Фебрильные судороги вызывают снижение доли кальций-проницаемых АМPА-рецепторов в синапсах пирамидных нейронов коры и гиппокампа крыс
- Авторы: Постникова Т.Ю.1, Грифлюк А.В.1, Жигулин А.С.1, Соболева Е.Б.1, Барыгин О.И.1, Амахин Д.В.1, Зайцев А.В.1
-
Учреждения:
- Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 532-535
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journals.rcsi.science/2313-1829/article/view/256263
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623255
- ID: 256263
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Фебрильные судороги (ФС) являются одним из наиболее распространённых неврологических расстройств в детском возрасте. Они могут вызвать необратимые функциональные изменения в нейронных сетях и привести к развитию эпилепсии и когнитивных нарушений [1]. В раннем возрасте в гиппокампе и коре головного мозга наблюдается повышенный уровень содержания кальций-проницаемых AMPA-рецепторов (CP-AMPARs, не экспрессирующих субъединицу GluA2). CP-AMPARs участвуют в различных пластических изменениях в ЦНС, включая как нормальные физиологические процессы (синаптическая пластичность), так и ряд патологических состояний, когда эти рецепторы включаются в мембрану нейронов, где такие рецепторы в норме не экспрессируются. Было показано, что CP-AMPARs могут также встраиваться в синапсы во время судорог [2]. Остаётся неясным, как ФС влияют на экспрессию CP-AMPARs, к каким нарушениям в работе нейронных сетей могут приводить эти изменения.
Цель исследования. Определить, изменяется ли доля CP-AMPARs в синапсах пирамидальных нейронов энторинальной коры и гиппокампа крысы сразу (через 15 мин) и через 48 ч после ФС.
Десятидневных крысят подвергали воздействию потока тёплого воздуха (46 °C) в течение 30 мин, чтобы вызвать гипертермию, приводящую к развитию ФС. В исследование были включены только те животные, у которых ФС длились не менее 15 мин. Контрольная группа состояла из крыс-однопомётников, отсаженных от матери на аналогичный период времени, но содержавшихся при комнатной температуре. Для оценки доли CP-AMPARs в гиппокампе использовали изолированные пирамидальные нейроны, в которых AMPAR-опосредованные токи индуцировали путём применения 100 мкМ каината. В энторинальной коре возбуждающие постсинаптические токи (EPSCs) вызывались внеклеточной стимуляцией. Селективная блокада CP-AMPARs была достигнута с помощью антагониста IEM-1460. Для дальнейшей оценки вклада CP-AMPARs мы определили индекс выпрямления AMPA-опосредованных EPSC. Для визуализации нейронов, экспрессирующих CP-AMPARs, использовали метод поглощения кобальта, вызванного каинатом. Срезы мозга стимулировали каинатом в присутствии AР-5 и TTX. Для подтверждения того, что приток Co2+ был опосредован AMPARs, мы использовали блокатор DNQX. Базовая синаптическая передача оценивалась путём регистрации полевых постсинаптических потенциалов в гиппокампе в ответ на стимуляцию коллатералей Шаффера при различной силе тока.
Мы обнаружили, что ФС вызывают быстрое снижение количества CP-AMPARs на мембранах пирамидальных нейронов гиппокампа. Так, в нейронах, выделенных из гиппокампа крысы через 15 мин после ФС, ИЭМ-1460 вызывал значительно меньшую блокаду вызванного каинатом тока, чем контроль (22% против 14%, p <0,05). Аналогичный результат был получен для внеклеточно вызванных EPSCs в энторинальной коре (ФС: 10% против контроля: 3%, p <0,05). Кроме того, индекс выпрямления EPSC был значительно выше в нейронах экспериментальной группы по сравнению с контрольной. Через два дня после ФС различий между группами не было. Это может быть связано с тем, что доля CP-AMPARs в пирамидальных нейронах быстро уменьшается в этом возрасте. Метод поглощения кобальта подтвердил результаты электрофизиологических исследований, показавших, что более значительное окрашивание наблюдалось в поле СА1 гиппокампа и энторинальной коре у контрольных крыс по сравнению с крысами, подвергнутыми ФС. Этот эффект наблюдался уже через 15 мин после ФС, а через два дня различий между группами не было. Несмотря на снижение доли CP-AMPARs, уровень базовой нейротрансмиссии в срезах мозга крыс, подвергшихся ФС, не отличался от контрольных значений.
Таким образом, ФС значительно снижают экспрессию CP-AMPARs в пирамидальных нейронах энторинальной коры и гиппокампа у молодых крыс. Эти изменения не влияют на свойства базовой синаптической передачи в гиппокампе.
Ключевые слова
Полный текст
Фебрильные судороги (ФС) являются одним из наиболее распространённых неврологических расстройств в детском возрасте. Они могут вызвать необратимые функциональные изменения в нейронных сетях и привести к развитию эпилепсии и когнитивных нарушений [1]. В раннем возрасте в гиппокампе и коре головного мозга наблюдается повышенный уровень содержания кальций-проницаемых AMPA-рецепторов (CP-AMPARs, не экспрессирующих субъединицу GluA2). CP-AMPARs участвуют в различных пластических изменениях в ЦНС, включая как нормальные физиологические процессы (синаптическая пластичность), так и ряд патологических состояний, когда эти рецепторы включаются в мембрану нейронов, где такие рецепторы в норме не экспрессируются. Было показано, что CP-AMPARs могут также встраиваться в синапсы во время судорог [2]. Остаётся неясным, как ФС влияют на экспрессию CP-AMPARs, к каким нарушениям в работе нейронных сетей могут приводить эти изменения.
Цель исследования. Определить, изменяется ли доля CP-AMPARs в синапсах пирамидальных нейронов энторинальной коры и гиппокампа крысы сразу (через 15 мин) и через 48 ч после ФС.
Десятидневных крысят подвергали воздействию потока тёплого воздуха (46 °C) в течение 30 мин, чтобы вызвать гипертермию, приводящую к развитию ФС. В исследование были включены только те животные, у которых ФС длились не менее 15 мин. Контрольная группа состояла из крыс-однопомётников, отсаженных от матери на аналогичный период времени, но содержавшихся при комнатной температуре. Для оценки доли CP-AMPARs в гиппокампе использовали изолированные пирамидальные нейроны, в которых AMPAR-опосредованные токи индуцировали путём применения 100 мкМ каината. В энторинальной коре возбуждающие постсинаптические токи (EPSCs) вызывались внеклеточной стимуляцией. Селективная блокада CP-AMPARs была достигнута с помощью антагониста IEM-1460. Для дальнейшей оценки вклада CP-AMPARs мы определили индекс выпрямления AMPA-опосредованных EPSC. Для визуализации нейронов, экспрессирующих CP-AMPARs, использовали метод поглощения кобальта, вызванного каинатом. Срезы мозга стимулировали каинатом в присутствии AР-5 и TTX. Для подтверждения того, что приток Co2+ был опосредован AMPARs, мы использовали блокатор DNQX. Базовая синаптическая передача оценивалась путём регистрации полевых постсинаптических потенциалов в гиппокампе в ответ на стимуляцию коллатералей Шаффера при различной силе тока.
Мы обнаружили, что ФС вызывают быстрое снижение количества CP-AMPARs на мембранах пирамидальных нейронов гиппокампа. Так, в нейронах, выделенных из гиппокампа крысы через 15 мин после ФС, ИЭМ-1460 вызывал значительно меньшую блокаду вызванного каинатом тока, чем контроль (22% против 14%, p <0,05). Аналогичный результат был получен для внеклеточно вызванных EPSCs в энторинальной коре (ФС: 10% против контроля: 3%, p <0,05). Кроме того, индекс выпрямления EPSC был значительно выше в нейронах экспериментальной группы по сравнению с контрольной. Через два дня после ФС различий между группами не было. Это может быть связано с тем, что доля CP-AMPARs в пирамидальных нейронах быстро уменьшается в этом возрасте. Метод поглощения кобальта подтвердил результаты электрофизиологических исследований, показавших, что более значительное окрашивание наблюдалось в поле СА1 гиппокампа и энторинальной коре у контрольных крыс по сравнению с крысами, подвергнутыми ФС. Этот эффект наблюдался уже через 15 мин после ФС, а через два дня различий между группами не было. Несмотря на снижение доли CP-AMPARs, уровень базовой нейротрансмиссии в срезах мозга крыс, подвергшихся ФС, не отличался от контрольных значений.
Таким образом, ФС значительно снижают экспрессию CP-AMPARs в пирамидальных нейронах энторинальной коры и гиппокампа у молодых крыс. Эти изменения не влияют на свойства базовой синаптической передачи в гиппокампе.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 23-25-00143.
Об авторах
Т. Ю. Постникова
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
А. В. Грифлюк
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
А. С. Жигулин
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Е. Б. Соболева
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
О. И. Барыгин
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Д. В. Амахин
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
А. В. Зайцев
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
Email: tapost2@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Silverstein F.S., Jensen F.E. Neonatal seizures // Annals of Neurology. 2007. Vol. 62, N 2. P. 112–120. doi: 10.1002/ana.21167
- Malkin S.L., Amakhin D.V., Veniaminova E.A., et al. Changes of AMPA receptor properties in the neocortex and hippocampus following pilocarpine-induced status epilepticus in rats // Neuroscience. 2016. Vol. 327. P. 146–155. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.04.024
Дополнительные файлы
