МИКРОЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЬНЫХ И ТОРМОЗНЫХ СИНАПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОРТИКО-НИГРАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ НА МОДЕЛИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА
PDF

Ключевые слова

Substantia nigra compacta (SNc)
Substantia Nigra reticulata (SNr)
ротеноновая модель болезни Паркинсона (БП)
первичная моторная кора мозга (МI)
одиночная спайковая активность
программный математический анализ

Как цитировать

Погосян, М. В., Хачатрян, Л., Даниелян, М. А., Аветисян, З. А., & Саркисян, Д. С. (2020). МИКРОЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЬНЫХ И ТОРМОЗНЫХ СИНАПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОРТИКО-НИГРАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ НА МОДЕЛИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(3), 301–314. https://doi.org/10.31857/S0869813920030073

Аннотация

В сериях экспериментов на 23 белых крысах cамцах (250 гр.) проведен анализ импульсной активности одиночных нейронов Substantia Nigra pars compacta - SNc (242 нейрона, n=11) и Substantia Nigra pars reticulata - SNr (289 нейронов, n=12) при высокочастотной стимуляции первичной моторной коры мозга (M1) в норме и на ротеноновой модели болезни Паркинсона (БП). В нейронах SNc на модели БП полностью отсутствовали депрессорные эффекты, вызванные стимуляцией, но тетаническая потенциация, сопровождаемая посттетанической потенциацией и депрессией, 1.65 и 2.02-кратно превысила таковую в норме. В нейронах SNr в норме тетаническая потенциация, сопровождаема посттетанической потенциацией и депрессией, оказалось 2.37-кратно выше тетанической депрессии, а на модели БП уровни как депрессорной, так и возбудительной активности, вызванной стимуляцией, оказались ниже нормы. В нейронах SNc и SNr на модели БП частота спайковой активности, предшествующая стимуляции и сопровождающая ее, значительно превысила норму. Это свидетельствует о эксайтотоксичности, сопровождаемой нейродегенеративным повреждением, завершаемым апоптозом и гибелью нейронов. В нейронах SNr как депрессорные, так и возбудительные реакции, сопровождающие стимуляцию, оказались резко превалирующими над таковыми в нейронах SNc, что свидетельствует о большей выраженности корковой проекции к SNr. Более того, выявлена большая подверженность патологическим изменениям постстимульных депрессорных эффектов нейронов SNc в сравнении с SNr, с формированием в них более выраженных возбудительных эффектов, что свидетельствует о большем вовлечении SNc в БП. На модели БП при отсутствии вызванных стимуляцией депрессорных эффектов и более выраженных возбудительных в нейронах SNc, нейроны SNr сохраняют депрессорные реакции и относительно сниженные возбудительные, что свидетельствует о меньшей подверженности нейронов SNr эксайтотоксичности, чрезмерного повышения возбудимости сохранившихся нейронов, компенсирующих отсутствие возбудимости погибших.

https://doi.org/10.31857/S0869813920030073
PDF

Литература

Nestler, E.J., Hyman, S.E., Malenka, R.C. Molecular Neuropharmacology: A Foundation for

Clinical Neuroscience. New York, NY: McGraw-Hill Medical. 2009.

Voorn, P., Vanderschuren, L. J., Groenewegen, H. J., Robbins, T. W., and Pennartz, C. M.

Putting a spin on the dorsal-ventral divide of the striatum. Trends Neurosci. 27: 468–474. 2004.

Zhou, F. M., and Lee, C. R. Intrinsic and integrative properties of substantia nigra pars reticulata neurons. Neuroscience. 198: 69–94. 2011

Guatteo E., Cucchiaroni M.L., Mercuri N.B. Substantia nigra control of basal ganglia nuclei. J. Neural Transm. Suppl. 73: 91–101. 2009.

Carman, J.B. Anatomic basis of surgical treatment of Parkinson's disease. N. Engl. J. M. 17: 919–930. 1968.

Weinberger, D.R. Implications of the normal brain development for the pathogenesis of schizophrenia. Arch. Gen. Psychiatry. 44: 660–669. 1987.

Wise, R. A. Trends Roles for nigrostriatal–not just mesocorticolimbic–dopamine in reward and addiction. Neurosci. 32: 517–524. 2009.

Düzel, E., Bunzeck, N., Guitart-Masip, M., Wittmann, B., Schott, B. H., and Tobler, P. N. Functional imaging of the human dopaminergic midbrain. Trends Neurosci. 32: 321–328. 2009.

Menke, R. A., Jbabdi, S., Miller, K. L., Matthews, P. M., and Zarei, M. Connectivity-based segmentation of the substantia nigra in human and its implications in Parkinson's disease. Neuroimage. 52: 1175–1180. 2010.

Chowdhury, R., Lambert, C., Dolan, R.J., Düzel, E. Parcellation of the human substantia nigra based on anatomical connectivity to the striatum. Neuroimage. 81:191–198. 2013.

Kolomiets B.P., Deniau J.M., Glowinski J., Thierry A.M. Basal ganglia and processing of cortical information: functional interactions between trans-striatal and trans-subthalamic circuits in the substantia nigra pars reticulata. Neuroscience. 117 (Issue 4): 931-938. 2003.

Kwon H.G., Jang, S.H. Differences in neural connectivity between the substantia nigra and

ventral tegmental area in the human brain. Front. Hum. Neurosci. 8: 41. 2014.

Kornhuber J. The cortico-nigral projection: reduced glutamate content in the substantia nigra following frontal cortex ablation in the rat. Brain Res. 322:124–126. 1984.

Frankle W.G., Laruelle M., Haber S.N. Prefrontal cortical projections to the midbrain in primates: evidence for a sparse connection. Neuropsychopharmacology. 31: 1627–1636. 2006.

Sesack S.R, Carr D.B. Selective prefrontal cortex inputs to dopamine cells: implications for schizophrenia. Physiol. Behav. 77: 513–517. 2002.

Cacciola, A., Milardi, D., Quartarone, A. Role of cortico-pallidal connectivity in the

pathophysiology of dystonia. Brain, 2016.

Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Elsevier, Academic Press, 5th ed. 2005.

Kilkenny C., Browne W.J., Cuthill I.C., Emerson M., Altman D.G. Improving Bioscience Research Reporting: The ARRIVE Guidelines for Reporting Animal Research. PLoS Biol. 8(6): e1000412. 2010.

Schmidt W., Alam M.J. Controversies on new animal models of Parkinson's disease pro and con: the rotenone model of Parkinson's disease (PD). Journal of Neural Transmission. Supplementum 70: 273-276. 2006.

Matthew R.H., Heather L.S., Peter R.D. Glutamate-mediated excitotoxicity and neurodegeneration in Alzheimer’s disease. NCI. 45(Issue 5): 583–595. 2004.

Lucas D.R., Newhouse J.P. The toxic effect of sodium L-glutamate on the inner layers of the retina. AMA Archives of ophthalmology 58(2): 193–201. 1957.

Olney J.W. Brain lesions, obesity, and other disturbances in mice treated with monosodium glutamate. Science. 164 (3880): 719–721. 1969.

Xiao-xia Dong, Yan Wang, Zheng-hong Qin. Molecular mechanisms of excitotoxicity and their relevance to pathogenesis of neurodegenerative diseases. Acta Pharmacologica Sinica. 30: 379–387. 2009.

Саркисян Дж.С., Погосян М.В., Даниелян М.А., Степанян А.Ю., Варданян А.В. Назначение депрессорных синаптических процессов в условиях специфической нейродегенеративной патологии и протекции. LAP LAMBERT Academic Publishing RU. 2018. [Sarkissian J.S., Poghosyan M.V., Danielyan M.A., Stepanyan H.Y, Vardanyan A.V. The assign of depressor synaptic processes in condition of specific neurodegenerative pathology and protection. LAP LAMBERT Academic Publishing RU. 2018. (in Russ.]