Аннотация
Изучены быстрые реакции ключевых интернейронов в составе дыхательной (RPeD1), локомоторной (LPeD1) и кардиорегуляторной (VD1/RPaD2) сетей центральных нервных ганглиев моллюска Lymnaea stagnalis при действии D-глюкозы (1 и 10 мМ). В условиях выраженной гипергликемии (10 мМ) отмечено усиление частоты импульсации VD1/RPaD2 и её снижение в отношении LPeD1, наблюдаемые уже на первой минуте после воздействия, при неизменности указанного показателя для RPeD1. Добавление в среду инкубации глюкозы в меньших концентрациях (1 мМ) не приводит к статистически достоверным изменениям показателей электрической активности для всех исследованных нейронов. Наблюдаемые эффекты не связаны в возрастанием содержания активных форм кислорода (АФК) в цитоплазме, поскольку использование флуоресцентного зона (2′,7′-дихлородигидрофлуоресцеин диацетата) не выявило их накопление в суспензии клеток нервных ганглиев в ответ на действие глюкозы (10 мМ) в краткосрочном (5 мин) периоде по сравнению с контрольными условиями. Анализ формы потенциала действия в условиях гипергликемии (глюкоза, 10 мМ), для высокочувствительных к действию глюкозы нейронов (VD1/RPaD2), выявил возрастание скорости деполяризации мембраны для достижения порогового потенциала на фоне неизменности других фаз спайка. Предполагается, что эффекты глюкозы в отношении частотных характеристик исследованных центральных нейронов Lymnaea обусловлены модификацией (интенсификацией) работы электрогенного Na+-глюкозного котранспортёра и зависят от функциональной принадлежности клеток.
Литература
. Steinbusch L, Labouèbe G, Thorens B (2015) Brain glucose sensing in homeostatic and hedonic regulation. Trends Endocrinol Metab 26:455–466. https://doi.org/10.1016/j.tem.2015.06.005
. Koekkoek LL, Mul JD, la Fleur SE (2017) Glucose-sensing in the reward system. Front. Neurosci. 11:716. https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00716
. Dus M, Lai JS, Gunapala KM, Min S, Tayler TD, Hergarden AC, Geraud E, Joseph CM, Suh GS (2015) Nutrient sensor in the brain directs the action of the brain-gut axis in Drosophila. Neuron 87:139–151. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.05.032
. Mita K, Okuta A, Okada R, Hatakeyama D, Otsuka E, Yamagishi M, Morikawa M, Naganuma Y, Fujito Y, Dyakonova V, Lukowiak K, Ito E (2014) What are the elements of motivation for acquisition of conditioned taste aversion? Neurobiol Learn Mem 107:1–12. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2013.10.013
. López-Gambero AJ, Martínez F, Salazar K, Cifuentes M, Nualart F (2019) Brain glucose-sensing mechanism and energy homeostasis. Mol Neurobiol 56:769–796. https://doi.org/10.1007/s12035-018-1099-4
. Lee CY, Dallérac G, Ezan P, Anderova M, Rouach N (2016) Glucose tightly controls morphological and functional properties of astrocytes. Front Aging Neurosci 8:82. https://doi.org/10.3389/fnagi.2016.00082
. Fodor I, Hussein AA, Benjamin PR, Koene JM, Pirger Z (2020) The unlimited potential of the great pond snail, Lymnaea stagnalis. Elife 9:e56962. https://doi.org/10.7554/eLife.56962
. Benjamin PR (2012) Distributed network organization underlying feeding behavior in the mollusk Lymnaea. Neural Syst Circuits 2:4. https://doi.org/10.1186/2042-1001-2-4
. Alania M, Dyakonova V, Sakharov DA (2004) Hyperpolarization by glucose of feeding-related neurons in snail. Acta Biol Hung 55:195–200. https://doi.org/10.1556/ABiol.55.2004.1-4.24
. Poprac P, Jomova K, Simunkova M, Kollar V, Rhodes CJ, Valko M (2017) Targeting free radicals in oxidative stress-related human diseases. Trends Pharmacol Sci 38:592–607. https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.04.005
. Scheerboom JEM, Hemminga MA, Doderer A (1978) The effects of a change of diet on consumption and assimilation and on the haemolymph-glucose concentration of the pond snail Lymnaea stagnalis (L) Proc Kon Ned Akad Wet, Ser C 81:335–346.
. Сидоров АВ, Маслова ГТ (2009) Система антиокислительной защиты в центральных нервных ганглиях моллюска Lymnaea stagnalis. Вести НАН Беларуси. Сер. биол. наук. 2:90–94. [Sidorov AV, Maslova GT (2009) Antioxidant defense in the central nervous ganglions of mollusk Lymnaea. Proc Nat Acad Sci of Belarus. Biol Series. 1:91–95. (In Russ)].
. Moghadam HF, Winlow W, Moroz LL (1995) Effects of hydrogen peroxide and nitric oxide (NO) on neuronal discharges and intracellular calcium concentration in the molluscan CNS. Acta Biol Hung 46:145–153.
. Sidorov AV (2012) Effect of hydrogen peroxide on electrical coupling between identified Lymnaea neurons. Invert Neurosci 12:63–68. https://doi.org/10.1007/s10158-012-0128-7
. Солтанов ВВ, Бурко ВЕ (2005) Компьютерные программы обработки электрофизиологических данных. Новости мед.-биол. наук 1:91–95. [Soltanov VV, Burko VE (2005) Computer programs for electrophysiological data-processing. News of Biomed Sci 1:91–95. (In Russ)].
. Benjamin PR, Winlow W (1981) The distribution of three wide-acting synaptic inputs to identified neurones in the isolated brain of Lymnaea stagnalis (L.) Comp Biochem Physiol 70A:293–307.
. Kerkhoven RM, Croll RP, Van Minnen J, Bogerd J, Ramkema MD, Lodder H, Boer HH (1991) Axonal mapping of the giant peptidergic neurons VD1 and RPD2 located in the CNS of the pond snail Lymnaea stagnalis, with particular reference to the innervation of the auricle of the heart. Brain Res 565:8–16. https://doi.org/10.1016/0006-8993(91)91730-o
. Kodirov SA (2011) The neuronal control of cardiac functions in Molluscs. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 160:102–116. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2011.06.014
. Buck LB., Bigelow JM., Axel R (1987) Alternative splicing in individual Aplysia neurons generates neuropeptide diversity. Cell 5:127–133. https://doi.org/10.1016/0092-8674(87)90017-1
. Сидоров АВ., Шаденко ВН., Казакевич ВБ (2019) Реакции идентифицированных кардиорегуляторных нейронов ЦНС моллюска Lymnaea stagnalis в условиях гипергликемии и при действии инсулина. Журн Белорус гос ун-та Биология 3:49–58. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2019-3-49-58 [Sidorov AV, Shadenko VN., Kazakevich VB (2019) Responces of identified cardioregulatory neurons within CNS of mollusc Lymnaea stagnalis at hyperglycemia and insulin action. Journal of the Belarusian State University. Biology 3:49–58. (In Russ)]
. Wildering WC, van der Roest M, de Vlieger TA, Janse C (1991) Age-related changes in junctional and non-junctional conductances in two electrically coupled peptidergic neurons of the mollusc Lymnaea stagnalis. Brain Res 547:89–98. https://doi.org/10.1016/0006-8993(91)90578-j
. Sidorov AV (2006) Coordination of locomotor activity of mollusc Lymnaea stagnalis at nutrition: role of the internal medium acid-base balance (pH). J Evol Biochem Physiol 42:43–48.
. Vorontsov DD, Tsyganov VV, Sakharov DA (2004) Phasic coordination between locomotor and respiratory rhythms in Lymnaea. Real behavior and computer simulation. Acta Biol Hung 55:233–227. https://doi.org/10.1556/ABiol.55.2004.1-4.28
. Dyakonova V, Hernádi L, Ito E, Dyakonova T, Zakharov I, Sakharov D (2015) The activity of isolated snail neurons controlling locomotion is affected by glucose. Biophysics (Nagoya-shi) 11:55–60. https://doi.org/10.2142/biophysics.11.55
. Lukowiak K, Martens K, Orr M, Parvez K, Rosenegger D, Sangha S (2006) Modulation of aerial respiratory behaviour in a pond snail. Respir Physiol Neurobiol 154:61–72. https://doi.org/10.1016/j.resp.2006.02.009
. Chen L, Tuo B, Dong H (2016) Regulation of intestinal glucose absorption by ion channels and transporters. Nutrients 8:43. https://doi.org/10.3390/nu8010043
. Huang CW, Huang CC, Cheng JT, Tsai JJ, Wu SN (2007) Glucose and hippocampal neuronal excitability: role of ATP-sensitive potassium channels. J Neurosci Res 85:1468–1477. https://doi.org/10.1002/jnr.21284
. Inoue I, Tsutsui I, Brown ER (1997) K+ accumulation and K+ conductance inactivation during action potential trains in giant axons of the squid Sepioteuthis. J Physiol 500(Pt 2):355–366. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1997.sp022026
. ЭльРахал А, Сидоров АВ (2015) Взаимосвязь между показателями лёгочного дыхания и электрическими характеристиками идентифицированного нейрона респираторной сети моллюска Lymnaea stagnalis. Новости мед.-биол. наук 11(1):5–8. [Elrahal A, Sidorov AV (2015) Correlation between lung respiration and electrical properties of identified neuron within respiratory network in mollusc Lymnaea stagnalis. News of Biomed Sci 11(1):5–8. (In Russ)].
. Veldhuijzen JP (1974) Effects of different kinds of food, starvation and restart of feeding on the haemolymph-glucose of the pond snail Lymnaea stagnalis. Neth J Zool. 25:89–102. https://doi.org/10.1163/002829675X00146
. Dmetrichuk JM, Carlone RL, Jones TR, Vesprini ND, Spencer GE (2008) Detection of endogenous retinoids in the molluscan CNS and characterization of the trophic and tropic actions of 9-cis retinoic acid on isolated neurons. J Neurosci 28:13014–13024. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3192-08.2008
. Kits KS, Bobeldijk RC, Crest M, Lodder JC (1991) Glucose-induced excitation in molluscan central neurons producing insulin-related peptides. Pflügers Archiv: European Journal of Physiology 417:597– 604. https://doi.org/10.1007/bf00372957
. Geraerts WP (1992) Neurohormonal control of growth and carbohydrate metabolism by the light green cells in Lymnaea stagnalis. Gen Comp Endocrinol 86:433–44. https://doi.org/10.1016/0016-6480(92)90068-u
. Li KW, Geraerts WP, van Loenhout H, Joosse J (1992) Biosynthesis and axonal transport of multiple molluscan insulin-related peptides by the neuroendocrine light green cells of Lymnaea stagnalis. Gen Comp Endocrinol 87:79–86. https://doi.org/10.1016/0016-6480(92)90152-a