БЛОКАДА ТРАНСПОРТЕРОВ ГАММА-АМИНОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ В СИНАПСАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРЕДОХРАНЯЕТ ОТ РАЗВИТИЯ СУДОРОГ ПРИ ДЫХАНИИ КИСЛОРОДОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
PDF

Ключевые слова

гипербарический кислород
судороги
гамма-аминомасляная кислота
транспортеры ГАМК
блокаторы ГАМК-транспортеров

Как цитировать

Москвин, А. Н., Платонова, Т. Ф., Жиляев, С. Ю., Алексеева, О. С., Никитина, Е. Р., & Демченко, И. Т. (2019). БЛОКАДА ТРАНСПОРТЕРОВ ГАММА-АМИНОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ В СИНАПСАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРЕДОХРАНЯЕТ ОТ РАЗВИТИЯ СУДОРОГ ПРИ ДЫХАНИИ КИСЛОРОДОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(4), 510–519. https://doi.org/10.1134/S0869813919040058

Аннотация

Дыхание гипербарическим кислородом (ГБО2) вызывает угнетение синтеза гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в мозге, что приводит к ослаблению тормозной ГАМК-ергической нейропередачи и развитию судорожного синдрома по типу эпилептического припадка. В настоящей работе проверялась гипотеза о том, что ингибирование ГАМК-транспортеров может компенсировать недостаток синтеза тормозного медиатора, усилить ГАМК-ергическую передачу и ослабить или предотвратить развитие кислородных судорог. У бодрствующих крыс в барокамере под давлением кислорода 5 АТА (атмосфер абсолютных) анализировалось развитие судорог после предварительного введения животным в желудочек мозга препаратов, ингибирующих селективно нейрональные (NO-711) и неселективно нейрональные и глиальные ГАМК-транспортеры (nipecotic acid). В отдельной группе крыс ГАМК измерялась в стриатуме с помощью микродиализа, сопряженного с жидкостной хроматографией. Установлено, что ингибирование нейрональных и глиальных ГАМК-транспортеров повышает уровень ГАМК в мозге и ослабляет развитие кислородных судорог. Более эффективный антисудорожный эффект наблюдается после введения в мозговой желудочек неселективного ингибитора ГАМК-транспортеров. Полученные данные свидетельствуют о том, что блокирование функций нейрональных и глиальных ГАМК-транспортеров повышает уровень ГАМК в мозге и ослабляет развитие судорожного синдрома в ГБО2. Антисудорожные эффекты использованных ингибиторов, по-видимому, обусловлены усилением ГАМК-опосредованной синаптической и внесинаптической нейропередач при гипербарической гипероксии. Ингибирование ГАМК-транспортеров может быть перспективным направлением для разработки эффективных методов предотвращения кислородных судорог.

https://doi.org/10.1134/S0869813919040058
PDF

Литература

Зальцман Г.Л. Стадии развития кислородной эпилепсии и функциональное состояние нервной системы. В кн.: Гипербарические эпилепсия и наркоз. Л. Наука. С. 129-136. 1968. [Zaltsman G.L. Stages of formation of oxygen epilepsy and the functional state of the centres of the nervous system. In book: Hyperbaric epilepsy and narcosis. Ed. Zaltsman G.L. Leningrad. Nauka. Р. 129-136. 1968. (In Russ)].

Balentine J.D. Pathology of Oxygen Toxicity. New York. Academic. 1982.

Арсеньева В.И., Селивра А.И. Биоэлектрическая активность периферического отдела симпатической нервной системы в процессе кислородной эпилепсии. В кн.: Гипербарические эпилепсия и наркоз. Л. Наука. С. 70-78. 1968. [Arsenjeva V.I., Selivra A.I. Bioelectric activity of the peripheral part of sympathetic nervous system in the course of formation of oxygen epilepsy. In book: Hyperbaric epilepsy and narcosis. Ed. Saltsman G.L. Leningrad. Nauka. Р. 70-78. 1968. (In Russ)].

Селивра А.И. Гипербарическая оксигенация. Физиологические механизмы реакций центральной нервной системы на гипероксию. Л. Наука. 1983. [Selivra A.I. Hyperbaricheskaya oksigenaciya. Fiziologicheskie mehanizmy reakcii centralnoi nervnoi sistemy na hyperoksiyu. [Hyperbaric oxygenation. Physiological mechanisms of central nervous system responses to hyperoxia.] Leningrad. Nauka. 1983].

Dean J.B, Mulkey D.K., Henderson R.A., Potter S.J., Putnam R.W. Hyperoxia, reactive oxygen species, and hyperventilation: oxygen sensitivity of brain stem neurons. J. Appl. Physiol. 96: 784–791. 2004.

Dean J.B., Mulkey D.K., Garcia A.J., Putnam R.W., Henderson R.A. Neuronal sensitivity to hyperoxia, hypercapnia, and inert gases at hyperbaric pressures. J. Appl. Physiol. 95: 883–909. 2003.

Demchenko I.T., Piantadosi C.A. Nitric oxide amplifies the excitatory to inhibitory neurotransmitter imbalance accelerating oxygen seizures. Undersea Hyperb. Med. 33 (3): 169-174. 2006.

Щербакова Г.В. Активность глютаматдекарбоксилазы и содержание γ-аминомасляной кислоты в мозге крыс при разных функциональных состояниях, вызванных повышенным давлением кислорода. Докл. АН СССР. 146 (5): 1213-1215. 1962. [Shcherbakova G.V. Glutamate decarboxylase activity and γ-aminobutyric acid content in rat brain at different functional states caused by high oxygen pressure. Dokl. AN USSR. 146 (5): 1213-1215. 1962. (In Russ)].

Wood J.D., Watson W.J. Protective action of gamma-aminobutyric acid against oxygen toxicity. Nature. 195: 296. 1962.

Кричевская А.А., Шугалей В.С., Щербина Л.А., Ермоленко Г.Г. Содержание γ-аминомасляной кислоты и активность глютаматдекарбоксилазы в мозге крыс при гипербарической оксигенации и защитном действии мочевины. Вопр. мед. хим. 20 (3): 294-298. 1974. [Krichevskaya A.A., Shugaley V.S., Shcherbina L.A., Ermolenko G.G. The content of γ-aminobutyric acid and the activity of glutamate decarboxylase in the brain of rats under hyperbaric oxygen and the protective action of urea. Vopr. med. chem. 20 (3): 294-298. 1974. (In Russ)].

Singh A.K., Banister E.W. Effect of 6-hydroxydopamine on brain and blood catecholamine, ammonia, and amino acid metabolism in rats subjected to high pressure oxygen induced convulsions. Can. J.Physiol. Pharmacol. 56 (2): 334-336. 1978.

Mialon P., Gibey R., Bigot J.C., Barthelemy L. Changes in striatal and cortical amino acid and ammonia levels of rat brain after one hyperbaric oxygen-induced seizures. Aviat. Space Environ. Med. 63 (4): 287-291. 1992.

Demchenko I.T., Boso A.E., Whorton A.R., Piantadosi C.A. Nitric oxide production is enhanced in rat brain before oxygen-induced convulsions. Brain Res. 917 (2): 253-261. 2001.

Zhang S., Takeda Y., Hagioka S., Takata K., Aoe H., Nakatsuka H., Yokoyama M., Morita K. Measurement of GABA and glutamate in vivо levels with high sensitivity and frequency. Brain Res. Protoc. 14 (2): 61-66. 2005.

Gasier H.G., Demchenko I.T., Tatro L.G., Piantadosi C.A. S-nitrosylation of GAD65 is implicated in decreased GAD activity and oxygen-induced seizures. Neurosci. Lett. 653: 283-287. 2017.

D’Agostino D.P., Putnam R.W., Dean J.B. Superoxide (·O2_) production in CA1 neurons of rat hippocampal slices exposed to graded levels of oxygen. J. Neurophysiol. 98: 1030–1041. 2007.

Thom S.R., Bhopale V., Fisher D. et al. Stimulation of nitric oxide synthase in cerebral cortex due to elevated partial pressures of oxygen: an oxidative stress response. J. Neurobiol. 51: 85–100. 2002.

Gould N., Doulias P.T., Tenopoulou M., Raju K., Ischiropoulos H. Regulation of protein function and signaling by reversible cysteine S-nitrosylation. J. Biol. Chem. 288 (37): 26473-26479. 2013.

Atochin D.N., Demchenko I.T., Astern J, Boso A.E., Piantadosi C.A., Huang P.L. Contributions of endothelial and neuronal nitric oxide synthases to cerebrovascular responses to hyperoxia. J. Cereb. Blood Flow Metab. 23: 1219–1226. 2003.

Richerson G.B., Wu Y. Dynamic Equilibrium of Neurotransmitter Transporter. Not Just for Reuptake Anymore. J. Neurophysiol. 90: 1363–1374. 2003.

Семьянов А.В. Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК. Ж. Высш. Нерв. Деят. им. И.П. Павлова. 54 (1): 66-82. 2004. [Semyanov A.V. Glutamate and GABA-mediated extrasynaptic diffuse signaling in the hippocampus. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. I P Pavlova. 54 (1): 66-82. 2003. (In Russ)].

Miranda van der Zeyden, Oldenziel W.H., Rea K., Cremers T.I., Westerink B.H. Microdialysis of GABA and glutamate: Analysis, interpretation and comparison with microsensors. Pharmacol., Biochem. and Behav. 90: 135–147. 2008.

Del Arco А., Segovia G., Fuxe R., Mora F. Changes in dialysate concentrations of glutamate and GABA in the brain: an index of volume transmission mediated actions? J. Neurochem. 85: 23–33. 2003.

Tzuk-Shina T., Bitterman N., Harel D. The effect of vigabatrin on central nervous system oxygen toxicity in rats. Eur. J. Pharmacol. 202 (2): 171-175. 1991.

Hall A.A., Young C., Bodo M., Mahon R.T. Vigabatrin Prevents Seizure in Swine Subjected to Hyperbaric Hyperoxia. J. Appl. Physiol. 115 (6): 861-867. 2013

Demchenko I.T., Zhilyaev S.Y., Moskvin A.N., Krivchenko A.I., Piantadosi C.A., Allen B.W. Antiepileptic drugs prevent seizures in hyperbaric oxygen: A novel model of epileptiform activity. Brain Res. 1657: 347-354. 2017.

Kersante F., Rowley S., Pavlov I., Gutierrez-Mecinas M., Semyanov A., Reul J., Walker M., Linthorst A. A functional role for both γ-aminobutyric acid (GABA) transporter-1 and GABA transporter-3 in the modulation of extracellular GABA and GABAergic tonic conductances in the rat hippocampus. J. Physiol. 591(10): 2429–2441. 2013.