Презентация для съезда Павловского общества в
реклама
Молчащие синапсы: роль в синаптической пластичности Алтынбаев Р.Ш, Хахалин А.С., Шерозия М.Г., Воронин Л.Л. Молчащие синапсы: определение • Wall P.D., 1977 – первое наблюдение, спинной мозг • Malenka C., Nicola R.A., 1997 – определение Молчащие синапсы: практика 1 2 1 • Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Молчащие синапсы: практика 1 2 1 • Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Молчащие синапсы: практика 1 1 Тетанус, фармакологический вызов ДП, «сочетание», повышение температуры, деполяризация мембраны, уменьшение частоты стимуляции, фармакологическое повышение чувствительности рецепторов... 2 Роль МС в живых системах • Феномен молчащих синапсов сводит «количественную ДП» к «качественной» за счёт вовлечения новых синапсов • С возрастом молчащих синапсов становится меньше, но они не исчезают, являясь «резервом пластичности» Isaac J.T.R., 2003 Роль МС для науки • «Контрастирование» проблемы механизмов ДП ? Гипотезы о природе МС – 1 Пре- Изменение вероятности выброса, участие «ретроградного мессенджера» Гипотезы о природе МС – 2 Пре- Пост- NMDA NMDA+AMPA Гипотезы о природе МС – варианты • Важность «расплескивания» медиатора от соседних синапсов (модель «шепчущих синапсов») Asztely F. et al., 1997 • Пресинаптически молчащие синапсы с малым размером кванта (Korn and Faber 1991), а также синапсы с неполным выбросом передатчика из везикул (Choi et al., 2000) Гипотезы о природе МС: сторонники Пре- Пост- Cherubini E. Collingridge G.L. Kullmann D.M. Voronin L.L. ... Isaac J.T.R. Malenka R.C. Malinow R. Nicoll R.A. ... а также большинство работ до 1995г. и значительная часть европейских работ а также большинство современных работ американских и китайских авторов Споры о природе МС: пример Пост- Пре- • Xiao M., Wasling P., Hanse E., Gustafsson B., Nat. Neurosci., 2004 Процент успехов Относит. амплитуда • Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., PNAS, 2000 Частота стимуляции Номер стимула Аргументы против Пост-теории: • Высадка новых рецепторов не может происходить за секунды • Плохое согласование с морфологическими данными (АМПА-рецепторы отсутствуют лишь в редких маленьких синапсах, но никак не в 10-50% всех синапсов) • Неудача поисков «хранилищ готовых рецепторов» внутри синапсов •Хроническая «нехватка» НМДА-рецепторов не влияет на образование АМПА-синапсов в онтогенезе Colonese M.T. et al. 2002; Kullman D.M. 2003; Voronin L.L. and Cherubini E. 2004 Путаница 1: Температура Процент успехов Основной проблемой при исследовании МС является несопоставимость результатов, полученных в разных коллективах. Температура омывающего раствора • Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Процент успехов Процент МС в выборке Путаница 2: Частота стимуляции Частота стимуляции • Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Частота стимуляции • Voronin L.L., Cherubini E., 2004 Путаница 3: Деполяризация мембраны Величина ответа (пА) +30 мВ -60 мВ Номер стимула «Типичная» для сторонников пост-теории проверка синапса на «молчание». При гиперполяризованной мембране синапс не отвечает (=> АМПАрецепторов нет), затем при деполяризации регистрируются НМДАответы. • Isaac J.T.R., 2003 Путаница 3: Деполяризация мембраны Величина ответа (пА) +30 мВ -60 мВ -70 мВ +50 мВ Номер стимула Номер стимула • Altinbaev R.S., Khakhalin A.S., Palmer M., Rossokhin A., Wikstrom M., Collingridge G., Voronin L.L., unpublished (in press) • Isaac J.T.R., 2003 Путаница 4: Парное отношение • Пресинаптическая гипотеза <= уменьшения ПО при ДП, причём уменьшение должно быть одинаковым для НМДА и АМПА-опосредованных ответов. • Постсинаптическая гипотеза <= отсутствия коррелированных изменений ПО при ДП, причём ПО для АМПА и НМДА-ответов могут быть различны. В литературе описаны оба вида результатов, что заставляет разных авторов делать разные, подчас противоположные выводы. Palmer M., Isaac J.T.R., Collingridge G.L., J. of Neurosci., 2004 Путаница 4: Парное отношение • Пресинаптическая гипотеза <= уменьшения ПО при ДП, причём уменьшение должно быть одинаковым для НМДА и АМПА-опосредованных ответов. • Постсинаптическая гипотеза <= отсутствия коррелированных изменений ПО при ДП, причём ПО для АМПА и НМДА-ответов могут быть различны. • Необходимо помнить о различиях между ПО в минимальных и суммарных записях; • НМДА-опосредованные ответы демонстрируют очень сложные закономерности ПО, что связано с наличием огромного количества специфических регуляторных механизмов Путаница 5: Коэффициент вариации Существуют описания различной вариабельности амплитуды АМПА- и НМДА-опосредованных ответов (Kullmann D.M., 1994). Из этого некоторыми исследователями делается вывод о происхождении АМПА- и НМДА-ответов из разных «синапсов». Однако: • НМДА-ответы, как правило, регистрируются при деполяризации (см. выше); • генерация НМДА-ответов осложнена эффектами «расплескивания» передатчика и насыщения рецепторов. Хахалин А.С., ДАН, 2004 Заключение Таким образом: • результаты большинства экспериментов по изучению молчащих синапсов свидетельствуют в пользу пресинаптической гипотезы [механизмов снятия «молчания» этих синапсов]; • существует, однако, научная школа, работающая исключительно в ключе постсинаптической гипотезы; • сопоставление результатов исследования МС разными лабораториями является чрезвычайно сложной задачей. В разных группах существуют важные различия в экспериментальных процедурах, методах и подходах к интерпретации результатов. Это необходимо иметь в виду при любой попытке обобщения в этой области. Благодарности Данный доклад основан на результатах, полученных под руководством покойного Л.Л. Воронина и посвящается его памяти. Мы хотим поблагодарить: dr. Mary J. Palmer, dr. Graham L. Collingridge, проф. Вадима Л. Эзрохи проф. Александра А. Фролова
