Тип: экспериментальный Область знаний: биофизика, физиология, нейробиология Метод: оптический биомиджинг

Цель работы

Изучение роли молекулы АТФ в взаимодействии нейронов и глии через активацию Са2+ сигнализации в клетках поля СА3 гиппокампа крыс. Анализ закономерностей и молекулярно-клеточных механизмов нейрон-глиального взаимодействия в мозге, участия пуринергических рецепторов в кальциевой сигнализации, регуляции сетевой пластичности.

Описание проекта

Последние исследования показали, что АТФ занимает прочное место в ряду нейромедиаторов центральной и периферической нервной систем. Не вызывает сомнения, что АТФ является не только важнейшим внутриклеточным метаболитом, но и служит важным объектом межклеточного взаимодействия. Пуринэргическая сигнализация в нейронах и астроцитах и АТФ опосредованная глиальная [Ca2+]i сигнализация может быть важным звеном в физиологических и патологических процессах в ЦНС. Актуальность проекта определяется, прежде всего, изучением фундаментальных исследований механизмов межклеточного взаимодействия в нейронных сетях гиппокампа, в частности в СА3 поле, в норме и патологии, а также необходимостью разработок методов предупреждения и коррекции ряда постишемических нарушений функционирования нейронных сетей в острый период циркуляторной ишемии, либо в отдаленный период после перенесенного инсульта. В проекте исследуются спонтанные и АТФ-вызванные изменения внутриклеточного кальция ([Са2+]i) в нейронах и астроцитах СА3 поля переживающих срезов гиппокампа крыс с использованием метода конфокальной микроскопии (рисунок 1). Выясняется роль различных пуринергических рецепторов в опосредованном АТФ взаимодействии между нейронами и глией. Показано, что в раннем онтогенезе (Р5) спонтанные кальциевые осцилляции в нейронах регулируются в основном биоэлектрической активностью нейронной сети, в которой клетки связаны электрическими синапсами с участием коннексонов. В позднем неонатальном периоде (Р21) регуляция кальциевой сигнализации в большей степени зависит от деятельности химических синапсов, поэтому добавление ТТХ незначительно снижает частоту спонтанных кальциевых осцилляций, в то время как добавление АТФ на фоне ТТХ повышает частоту следования кальциевых событий, ингибирование которых зависит от активности ряда пуринергических рецепторов (ионотропных и метаботропных) и механочувствительных каналов.

atpinduced

Рисунок 1

  • А - Конфокальное изображение поля СА3 гиппокампа крысы Р(21), полученные с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа Carl Zeiss LSM 510 DuoScan. Флуорсценция Sulforhodamine 101 (650-710 нм) и Oregon Green-488 BAPTA 1AM (500-530 нм). Идентификация клеток: желтые клетки - астроциты, зеленые нейроны.
  • В - Конфокальное изображение клеток поля СА3 гиппокампа крысы Р(21), полученные с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа Carl Zeiss LSM 510 DuoScan. Флуорсценция Sulforhodamine 101 (650-710 нм) и Oregon Green-488 BAPTA 1AM (500-530 нм). Идентификация клеток: желтые клетки - астроциты, зеленые нейроны.
  • С - Запись Са2+ сигналов пирамидных нейров поля СА3 среза гиппокампа крыс (Р5) при регистрации в условиях близких к физиологическим. По оси ординат указана интенсивность флуоресценции (усл. ед), по оси абсцисс – время (с).

Работа выполняется при поддержке грантов:

  • Федеральная целевая программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 гг., мероприятие 1.5.ГК № 02.740.11.5089;
  • Ведомственная целевая программа "Развитие научного потенциала высшей школы", проект 2.1.1/6223 и 2.1.1/13659;
  • гранты РФФИ (08-02-00724, 08-04-97109, 09-04-01432, 09-04-12254-офи_м).

Координатор проекта

Асп. Митаева Ярослава Игоревна (mitaeva@neuro.nnov.ru)

Научный руководитель

д.б.н., проф. Мухина Ирина Васильевна

Коллектив исполнителей

Мухина Ирина Васильевна Митаева Ярослава Игоревна Можеров Артем Михайлович