3.6.6 Роль nmda рецепторов и l-типа кальциевых каналов в повышение возбудимости пирамидных клеток и генерации пачечных разрядов
Мы исследовали какой эффект произведут три периодических эпизода повышения калия в присутствии D,L-APV (50 μM, селективного антагониста NMDA рецепторов). Добавление АPVв момент эпизодов повышения калия приводило к значительно меньшему увеличению числа популяционных спайков в ответ на электрическую стимуляцию в сравнении с контрольными экспериментами (эпизоды повышения калия безAPV) (Рис. 3.6.6а). Кроме того, в присутствииAPVне происходило потенциации передачи в звене пВПСП-популяционный спайк. Это результаты указывают на то, что для инициации полноценной пачечной активности в поле СА1 гиппокампа требуется повышение возбудимости клеток, в котором принимают участиеNMDAрецепторы глутамата. Тем не менее, добавлениеAPVне полностью подавило развитие множественных спайков. Эпизоды повышения калия приводили к небольшому, но статистически значимому увеличению числа популяционных разрядов в ответ на одиночный электрический стимул. Вероятным объяснением этому является то, что развитие пачечного разряда определяется не только возбуждающими механизмами, но и тормозными, а также механизмами независящими от синаптических событий. Так калиевые эпизоды приводят к деполяризации, которая влияет не только на возбуждающую синаптическую передачу, но также тормозную синаптическую передачу и внесинаптическую мембрану нейронов. До последнего времени считалось, что ГАМКергической передаче не свойственна пластичность. Однако, недавно было показано наличие посттетанических пластических изменений в ГАМКергических токах в гиппокампе (Jensen and Mody 2001; Walker et al. 2001). Причем, в зависимости от того были блокированы потенциал зависимые кальциевые каналыL-типа, тетанизация приводила либо к потенциации, либо к депрессии этих ответов (Jensen and Mody 2001). С другой стороны,L-тип кальциевых каналов может принимать участие в возбудимости внесинаптической мембраны пирамидных клеток. Поэтому, мы решили проверить, будут ли развиваться множественные разряды в поле СА1 гиппокампа, если блокировать этот тип кальциевых каналов во время эпизодов повышения калия.
Добавление нимодипина (10 μМ, относительно специфического блокатора L-типа кальциевых каналов) при использовании трех периодических эпизодов повышения калия полностью подавляло как развитие пачечных разрядов, так и увеличение возбудимости пирамидных нейронов (Рис 3.6.6б). Таким образом, повышение возбудимости пирамидных нейронов определяется активацией двух различных кальциевых проводимостей. В одном случае это активация NMDAрецепторов, играющих роль в пластичности глутаматергической передачи, в другом потенциал-зависимых кальциевых каналовL-типа, принимающих участие в пластичности ГАМКергической синаптической передачи. Один их возможных механизмов заключается в том, что активацияNMDAрецепторов иL-типа кальциевых каналов приводит к повышению внутриклеточногоCa2+в пирамидных клетках. Являясь вторичным посредником, этот ион может запускать процессы фосфорилирования белков регулирующих возбудимость. Кроме этого, блокадаL-типа кальциевых каналов может влиять на ГАМКергическое торможение, что в последствии отражается на активности пирамидных нейронов. Возможно, по этой причине (регуляции ГАМКергического торможения)L-тип кальциевых каналов играет более значимую роль в генерации пачечной активности, которая может являться комбинацией увеличения возбудимости пирамидных клеток и снижения их торможения. К сожалению, по причине многообразия эффектов повышения внутриклеточной
Рис. 3.6.6 РольNMDAрецепторов иL-типа кальциевых каналов в развитии пачечной активности и увеличении возбудимости пирамидных нейронов в поле СА1 гиппокампа
а, Аппликация 50 µМAPVзначительно снижала увеличение числа спайков, регистрируемых вstr.pyramidaleполя СА1 срезов гиппокампа в ответ на одиночный стимул вstr.radiatum, возникающее в результате 3-х периодических повышений внеклеточной концентрации калия (20 мМ, интервал 10 мин). Аппликация 10 µМ нимодипина полностью подавляла это увеличение.
б, Аппликация как 50 µМAPV, так 10 µМ нимодипина полностью подавляла увеличение амплитуды популяционных спайков, сопровождающее увеличение числа спайков, регистрируемых вstr.pyramidaleполя СА1 срезов гиппокампа в ответ на одиночный стимул вstr.radiatum, при использовании 3-х периодических повышений внеклеточной концентрации калия (20 мМ, интервал 10 мин).
Разбросы ± с.о.с
концентрации кальция в процессах генерации пачечной активности (Kohling et al. 2000), описать точную последовательность событий довольно трудно.