteins // Toxins (Basel). 2019. V. 11. № 9. P. 545. https://doi.org/10.3390/toxins11090545
  30. Rath M., Vette A.H., Ramasubramaniam S. et al. Trunk stability enabled by noninvasive spinal electrical stimulation after spinal cord injury // J. Neurotrauma. 2018. V. 35. № 21. P. 2540–2553. https://doi.org/10.1089/neu.2017.5584
  31. Rice C., De O., Alhadyian H. et al. Expanding the junction: new insights into non-occluding roles for septate junction proteins during development // J. Dev. Biol. 2021. V. 9. № 1. P. 11. https://doi.org/10.3390/jdb9010011
  32. Schucht P., Moritz-Gasser S., Herbet G. et al. Subcortical electrostimulation to identify network subserving motor control // Hum. Brain Mapp. 2013. V. 34. № 11. P. 3023–3030. https://doi.org/10.1002/hbm.22122
  33. Vallat J.M., Yuki N., Sekiguchi K. et al. Paranodal lesions in chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy associated with anti-Neurofascin 155 antibodies // Neuromus. Disord. 2017. V. 27. № 3. P. 290–293. https://doi.org/10.1016/j.nmd.2016.10.008
  34. Xu Z., Wang Y., Chen B. et al. Entorhinal principal neurons mediate brain-stimulation treatments for epilepsy // EBioMedicine. 2016. V. 14. P. 148–160. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2016.11.027

Дополнительные файлы


© О.С. Сотников, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах