Введение к работе
Актуальность проблемы
Рецепторы и каналы играют важную роль в быстрой синаптической передаче сигнала в центральной и периферической нервной системе, регуляции освобождения нейротрансмиттеров, в формировании потенциала действия, быстрого изменения внутриклеточной концентрации ионов, запуске каскада биохимических реакций Рецепторы и каналы участвуют в копштивной функции мозга, формировании памятного следа, а нарушения их работы или экспрессии приводят к тяжелым нейродегенеративным заболеваниям (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, снижение порога чувствительности и др ) Существует большое разнообразие рецепторов и каналов, поэтому необходимо иметь избирательные обратимые и необратимые агенты для их исследования Наличие высокоактивных и избирательных инструментов дает возможность исследования физиологических процессов и направленного вмешательства Источником таких соединений (антагонистов, реже активаторов) являются яды змей, пауков, моллюсков, рыб Так, с помощью а-бунгаротоксина (из яда змей семейства Elapidae) был выделен и подробно изучен мышечный ацетилхолиновый рецептор Из яда пауков изолированы токсины, избирательно блокирующие К+ каналы, из яда моллюсков - токсины, высокоизбирательно, но обратимо блокирующие различные подтипы никотинового рецептора ацетилхолина (nAChR) и потенциал-активируемые Са2+-каналы L-типа Несмотря на наличие большого числа селективных пептидных и белковых токсинов, потребность в новых лигандах остается очень высокой Такие соединения могут быть обнаружены в новых или мало изученных ядах О нейроактивных пептидах из яда змей семейства Viperidae известно очень мало Поиск новых нейроактивных веществ в ядах змей этого семейства перспективен, так как в результате могут быть получены соединения с новыми фармакологическими свойствами
Настоящая работа посвящена поиску новых избирательных пептидов, содержащихся в ядах змей семейства Viperidae и способных блокировать nAChRs и потенциал-активируемые Са2+-каналы
В идентифицированных нейронах Lymnaea stagnate экспрессируются nAChRs и потенциал-управляемые ионные каналы (кальциевые, калиевые, натриевые) нескольких подтипов Известно, что nAChRs и потенциал-активируемые Са2+-каналы нейронов L
stagnahs по многим свойствам сходны с аналогичными структурами нейронов позвоночных Поэтому нейроны прудовика могут использоваться для поиска соединений, активных по отношению к этим мшценям, к тому же по сравнению с нервными клетками млекопитающих они являются более доступными
Цели и задачи исследования
Основной целью данной работы был поиск в ядах змей семейства Vipendae новых нейроактивных компонентов, избирательных в отношении nAChRs и потенциал-активируемых кальциевых каналов, и их характеристика В связи с этим были поставлены следующие задачи
(1) подробная характеристика подтипов nAChRs в идентифицированных нейронах
прудовика
(а) подтверждение содержания в этих нейронах однородной по ионному
механизму популяции nAChRs,
(б) сравнение nAChRs нейронов прудовика с разными подтипами nAChRs
позвоночных по чувствительности к агонистам и антагонистам,
-
подбор условий для испытания цельных ядов и их фракций,
-
оценка активности ядов змей семи видов по отношению к nAChRs и потенциал-активируемым Са2+-каналам,
(4) исследование действия полипептидных фракций, полученных в результате
разделения ядов змей семейства Vipendae с использованием различных видов жидкостной
хроматографии, на nAChRs и потенциал-активируемые Са2+-каналы и фракций яда кобры
- на Са2+-каналы
Научная новизна и практическая ценность работы
В результате работы установлено, что в мембране идентифицированных нейронов из париетальных ганглиев прудовика содержатся nAChRs, контролирующие только хлорную проводимость, что согласуется с результатами, полученными ранее на неидентифицированных нейронах (Кислов, Казаченко, 1974) (других nAChRs не обнаружено) и по фармакологическому профилю сходные с а7 подтипом nAChRs позвоночных (Vulfius et al, 2001, 2005) Идентифицированные нейроны содержат также
потенциал-активируемые Са +-каналы, что дает возможность испытывать новые соединения одновременно на двух мишенях
Впервые показано, что яды змей семейства Viperidae активны в отношении а! подобных рецепторов и потенциал-активируемых Са2+-каналов Выявлены, полипептидные фракции, избирательные к той или другой мишени Обнаружена способность яда кобры (сем Elapidae) блокировать потенциал-активируемые Са2+-каналы Полученные данные свидетельствуют о возможности использования ядов змей семейства Viperidae в качестве нового источника активных и избирательных веществ, способных блокировать ионные каналы и рецепторы
Апробация полученных данных и публикации
Результаты работы были представлены на Международном симпозиуме "Neuroscience for Medicine and Psychology" (Sudak, 2006 г), 10-й Путинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука ХХ1-го века» (Пущино, 2006 г), Всероссийская конференция "Фундаментальная наука и клиническая медицина" (Санкт-Петербург, 2007 г ), XX Съезде Физиологического общества им И П Павлова (Москва, 2007 г), Международной школе PENS SUMMER COURSE "Contemporary Problems of Neurobiology Molecular Mechanisms of Synaptic Plasticity" (Kazan, 2007 г), Совместной Российско-Германской конференции "Neuroreceptors structure, mechanism of action, and role m pathology" (Москва, 2007 г), II Съезде Общества клеточной биологии и Юбилейной конференции, посвященной 50-летию Института цитологии РАН (Санкт-Петербург, 2007 г), Международной конференции Nicotinic Acetylcholine Receptors 2008 (Cambridge, 2008 г)
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в реферируемых журналах
Структура и объем диссертации
