Анотація до роботи:

Іванова С.Ю. Дослідження пластичності ГАМКергічної синаптичної передачі в культурі нейронів гіпокампа щура. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 – фізіологія человека и животных. – Міжнародний молекулярний центр НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню пластичності ГАМКергічної синаптичної передачі в культурі синаптично-поєднаних нейронів гіпокампа щура. Показано, що зміни депресії, зумовленої парною стимуляцією можуть використовуватися, як індикатор пресинаптичних змін, за даних експериментальних умов. Виявлено, що тетанічна стимуляція пресинаптичного нейрона з частотою 30 Гц протягом 4 секунд призводила до посттетанічної депресії (ПТД) в 55 % досліджених пар та до посттетанічної потенціації (ПТП) у 45 %. ПТД супроводжувалась збільшенням коефіцієнта варіації ГПСС та зменшенням депресії ГПСС зумовленої парною стимуляцією. Аналіз часового перебігу відновлення амплітуд ГПСС після тетанізації у парах, в яких спостерігалась ПТД, виявив два компоненти зі сталими часу 11 та 110 секунд у цьому процесі. Тривалість більш швидкого компонента була близькою до тривалості змін коефіцієнта варіації ГПСС та депресії ГПСС, зумовленої парною стимуляцією. Тому, ймовірно, що пресинаптичні зміни є головним чинником саме цього компонента ПТД. Порівняння властивостей “ПТП” і “ПТД” зв'язків виявило достовірні відмінності коефіцієнтів варіації викликаних ГПСС і ймовірності вивільнення медіатора з пресинаптичних терміналей. Для “ПТП зв'язків” характерна більш низька імовірність викиду медіатора (Р=0,5), а для “ПТД пар” характерна висока ймовірність викиду медіатора (Р=0,9), що вказує на відмінності в характеристиці экзоцитозу у відповідних пресинаптичних закінченнях. В експериментах з вивчення гомеостатичної пластичності показано, що тривала блокада іонотропних глутаматних рецепторів збільшує на 67% депресію ПСС, зумовлену парною стимуляцією, що свідчить на користь пресинаптичного характеру цієї зміни. Показано, що тривала блокада імпульсної активності нейронів значно зменшувала амплітуду (у 3 рази) викликаних ГАМКергічних ПСС і це супроводжувалося збільшенням їхнього коефіцієнта варіації. Останнє дає підстави припускати, що зменшення ефективності ГАМКергічної передачі, щонайменше частково, обумовлено пресинаптичними механізмами. Виявлено, що тривале підвищення імпульсної активності нейронів значно збільшує амплітуду (у 2 рази) викликаних ГАМКергічних ПСС. Збільшення амплітуди ПСС без збільшення коефіцієнтів варіації ПСС і депресії ПСС, зумовленої парною стимуляцією, дозволяють припускати, що ці зміни обумовлені постсинаптичними механізмами. Таким чином, гомеостатична пластичність характерна не тільки для глутаматергічної передачі, але і для ГАМКергічної передачі. Наші результати свідчать про, що в гомеостатичних змінах ГАМКергічної передачі можуть приймати участь як пре- так і постсинаптичні механізми і вони характерні не тільки для неокортекса, як було показане раніше, але і для гіпокампа. Отримані дані істотно розширюють уявлення про просторову локалізацію механізмів, що лежать в основі різних форм пластичності гальмівних синаптичних зв'язків у гіпокампі і шляхів взаємодії між ними.

1. Досліджувалась ГАМКергічна синаптична передача у парах синаптично-поєднаних нейронів гіпокампа. Показано, що депресія, зумовлена парною стимуляцією змінюється під дією факторів, які змінюють ймовірність вивільнення медіатора. Фактори, що впливають на амплітуду ГПСС за рахунок постсинаптичних механізмів, не змінюють депресію, зумовлену парною стимуляцією. Таким чином, зміни депресії, зумовленої парною стимуляцією, можна використовувати як індикатор пресинаптичних змін за наших експериментальних умов.

2. Тетанічна стимуляція пресинаптичного нейрона з частотою 30 Гц протягом 4 секунд призводила до посттетанічної депресії (ПТД) в 55 % досліджених пар та до посттетанічної потенціації (ПТП) у 45 % зв'язків. ПТД супроводжувалась збільшенням коефіцієнта варіації ГПСС та зменшенням депресії ГПСС, зумовленої парною стимуляцією. Це показує, що не тільки постсинаптичні (як вважалося раніше), а і пресинаптичні зміни є чинниками зменшення ефективності ГАМКергічної синаптичної передачі під час посттетанічної депресії.

3. Аналіз часового перебігу відновлення амплітуд ГПСС після тетанізації у парах нейронів, в яких спостерігалась ПТД, виявив два компоненти з сталими часу 11 та 110 секунд. Тривалість більш швидкого компонента була близькою до тривалості змін коефіцієнта варіації ГПСС та депресії ГПСС, зумовленої парною стимуляцією. Тому, ймовірно, що пресинаптичні зміни є головною причиною саме цього компонента ПТД.

4. Порівняння властивостей ПТП і ПТД зв'язків не виявило достовірних відмінностей амплітуд, викликаних струмів, а також квантових параметрів q, m і N. У той же час коефіцієнт варіації викликаних ГПСС і ймовірність вивільнення медіатора з пресинаптичних терміналей істотно відрізнялася для ПТП і ПТД пар. Для ПТП зв'язків характерна більш низька імовірність викиду (Р=0,52), а для ПТД пар характерна висока ймовірність викиду медіатора (Р=0,89), що вказує на відмінності в характеристиці экзоцитоза у відповідних пресинаптичних закінченнях.

5. Тривала блокада іонотропних глутаматних рецепторів не впливала на амплітуду викликаних ГАМКергічних ПСС, потенціал реверсії ПСС, коефіцієнти варіації ПСС, але на 67% збільшувала депресію ПСС, зумовлену парною стимуляцією, що свідчить на користь пресинаптичного характеру цієї зміни.

6. Тривала блокада імпульсної активності нейронів не впливала на потенціал реверсії ПСС і депресію ПСС, зумовлену парною стимуляцією, але значно зменшувала амплітуду (у 3 рази) викликаних ГАМКергічних ПСС, і це супроводжувалося збільшенням їхнього коефіцієнта варіації. Останнє дає підстави припускати, що зменшення ефективності ГАМКергічної передачі, щонайменше частково, обумовлено пресинаптичними механізмами.

7. Тривале підвищення імпульсної активності нейронів не впливало на потенціали реверсії ПСС, коефіцієнти варіації ПСС і депресію ПСС, зумовлену парною стимуляцією, але значно збільшувало амплітуду (у 2 рази) викликаних ГАМКергічних ПСС. Збільшення амплітуди ПСС без збільшення коефіцієнтів варіації ПСС і депресії ПСС, зумовленої парною стимуляцією, дозволяють припускати, що ці зміни обумовлені постсинаптичними механізмами.

8. Таким чином, гомеостатична пластичність характерна не тільки для глутаматергічної передачі, але і для ГАМКергічної передачі. Наші результати свідчать про те, що в гомеостатичних змінах ГАМКергічної передачі можуть приймати участь як пре- так і постсинаптичні механізми і вони характерні не тільки для неокортекса, як було показано раніше, але і для гіпокампа.

9. Отримані дані істотно розширюють уявлення про просторову локалізацію механізмів, що лежать в основі різних форм пластичності гальмівних синаптичних зв'язків у гіпокампі і шляхів взаємодії між ними.

Перелік опублікованих праць здобувача за темою дисертації.

1. Ivanova S. Y., Storozhuk M. V. and Kostyuk, P. G. Changes in paired pulse depression as an indicator for involvement of presynatic mechanism(s) in a modulation of GABAergic synaptic transmission in rat hippocampal cell cultures. Нейрофізіологія 2002, т.34, № 2/3, с. 161-163.

2. Storozhuk M.V., Ivanova S.Y., Pivneva T.A., Melnick I.V., Skibo G.G., Belan P.V., Kostyuk P.G. Post-tetanic depression of GABAergic synaptic transmission in rat hippocampal cell cultures. Neuroscience Letters 2002, v. 323, p. 5-8.

3. Ivanova S. Y., Storozhuk M.V., Melnick I. V. and Kostyuk P. G. Chronic treatment of rat hippocampal cell cultures with ionotropic glutamate receptor antagonist kynurenate affects GABAergic synaptic transmission. Neuroscience Letters 2003, v. 341, p. 61-64.

4. Ivanova S. Y., Lushnikova I.V., Pivneva T. A., Belan P. V., Storozhuk M. V., and Kostyuk P. G. Differential properties of GABAergic synaptic connections in rat hippocampal cell cultures. Synapse 2004, v. 53, № 2, p. 122-130.

5. Іванова С.Ю., Костюк П.Г. Збільшення ефективністі ГАМКергічної синаптичної передачі після тривалої блокади ГАМК_А-рецепторів у культурі нейронів гіпокампа щура. Фізіологічний журнал 2004, т. 50, № 4, c 10-15.

Тези доповідей.

1. Сторожук М.В., Іванова С.Ю., Мельнік І.В., Півнєва Т.А., Білан П.В., Костюк П.Г. Посттетанічна депресія ГАМКергічної синаптичної передачі в культурі нейронів гіпокампа щурів. Тези ІІІ З’їзду Українського біофізичного товариства, Львів 2002, c. 81.

2. Ivanova S.Y. and Kostuyk P.G. Homeostatic regulation of the efficacy of synaptic transmission. Тези ІІ міжнародного симпозіуму “Фізіологія та біофізика гладеньких м'язів”. Neurophysiology 2003, v.35, № 3/4, p.350.

3. Storozhuk M., Ivanova S. and Kostyuk P. Differential properties of GABAergic synaptic connections in rat hippocampal cell cultures. First Ukrainian Congress for cell biology, Lviv, 2004, p.316.

4. Іванова С., Сторожук М., Костюк П. Вплив тривалоЇ блокади ГАМК_А- рецепторів на ефективність ГАМКергічної синаптичної передачі. Установчий з'їзд Українського товариства клітинної біології, Львів 2004, с. 310.

Анотації.