Введение
1. Синаптическая передача как основа сигнализации в мозге 12
1.1. Функциональная роль пресинаптического окончания 13
1.1.1. Функции потенциала действия 14
1.1.2. Модуляция потенциала действия 16
1.1.3. Модуляция пресинаптического высвобождения 17
1.1.3.1. Модуляция нейротрансмиттерами . 17
1.1.3.2. Модуляция специфическими веществами 19
1.1.3.3. Модуляция через изменение ионных концентраций 20
1.2. Функциональная роль постсинаптического окончания 21
1.2.1. Постсинаптические рецепторы 22
1.2.1.1. Ионотропные рецепторы постсинаптического окончания 23
1.2.1.2. Метаботропные рецепторы постсинаптического окончания 25
1.2.2. Cинаптическая пластичность 26
1.2.3. Морфологические основы пластичности. 28
2. Роль астроглии в синаптической передаче 32
2.1. Функции астроцитов в нервной системе 32
2.1.1. Трофическая функция 33
2.1.2. Метаболическая функция 33
2.1.3. Регуляция локального кровотока 34
2.1.4. Поддержание гомеостаза астроцитами 35
2.1.5. Поддержание гомеостаза нейропередатчика в синаптической щели астроцитами 36
2.2. Механизмы и функции кальциевой сигнализации в астроцитах 37
2.2.1. Активация рецепторов на мембране астроцитов 37
2.2.1.1. Метаботропные рецепторы глутамата 38
2.2.1.2. Пуринергические рецепторы 38
2.2.2. Роль ИТФ и ионов кальция 39
2.2.3. Пути удаления кальция из цитоплазмы астроцита 39
2.2.3.1. Первично-активный транспорт 40
2.2.3.2. Вторично-активный транспорт 40
2.3. Высвобождение глиотрансмиттеров 41
2.3.1. Везикулярное кальций-зависимое высвобождение 41
2.3.2. Кальций-независимое высвобождение 42
3. Роль внеклеточного матрикса мозга в синаптической передаче 44
3.1. Компоненты внеклеточного матрикса мозга и их взаимодействия 45
3.2. Влияние компонентов матрикса на синаптическую передачу 48
3.3. Влияние компонентов матрикса на обучение и память 51
Выводы к обзору литературы 52
Материалы и методы 55
1. Приготовление срезов гиппокампа 55
2. Иммуногистохимия 55
3. Электрофизиология 56
3.1. Электрическая стимуляция и запись полевых возбуждающих постсинаптических потенциалов (пВПСП) 56
3.2. Патч-кламп астроцитов и измерение К+ тока 57
3.3. Измерение влияния К+ вытекающего через NMDA рецепторы на пресинаптическое высвобождение 57
3.4. Регистрация долговременной потенциации (ДВП) 58
3.6. Измерение соотношения AMPA/NMDA токов 59
3.7. Измерение спонтанных и миниатюрных ВПСП 59
3.8. Измерение спонтанных, миниатюрных ТПСП и тонического ГАМКергического тока 59
3.9. Измерение парной депрессии тормозных токов 60
3.10. Измерение потенциации тормозных токов при высокочастотной стимуляции 60
3.11. Запись соотношения ВПСТ и ТПСТ 61
3.12. Измерение клеточной возбудимости 61
3.13. Запись калиевого тока через SK каналы 62
4. Двухфотонная микроскопия 62
4.1. Кальциевый имиджинг на астроцитах 62
4.2. Изучение парной депрессии AMPA токов 64
5. Реактивы и химические вещества 64
6. Анализ данных и статистическая обработка 65
Результаты 66
Глава 1. Модуляция пресинаптического высвобождения накоплением К+ при активации синаптических NMDA рецепторов 66
1.1. Роль NMDA рецепторов в синаптической пластичности. 67
1.2. Роль NMDA рецепторов в накоплении К+ в синаптическом пространстве 68
1.3. Роль NMDA рецепторов и выходящего через них калия на потенциацию ВПСП 72
Выводы к главе 1: 75
Глава 2. Изучение кальциевой сигнализации в астроцитах в условиях синаптической активации 76
2.1. Воздействие глутамата высвобожденного при фотостимуляции на распределение кальциевых сигналов в астроцитах 79
2.2. Воздействие глутамата высвобожденного при электрической стимуляции на распределение кальциевых сигналов в астроцитах 81
2.3. Изучение роли метаботропных рецепторов глутамата (mGluRs) в генерации кальциевых сигналов в астроцитах 84
2.4. Изучение роли метаботропных рецепторов глутамата (mGluR) в генерации кальциевых сигналов в астроцитах при синаптической активации 86
2.5. Воздействие низкочастотной электрической стимуляции на распределение кальциевых сигналов в астроцитах 87
Выводы к главе 2 91
Глава 3. Роль внеклеточного матрикса (ВКМ) в синаптической передаче и пластичности в гиппокампе 94
3.1 Удаление ХСПГ ферментом хондроитиназой АВС 95
3.2. Влияние ХСПГ на долговременную потенциацию 97
3.3. Влияние ХСПГ на тормозную синаптическую передачу 99
3.5. Влияние ХСПГ на возбуждающую синаптическую передачу 104
3.6. Влияние удаления ХСПГ на парную депрессию AMPA токов 108
3.7. Влияние ХСПГ на возбудимость СА1 пирамидных нейронов и параметры потенциалов действия 109
3.8. Влияние ХСПГ на возбудимость СА1 пирамидных нейронов при блокировании SK каналов 116
3.9. Влияние удаления ХСПГ на ток через SK каналы 119
3.10. Влияние активации SK каналов на NMDA-рецептор-опосредованного тока при удалении ХСПГ 122
3.11. Влияние ХСПГ на долговременную потенциацию при блокировании SK каналов 123
3.12. Влияние ХСПГ на долговременную потенциацию при блокировании SK каналов и ROCK- киназы 125
3.13. Влияние ХСПГ на кальциевую динамику в астроцитах 127
Выводы к главе 3: 129
Заключение к работе 131
Список цитируемой литературы
