Последствия аксональной деполяризации, вызываемой каинатными рецепторами, для ГАМКергической передачи

В проделанных экспериментах с высокочастотной стимуляцией глутаматергических терминалей нам не удалось показать, что синаптически высвобождаемый глутамат способен вызывать спонтанные токи действия в дистальных участках аксонов. Вероятно, это связано с ограничениями метода исследования гетеросинаптической модуляции in vitro, описанными ранее. Однако, если такой феномен имеет место in vivo, то он может представлять собой абсолютно новый механизм интеграции возбуждающей передачи в гиппокампе. Другими словами, если спонтанные потенциалы действия начинают возникать в аксонах интернейронов, когда внеклеточная концентрация глутамата достигает определенного уровня, то это может лежать в основе гомеостатического механизма, усиливающего торможение в гиппокампе. Однако, эти интернейроны дожны иннервировать пирамидные клетки, тогда как в данной работе мы продемонстрировали, что каинат усиливает торможение и самих интернейронов. Тем не менее, действие каината на спонтанные ТПСТ в пирамидных клетках довольно хорошо исследовано, значительное увеличение в их частоте продемонстрировано несколькими различными лабораториями. Эти данные могут быть объяснены возникновением спонтанных потенциалов действия в дистальном аксоне интернейронов, иннервирующих пирамидные клетки. Другим объяснением является то, что деполяризация в этих клетках возникает за счет активации каинатных рецепторов в соматодендритном компартменте и потенциал действия генерируется в аксонном холмике. Действие каината на спонтанные ТПСТ в интернейронах было изучено гораздо меньше. Незадолго, до публикации наших данных появилась работа Cossart с соавторами, в которой был показан эффект каината на частоту потенциал действия независимых миниатюрных ТПСТ в интернейронах (Cossart et al. 2001b). Это свидетельствует в пользу того, что каинат может, при определенных условиях, влиять непосредственно на высвобождение ГАМК. В наших экспериментах мы не обнаружили этого эффекта на миниатюрные ТПСТ у морских свинок, хотя смогли его воспроизвести при аппликации 1 mМ (но не 250 нМ) каината на срезах гиппокампа крыс (Рис. 3.4.5). Вероятно, каинат, прежду всего, деполяризует аксоны, но эта деполяризация, при достижении ей определенного уровня, может электротонически распространиться в ГАМКергические терминали, приводя к “прямому” эффекту на высвобождение нейротрансмиттера.

 

б3

б2

б1

а3

а2

а1

 

Рис. 3.4.5 Аппликация 1 μМ, но не 250 нМ, каината повышает частоту миниатюрных ТПСТ в интернейронах срезов гиппокампа крыс

 

а, Аппликация каината 250 нМ не вызывала значительных изменений ни в частоте (а₁), ни амплитуде (а₂) миниатюрных ТПСТ (спонтанных ТПСТ, регистрируемых в присутствии тетродотоксина) в интернейронах str.radiatum поля СА1 срезов гиппокампа крыс, При этом не происходило изменений в и токе компенсации (а₃). б, Аппликация 1 μМ каината приводила к увеличению частоты (б₁), но не амплитуды (б₂) миниатюрных ТПСТ, а также увеличению тока компенсации (б₃).

 

 

Для того чтобы определить роль каинатных рецепторов в модуляции ГАМКергической передачи между интернейронами мы исследовали действие каината на спонтанные ТПСТ, многие из которых отражают генерацию спонтанных потенциалов действия в пресинаптических нейронах. Каинат в концентрациях 250 нМ или 1 mМ значительно увеличивал как частоту спонтанных ТПСТ, регистрируемых в интернейронах, так и их амплитуду.

Существует несколько различных объяснений причинам, вызывающим увеличение одновременно в частоте и амплитуде сТПСТ в интернейронах под действием каината. Например, возможность существования специфической популяции пресинаптических интернейронов, чувствительных к каинату. Другим обяснением может быть облегчение распространения потенциалов действия в местах деления аксонов в пресинаптических интернейронах. Не останавливаясь на неопределенности механизмов, лежащих в основе этого феномена, важно отметить, что увеличение амплитуды сТПСТ под действием каината характерно только для интернейронов и не было показано для пирамидных клеток.

Таким образом, действие каината на нейроны гиппокампа обладает клеткоспецифичностью, подобной той, которая наблюдается в действии агонистов mGluR группы III. Мы показали, что деполяризация пресинаптических аксонов за счет каинатных рецепторов может объяснять увеличение спонтанных ТПСТ. Однако, почему каинат вызывает различные изменения этих токов в интернейронах и пирамидных клетках осталось неясным. Возможно, что различие определяется зависимостью распространения каинатных рецепторов по клеточной мембране в различных пресинаптических интернейронах. Не исключено, что интернейроны, в которых мы регистрировали ТПСТ, представляют собой гомогенную группу из всего разнообразия интернейронов гиппокампа (Freund and Buzsaki 1996; Freund and Gulyas 1997). Таким образом, мы не можем сказать имеют ли эти интернейроны связи с пирамидными клетками или же только с другими интернейронами. С другой стороны, в предыдущих работах не удалось показать определенной корреляции между морфологией интернейронов и действием на них каината (Cossart et al. 1998; Cossart et al. 2001b), что свидетельствует против выборочной модуляции возбудимости нейронов каинатными рецепторами.