Молчащие синапсы: роль в синаптической пластичности Алтынбаев Р.Ш, Хахалин А.С., Шерозия М.Г., Воронин Л.Л.

Молчащие синапсы: определение Wall P.D., 1977 – первое наблюдение, спинной мозг Malenka C., Nicola R.A., 1997 – определение

Молчащие синапсы: практика 12 1 Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000

Молчащие синапсы: практика 12 1 Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000

Молчащие синапсы: практика 12 1 Тетанус, фармакологический вызов ДП, «сочетание», повышение температуры, деполяризация мембраны, уменьшение частоты стимуляции, фармакологическое повышение чувствительности рецепторов...

Роль МС в живых системах Феномен молчащих синапсов сводит «количественную ДП» к «качественной» за счёт вовлечения новых синапсов С возрастом молчащих синапсов становится меньше, но они не исчезают, являясь «резервом пластичности» Isaac J.T.R., 2003

Роль МС для науки «Контрастирование» проблемы механизмов ДП ?

Гипотезы о природе МС – 1 Пре- Изменение вероятности выброса, участие «ретроградного мессенджера»

Гипотезы о природе МС – 2 Пре- Пост- NMDA NMDA+AMPA

Гипотезы о природе МС – варианты Важность «расплескивания» медиатора от соседних синапсов (модель «шепчущих синапсов») Asztely F. et al., 1997 Пресинаптически молчащие синапсы с малым размером кванта (Korn and Faber 1991), а также синапсы с неполным выбросом передатчика из везикул (Choi et al., 2000)

Гипотезы о природе МС: сторонники Пре- Пост- Cherubini E. Collingridge G.L. Kullmann D.M. Voronin L.L.... а также большинство работ до 1995г. и значительная часть европейских работ Isaac J.T.R. Malenka R.C. Malinow R. Nicoll R.A.... а также большинство современных работ американских и китайских авторов

Споры о природе МС: пример Пре- Пост- Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., PNAS, 2000 Частота стимуляции Процент успехов Xiao M., Wasling P., Hanse E., Gustafsson B., Nat. Neurosci., 2004 Номер стимула Относит. амплитуда

Аргументы против Пост-теории: Высадка новых рецепторов не может происходить за секунды Плохое согласование с морфологическими данными (АМПА-рецепторы отсутствуют лишь в редких маленьких синапсах, но никак не в 10-50% всех синапсов) Неудача поисков «хранилищ готовых рецепторов» внутри синапсов Хроническая «нехватка» НМДА-рецепторов не влияет на образование АМПА-синапсов в онтогенезе Colonese M.T. et al. 2002; Kullman D.M. 2003; Voronin L.L. and Cherubini E. 2004

Путаница 1: Температура Основной проблемой при исследовании МС является несопоставимость результатов, полученных в разных коллективах. Процент успехов Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Температура омывающего раствора

Путаница 2: Частота стимуляции Процент успехов Gasparini S., Saviane C., Voronin L.L., Cherubini E., 2000 Частота стимуляции Процент МС в выборке Voronin L.L., Cherubini E., 2004

Путаница 3: Деполяризация мембраны Величина ответа (пА) Isaac J.T.R., 2003 Номер стимула -60 мВ +30 мВ «Типичная» для сторонников пост-теории проверка синапса на «молчание». При гиперполяризованной мембране синапс не отвечает (=> АМПА- рецепторов нет), затем при деполяризации регистрируются НМДА- ответы.

Путаница 3: Деполяризация мембраны Величина ответа (пА) Isaac J.T.R., 2003 Номер стимула -60 мВ +30 мВ-70 мВ +50 мВ Номер стимула Altinbaev R.S., Khakhalin A.S., Palmer M., Rossokhin A., Wikstrom M., Collingridge G., Voronin L.L., unpublished (in press)

Путаница 4: Парное отношение Пресинаптическая гипотеза

Путаница 4: Парное отношение Пресинаптическая гипотеза

Путаница 5: Коэффициент вариации Существуют описания различной вариабельности амплитуды АМПА- и НМДА-опосредованных ответов (Kullmann D.M., 1994). Из этого некоторыми исследователями делается вывод о происхождении АМПА- и НМДА-ответов из разных «синапсов». Однако: НМДА-ответы, как правило, регистрируются при деполяризации (см. выше); генерация НМДА-ответов осложнена эффектами «расплескивания» передатчика и насыщения рецепторов. Хахалин А.С., ДАН, 2004

Заключение Таким образом: результаты большинства экспериментов по изучению молчащих синапсов свидетельствуют в пользу пресинаптической гипотезы [механизмов снятия «молчания» этих синапсов]; существует, однако, научная школа, работающая исключительно в ключе постсинаптической гипотезы; сопоставление результатов исследования МС разными лабораториями является чрезвычайно сложной задачей. В разных группах существуют важные различия в экспериментальных процедурах, методах и подходах к интерпретации результатов. Это необходимо иметь в виду при любой попытке обобщения в этой области.

Благодарности Данный доклад основан на результатах, полученных под руководством покойного Л.Л. Воронина и посвящается его памяти. Мы хотим поблагодарить: dr. Mary J. Palmer, dr. Graham L. Collingridge, проф. Вадима Л. Эзрохи проф. Александра А. Фролова