УЧАСТИЕ 5-НТ1 И 5-НТ5А РЕЦЕПТОРОВ В МОДУЛЯЦИИ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ И ВНУТРЕННИХ СВОЙСТВ МЕМБРАНЫ СПИНАЛЬНЫХ МОТОНЕЙРОНОВ ЛЯГУШКИ (Rana ridibunda)
PDF

Ключевые слова

лягушка
спинной мозг
мотонейрон
5-НТ5А рецептор
синаптическая передача

Как цитировать

Калинина, Н. И., & Весёлкин, Н. П. (2021). УЧАСТИЕ 5-НТ1 И 5-НТ5А РЕЦЕПТОРОВ В МОДУЛЯЦИИ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ И ВНУТРЕННИХ СВОЙСТВ МЕМБРАНЫ СПИНАЛЬНЫХ МОТОНЕЙРОНОВ ЛЯГУШКИ (Rana ridibunda). Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(1), 85–97. https://doi.org/10.31857/S0869813922010071

Аннотация

Эндогенный моноамин серотонин (5-НТ) участвует в модуляции моторного выхода у позвоночных животных, взаимодействуя с различными типами 5-НТ рецепторов. Ранее 5-НТрецепторы были обнаружены в поясничных мотонейронах крысы с помощью иммуногистохимических методов, где предполагается их постсинаптическая локализация. Однако сведений о наличии 5-HT5A рецепторов в поясничном отделе спинного мозга низших позвоночных (в том числе амфибий) мы не обнаружили. В настоящей работе с использованием фармакологического подхода, вне- и внутриклеточной регистрации потенциалов острым электродом исследовано возможное участие 5-НТ рецепторов (наряду с 5-НТ1 рецепторами) в модуляции моторного выхода спинальных мотонейронов лягушки Rana ridibunda. Результаты внеклеточного отведения (при аппликации 5-СТ, агониста 5-НТ1 и 5-НТ рецепторов и SB-699551 селективного антагониста 5-НТ рецептора) указывают на пространственно-временную модуляцию активности нейронов вентрального рога. Изменение амплитуды полевого антидромного потенциала, пиковой амплитуды вызванного корешкового потенциала и внутриклеточного дорсально-корешкового постсинаптического потенциала, а также изменение частоты внеклеточных спайков и латентности первого внутриклеточного ПД при аппликации 5-СТ были время-зависимыми: в первые минуты наблюдалась потенциация, которая позже сменялась угнетением. Суммарно полученные результаты свидетельствуют об участии 5-НТ рецепторов наряду с 5-НТ1 рецепторами в модуляции моторного выхода спинальных мотонейронов лягушки.

https://doi.org/10.31857/S0869813922010071
PDF

Литература

Nakamura K, Wong-Lin K (2014) Functions and computational principles of serotonergic and related systems at multiple scales. Front Integr Neurosci 8: 1–2. ://doi.org/ 10.3389/fnint.2014.00023

Ciranna L (2006) Serotonin as a modulator of glutamate and GABA-mediated neurotransmission: implications in physiological functions and in pathology. Current Neuropharmacol 4: 101–114. s://doi.org/10.2174/157015906776359540

Rekling JC, Funk GD, Bayliss DA, Dong X-W, Feldman JL (2000) Synaptic control of motoneuronal excitability. Physiol Rev 80 (2): 767–852. s://doi.org/10.1152/physrev.2000.80.2.767

Jacobs BL, Azmitia EC (1992) Structure and function of the brain serotonin system. Physiol Rev 72: 165–229. s://doi.org/10.1152/physrev.1992.72.1.165

Schmidt BJ, Jordan LM (2000) The role of serotonin in reflex modulation and locomotor rhythm production in the mammalian spinal cord. Brain Res Bull 53: 689–710. s://doi.org/10.1016/S0361-9230(00)00402-0

Zhang M (2016) Normal distribution and plasticity of serotonin receptors after spinal cord injury and their impacts on motor outputs. In: Recovery of motor function following spinal cord injury, Heidi Fuller and Monte Gates, IntechOpen. s://doi.org/10.5772/63759

Alvarez FJ, Pearson JC, Harrington D, Dewey D, Torbeck L, Fyffe REW (1998) Distribution of 5-hydroxytryptamine-immunoreactive boutons on α-motoneurons in the lumbar spinal cord of adult cats. J Comp Neurol 393: 69–83. s://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9861(19980330)393:1<69::AID-CNE7>3.0.CO;2-O

Fink KB, Gőthert M (2007) 5-HT receptor regulation of neurotransmitter release. Pharmacol Rev 59(4): 360–417. s://doi.org/10.1124/pr.59.07103

Hoyer D, Hannon JP, Martin GR (2002) Molecular, pharmacological and functional diversity of 5-HT receptors. Pharmacol Biochem Behav 71: 533–554. s://doi.org/10.1016/S0091-3057(01)00746-8

Hannon J, Hoyer D (2008) Molecular biology of 5-HT receptors. Behav Brain Res 195: 198–213. s://doi.org/10.1016/j.bbr.2008.03.020

Doly S, Fischer J, Brisorgueil M­J, Vergé D, Conrath M (2004) 5­HT5A receptor localization in the rat spinal cord suggests a role in nociception and control of pelvic floor musculature. J Comp Neurol 476: 316–329. s://doi.org/10.1002/cne.20214

Perrier J-F, Rasmussen HB, Christensen RK, Petersen AV(2013) Modulation of the intrinsic properties of motoneurons by serotonin. Current Pharmaceutical Design 19: 4371–4384. s: // doi.org/ 10.2174/13816128113199990341

Perrier J-F, Cotel F (2015) Serotonergic modulation of spinal motor control. Current Opinion Neurobiol 33: 1–7. s://doi.org/10.1016/j.conb.2014.12.008

Kalinina N, Kurchavyi G, Zaitsev A, Veselkin N (2016) Presynaptic serotonergic modulation ofspontaneous and miniature synaptic activity in frog lumbar motoneurons. J Evol Biochem Phys 52:359–368. s://doi.org/10.1134/S0022093016050045

Kalinina NI, Zaitsev AV, Vesselkin NP (2018) Presynaptic serotonin 5-HT1B/D receptor mediated inhibition of glycinergic transmission to the frog spinal motoneurons. J Comp Physiol A. 204 (3): 329–337. s://doi.org/10.1007/s00359-017-1244-y

Kalinina NI, Zaitsev AV, Vesselkin NP (2019) Different Effects of 5-HT1 and 5-HT2 Receptor Agonists on Excitability Modulation of Motoneurons in Frog Spinal Cord. J Evol Biochem Phys 55(4): 284–292. s://doi.org/10.1134/S0022093019040045

Thomas DR, Soffin EM, Roberts C, Kew JN, de la Flor RM, Dawson LA, Fry VA, Coggon SA, Faedo S, Hayes PD, Corbett DF, Davies CH, Hagan JJ, Thomas DR (2006) SB-699551-A (3-cyclopentyl-N-[2-(dimethylamino)ethyl]-N-[(4'-{[(2-phenylethyl)amino]methyl}-4-biphenylyl)methyl]propanamide dihydrochloride), a novel 5-ht5A receptor-selective antagonist, enhances 5-HT neuronal function: Evidence for an autoreceptor role for the 5-ht5A receptor in guinea pig brain. Neuropharmacology 51(3):566–577. s://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2006.04.019

Thomas DR (2006) 5-ht5A Receptors as a Therapeutic Target. Pharmacol Ther 111(3):707-714. s://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2005.12.006

Corbett DF, Heightman TD, Moss SF, Bromidge SM, Coggon SA, Longley MJ, Roa AM, Williams JA, Thomas DR (2005) Discovery of a potent and selective 5-ht5A receptor antagonist by high-throughput chemistry. Bioorg Med Chem Lett 15:4014 –4018. s://doi.org/10.1016/j.bmcl.2005.06.024

Goodfellow NM, Bailey CDC, Lambe EK (2012) The Native Serotonin 5-HT5A Receptor: Electrophysiological Characterization in Rodent Cortex and 5-HT1A-Mediated Compensatory Plasticity in the Knock-Out Mouse. J Neurosci 32(17):5804 –5809. s://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4849-11.2012

Francken BJB, Jurzak M, Vanhauwe JFM, Luyten WHML, Leysen JE (1998) The human 5-ht5A receptor couples to Gi/Go proteins and inhibits adenylate cyclase in HEK-293 cells. Eur J Pharmacol 361:299–309. s://doi.org/10.1016/S0014-2999(98)00744-4

Francken BJB, Josson K, Lijnen P, Jurzak M, Luyten WHML, Leysen JE (2000) Human 5-hydroxytryptamine 5A receptors activate coexpressed Gi and Go proteins in Spodoptera frugiperda-9 cells. Mol Pharmacol 57:1034–1044.

Thomas DR, Larminieb CG, Lyonsc HR, Fosberryc A, Hill MJ, Hayesb PD (2004) Cloning and pharmacological characterisation of the guinea pig 5-ht5A receptor. Eur J Pharmacol 494 (2-3):91-99. s://doi.org/10.1016/j.ejphar.2004.04.027

Noda M, Yasuda S, Okada M, Higashida H, Shimada A, Iwata N, Ozaki N, Nihikawa K, Shirasawa S, Uchida M, Aoki S, Wada K (2003) Recombinant human serotonin 5A receptors stably expressed in C6 glioma cells couple to multiple signal transduction pathways. J Neurochem 84: 222–232. s://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2003.01518.x

Grailhe R, Grabtree GW, Hen R (2001) Human 5-HT(5) receptors: the 5-HT(5A) receptor is functional but the 5-HT(5B) receptor was lost during mammalian evolution. Eur J Pharmacol 418:157–167. s://doi.org/10.1016/S0014-2999(01)00933-5

Pasqualetti M, Ori M, Marazziti D, Castagna M, Nardi I (1998) Distribution of 5-HT2c and 5-ht5a receptor mRNA in human brain. Ann NY Acad Sci 861:245. s://doi: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb10202.x

Rees S, Daas I, Foord S, Goodson S, Bull D, Kilpatrick G, Lee M (1994) Cloning and characterisation of the human 5-HT5A serotonin receptor. FEBS Letters 355:242-246. s://doi.org/10.1016/0014-5793(94)01209-1

Oliver KR, Kinsey AM, Wainwright A, Sirinathsinghji DJ (2000) Localization of 5-HT(5A) receptor-like immunoreactivity in the rat brain. Brain Res 867:131–142. https://doi.org/10.1016/S0006-8993(00)02273-3

Kinsey AM, Wainwright A, Heavens R, Sirinathsinghji DJ, Oliver KR (2001) Distribution of 5-ht(5A), 5-ht(5B), 5-ht(6) and 5-HT(7) receptor mRNAs in the rat brain. Brain Res Mol Brain Res 88:194 –198. s://doi.org/10.1016/S0169-328X(01)00034-1

Garcia-Alcocer G, Rodriguez A, Moreno-Layseca P, Berumen LC, Escobar J, Miledi R (2010) Serotonin receptor 5-HT5A in rat hippocampus decrease by leptin treatment. Neurosci Lett 486:171–173. s://doi.org/10.1016/j.neulet.2010.09.045

Xu C, Giuliano F, Sun X.Q, Brisorgueil M-J, Leclerc P, Verge D, Conrath M (2007) Serotonin 5-HT2A and 5-HT5A receptors are expressed by different motoneuron populations in rat Onuf’s nucleus. J Comp Neurol 502:620–634. s://doi.org/10.1002/cne.21344

Muñoz-Islas E, Vidal-Cantú GC , Bravo-Hernández M, Cervantes-Durán C, Quiñonez-Bastidas GN , Pineda-Farias JB, Barragán-Iglesias P, Granados-Soto V (2014) Spinal 5-HT5A receptors mediate 5-HT-induced antinociception in several pain models in rats. Pharmacol Biochem Behav 120: 25–32. s://doi.org/10.1016/j.pbb.2014.02.001

Avila-Rojas SH, Velázquez-Lagunas I, Salinas-Abarca AB, Barragán-Iglesias P, Pineda-Farias JB, Granados-Soton V (2015) Role of spinal 5-HT5A and 5-HT1A/1B/1D receptors in neuropathic pain induced by spinal nerve ligation in rats. Brain Res 1622: 377–385. s://doi.org/10.1016/j.brainres.2015.06.043

Vidal-Cantú GC, Jiménez-Hernández M, Rocha-González HI, Villalón CM, Granados-Soto V, Muñoz-Islas E (2016) Role of 5-HT5A and 5-HT1B/1D receptors in the antinociception produced by ergotamine and valerenic acid in the rat formalin test. Eur J Pharmacol 781:109-116. s://doi.org/10.1016/j.ejphar.2016.04.009

Ditjatev AE, Chmykhova NM, Dityateva GV, Babalian AL, Kleinle J, Clamann HP (2001) Structural and Physiological Properties of Connections Between Individual Reticulospinal Axons and Lumbar Motoneurons of the Frog. J Comp Neurol 430:433–447. s://doi.org/10.1002/1096-9861(20010219) 430:4<433::AID-CNE1041>3.0.CO;2-Z

Kalinina NI, Zaitsev AV, Vesselkin NP (2019) Serotonin Modulates Differently the Functional Properties of Damaged and Intact Motoneurons in the Frog Spinal Cord. Dokl Biol Sci 484: 5–9. s:// 10.1134/S0012496619010046

Barber RP, Vaughn JE, Roberts E (1982) The cytoarchitecture of GABAergic neurons in rat spinal cord. Brain Res 238:305–328. s://doi.org/10.1016/0006-8993(82)90107-X

Noda M, Higashida H, Aoki S, Wada K (2004) Multiple signal transduction pathways mediated by 5-HT receptors. Mol Neurobiol 29: 31. s://doi.org/10.1385/MN:29:1:31

Gingrich JA, Hen R (2000) The broken mouse: the role of development, plasticity and environment in the interpretation of phenotypic changes in knockout mice. Curr Opin Neurobiol 10:146-152. s://doi.org/10.1016/S0959-4388(99)00061-6