Последствия усиления ГАМКергической передачи в интернейронах, вызываемой каинатными рецепторами, для возбудимости нейрональной сети

Полученные результаты показывают, что каинат снижает порог генерации потенциалов действия в интернейронах и вызывает увеличение тонического ГАМКергического торможения. Эффект каината на ТПСТ в интернейронах отличен от его эффекта на синаптические токи в других клетках гиппокампа. Каинат подавляет нейропередачу в мшистых волокнах и тормозную синаптическую ГАМКергическую передачу в пирамидных нейронах, тогда как увеличивает амплитуду ТПСТ в интернейронах str.radiatum поля CA1 гиппокампа. Это увеличение может быть объяснено снижением порога генерации потенциалов действия при деполяризации аксонов, которое ведет к тому, что большее число пресинаптических нейронов будет активироваться при электрической стимуляции. В подтверждение тому было показано, что, в отличие от воздействий, меняющих вероятность высвобождения медиатора, каинат не значительно изменял коэффициент парной стимуляции. Таким образом, эффект каината на амплитуду ТПСТ в интернейронах поля СА1 срезов гиппокампа связан с увеличением эффективности проведения сигнала по пресинаптическим теминалям.

В отличие от предыдущих исследований (Cossart et al. 1998; Frerking et al. 1998), мы не смогли найти подтверждения участия каинатных рецепторов в постсинаптическом токе. Вместо этого, результаты данной работы подтверждают гипотезу о роли внесинаптических каинатных рецепторов в регуляции клеточной возбудимости. Строго говоря, вопрос, где находятся каинатные рецепторы, требует применения высокоразрешающих иммуноцитохимических методов, использование которых затруднено тем, что пока не созданы адекватные антитела на каинатные рецепторы, в частности на GluR5 и GluR6 субъединицы, которые находятся в интернейронах (Mulle et al. 2000; Paternain et al. 2000).

Усилению вызванных ТПСТ при аппликации 1 μМ каината предшествует ранняя и кратковременная депрессия ТПСТ, связанная с постсинаптическим шунтированием. Аналогичный феномен, наблюдаемый в пирамидных нейронах, объясняется значительным накоплением внеклеточной концентрации ГАМК, вызванным разрядами интернейронов (Frerking et al. 1999). Обобщая полученные результаты, мы предлагаем следующую последовательность событий. Каинат деполяризует интернейроны. Деполяризация приводит к увеличению вероятности спонтанного и вызванного высвобождения ГАМК. Затем внеклеточная концентрация ГАМК шунтирует синаптические токи, активируя тоническую ГАМКергическую проводимость (так же как и приводит к десенситизации ГАМК_А рецепторов и активации ГАМК_В рецепторов, если они не заблокированы фармакологически). По мере того, как эффект каината снижается при его отмывке, феномен постсинаптического шунтирования ослабляется и проявляется фасилитация фазической ГАМКергической передачи. Затем эта фасилитация сохраняется довольно длительное время, что объясняется либо долговременными механизмами, запускаемыми при активации каинатных рецепторов, либо медленной кинетикой отмывания каината из среза.

Гипотеза о том, что каинат облегчает распространение потенциалов действия, предполагает, что каинат также должен усиливать ТПСТ в пирамидных нейронах. Однако, эффект каината на ТПСТ в этих клетках совершенно отличен от эффекта на ТПСТ в интернейронах. В пирамидных нейронах каинат снижает амплитуду вызванных ТПСТ. Остается неясным является ли это снижение полностью связанным с накоплением внеклеточной ГАМК, которое приводит к повышению тонического ГАМКергического тока (с последующим эффектом шунтирования) и к активации ГАМК_В рецепторов (вызывающих пресинаптическую депрессию) (Frerking et al. 1999) или отражает прямой эффект каината на экзоцитоз ГАМК (Rodriguez-Moreno and Lerma 1998; Rodriguez-Moreno et al. 2000). Объяснение причин клеточной специфичности эффекта каината, не входило в цели данной работы. Тем не менее, могут быть предложены следующие варианты. Во-первых, механизмы подавления нейропередачи могут быть более выраженными и более длительными в пирамидных нейронах, скрывая увеличение потенциал действия зависимого высвобождения ГАМК. Во-вторых, аксоны, иннервирующие две различные популяции нейронов, могут различаться в плане распределения каинатных рецепторов и/или распространения потенциалов действия. В-третьих, каинатные рецепторы могут модулировать различные популяции интернейронов в различной степени. Однако, не было показано четкой зависимости эффектов, опосредованных каинатными рецепторами, от морфологии или расположения интернейронов (Cossart et al. 1998). Наконец, в-четвертых, возможна совершенно простая логическая схема. Каинат действительно облегчает генерацию потенциалов действия во всех типах клеток. Однако, интернейроны, иннервирующие пирамидные клетки (”ингибиторные”), тормозятся другими интернейронами (”дезингибиторными”) (Gulyas et al. 1996). При общем росте возбудимости интернейронов на фоне активации каинатных рецепторов наибольшее тормозное влияние, вероятно, получают ”ингибиторные” интернейроны. Принимая во внимание рост тонического ГАМКергического тока, активация каинатных рецепторов в этих клетках может оказаться недостаточной для эффективного повышения их возбудимости и увеличения торможения пирамидных клеток.

Заключение

Таким образом, в данном разделе работы было показано:

1. Активация аксональных каинатных рецепторов приводит к деполяризации и снижению порога генерации аксональных потенциалов действия, также как и возникновению спонтанных ПД в интернейронах.

2. Разряды интернейронов приводят к увеличению частоты и средней амплитуды спонтанных ТПСТ, что объясняется увеличением в них пропорции мультиквантовых потенциал действия зависимых токов.

3. Активация каинатных рецепторов при аппликации каината усиливает как вызванные фазические ТПСТ, так и тонический ГАМКергический ток в интернейронах str.radiatum поля СА1 гиппокампа. Однако, в силу собственного взаимодействия между этими двумя типами торможения динамика этого усиления различна.

Результаты данной работы создают теоретическую базу для объяснения патологического (эпилептогенного) действия каината. Опосредованное каинатными рецепторами усиление ГАМКергической передачи в интернейронах принимает участие в подавлении ГАМКергического торможения пирамидных клеток. Как следствие, этот феномен может играть важную роль в эффекте каината как проконвульсанта и эксцитотоксина.