Содержание цинка в клетках панкреатических островков и гиппокампе исследовано с помощью высокочувствительной селективной реакции 8-(п-толуолсульфониламино)-хинолина. Показано, что факторы, стимулирующие секреторную активность В-инсулоцитов, вызывают уменьшение концентрации в них цинка. Повышение содержания цинка в этих клетках связано с угнетением их секреторной активности. Экстремальные факторы вызывали двухфазные изменения концентрации цинка в панкреатических островках и гиппокампе.

Моделювалася динаміка концентрації кальцію у гліальній бергманівській клітині мозочка при її метаботропній активації. Модель адекватно описує прототип, про що свідчить схожість поведінки моделі та клітини бергманівської глії у відповідь на різні зовнішні впливи: поодинокий метаботропний стимул, гальмування іонного насоса кальцієвого депо, періодичну метаботропну стимуляцію. За допомогою моделі досліджено роль іонних насосів плазматичної мембрани та депо у регулюванні концентрації цитоплазматичного кальцію. Встановлено, що розмір депо, при якому розрахована динаміка концентрації цитоплазматичного кальцію, найбільш близька до експериментально визначеної, дорівнює десяткам нанометрів, а концентрація кальцію в депо має порядок 10 мкМ.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е60*739.177

Рубрики:

Загальна зоологія

Шифр НБУВ: Ж26810 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Исследовали особенности конвергенции кортикальных афферентных импульсов на нейронах гипоталамуса в условиях одиночной и серийной стимуляции филогенетически различных отделов коры головного мозга (прореальной (поле 8), поясной (поле 24) коры, пириформной доли (периамигдалярная кора) и гиппокампа (САЗ)). Установлено наличие двух фокусов с выраженной конвергенцией сигналов из кортикальных областей. Первый - локализовался в латеральных ядрах гипоталамуса, а второй - в вентромедиальных. При одиночных раздражениях структур неоархипалеокортекса наблюдали, в основном, возбуждающие и смешанные реакции нейронов гипоталамуса, а во время частотной стимуляции регистрировали нейроны, отвечающие, преимущественно, тормозными реакциями. Такая функциональная организация гипоталамических ядер дает возможность предполагать тонический характер кортикальных влияний на гипоталамус в условиях серийной стимуляции и о экстренном характере влияний в условиях одиночных раздражений.

Изучены механизмы развития иммунных реакций в головном мозге в норме и при патологии центральной нервной системы (ЦНС). Приведены данные о различных формах взаимодействия клеток головного мозга и иммунной системы организма. Рассмотрены механизмы проникновения иммунных клеток через гематоэнцефалический барьер; синтеза про- и антивоспалительных цитокинов клетками иммунной и нервной систем организма. На различных экспериментальных моделях изучены некоторые иммунные функции нейронов, астроглии, микроглии, клеток гематоэнцефалического барьера. Исследована цитоксическая антипролиферативная и нейротрофическая активность гуморальных факторов, выделяемых клетками мозга и иммунной системы. Литературные и собственные данные авторов обсуждаются с позиции концепции о регионарной иммунной системе головного мозга и ее роли в развитии иммунопатологических процессов ЦНС. Приведены данные об иммуномодулирующей и клинической эффективности бетаферона при лечении аутоиммунных демиелинизирующих процессов ЦНС.

За допомогою методу фіксації потенціалу на цілій клітині досліджувались трансмембранні калієві струми в соматичній мембрані нейронів гіпокампа в умовах тривалого культивування. На основі активаційних характеристик та даних щодо фармакологічної чутливості був ізольований та описаний потенціалкерований калієвий струм А-типу, що швидко інактивується (КСШI). Транзієнтний КСШI активувався при потенціалах -50...-40 мВ та був чутливим до 4-амінопіридину (4-АП). Позаклітинне прикладення 5 мМ 4-АП призводило до зменшення амплітуди КСШI на 75 , в той час як прикладення 10 мМ тетраетиламонію не викликало її помітних змін. Кінетика активації КСШI описувалась однією експонентою в четвертому ступеню. При зміні потенціалу на мембрані від -40 до 30 мВ постійна часу активації варіювала від 2.8 до 1.5 мс. Кінетика інактивації описувалась однією експонентою з постійною часу, що змінювалась від 37 мс при -45 мВ до 18 мс при 40 мВ. Криві стаціонарної активації та інактивації описувалися рівнянням Больцмана; половинне значення рівня стаціонарної інактивації досягалось при -80 мВ, а стаціонарна активація - при -25 мВ. Кінетика виходу із стаціонарної інактивації описувалась однією експонентою з постійною часу 41 мс. Робиться припущення про те, що КСШI соматичної мембрани нейронів гіпокампа протікає через калієві канали типу Kv4.2.

Узагальнено дані світової літератури та досліджень про нейрофізіологічні механізми організації довільного руху у людини і тварин. В якості експериментальної моделі використано їжодобувний інструментальний рефлекс у білих щурів. За допомогою відео- та фотореєстрації визначено фазову структуру рухів, їх тривалість, проведено аналіз змін цих параметрів при пошкодженні латерального гіпоталамусу та префронтальної кори. Вивчалися імпульсні електричні реакції нейронів цих мозкових структур при здійсненні їжодобувних швидких рухів. Латеральний гіпоталамус розглядається як генератор мотиваційного збудження та модулятор моторного акту, що забезпечує взаємодію лімбічних та сенсомоторних центрів. Аргументуються міркування стосовно ролі нейронів різних шарів префронтальної кори у закономірностях та механізмах програмування, запуску і контролю успішності виконання їжодобувних рухів.

На основании литературных данных и собственных исследований автором создана и представлена схема заполнения емкостей памяти, имеющихся, согласно генотипу, в мозге животных, способных к обучению - у млекопитающих. Показано запечатление в мозговом веществе импульсного потока органа чувства, а также упорядочение содержания запечатленного.

На математичних моделях реконструйованого мотонейрона стовбура головного мозку з тонічно активованими збуджуючими синаптичними входами, які були однорідно розподілені по дендритному розгалуженню, вивчалася передача соматопетального струму. Сома та аксон складали постійний пасивний витік. Позасинаптична дендритна мембрана була або пасивною, або активною (за типом Ходжкіна - Хакслі). Як оцінку ефективності передачі струму вздовж різних дендритних шляхів використовували поздовжню густину мембранного струму (на одиницю довжини шляху). Внесення сталої однорідної потенціалнезалежної провідності на одиницю поверхні мембрани дозволяло моделювати згадану синаптичну активацію. Така дія завжди викликала просторово неоднорідну мембранну деполяризацію, що згасала в напрямку від дистальних кінців дендрита до соми. Причиною такої неоднорідності була перевага соматопетальної вхідної провідності над соматофугальною у кожній точці дендрита із запечатаними дистальними кінцями та витоком на соматичному кінці. В активних дендритах часткові потенціалзалежні провідності прямували за цією деполяризацією згідно з їхніми кінетиками активації-інактивації. Чим більшою була локальна деполяризація, тим більший внесок до загальної мембранної електропровідності забезпечувала калієва провідність, яка не інактивується. Внесок натрієвої провідності, що інактивується, був на порядок меншим.

Із застосуванням методу "петч-клемп" у конфігурації "ціла клітина" були досліджені кальцієві струми через соматичну мембрану культивованих за умов низької щільності нейронів гіпокампа щурів.В сомі всіх досліджених клітин виявлялись низько- та високопороговий компоненти кальцієвого струму.Низькопорогові струми активувались при мембранному потенціалі біля -75мВ та досягали максимальної амплітуди при -45+-4мВ,тоді як високопорогові - при 17+-6мВ.Низькопороговий кальцієвий струм на відміну від високопорогового слабко пригнічувався Cd2+ в малих концентраціях (10-20мкМ),тоді як Ni2+ однаково пригнічував кальцієві струми обох типів.Результати експериментів з органічними блокаторами каналів показали,що в більшості нейронів експресувались високопорогові кальцієві канали принаймні чотирьох типів: L,N,P та нечутливі до застосовуваних блокаторів (здогадно,R-тип).Блокатор кальцієвих каналів L-типу ніфедипін (10мкМ) блокував в середньому 22.7+-5.2,блокатор кальцієвих каналів N-типу omega-СТх-GVIA (1мкМ)-30.0+-5.0,блокатор кальцієвих каналів P-/Q-типів omega-Aga-IVA (200 нМ)-37.2+-13.3 інтегрального високопорогового струму.Резистентний компонент складав 15.7+-5.1 даного струму.Зроблено висновок про те,що при культивуванні з низькою щільністю нейрони гіпокампа експресують фармакологічно гетерогенну популяцію кальцієвих каналів; співвідношення каналів різних типів близьке до отриманого раніше на зрізах гіпокампа щурів.

Изучена импульсная активность 45 фоновоактивных нейронов пирамидного слоя зоны CA1 гиппокампа взрослой крысы при воздействии экстрактов 9 видов базидальных грибов: Boletus edulis Bull.: Fr., Xerocomus badius Fr., Lentinula edodes (Berk.) Sing., Armillariella mellea (Vahl.: Fr.) Karst., Piptoporus fasciculae (Huds.: Fr.) Kumm. и Amanita muskaria (L.: Fr.) Hook. Экстракты L. turpis вызывали возбуждение нейронов; A. muscaria, S. aeruginosa, H. fasciculare, P. betulinus - возбуждение или торможение; B. edulis, X. badius, A.mellea, L. edodes - четко выраженные тормозные реакции. Экстракт A. muscaria мог также вызывать тормозно-возбудительные реакции. Возбудительный или тормозной характер реакций не был связан с концентрацией экстракта. В некоторых случаях возбуждение нейронов могло проявляться и после окончания введения экстрактов A. mellea, L. edodes, P. betulinus (в течение 1 - 5 мин) и A. muscaria, когда торможение или возбуждение могло продолжаться еще в течение 6 - 12 мин.

Реакції свіжоізольованих пірамідних нейронів гіпокампа на швидкі підвищення зовнішньої концентрації калію [(K⁺]_out) були досліджені з використанням варіанта "ціла клітина" методики петч-клемп. Підвищення [K⁺]_out викликало двофазний струм вхідного напряму при мембранних потенціалах, більш негативних,ніж потенціал реверсії для іонів калію.Компонентами цього струму були струм витоку та залежний від часу струм з tau = 40 - 50 мс при 21 °C (позначений далі як I_deltaK). Останній демонстрував кінетику активації першого порядку з відсутністю залежності як від потенціалу,так і від концентрації. Амплітуда цього струму визначалася [K⁺]_out і зростала при гіперполяризації. Залежність I_deltaK від потенціалу,виміряна в межах від -20 до -120 мВ,була подібна до такої у струмі внутрішнього випрямлення.Активація I_deltaK цілковито залежала від натрію;заміна позаклітинного натрію холін хлоридом майже повністю пригнічувала I_deltaK. I_deltaK був відсутній у клітинах, свіжоізольованих із вузловатого ганглія або дорсальних спінальних гангліїв.Це дозволяє припустити,що даний (раніше не описаний) струм є здатним захищати щільно "спаковані" пірамідні нейрони від раптових підвищень I_deltaK.

В експериментах на 14 - 24 денній дисоційованій культурі нейронів гіпокампа щурів з використанням "петч-клемп"-відведень (в конфігурації "ціла клітина") від моносинаптично зв'язаних пар клітин досліджувалась модулююча дія глутамату на ГАМК_A-ергічну гальмівну синаптичну передачу. Позаклітинне прикладання глутамату в концентраціях 0,5 - 100 мкМ протягом не менше 1,5 хв пригнічувало викликані гальмівні постсинаптичні струми (ГПСС) в усіх експериментах (n = 49). Це пригнічення звичайно мало "швидку" (секунди) та "повільну" (tau = 1,3 хв) фази. У 83,7 % випадків відновлення амплітуд ГПСС до контрольних значень не відбувалось протягом всієї наступної реєстрації (від 10 до 64 хв). Прикладання глутамату в присутності блокаторів глутаматних іонотропних рецепторів (DL-APV, CNQX) усувало "швидку" фазу, проте пригнічення гальмівних відповідей, хоч і більш слабке, зберігалось (n = 19); у більшості випадків (73,3 %) зазначене пригнічення також було тривалим. Зроблено висновок про те, що глутаматні рецептори обох типів - іонотропні та метаботропні - беруть участь в модуляції ГАМК_A-ергічної синаптичної передачі. Перші обумовлюють швидке та оборотне, а другі - повільне і тривале її пригнічення.

У ході вивчення дії метистицину на натрієві канали ізольованих нейронів зони CA1 гіпокампа щурів було встановлено, що цей агент викликав істотне прискорення розвитку інактивації, коли мембранний потенціал знаходився в межах від -80 до -20 мВ. В умовах подальшого збільшення деполяризації вплив метистицину на швидкість інактивації ставав незначним. Гіперполяризація мембрани призводила до усунення інактивації. Метистицин в концентрації 100 мкМ набагато уповільнював процес усунення інактивації і зменшував залежність швидкості такого усунення від мембранного потенціалу. Вплив метистицину на кінетику інактивації викликає істотні зміни збудливості нейронів, що, вірогідно, лежить в основі його нейропротекторного ефекту в моделі фокальної церебральної ішемії у щурів і мишей.

З використанням методики "петч-клемп" у конфігурації "ціла клітина" вимірювали вхідний опір культивованих нейронів (здогадно мотонейронів). Виміри проводилися на нерозділеній сумісній культурі дисоційованих тканин стовбура мозку, спинного мозку та м'язів задньої кінцівки ембріонів щурів у різні терміни розвитку in vitro. Одиниці, від яких були одержані відведення, забарвлювалися необіотином. Була здійснена тривимірна реконструкція морфології 21 клітини, забарвлення котрих було найбільш повним, і дані були представлені в цифровому виді. Щоб оцінити величину нейронів, ми розраховували загальну поверхню їх мембрани та кількість закінчень розгалужень. На підставі реконструйованих форм були побудовані комп'ютерні моделі, які використовувалися для оцінки впливу морфологічних характеристик мотонейронів на їхній вхідний опір. Опір мембрани розглядався як пасивний, а його питомі значення - як однорідні та сталі (12,000 Ом ^. cм²) по всій поверхні клітини. Було знайдено, що зміни виміряних величин вхідного опору відбувалися паралельно зі змінами морфології дендритів та що дані комп'ютерного моделювання корелювали з даними реальних вимірів. Отже, зроблено висновок, що зміни в геометрії нейрона самі по собі можуть впливати на еволюцію його вхідного опору з перебігом розвитку.

На тонких зрізах мозку тритижневих щурів були зареєстровані зміни концентрації іонів кальцію в нейронах сенсомоторної кори, опосередковані рецепторами АТФ. Для визначення концентрації Са²⁺ в цитоплазмі зрізи були інкубовані з барвником фура-2/АМ; окремі клітини розташовувались у фокусі мікрофлуориметричної системи. Глутаматергічні сигнали, які могли б з'явитись внаслідок АТФ-активованого вивільнення глутамату, були виключені. Після видалення Са²⁺ із зовнішньоклітинного розчину перший АТФ-індукований кальцієвий транзієнт знижувався до 62 +- 9 % (якщо за 100 % взяти амплітуду відповіді в нормальному розчині), що підтверджує участь метаботропних рецепторів АТФ у вивільненні кальцію при генерації транзієнту. Спустошення кофеїнчутливого кальцієвого депо призводить до зменшення АТФ-індукованого кальцієвого транзиту в безкальцієвому розчині на 31,4 +- 7 % (P < 0,01). Це може вказувати на те, що в пірамідних нейронах сенсомоторної кори існує функціональна взаємодія інозитолтрифосфат- та кальційіндукованого вивільнення кальцію. Проте в ендоплазматичному ретикулумі відсутній цілісний компартмент, який мав би і інозитолтрифосфат-, і кальційіндуцибельні канали вивільнення кальцію.

Низькопорогова кальцієва провідність неізольованих асоціативних нейронів латеродорсального ядра таламуса щурів в тонких зрізах мозку та ферментативно ізольованих таламічних неронів була охарактеризована із застосуванням відповідних електрофізіологічних методів. Потенціалзалежність, кінетика інактивації, фармакологічні особливості та селективність низькопорогових кальцієвих струмів в нейронах тварин, вік яких перевищував 14 постнатальних днів, свідчили про наявність двох ("швидкого" та "повільного") підтипів низькопорогових кальцієвих каналів. "Повільний" низькопороговий струм у ферментативно ізольованих таламічних клітинах був значно меншим порівняно з таким у неізольованих нейронах, на підставі чого можна припустити, що відповідні кальцієві канали у своїй більшості локалізовані на дистальних дендритах. "Швидкий" кальцієвий струм був більш чутливим до ніфедипіну (K_d = 2,6 мкМ) та La³⁺ (K_d = 1,0 мкМ), тоді як "повільний" - до Ni²⁺ (K_d = 25,0 мкМ). Селективність "швидких" кальцієвих каналів виявилась подібною до селективності низькопорогових каналів в інших об'єктах: при застосуванні трьох іонів-переносників I_Ca : I_Sr : I_Ba = 1,0 : 2,3 : 0,94, тоді як селективність "повільних" кальцієвих каналів більш нагадувала селективність високопорогових каналів (I_Ca : I_Sr : I_Ba = 1,0 : 2,5 : 3,4).

На базі параметрів динаміки блокування токсином omega - СТх - GVIA потенціалзалежних кальцієвих каналів розраховані константи прямої та звортної реакцій зв'язування, які описують взаємодію токсину з кальцієвими каналами N-типу. Експерименти проведено на свіжеізольованих дисоційованих пірамідних нейронах гіпокампа щура з використанням методів фіксації концентрації та петч-клемп у конфігурації "ціла клітина". Константи прямої та зворотної реакцій дорівнювали 0,32 мкМ ^. c^-1 та 0,004 с^-1. Визначене згідно з відношенням k_-1/k1 значення константи дисоціації становило 0,012 мкМ. Отримані дані пояснюють "незворотність" блокуючої дії omega - СТх - GVIA на кальцієві канали N-типу, яка спостерігалася в експериментах.

При фіксації потенціалу досліджено вплив блокаторів потенціалкерованих калієвих каналів тетраетиламонію (ТЕА) та 4-амінопіридину (4-АП) на гальмуючі постсинаптичні струми (ГПСС), викликані локальною електричною стимуляцією зони поодинокої гальмівної синаптичної терміналі на нейрони гіпокампа в умовах культури низької щільності. Показано, що при активації викиду медіатора за відсутності генерації потенціалу дії (в терміналі, підданій дії тетродотоксину) зовнішня аплікація 5 мМ 4-АП призводила до оборотного збільшення усередненої амплітуди ГПСС в середньому на 90 +- 30, а аплікація 10 мМ ТЕА - на 20 +- 7 %. Амплітуда викликаного ГПСС змінювалась від 10 до більш ніж 150 пА. Гістограма амплітуд ГПСС в усіх досліджених нейронах (n = 14) носила полімодальний характер і не могла описуватись нормальним розподілом. Збільшення середньої амплітуди ГПСС під впливом блокаторів калієвих каналів не можна пояснити тільки за рахунок зміни кількості реалізацій без викиду медіатора ("пропусків"). Обговорюється механізм збільшення середньої амплітуди ГПСС при дії блокаторів калієвих каналів на поодиноку синаптичну терміналь.

Показано, що інтенсивність аксонного транспорту (АТ) ³H-гідрокортизону по волокнах вентральних (антероградно) і дорсальних (ретроградно) корінців визначається концентрацією міченого гормону, ін'єкованого в сіру речовину сегментів L₅ - L₆ спинного мозку. Концентраційна залежність інтенсивності антероградної (аксони мотонейронів) течії виявлялась у змінах як швидкості, так і кількості гормону, що транспортувався, у ретроградного ж транспорту (центральні відростки нейронів спінальних гангліїв) змінювалась тільки швидкість. У старих щурів концентраційнозалежне збільшення кількості міченого гормону в волокнах вентральних корінців спостерігалось у вузькому діапазоні активності ін'єкованого ³H-гідрокортизону (від 0,036 до 0,108 МБк/мкл). Збільшення активності міченого гормону до 0,14 і 0,18 МБк/мкл викликало пригнічення його включення в волокна вентральних корінців, але при цьому зміна швидкості АТ зберігала пряму залежність від концентрації в усьому діапазоні дослідженої активності ³H-гідрокортизону. Подібні зміни швидкості АТ спостерігались і в дорсальних корінцях старих щурів. Висловлюється припущення про те, що під впливом підвищення внутрішньоклітинної концентрації глюкокортикоїду активуються механізми виведення гормону з мотонейронів, котрі різко послабляються в старості.