Анотація до роботи:

Гребенюк С.Е. Роль екстрасинаптичних НМДА рецепторів в СА3-СА1 збуджуючій синаптичній передачі у гипокампі щурів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.02. - Біофізика. - Інститут фізіології ім. А.А. Богомольця НАН Украниы, Київ, 2004.

Робота присвячена вивченню механізмів зміни постсинаптического сигналу в умовах високочастотної активності пресинаптичннх СА3 нейронів. При зміні зразка електричної активності пресинаптичного СА3 нейрона від одиночних спайків до коротких високочастотних пачок відбувається істотне збільшення постсинаптичного сигналу, що реєструється в постсинаптичному СА1 нейроні. Короткі пачки стимуляції колатералей Шаффера, що моделюють природну активність нейронів СА3, призводять до збільшення імовірності викиду медіатора. При цьому відбувається активація НМДА рецепторів, що лежать поза постсинаптичною щільністю активного синапсу. Ці НМДА рецептори містять NR2B і NR2D суб’одиниці і мають більш повільну кінетику деактиваціі. Виявлено, що високочастотна електрична активність пресинаптичних СА3 нейронів викликає довготривале збільшення внеску екстрасинаптичних рецепторів у синаптичну передачу.

Показано, що активація екстрасинаптичних НМДА рецепторів залежить від ефективності переносників глутамата GLT-1 типу. Виявлено, що НМДА рецептори, що знаходяться в постсинаптичній щільності, ізольовані від зовнішнього впливу нейромедіатора за допомогою систем глутаматного транспорту також GLT-1 типу.

Використовуючи электрофизиологические методи реєстрації нейронной активності (метод фіксації потенціалу, вимір популяционной активності нейронів), ми піддали докладному вивченню явище уповільнення ВПСТ в умовах збільшеної імовірності звільнення медіатора.

1. Показано, що уповільнення кінетики ЗПСС пов'язано з затриманою активацією глутаматних рецепторів. Ступінь уповільнення залежить від сили стимулу, що свідчить про залежність ефекту від кількості активних пресинаптичних нервових волокон. Висунуто гіпотезу про те, що мінімальні концентрації глутамата, що залишає активні синапси, підсумовуються в позаклітинному просторі, активуючи дістальні неактивні синапси. Затримана активація останніх і призводить до уповільнення кінетики ВПСТ.

2. Умовою збільшення постсинаптичного сигналу, вираженого в уповільненні кінетики ЗПСС, є ефекти кооперативності синапсів, що виникають при активації достатньої кількості синапсів і полягають у спільній активації екстрасинаптичних НМДА рецепторів.

3. Кількість активних синапсів залежить від частоти проходження пресинаптичних ПД, а також від числа ПД у пачці. Частка синапсів, що активуються у відповідь на одиночний пресинаптичний потенціал дії мала у порівнянні з загальною кількісттю синапсів і недостатня для виникнення ефектів кооперативності синапсів.

4. Аналіз ролі глутаматного транспорту в синаптичній передачі дозволив знайти, що постсинаптична щільність захищена від позаклітинного простору механізмами зворотного захоплення медіатора GLT-1 типу, що не допускають проникнення низьких концентрацій медіатора в простір постсинаптичної щільності ззовні. Таким чином, місцем кооперативності є винятково екстрасинаптична область позаклітинного простору.

5. Захист синаптичного простору від впливу "сторонніх" молекул медіатора забезпечує специфічність синаптичної передачі в умовах високочастотної активності, допускаючи при цьому спільну роботу синапсів у процесах активації екстрасинаптичних рецепторів.

6. Аналіз кінетики блокування ЗПСС і аналіз кінетики ЗПСС у присутності фармакологічних агентів дозволив з'ясувати механізми збільшення постсинаптичного сигналу в умовах збільшеної імовірності звільнення медіатора. Виявлено, що в основі уповільнення кінетики ЗПСС лежить активація екстрасинаптичних НМДА рецепторів, що маіють дуже повільну кінетикою деактивации в порівнянні із синаптичними рецепторами.

7. Пачкова активність залишає свій слід у нейрональній активності, позначаючись не тільки на амплітуді постсинаптичних струмів, але і на їхній кінетиці. Довготривале уповільнення кінетики ЗПСС, викликаного низькочастотною пачкою (але не одиночним стимулом), очевидно викликане довготривалою активацією екстрасинаптичних НМДА рецепторів.

Доповіді за темою дисертації.

1. Перший установчий з’їзд з клітинної біології. м. Київ, 2004 р.

   Конференція у Howard Hughes Medical Institute, м. Меріленд, США, 2003 р.

   Перелік опублікованих праць за темою дисертації.

   1. S. I. Melnik; N. A. Lozovaya; T. Sh. Tsintsadze; S. E. Grebenuk; O. A. Krishtal. Glutamate Postsynaptic Receptors Under The Cap: Strictly Limited Access To Receptors In The Postsynaptic Density By Non-Synaptically Released Glutamate. //Neurophysiology – 2002. т. 34 №2. – с. 102-105.

   2. Sergei E. Grebenyuk, Natasha A. Lozovaya, Timur S. Tsintsadze аnd Oleg A. Krishtal. Post-synaptic N-methyl-d-aspartate signalling in hippocampal neurons of rat: spillover increases the impact of each spike in a short burst discharge. //Neuroscience Letters. – 2004. т. 361 № 1-3. – с. 60-63.

   3. Natasha Lozovaya, Sergei Melnik, Timur Tsintsadze, Sergei Grebenyuk, Yuri Kirichok and Oleg Krishtal. Protective cap over CA1 synapses: extrasynaptic glutamate does not reach the postsynaptic density. //Brain Research. – 2004. т. 1011 № 2. - с. 195-205.