ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ХОЛИНЕРГИЧЕСКОЙ НЕЙРОТРАНСМИССИИ У КРЫС С ФЕТАЛЬНЫМ ВАЛЬПРОАТНЫМ СИНДРОМОМ
PDF

Ключевые слова

расстройства аутистического спектра
фетальный вальпроатный синдром
физическая активность
нервно-мышечный синапс
ацетилхолин
нейротрансмиссия

Как цитировать

Архипов, А. Ю., Самигуллин, Д. В., Семина, И. И., & Маломуж, А. И. (2021). ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ХОЛИНЕРГИЧЕСКОЙ НЕЙРОТРАНСМИССИИ У КРЫС С ФЕТАЛЬНЫМ ВАЛЬПРОАТНЫМ СИНДРОМОМ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(4-5), 605–615. https://doi.org/10.31857/S0869813921040026

Аннотация

Одной из распространённых экспериментальных моделей для изучения развития расстройств аутистического спектра (РАС) и методов их терапии является модель вальпроатного синдрома у грызунов. Особи, рождённые от самок, получавших инъекции вальпроевой кислоты в периоде беременности, демонстрируют ряд нарушений, свойственных для РАС. Ранее было установлено, что вальпроевая кислота влияет на нервно-мышечную передачу и, более того, изменяет экспрессию набора генов при развитии нервно-мышечного синапса. Однако до последнего времени не было известно, изменяется ли нервно-мышечная нейротрансмиссия у животных с фетальным вальпроатным синдромом и если да, то как? С помощью функционального теста «вращающийся стержень» нами было установлено, что у крыс с выработанной моделью вальпроатного синдрома координация движений не отличалась от контрольных животных. С помощью методов микроэлектродной электрофизиологии анализировали (i) амплитудно-временные параметры одиночных постсинаптических сигналов; (ii) частоту спонтанного выделения квантов ацетилхолина; (iii) количество квантов ацетилхолина, выделившегося в ответ на стимул; (iv) амплитуды вызванных ответов в процессе ритмической стимуляции. Нами не было выявлено каких-либо изменений в процессах выделения ацетилхолина из нервного окончания и его рецепции на мембране мышечного волокна как в покое, так и при стимуляции нерва. Таким образом, можно заключить, что у крыс с фетальным вальпроатным синдромом периферическая холинергическая нейротрансмиссия не претерпевает каких-либо функционально-значимых изменений.

https://doi.org/10.31857/S0869813921040026
PDF

Литература

Abrahams BS, Geschwind DH (2008) Advances in autism genetics: on the threshold of a new neurobiology. Nat Rev Genet 9:341-355. https:/doi.org/10.1038/nrg2346

American Psychiatric Association: Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders. 5th ed. Am Psychiatr Associat Arlington. 2013.

Lai MC, Lombardo MV, Baron-Cohen S (2014) Autism. Lancet 383: 896-910. https:/doi.org/10.1016/S0140-6736(13)61539-1

Zavadenko NN, Pechatnikova NL, Semashkova NV, Zavadenko AN, Orlova KA (2015) Neurological disorders in children with autism. Ros Vestn Perinatol i Pediatr [(Russ Bull Perinatol Pediatr) 60:14-21 (In Russ)].

Schneider T, Roman A, Basta-Kaim A, Kubera M, Budziszewska B, Schneider K, Przewłocki R (2008) Gender-specific behavioral and immunological alterations in an animal model of autism induced by prenatal exposure to valproic acid. Psychoneuroendocrinology 33: 728-740. https:/doi.org/ 10.1016/j.psyneuen.2008.02.011

Christensen J, Grønborg TK, Sørensen J, Schendel D, Parner ET, Pedersen L, Vestergaard M (2013) Prenatal valproate exposure and risk of autism spectrum disorders and childhood autism. JAMA 309:696-703. https:/doi.org/10.1001/jama.2013.2270

Chomiak T, Turner N, Hu B (2013) What We Have Learned about Autism Spectrum Disorder from Valproic Acid. Patholog Res Int 2013:712-758. https:/doi.org/10.1155/2013/712758

Baronio D, Castro K, Gonchoroski, de Melo GM, Nunes GDF, Bambini-Junior V, Riesgo R (2015) Effects of an H3R antagonist on the animal model of autism induced by prenatal exposure to valproic acid. PLoS One 10:1-11. https:/doi.org/ 10.1371/journal.pone.0116363

Nicolini C, Fahnestock M (2018) The valproic acid-induced rodent model of autism. Exp Neurol 299(Pt A):217-227. https:/doi.org/10.1016/j.expneurol.2017.04.017

Nguyen A, Ramzan I (1997) In vitro neuromuscular effects of valproic acid. Br J Anaesth 78:197-200. https:/doi.org/ 10.1093/bja/78.2.197

Rouaux C, Panteleeva I, René F, Gonzalez de Aguilar JL, Echaniz-Laguna A, Dupuis L, Menger Y, Boutillier AL, Loeffler JP (2007) Sodium valproate exerts neuroprotective effects in vivo through CREB-binding protein-dependent mechanisms but does not improve survival in an amyotrophic lateral sclerosis mouse model. J Neurosci 27:5535-5545. https:/doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.1139-07.2007

Yoshida M, Kitaoka S, Egawa N, Yamane M, Ikeda R, Tsukita K, Amano N, Watanabe A, Morimoto M, Takahashi J, Hosoi H, Nakahata T, Inoue H, Saito MK (2015) Modeling the early phenotype at the neuromuscular junction of spinal muscular atrophy using patient-derived iPSCs Stem Cell Rep 4:561-568. https:/doi.org/ 10.1016/j.stemcr.2015.02.010

Newschaffer CJ, Croen LA, Daniels J, Giarelli E, Grether JK, Levy SE, Mandell DS, Miller LA, Pinto-Martin J, Reaven J, Reynolds AM, Rice CE, Schendel D, Windham GC (2007) The epidemiology of autism spectrum disorders. Annu Rev Public Health 28:235-258. https:/doi.org/10.1146/annurev.publhealth.28.021406.144007

Walf AA, Frye CA (2007) The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat Protoc 2:322-328. https:/doi.org/ 10.1038/nprot.2007.44

Angaut-Petit D, Molgo J, Connold AL, Faille L (1987) The levator auris longus muscle of the mouse: a convenient preparation for studies of short- and long-term presynaptic effects of drugs or toxins. Neurosci Lett 82:83-88. https:/doi.org/10.1016/0304-3940(87)90175-3

Burke SRA, Reed EJ, Romer SH, Voss AA (2018) Levator Auris Longus Preparation for Examination of Mammalian Neuromuscular Transmission Under Voltage Clamp Conditions. J Vis Exp 135:57482. https:/doi.org/10.3791/57482

Grubb BD, Harris JB, Schofield IS (1991) Neuromuscular transmission at newly formed neuromuscular junctions in the regenerating soleus muscle of the rat. J Physiol 441:405-421. https:/doi.org/10.1113/jphysiol.1991.sp018758

Moyer M, van Lunteren E (2001) Effect of temperature on endplate potential rundown and recovery in rat diaphragm. J Neurophysiol 85:2070-2075. https:/doi.org/10.1152/jn.2001.85.5.2070

Miteva A, Gaydukov A, Balezina O (2020) Interaction between Calcium Chelators and the Activity of P2X7 Receptors in Mouse Motor Synapses. Int J Mol Sci 21:2034.

Gaydukov AE, Bogacheva PO, Balezina OP (2016) Calcitonin gene-related peptide increases acetylcholine quantal size in neuromuscular junctions of mice. Neurosci Lett 628:17-23. https:/doi.org/10.1016/j.neulet.2016.06.014

Ruiz R, Cano R, Casañas JJ, Gaffield MA, Betz WJ, Tabares L (2011) Active zones and the readily releasable pool of synaptic vesicles at the neuromuscular junction of the mouse. J Neurosci 31:2000-2008. https:/doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.4663-10.2011

Weihl CC, Connolly AM, Pestronk A (2006) Valproate may improve strength and function in patients with type III/IV spinal muscle atrophy. Neurology 67:500-501. https:/doi.org/10.1212/01.wnl.0000231139.26253.d0

Sumner C, Huynh T, Markowitz J, Perhac J, Hill B, Coovert D, Schussler K, Chen X, Jarecki J, Burghes A, Taylor J, Fischbeck K (2003) Valproic acid increases SMN levels in spinal muscular atrophy patient cells. Ann Neurol 54:647-654. https:/doi.org/10.1002/ana.10743

Tsai LK, Tsai MS, Ting CH, Li H (2008) Multiple therapeutic effects of valproic acid in spinal muscular atrophy model mice. J Mol Med (Berl) 86:1243-1254. https:/doi.org/10.1007/s00109-008-0388-1

Kim KC, Kim P, Go HS, Choi CS., Park JH, Kim HJ, Jeon SJ, Dela Pena IC, Han SH, Cheong JH, Ryu JH, Shin CY (2013) Male-specific alteration in excitatory post-synaptic development and social interaction in pre-natal valproic acid exposure model of autism spectrum disorder. J Neurochem 124:832-843. https:/doi.org/10.1111/jnc.12147

Colombo MN, Francolini M (2019) Glutamate at the Vertebrate Neuromuscular Junction: From Modulation to Neurotransmission. Cells 8:996. https:/doi.org/10.3390/cells8090996

Malomouzh A, Ilyin V, Nikolsky E (2019) Components of the GABAergic signaling in the peripheral cholinergic synapses of vertebrates: a review. Amino Acids 51:1093-1102. https:/doi.org/10.1007/s00726-019-02754-x

Malomouzh AI, Mukhtarov MR, Nikolsky EE., Vyskocil F, Lieberman EM., Urazaev AK (2003) Glutamate regulation of non-quantal release of acetylcholine in the rat neuromuscular junction. J Neurochem 85:206-213. https:/doi.org/10.1046/j.1471-4159.2003.01660.x

Malomouzh AI, Petrov KA, Nurullin LF, Nikolsky EE (2015) Metabotropic GABAB receptors mediate GABA inhibition of acetylcholine release in the rat neuromuscular junction. J Neurochem 135:1149-1160. https:/doi.org/10.1111/jnc.13373

Koyuncuoğlu H, Kara I, Günel MA, Nurten A, Yamantürk P (1998) N-methyl-D-aspartate antagonists, glutamate release inhibitors, 4-aminopyridine at neuromuscular transmission. Pharmacol Res 37:485-491. https:/doi.org/10.1006/phrs.1998.0318

Lenina O, Petrov K, Kovyazina I, Malomouzh A (2019) Enhancement of mouse diaphragm contractility in the presence of antagonists of GABAA and GABAB receptors. Exp Physiol 104:1004-1010. https:/doi.org/10.1113/EP087611