Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы

Нейроны желатинозной субстанции (ЖС) по характеру генерации потенциалов действия (ПД) разделяют на три основных типа: тонические, адаптирующиеся и с задержанной генерацией (НЗГ). Предполагается, что задержка инициации ПД в НЗГ связана с активацией подпорогового калиевого тока А-типа (KA). В настояще...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Нейрофизиология
Date:	2010
Main Author:	Мельник, И.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2010
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68353
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы / И.В. Мельник // Нейрофизиология. — 2010. — Т. 42, № 4. — С. 287-293. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68353
record_format	dspace
spelling	Мельник, И.В. 2014-09-21T16:36:56Z 2014-09-21T16:36:56Z 2010 Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы / И.В. Мельник // Нейрофизиология. — 2010. — Т. 42, № 4. — С. 287-293. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0028-2561 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68353 612.83:612.884:612.014.42 Нейроны желатинозной субстанции (ЖС) по характеру генерации потенциалов действия (ПД) разделяют на три основных типа: тонические, адаптирующиеся и с задержанной генерацией (НЗГ). Предполагается, что задержка инициации ПД в НЗГ связана с активацией подпорогового калиевого тока А-типа (KA). В настоящей работе эта гипотеза проверялась путем сравнения потенциалзависимостей данной задержки и процесса стационарной инактивации KA в экспериментах на срезах спинного мозга трех-пятинедельных крыс. Нейрони желатинозної субстанції (ЖС) спинного мозку за характером генерації потенціалів (ПД) підрозділяють на три основних типи: тонічні, такі, що адаптуються, та із затриманою генерацією (НЗГ). Зроблено припущення, що затримана ініціація ПД у НЗГ пов’язана з активацією підпорогового калієвого струму А-типу (KA). Ця гіпотеза перевірялась у даній роботі за допомогою порівняння потенціалзалежностей вказаної затримки та процесу стаціонарної інактивації KA в експериментах на зрізах спинного мозку три-п’ятитижневих щурів. ru Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України Нейрофизиология Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы Потенціалзалежність електричної активності нейронів затриманої генерації в желатинозній субстанції щура Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
spellingShingle	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы Мельник, И.В.
title_short	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
title_full	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
title_fullStr	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
title_full_unstemmed	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
title_sort	потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы
author	Мельник, И.В.
author_facet	Мельник, И.В.
publishDate	2010
language	Russian
container_title	Нейрофизиология
publisher	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
format	Article
title_alt	Потенціалзалежність електричної активності нейронів затриманої генерації в желатинозній субстанції щура
description	Нейроны желатинозной субстанции (ЖС) по характеру генерации потенциалов действия (ПД) разделяют на три основных типа: тонические, адаптирующиеся и с задержанной генерацией (НЗГ). Предполагается, что задержка инициации ПД в НЗГ связана с активацией подпорогового калиевого тока А-типа (KA). В настоящей работе эта гипотеза проверялась путем сравнения потенциалзависимостей данной задержки и процесса стационарной инактивации KA в экспериментах на срезах спинного мозга трех-пятинедельных крыс. Нейрони желатинозної субстанції (ЖС) спинного мозку за характером генерації потенціалів (ПД) підрозділяють на три основних типи: тонічні, такі, що адаптуються, та із затриманою генерацією (НЗГ). Зроблено припущення, що затримана ініціація ПД у НЗГ пов’язана з активацією підпорогового калієвого струму А-типу (KA). Ця гіпотеза перевірялась у даній роботі за допомогою порівняння потенціалзалежностей вказаної затримки та процесу стаціонарної інактивації KA в експериментах на зрізах спинного мозку три-п’ятитижневих щурів.
issn	0028-2561
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68353
citation_txt	Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы / И.В. Мельник // Нейрофизиология. — 2010. — Т. 42, № 4. — С. 287-293. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT melʹnikiv potencialzavisimostʹélektričeskoiaktivnostineironovzaderžannoigeneraciivželatinoznoisubstanciikrysy AT melʹnikiv potencíalzaležnístʹelektričnoíaktivnostíneironívzatrimanoígeneracíívželatinozníisubstancííŝura
first_indexed	2025-11-24T21:03:29Z
last_indexed	2025-11-24T21:03:29Z
_version_	1850497467725905920
fulltext	НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4 287 УДК 612.83:612.884:612.014.42 И. В. МЕЛЬНИК1 ПОТЕНЦИАЛЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ЗАДЕРЖАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ В ЖЕЛАТИНОЗНОЙ СУБСТАНЦИИ КРЫСЫ Поступила 26.06.10 Нейроны желатинозной субстанции (ЖС) по характеру генерации потенциалов действия (ПД) разделяют на три основных типа: тонические, адаптирующиеся и с задержанной генерацией (НЗГ). Предполагается, что задержка инициации ПД в НЗГ связана с актива- цией подпорогового калиевого тока А-типа (KA). В настоящей работе эта гипотеза про- верялась путем сравнения потенциалзависимостей данной задержки и процесса стацио- нарной инактивации KA в экспериментах на срезах спинного мозга трех-пятинедельных крыс. Задержка генерации ПД уменьшалась в случае деполяризации мембраны исследу- емых НЗГ и исчезала при ~ –60 мВ; генерация ПД такими нейронами становилась тони- ческой или адаптирующейся. Это хорошо коррелировало с инактивацией KA (в случаях отведения от целой клетки с низкой [Cl–] во внутриклеточном растворе). Рассматривае- мый ток уменьшался почти до нуля при –60 мВ; потенциал половинной инактивации (V1/2) составлял ~ –74.5 мВ. Однако в условиях использования внутриклеточного рас- твора с высокой [Cl–] между потенциалзависимостями задержки генерации ПД и инак- тивации KA наблюдалась разница ~10 мВ; последняя зависимость сдвигалась в сторону отрицательных значений (V1/2 ~ –88.3 мВ). Эти результаты позволяют предполагать, что наличие KA в НЗГ и характер его инактивации являются основной причиной задержки генерации ПД и её чувствительности к потенциалу, однако влияние внутриклеточного Cl– на инактивацию KA нуждается в дальнейшем изучении. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: спинной мозг, желатинозная субстанция, боль, тип генера- ции импульсов, калиевый A-ток. 1 Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев (Украина). Эл. почта: igorm@biph.kiev.ua (И. В. Мельник). ВВЕДЕНИЕ В желатинозной субстанции (ЖС) спинного мозга представлены ряд групп разнообразных по своим свойствам интернейронов, участвующих в переда- че болевой и температурной чувствительности. По типу генерации потенциалов действия (ПД), вы- званной длительной деполяризацией, эти нейро- ны обычно подразделяют на тонические, адаптиру- ющиеся и нейроны задержанной генерации (НЗГ) [1–5]. Считается, что наличие единиц со столь ха- рактерными свойствами важно для обработки сен- сорной информации разных модальностей и может коррелировать с функциональной ролью того или иного нейрона в клеточных сетях дорсального рога спинного мозга [6–8]. В последнее время особенно- сти ионных проводимостей, обусловливающих раз- личия типов генерации импульсации (в частности, тонической и адаптирующейся), активно изучались [9, 10]. Что же касается НЗГ, то многие авторы от- метили присутствие в таких клетках значительно- го калиевого тока A-типа (KA), который в основном и может быть причиной, определяющей задержку генерации ПД [2–6, 11]. Однако прямые экспери- ментальные доказательства этого предположения не очень убедительны. Так, использование класси- ческого блокатора KA 4-аминопиридина (4-АП) не совсем оправдано, поскольку данный агент блоки- рует не только KA, но в значительной степени и ка- лиевый ток задержанного выпрямления (KDR) [12]. В настоящей работе мы исследовали сходство по- тенциалзависимостей KA и задержки генерации ПД в нейронах НЗГ, чтобы получить прямые до- казательства причинной связи между этими фено- менами. Одной из отличительных черт KA являет- ся его выраженная подпороговая инактивация [12, 13]. Поэтому мы выясняли, как зависят от потенци- ала стационарная инактивация KA (в режиме фик- НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4288 И. В. МЕЛЬНИК сации потенциала) и упомянутая задержка ПД (в режиме фиксации тока). Оказалось, что обе харак- теристики проявляют сходную чувствительность к мембранному потенциалу (МП). Кроме того, было обнаружено, что уровень внутриклеточного Cl– за- метно влияет на инактивацию KA. МЕТОДИКА Эксперименты выполняли на продольных и попе- речных срезах (толщина 300 мкм) поясничного от- дела спинного мозга крыс (возраст три–пять не- дель). После обезболивания (внутрибрюшинная инъекция 30 мг/кг пентобарбитала натрия) произ- водили ламинэктомию и последующую резекцию пояснично-крестцового отдела спинного мозга. Изъятый участок переносили в охлажденный до 4 оС физиологический раствор, насыщенный газовой смесью из 95 % О2 и 5 % СО2. После нарезки срезы инкубировали не менее 30 мин при 34 оС. Для экс- периментов срезы переносили в рабочую камеру и суперфузировали физиологическим раствором со скоростью 3 мл/мин при температуре 32 оС. Каме- ра размещалась на неподвижной площадке микро- скопа, снабженного устройством инфракрасного дифференционно-интерференционного контраста и объективом водной иммерсии ×60 (“Olympus”, Япония). Физиологический раствор содержал в себе (в миллимолях на 1 л): NaCl – 124, KCl – 3, CaCl2 – 2.5, MgSO4 – 1.3, NaH2PO4 – 1.4, NaHCO3 – 26, глю- козу – 10 (pH 7.4 при насыщении 95 % O2 + 5 % CO2). После заполнения внутриклеточным раство- ром с низкой [Cl–] следующего состава (в милли- молях на 1 л): К-глюконат – 125, KCl – 4, MgАТФ – 5, NaГТФ – 0.3, ЭГTA – 5, HEPES – 5, креатин фосфат– 8 (pH доводили �OH до 7.25, а осмоляр-pH доводили �OH до 7.25, а осмоляр- доводили �OH до 7.25, а осмоляр-�OH до 7.25, а осмоляр- до 7.25, а осмоляр- ность – до 295 мОсм) пипетки имели сопротивле- ние 5–7 MОм. Полученные отведения корректи-MОм. Полученные отведения корректи-Ом. Полученные отведения корректи- ровали на величину контактного потенциала ELJ ≈ ≈ +10 мВ; значение последнего вычисляли с ис- пользованием внутренней программы комплекса “pCLAMP” (ионы ЭГTA, ATФ и ГТФ при этом не учитывали, так как они не входили в листинг про- граммы). В некоторых экспериментах К-глюконат замещался KCl (раствор с высокой [Cl–]) для мини- мизации ELJ (≈ +1 мВ); последний в данном случае не компенсировали. Для регистраций использовал- ся усилитель “Mul��Clamp 700�” (“A�� I�s��u-Mul��Clamp 700�” (“A�� I�s��u- 700�” (“A�� I�s��u-�” (“A�� I�s��u-” (“A�� I�s��u-A�� I�s��u- I�s��u-I�s��u- me��s”, США). Сигналы фильтровали с частотой среза 3 кГц и оцифровывали с частотой 104 с–1 с по- мощью компьютерного интерфейса D�g�da�a 1322 и программного комплекса “pCLAMP 9.2” (“A�� I�s��ume��s”, США). Последовательное сопротив-”, США). Последовательное сопротив- ление не превышало 25 MОм и не компенсирова-MОм и не компенсирова-Ом и не компенсирова- лось. Генерация ПД вызывалась путем приложения деполяризационных толчков тока длительностью 500 мс возрастающей интенсивности (10–650 пА). Ток утечки и емкостные токи вычитались в режиме ��-l��e с использованием стандартного программ--l��e с использованием стандартного программ-l��e с использованием стандартного программ- с использованием стандартного программ- ного протокола P/4. Графики стационарной инакти-P/4. Графики стационарной инакти-/4. Графики стационарной инакти- вации аппроксимировались уравнением Больцмана (“O��g�� 6.1”): , где Ima� – максимальный ток, V1/2 – потенциал по- ловинной инактивации, k – наклон кривой. Данные представлены как средние ± ошибка среднего. До- стоверность межгрупповых различий оценивали с использованием критерия Стьюдента (парного или непарного), уровень Р < 0.05 принимался как сви- детельство достоверности. РЕЗУЛЬТАТЫ Отведения были получены от 57 НЗГ, а для каче- ственного сравнения – дополнительно от 11 тони- ческих и шести адаптирующихся нейронов ЖС. Использовали экспериментальные условия двух ти- пов – с низкой (4 мМ, n = 33) и высокой (138 мМ, n = = 24) внутриклеточной [Cl–]. Первое условие было выбрано потому, что для нейронов ЦНС обычно ха- рактерна низкая концентрация Cl– [14]. Высокая же внутриклеточная [Cl–] предположительно обеспе- чивает оптимальные условия для отведения в силу незначительного ELJ; кроме того, такие условия по- зволяли сопоставлять получаемые результаты с данными наших предыдущих исследований [9–11]. МП покоя составлял –73 ± 1.8 и –70 ± 1.4 мВ для двух упомянутых условий соответственно. НЗГ ге- нерировали ПД с заметной задержкой, т. е. в кон- це приложения деполяризационного толчка (рис. 1, A, показано для низкой [Cl–]). Отличительной чер- той генерации этого типа была ее зависимость от потенциала: задержка уменьшалась в условиях де- поляризации мембраны и исчезала при ~ –60 мВ. Иными словами, задержанная генерация ПД пре- кращалась, и ответы трансформировались в тони- ческие или же в адаптирующиеся (A). Активности А НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4 289 ПОТЕНЦИАЛЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ собственно тонического и адаптирующегося типов были нечувствительны к МП (тестировались значе- ния между –80 и –60 мВ; Б, В). Данные по потенциалзависимости задержки ге- нерации ПД для двух экспериментальных ситуаций просуммированы на рис. 2, А. Линии регрессии, проведенные через полученные точки, оказались почти параллельными. Этот факт подтверждает предположение о том, что наличие одного и того же потенциалзависимого тока (предположительно KA [13]) является причиной упомянутой задержки в условиях и низкой, и высокой внутриклеточной [Cl-]. Дополнительным аргументом, свидетельству- ющим в пользу гипотезы о роли KA, было значи- тельное уменьшение реобазы для НЗГ: при –60 мВ она уменьшалась в среднем до 37.6 % исходной (Б). В тонических же нейронах, имеющих низкую плот- ность KA [9], такое уменьшение реобазы было го- раздо менее значительным (до 71.4 %; Б). Следующие эксперименты были проведены в ре- жиме фиксации потенциала на целой клетке; мы изучали процесс стационарной инактивации KA и Р и с. 1. Зависимость паттерна генерации потенциалов действия от потенциала на мембране при стимуляции нейронов желатинозной субстанции длительными прямоугольными толчками тока. A – нейрон задержанной генерации; при деполяризации тип активности изменился, и она стала тонической. Б – тонический, В – адаптирующийся нейрон. Отведения в режиме фиксации тока при уровнях мембранного потенциала –80, –70 и –60 мВ. Штриховой линией вверху указан уровень 0 мВ. Протокол стимуляции приведен внизу. Внутрипипеточный раствор содержал в себе 4 мМ Cl–. Р и с. 1. Залежність патерну генерації потенціалів дії від потенціалу на мембрані при стимуляції нейронів желатинозної субстанції тривалими прямокутними поштовхами струму. А Б В –80 –70 –60 мВ 40 мВ 200 мс НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4290 И. В. МЕЛЬНИК -80 -70 -60 -50 0 100 200 -120 -100 -80 -60 -40 0 0.5 1.0 -60 -70 -80 -90 -80 -70 -60 0 100 200 300 400 500 -80 -70 -60 0 50 100 * *** -60-70-60-70 Р и с. 2. Влияние внутриклеточной [Cl–] на потенциалзависимость вызванной импульсной активности у нейронов задержанной генерации (НЗГ). A – потенциалзависимость задержки генерации потенциалов действия (мс). Линии регрессии в условиях низкой (1) и высокой (2) [Cl–] почти параллельны (наклоны –20.6 и –21 мс/мВ соответственно). Б – значения реобазы (пА) НЗГ (1), измеренные при мембранном потенциале –70 мВ и деполяризации до –60 мВ (P < 0.001, указано тремя звездочками, парный t-тест, n = 6). В тонических нейронах, показанных для сравнения (2), соответствующее изменение значительно меньше (P < 0.05, указано одной звездочкой, парный t-тест, n = 5). Р и с. 2. Вплив внутрішньоклітинної [Cl–] на потенціалзалежність викликаної імпульсної активності у нейронах затриманої генерації. А А 1 1 2 2 1 1 2 2 Б Б В –70 мс пА мВмВ Imax (–120) –40 150 пА мВ мВ V1/2 = –74.5 мВ k = –6.4 мВ V1/2 = –88.3 мВ k = –7.2 мВ 20 мс мВ пА Р и с. 3. Влияние внутриклеточной [Cl–] на стационарную инактивацию калиевого тока А-типа (KA). А – стационарная инактивация KA в условиях низкой [Cl–]; численные значения кондиционирующей поляризации указаны рядом с соответствующими реализациями. Максимальный ток наблюдался при гиперполяризации до –120 мВ. Б – график стационарной инактивации KA в условиях низкой (1) и высокой (2) [Cl–], аппроксимация функцией Больцмана (потенциал половинной инактивации V1/2 и наклон k обозначены на рисунке). По оси абсцисс – мембранный потенциал, мВ; по оси ординат – нормированные токи. При высокой внутрипипеточной [Cl–] (2) кривая сдвигалась в отрицательном направлении. В – начальная вольт-амперная характеристика KA в условиях низкой (1) и высокой (2) [Cl–]. Порог активации в обеих экспериментальных ситуациях был практически одинаковым (~ –65 мВ). Р и с. 3. Вплив внутрішньоклітинної [Cl–] на стаціонарну інактивацію калієвого струму А-типу. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4 291 ПОТЕНЦИАЛЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ сопоставляли его особенности с потенциалзависи- мостью задержки генерации ПД в НЗГ, наблюдае- мой в режиме фиксации тока. Протокол стимуля- ции соответствовал предварительной поляризации мембраны НЗГ от –120 до –60 мВ толчком тока длительностью 300 мс, за которым следовал тест- скачок до –40 мВ. Такой протокол позволял изоли- рованно активировать KA при потенциалах, подпо- роговых для возникновения входящего натриевого тока, без сопутствующей активации KDR (рис. 3, А; показано для низкого значения [Cl–]) [9]. Из ри- сунка видно, что KA существенно инактивировался уже при потенциале –70 мВ, близком к потенциа- лу покоя, а в области –60 мВ этот ток уменьшался почти до нуля. Суммарные данные о стационарной инактивации для двух экспериментальных ситуа- ций были аппроксимированы функцией Больцма- на (Б, 1); указаны потенциал половинной инакти- вации V1/2 и наклон k. Таким образом, в условиях низкой внутриклеточной [Cl–] инактивация KA хо- рошо коррелировала с регистрациями потенциала: KA почти полностью инактивировался, а задержка генерации ПД исчезала при одном и том же потен- циале ~ –60 мВ (рис. 2, А, 1; 3, Б, 1). Было обнару- жено, однако, что в условиях высокой внутрикле- точной [Cl–] кажущаяся инактивация KA сдвигалась в область более отрицательных значений (рис. 3, Б, 2). Это обусловливало несоответствие между реги- страциями в режимах фиксации тока и потенциа- ла, примерно равное ~10 мВ. KA почти полностью инактивировался при –70 мВ, т. е. при потенциа- ле, при котором все ещё наблюдалась значительная задержка генерации ПД. Мы рассмотрели гипотезу о неспецифическом происхождении данного фено- мена (например, в результате ошибки оценки по- тенциала вследствие варьирования ELJ), сравнивая процессы инактивации и активации KA (рис. 3, В). Оказалось, что кажущийся порог активации (т. е. потенциал, при котором KA мог быть явно выделен из электрического шума амплитудой порядка 5 пА) для обоих экспериментальных условий составлял около –65 мВ. ОБСУЖДЕНИЕ Причины различия типов вызванной импульсной активности нейронов ЦНС представляют очевид- ный интерес [15]. В дорсальном роге спинного мозга были обнаружены нейроны, генерирующие при стимуляции длительными толчками тока тони- ческую, адаптирующуюся и задержанную актив- ность [1–5]. Ответы тонического типа вполне мо- гут быть связаны с активацией и взаимодействием лишь двух ионных проводимостей – быстрой на- триевой и задержанной калиевой (KDR), в то время как плотность KA должна быть минимальной [9]. Низкая плотность натриевых каналов может обу- словливать адаптационные изменения импульсной активности в нейронах [10]. Относительно же за- держанной генерации ПД в упомянутых ответах было высказано предположение, что она опреде- ляется наличием существенного подпорогового KA [4–6, 11]. В соответствии с этой гипотезой, KA при его достаточной плотности эффективно противо- действует активации входящего натриевого тока в ответ на стимуляцию длительным толчком тока и блокирует деполяризацию мембраны. ПД ини- циируются только после того, как KA инактивиру- ется; последнее и определяет задержку их генера- ции. Однако получить прямые экспериментальные подтверждения этой очевидной гипотезы затруд- нительно. Исключением являются культивируемые гранулярные клетки мозжечка, в которых KA был инактивирован генетически [16]. Данные, касаю- щиеся эффектов фармакологического блокирова- ния указанного тока, неоднозначны. Так, сообща- лось, что 4-AP устранял задержку генерации ПД в нейронах ЖС [4, 5]. Однако в других работах было показано, что 4-AP блокирует не только KA, но и KDR [12]. В настоящей работе для доказательства связи между влиянием KA и задержкой генерации ПД в НЗГ мы сравнивали зависимость этих фено- менов от потенциала. В случае использования вну- триклеточного раствора с низкой [Cl–], что анало- гично ситуации in situ у “взрослых” нейронов ЖС [14], задержка генерации ПД и процесс стационар- ной инактивации KA демонстрировали одинаковую чувствительность к потенциалу. Так, при –60 мВ KA почти полностью инактивировался, а задерж- ка генерации импульсов исчезала, что подтверж- дает причинную связь между обоими процессами. Было, однако, обнаружено, что заполнение клеток раствором с высокой [Cl–] приводит к кажущему- ся сдвигу кривой инактивации KA в область отри- цательных значений и появлению разницы поряд- ка 10 мВ между наблюдаемым в режимах фиксации потенциала и тока. Можно предложить по край- ней мере три разных объяснения этого феномена. Ошибка оценки потенциала может, например, быть следствием варьирования контактного потенциа- ла (ELJ); последний неизбежно возникает в случае НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4292 И. В. МЕЛЬНИК контакта двух разных растворов, особенно с раз- личными [Cl–] [17]. Считается общепринятым, что внутрипипеточный раствор с высокой [Cl–] “обну- ляет” ELJ; на первый взгляд, это должно обуслов- ливать оптимальные условия отведения. Однако здесь необходимо вспомнить, что “взрослые” ней- роны ЦНС млекопитающих характеризуются низ- кими уровнями Cl– внутри клеток [14]; последние отличаются сложной структурой с разветвленным дендритным деревом. В данной ситуации исполь- зование высокой внутрипипеточной [Cl–] действи- тельно минимизирует ELJ на границе пипетка – сома клетки. Однако, с другой стороны, это вызывает по- явление неизвестного и некомпенсируемого ELJ на границе сома – дендриты; последние, вероятно, со- храняют естественную низкую концентрацию Cl– в силу очевидных ограничений для процесса диф- фузии. Другим источником ошибки могут служить фиксированные внутриклеточные заряды, форми- рующие доннановский потенциал; данный потен- циал, однако, минимизируется при использовании низкой внутриклеточной [Cl–] [18]. Таким образом, в силу вышеперечисленного наиболее обоснован- ным и физиологичным представляется использо- вание внутрипипеточного раствора с низкой [Cl–]. Возможность появления ошибки оценки потен- циала была частично проверена в условиях реги- страции порога активации KA (в дополнение к его инактивации), однако данный порог был одинаков в разных условиях регистрации (рис. 3, В). Это по- зволяет предположить наличие специфического действия внутриклеточного Cl– на инактивацион- ные свойства KA. Такое объяснение представляет- ся наиболее вероятным. И в-третьих, задержка ге- нерации ПД может появляться в результате некоего пока неизвестного дополнительного процесса, за- висимого от потенциала. Представленные данные позволяют предпола- гать, что KA является причиной задержки генерации импульсов и её потенциалзависимости в НЗГ, одна- ко возможная роль внутриклеточного Cl– в инакти- вации KA нуждается в дальнейшем изучении. І. В. Мельник1 ПОТЕНЦІАЛЗАЛЕЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОЇ АКТИВНОСТІ НЕЙРОНІВ ЗАТРИМАНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ В ЖЕЛАТИНОЗНІЙ СУБСТАНЦІЇ ЩУРА 1Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ (Україна). Р е з ю м е Нейрони желатинозної субстанції (ЖС) спинного моз- ку за характером генерації потенціалів (ПД) підрозділя- ють на три основних типи: тонічні, такі, що адаптуються, та із затриманою генерацією (НЗГ). Зроблено припущен- ня, що затримана ініціація ПД у НЗГ пов’язана з активаці- єю підпорогового калієвого струму А-типу (�A). Ця гіпо- теза перевірялась у даній роботі за допомогою порівняння потенціалзалежностей вказаної затримки та процесу стаці- онарної інактивації �A в експериментах на зрізах спинно- го мозку три-п’ятитижневих щурів. Затримка генерації ПД зменшувалась у разі деполяризації мембрани досліджува- них НГЗ і зникала при ~ –60 мВ; генерація ПД зазначеними нейронами ставала тонічною або такою, що адаптувалась. Це добре корелювало з інактивацією �A (в умовах відведен- ня від цілої клітини з низькою [Cl–] у внутрішньоклітин- ному розчині). Досліджуваний струм зменшувався майже до нуля при –60 мВ; потенціал половинної інактивації (V1/2) складав ~ –74.5 мВ. Однак в умовах використання внутріш- ньоклітинного розчину з високою [Cl–] між потенціалзалеж- ностями затримки генерації ПД та інактивації КА спостері- галася різниця ~10 мВ; остання залежність зміщувалась у бік негативних значень (V1/2 ~ –88.3 мВ). Ці результати до- зволяють припустити, що наявність �A в НЗГ та характер його інактивації є основною причиною затримки генерації ПД та її чутливості до потенціалу, однак вплив внутрішньо- клітинного Cl– на інактивацію �A потребує додаткового ви- вчення. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И. В. Мельник, “Физиологические типы нейронов 1. желатинозной субстанции спинного мозга крысы”, Нейрофизиология/Neurophysiology, 40, № 3, 191-198 (2008). T. J. G�ud� a�d E. R. Pe�l, “C��ela��s be�wee� �eu��al 2. m��ph�l�gy a�d elec��phys��l�g�cal fea�u�es �� he ��de�� supe�f�c�al d��sal h��,” J. Physiol., 540, 189-207 (2002). J. A. L�pez-Ga�c�a a�d A. E. ��g, “Memb�a�e p��pe��es 3. �f phys��l�g�cally class�f�ed �a� d��sal h�� eu��s in vitro: c��ela�� w��h cu�a�e�us se�s��y affe�e�� pu�,” Eur. J. Neurosci., 6, 998-1007 (1994). R. Ruscheweyh a�d J. Sa�dkuhle�, “Lam��a-spec�f�c a�d 4. d�scha�ge p��pe��es �f �a� sp��al d��sal h�� eu��s in vitro,” J. Physiol., 541, 231-244 (2002). НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2010.—T. 42, № 4 293 ПОТЕНЦИАЛЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ M. Y�sh�mu�a a�d T. M. Jessell, “Memb�a�e p��pe��es �f �a� 5. subs�a��a gela��sa �eu��s in vitro,” J. Neurophysiol., 62, 109-118 (1989). I. V. Mel��ck, “M��ph�phys��l�g�c p��pe��es �f delayed f��g 6. �eu��s �� subs�a��a gela��sa �f �he �a� sp��al c��d”, Фізіол. журн., 55, № 2, 44-49 (2009). Y. Lu a�d E. R. Pe�l, “M�dula� ��ga��za�� f e�c��a��y 7. c��cu��s be�wee� �eu��s �f �he sp��al supe�f�c�al d��sal h�� (lam��ae I a�d II),” J. Neurosci., 25, 3900-3907 (2005). S. F. Sa��s, S. Rebel�, V. A. De�kach, a�d �. V. Saf��v, 8. “E�c��a��y ��e��eu��s d�m��a�e �� se�s��y p��cess��g �� he sp��al subs�a��a gela��sa �f �a�,” J. Physiol., 581, 241- 254 (2007). I. V. Mel��ck, S. F. Sa��s, �. Sz�c�l, e� al., “I��c bas�s �f 9. ��c f��g �� sp��al subs�a��a gela��sa �eu��s �f �a�,” J. Neurophysiol., 91, 646-655 (2004). I. V. Mel��ck, S. Sa��s, a�d �. V. Saf��v, “Mecha��sm �f 10. sp�ke f�eque�cy adap�a�� subs�a��a gela��sa �eu��s �f �a�,” J. Physiol., 559, 383-395 (2004). S. Sa��s, I. V. Mel��ck, a�d �. V. Saf��v, “Selec��ve 11. p�s�sy�ap��c ��h�b�� f ��c-f��g �eu��s �� subs�a��a gela��sa by μ-�p��d ag��s�,” Anesthesiology, 101, 1177- 1183 (2004). R. �a�d�� a�d O. �eluzz�, “��e��c s�udy a�d �ume��cal 12. �ec��s��uc�� f A-�ype cu��e�� g�a�ule cells �� a� ce�ebella� sl�ces,” J. Neurophysiol., 69, 2222-2231 (1993). H. H. Je��g, P. J. Pfaff��ge�, a�d M. C�va�ub�as, “M�lecula� 13. phys��l�gy a�d m�dula�� f s�ma��de�d��c A-�ype p��ass�um cha��els,” Mol. Cell. Neurosci., 27, 343-369 (2004). V. S�e��, I. He�ma�s-��gmeye�, T. J. Je��sch, a�d C. A. Hub-14. �e�, “E�p�ess�� f �he �Cl c��a�sp��e� �CC2 pa�allels �eu��al ma�u�a�� a�d �he eme�ge�ce �f l�w ��acellula� chl��de,” J. Comp. Neurol., 468, 57-64 (2004). R. R. Ll��as, “The ��s�c elec��phys��l�g�cal p��pe��es 15. �f mammal�a� �eu��s: ��s�gh�s �� ce��al �e�v�us sys�em fu�c��,” Science, 242, 1654-1664 (1988). R. Sh�ba�a, �. Nakah��a, �. Sh�basak�, e� al., “A-�ype �16. + cu��e�� med�a�ed by �he �v4 cha��el �egula�es �he ge�e�a�� f ac�� p��e��al �� devel�p��g ce�ebella� g�a�ule cells,” J. Neurosci., 20, 4145-4155 (2000). P. H. �a��y a�d J. W. Ly�ch, “L�qu�d ju�c�� p��e��als a�d 17. small cell effec�s �� pa�ch-clamp a�alys�s,” J. Membrane Biol., 121, 101-117 (1991). R. H�� a�d A. Ma��y, “Musca��c ac��va�� f ��c cu��e��s 18. measu�ed by a �ew wh�le-cell �ec��d��g me�h�d,” J. Gen. Physiol., 92, 145-159 (1988).

Потенциалзависимость электрической активности нейронов задержанной генерации в желатинозной субстанции крысы

Institution

Similar Items