Каинат вызывает спонтанные аксональные потенциалы действия

Данные о том, что каинат прямо деполяризует аксоны, указывают на то, что каинатные рецепторы присутствуют на аксональной мембране. Наличие аксональных каинатных рецепторов было ранее показано в мшистых волоконах (Agrawal and Evans 1986; Kamiya and Ozawa 2000; Schmitz et al. 2000). Проводя эксперименты на интернейронах str.radiatum поля СА1, мы заметли, что аппликация каината вызывает также возникновение спонтанных ТД (сТД). Это наблюдение выступает против гипотезы о том, что активация каинатных рецепторов действует в первую очередь на сомато-дендритные рецепторы. В проведенных экспериментах сома и дендриты поддерживались в режиме фиксации потенциала. Сомато-дендритная деполяризация не приводила к достаточно высокому потенциалу утечки, поскольку необходимый синаптический ток для генерации ТД утечки был значительно выше увеличения тока компенсации при аппликации каината. Возникновение спонтанных ТД при аппликации каината соответствует гипотезе о том, что дистальные участки аксонов могут быть деполяризованы при активации каинатных рецепторов и генерировать аксональные потенциалы действия.

Таким образом, если спонтанные потенциалы действия возникают в дистальном аксоне, они не должны быть чувствительны к потенциалу, на котором фиксирована соматическая мембрана. Однако, если вызываемые каинатом сТД отражают утечку потенциала при сомато-дендритной деполяризации, то такие сТД могут быть подавлены при гиперполяризации сомы. Для ответа на этот вопрос мы поддерживали интернейроны в режиме фиксации потенциалов от -80 до -40 мВ и построили зависимость частоты сТД от потенциала фиксации. В 7 из 12 нейронов спонтанные ТД появлялись в отсутствие каината при деполяризующих потенциалах фиксации. Их частота была пропорциональна потенциалу фиксации с порогом около -60 мВ (Рис. 4.3.3а). Возникновение спонтанных ТД при деполяризующих потенциалах фиксации можно объяснить тем, что потенциалы действия могут возникать на границе фиксированного и нефиксированного проксимального аксона. Затем мы провели аппликацию каината (1 μМ) и снова измерили частоту сТД при разных потенциалах фиксации. Каинат обратимо увеличивал частоту сТД при всех потенциалах фиксации (p<0,02 или p<0,05; n=7). Причем это увеличение не зависело от фиксирующего потенциала. График зависимости частоты спонтанных ТД от потенциала фиксации сдвигался равномерно в область более высоких частот (Рис. 4.3.3а). Основываясь на том, что нам не удалось подавить сТД при гиперполяризации клеток, мы пришли к заключению, что спонтанные ТД при аппликации каината возникают сравнительно далеко от сомы, в дистальном аксоне.

 

 

Рис. 3.4.3 Активация аксональных каинатных рецепторов вызывает спонтанные ТД, которые не зависят от соматического потенциала фиксации

а₁, Оригинальные записи, полученные с одного интернейрона. При базовых условиях частота спонтанных ТД увеличивалась при деполяризации выше -60 мВ. Аппликация каината (1 µМ) вызывала независящее от потенциала фиксации увеличение частоты спонтанных ТД (а₂). Спонтанные ТД наблюдались даже при -80 мВ, указывая на то, что они генерируются в электрически удаленном от сомы участке аксона (n=7). Обратимое увеличение частоты ТД сопровождалось увеличением тока компенсации (а₃). б, В 5 интернейронах спонтанные ТД не удалось получить ни при одном потенциале фиксации, независимо в присутствии каината или нет. Эти нейроны по остальным своим свойствам ничем не отличались от каинат-чувствительных клеток, в частности, были способны генерировать потенциалы действия в режиме фиксации потенциала. В этих интернейронах каинат также не вызывал изменения тока компенсации.

 

В тех же самых интернейронах аппликация каината приводила к увеличению тока компенсации (Рис. 4.3.3а). Однако, в 5 из 12 интернейронах мы не получили спонтанных ТД ни при каком потенциале фиксации ни до, ни во время аппликации каината. В этих клетках каинат также не оказывал эффекта и на ток компенсации (Рис. 4.3.3б). По остальным параметрам данные клетки ничем не отличались от других интернейронов. В частности в них регистрировались спонтанные синаптические токи в отсутствие блокады ионотропных рецепторов. Кроме того, в них можно было получить потенциалы действия в режиме фиксации тока в ответ на деполяризующий сдвиг потенциала, что указывает на наличие в них интактных проксимальных Na⁺/K⁺ каналы. Возможным объяснением отсутствовия сТД в этих клетках может быть то, что их аксон был поврежден или отрезан при приготовлении срезов. В данных интернейронах нам не удалось зарегистрировать изменений в токе компенсации при аппликации каината. Если это также связано с отсутствием аксона, то большинство каинатных рецепторов в интернейронах должно быть сосредоточено на аксональной мембране. Однако, существует и другое объяснение отсутствию эффекта каината на интернейроны, неспособные спонтанно разряжаться при деполяризующих потенциалах фиксации. Возможно, что в этих клетках аксон не поврежден, а не способен к генерации спонтанных потенциалов действия и, в дополнение, эти интернейроны не содержат каинатных рецепторов.