А. И. Сергеев – к.биол.н., науч. сотрудник, Институт биофизики клетки Российской академии наук – обособленное подразделение ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

E-mail: sergeev.bio@gmail.com

Н. В. Бобкова – к.биол.н., зав. лабораторией, Институт биофизики клетки Российской академии наук – обособленное подразделение ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

E-mail: nbobkova@mail.ru

Постановка проблемы. Основным видом передачи информации в мозге является активность нейронов, состоящая из спайков потенциалов действия, часто объединенных в пачки. Однако гиперактивность нейронов является характерной чертой ряда патологий, включая судорожную активность, эпилепсию, аммонийную интоксикацию и даже болезнь Альцгеймера. Поиск соединений, способных нормализовать активность нейронов, является актуальной проблемой современной медицины.

Цель. Исследовать эффективность использования стресс-белков Hsp70 (белок теплового шока) и YB-1 (белок холодового шока) для регуляции гипервозбуждения нейронов в первичной культуре гиппокампа, вызванного ионами аммония (NH4Cl).

Результаты. Установлено, что под влиянием Hsp70 (100 мкг/мл) наблюдалось одновременное подавление нейрональной гиперактивности, о которой судили по снижению амплитуды и частоты колебаний внутриклеточного кальция [Са2+]i, что, по-видимому, обусловлено непосредственным воздействием Hsp70 на электровозбудимость каждого из нейронов. В отличие от этого YB-1 вызывал медленное снижение гипервозбуждения большинства нейронов в сети на фоне значительного увеличения гиперактивности 10–15% нейронов, которые, вероятно, являются субпопуляцией нейронов, выделяющих тормозные нейротрансмиттеры, такие как ГАМК и таурин.

Практическая значимость. Полученные результаты открывают новые перспективы для терапевтического использования стресс-белков для подавления гиперактивности нейронов, характерной для ряда патологий.

Сергеев А.И., Бобкова Н.В. Подавление гипервозбуждения нейронов гиппокампа in vitro стресс-белками Hsp70 и YB-1 // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2020. Т. 22. № 4. С. 50–54. DOI: 10.18127/j19998554202004-09.

1. Traub R.D., Wong R.K. Penicillin-induced epileptiform activity in the hippocampal slice: a model of synchronization of CA3 pyramidal cell bursting // Neuroscience. 1981. V. 6. № 2. P. 223–230.
2. Tepper J.M., Martin L.P., Anderson D.R. GABAA receptor-mediated inhibition of rat substantia nigra dopaminergic neurons by pars reticulata projection neurons // The Journal of Neuroscience. 1995. V. 15. № 4. P. 3092–3103.
3. Oswald A.M., Chacron M.J., Doiron B., Bastian J., Maler L. Parallel processing of sensory input by bursts and isolated spikes // The Journal of Neuroscience. 2004. V. 24. P. 4351–4362.
4. Csicsvari J., Hirase H., Czurko A., Buzsáki G. Reliability and state dependence of pyramidal cell-interneuron synapses in the hippocampus: an ensemble approach in the behaving rat // Neuron. 1998. V. 21. P. 179–189.
5. Krahe R., Gabbiani F. Burst firing in sensory systems // Nature Reviews. Neuroscience. 2004. V. 5. № 1. P. 13–23.
6. Eggermont J.J., Smith G.M. Burst-firing sharpens frequency-tuning in primary auditory cortex // Neuroreport. 1996. V. 7. № 3. P. 753–757.
7. Livingstone M.S., Freeman D.C., Hubel D.H. Visual responses in V1 of freely viewing monkeys // Cold Spring Harbor Symposia on Quantative Biology. 1996. V. 61. № 1. P. 27–37.
8. Dynnik V.V., Kononov A.V., Sergeev A.I., Teplov I.Y., Tankanag A.V., Zinchenko V.P. To break or to brake neuronal network accelerated by ammonium ions? // PLoS ONE. 2015. V. 10. Article № e0134145.
9. Yuste R., MacLean J., Vogelstein J., Paninski L. Imaging action potentials with calcium indicators // Cold Spring Harbor Protocols. 2011. DOI: 10.1101/pdb.prot5650.
10. Yang R.C., Yang S.L., Chen S.W., Lai S.L., Chen S.S., Chiang C.S. Previous heat shock treatment attenuates bicucullineinduced convulsions in rats // Experimental Brain Research. 1996. V. 108. № 1. P. 18–22.