Исследование синаптической пластичности в гиппокампе мутантной линии мышей, предрасположенных к эпилептиформной активности

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В настоящее время практически завершена расшифровка генетического кода человека, а различные генетические мутации вызывают большой интерес у учёных в этой сфере. Исследуются мутации, которые ответственны за проявление заболеваний, а также обусловливают генетическую предрасположенность к ним. Изучение новых механизмов проявления заболеваний является современным, уникальным подходом, способствующим в дальнейшем развитию методов лечения и коррекции многих нейродегенеративных заболеваний у человека. Эпилепсия является одной из распространённых форм неврологической патологии. Понимание сложных механизмов, лежащих в основе эпилептогенеза и генерации приступов при эпилепсии височной доли и других формах эпилепсии, не может быть полностью получено в клинических исследованиях с людьми. В результате использование соответствующих моделей животных имеет важное значение.

Цель работы. Исследование синаптической передачи и долговременной пластичности гиппокампа у мутантной линии мышей, условно названной S5-1, с эпилептиформной активностью. Объектом исследования стала мутантная линия мышей S5-1, имеющая склонность к формированию эпилептиформной активности после индукции ENU-мутагенеза в молекуле ДНК. Для изучения активности in vitro используется метод регистрации локальных полевых потенциалов (local field potential, LFP) на переживающих срезах мозга, совмещающий электрофизиологические и оптические методы.

Для оценки долговременной синаптической пластичности были выбраны два варианта протокола: в первом подавались малые амплитуды стимуляции (50 мА), во втором — большие (500 мА). В первом случае наблюдались высокие показатели долговременной потенциации у группы с эпилептиформной активностью. Потенциация у животных с фенотипом составляла 150–170% от средних значений скорости нарастания ответа до четырёхразрядной стимуляции, когда значения у контрольной группы достигали лишь 120–125%. Данные результаты показывают, что у группы животных с эпилептиформным фенотипом происходит гиперактивация нервных волокон, что является одним из механизмов, лежащих в основе эпилептогенеза. Во втором же случае при подаче больших амплитуд стимуляции было показано достоверное снижение синаптической передачи у животных с эпилептиформной поведенческой активностью (120–150%) по сравнению с контрольной группой (200–250%). Достоверное снижение долговременной синаптической пластичности у животных с эпилептиформной активностью относительно контрольной группы на больших «стрессовых» амплитудах стимуляции может свидетельствовать о нарушении синаптической передачи на молекулярном и клеточном уровнях, что может приводить к ухудшению памяти или снижению когнитивных навыков у мутантных животных, проявляющих признаки эпилепсии.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что возможный механизм изменения синаптической передачи в гиппокампе мутантной линии мышей S5-1 заключается в том, что после воздействия мутагена и возникновения точечных мутаций развивается ряд патологий, одной из которых является нарушение цитоархитектуры коры головного мозга, которое ведёт к опосредованному изменению в подкорковых структурах, в частности в гиппокампе, и развитию аудиогенных судорог. Вследствие этого возникают нарушения в синаптической передаче и пластичности, что может приводить к снижению памяти и другим когнитивным дисфункциям. Однако предложенный нами возможный механизм развития нарушений в мозге у мутантных животных требует дальнейших исследований.

Полный текст

В настоящее время практически завершена расшифровка генетического кода человека, а различные генетические мутации вызывают большой интерес у учёных в этой сфере. Исследуются мутации, которые ответственны за проявление заболеваний, а также обусловливают генетическую предрасположенность к ним. Изучение новых механизмов проявления заболеваний является современным, уникальным подходом, способствующим в дальнейшем развитию методов лечения и коррекции многих нейродегенеративных заболеваний у человека. Эпилепсия является одной из распространённых форм неврологической патологии. Понимание сложных механизмов, лежащих в основе эпилептогенеза и генерации приступов при эпилепсии височной доли и других формах эпилепсии, не может быть полностью получено в клинических исследованиях с людьми. В результате использование соответствующих моделей животных имеет важное значение.

Цель работы. Исследование синаптической передачи и долговременной пластичности гиппокампа у мутантной линии мышей, условно названной S5-1, с эпилептиформной активностью. Объектом исследования стала мутантная линия мышей S5-1, имеющая склонность к формированию эпилептиформной активности после индукции ENU-мутагенеза в молекуле ДНК. Для изучения активности in vitro используется метод регистрации локальных полевых потенциалов (local field potential, LFP) на переживающих срезах мозга, совмещающий электрофизиологические и оптические методы.

Для оценки долговременной синаптической пластичности были выбраны два варианта протокола: в первом подавались малые амплитуды стимуляции (50 мА), во втором — большие (500 мА). В первом случае наблюдались высокие показатели долговременной потенциации у группы с эпилептиформной активностью. Потенциация у животных с фенотипом составляла 150–170% от средних значений скорости нарастания ответа до четырёхразрядной стимуляции, когда значения у контрольной группы достигали лишь 120–125%. Данные результаты показывают, что у группы животных с эпилептиформным фенотипом происходит гиперактивация нервных волокон, что является одним из механизмов, лежащих в основе эпилептогенеза. Во втором же случае при подаче больших амплитуд стимуляции было показано достоверное снижение синаптической передачи у животных с эпилептиформной поведенческой активностью (120–150%) по сравнению с контрольной группой (200–250%). Достоверное снижение долговременной синаптической пластичности у животных с эпилептиформной активностью относительно контрольной группы на больших «стрессовых» амплитудах стимуляции может свидетельствовать о нарушении синаптической передачи на молекулярном и клеточном уровнях, что может приводить к ухудшению памяти или снижению когнитивных навыков у мутантных животных, проявляющих признаки эпилепсии.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что возможный механизм изменения синаптической передачи в гиппокампе мутантной линии мышей S5-1 заключается в том, что после воздействия мутагена и возникновения точечных мутаций развивается ряд патологий, одной из которых является нарушение цитоархитектуры коры головного мозга, которое ведёт к опосредованному изменению в подкорковых структурах, в частности в гиппокампе, и развитию аудиогенных судорог. Вследствие этого возникают нарушения в синаптической передаче и пластичности, что может приводить к снижению памяти и другим когнитивным дисфункциям. Однако предложенный нами возможный механизм развития нарушений в мозге у мутантных животных требует дальнейших исследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Исследование поддержано грантом РНФ № 21-65-00017.

×

Об авторах

А. А. Федулина

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedulina@neuro.nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

М. В. Матвеева

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: fedulina@neuro.nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

К. Е. Мальцева

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: fedulina@neuro.nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

А. В. Лебедева

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: fedulina@neuro.nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

В. С. Тарабыкин

Институт клеточной биологии и нейробиологии клиники Шарите

Email: fedulina@neuro.nnov.ru
Германия, Берлин

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».