The object of research, development or design (in Russian) : нейроны головного мозга

The object of research, development or design (in Kazakh) : ми нейрондары

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является выяснение роли ионов Са2+ в регуляции периодической синхронной активности нейронов гиппокампа при гипервозбуждении, ишемии и эпилепсии.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты гиперқозу, ишемия және эпилепсия кезінде гиппокамп нейрондарының периодты синхронды белсенділігін реттеудегі Ca2+ иондарының рөлін анықтау болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Для анализа изменений мембpанного потенциала и активноcти ионныx каналов в pаботе применялся электpофизиологичеcкий метод («пэтч-кламп») в конфигуpации «whole cell».Для pегиcтpации токов иcпользовали уcилитель Axopatch 200B (Molecular Devices, CША), АЦП Digidata 1440A и пpогpаммное обеcпечение pClamp10.2 (Molecular Devices, CША). Изменения потенциала мембpаны pегиcтpиpовали в pежиме фикcации тока. Данные электpофизиологии анализиpовали c помощью пpогpаммного обеcпечения Clampfit 10.2. Уpовень [Ca2+] і оценивали c помощью двуxволнового зонда Fura-2 (Molecular Probes, CША), в cоответcтвии c извеcтной методикой. Полученные двуxканальные (пpи возбуждении Fura-2 на 340 и 380 нм) вpеменные cеpии изобpажений обpабатывали в пpогpамме ImageJ c плагином «Time series analyzer».Для поcтpоения гpафиков и cтатиcтичеcкой обpаботки иcпользовали пpогpамму Origin 9.1. Pезультаты пpедcтавлены в виде cpеднего cигнала N клеток в поле зpения ± cтандаpтное отклонение (N ± SD), в виде типичного Cа2+ ответа большинcтва клеток или в виде ответа индивидуального нейpона. Данные cpавнивали cтатиcтичеcки c иcпользованием однофактоpного диcпеpcионного анализа ANOVA и теcта значимыx pазличий Cтьюдента–Ньюмана–Кейлcа, или иcпользовали паpный кpитеpий Cтьюдента, cчитая доcтовеpными pазличия пpи p≤0,05. Вcе данные получены как минимум c тpеx pазличныx покpовныx cтекол и двуx–тpеx незавиcимыx выделений клеток.

Методы исследования (на казахском) : Мембраналық потенциалдың және иондық каналдардың белсенділігінің өзгеруін талдау үшін «whole cell» конфигурациясындағы электрофизиологиялық әдіс («пэтч-кламп») қолданылды. Токтарды тіркеу үшін біз Axopatch 200B күшейткішін (Molecular Devices, АҚШ), Digidata 1440A аналогты-сандық түрлендіргіші және pClamp10.2 (Molecular Devices, АҚШ) бағдарламалық құралын қолданылды. Мембрана потенциалындағы өзгерістер токты бекіту режимінде тіркелді. Электрофизиологиялық деректер Clampfit 10.2 бағдарламалық құралы арқылы талданды. [Ca2+] деңгейі белгілі әдіске сәйкес қостолқынды ұзындықты Fura-2 (Molecular Probes, АҚШ) зондының көмегімен бағаланды. Алынған қос каналды (Fura-2, 340 және 380 нм қозуымен) кескіндердің уақыттық тізбегі ImageJ бағдарламасында « Time series analyzer» плагинімен өңделді. Графиктерді құру және статистикалық өңдеу үшін біз Origin 9.1 бағдарламасын қолдандық. Нәтижелер көру өрісіндегі N жасушаларының орташа сигналы ± стандартты ауытқу (N ± SD), көптеген жасушалардың типтік Ca2+ реакциясы ретінде немесе жеке нейронның жауабы ретінде ұсынылған. Деректер ANOVA дисперсиясының бір жақты талдауы мен маңызды айырмашылықтардың Студент-Ньюман-Келс сынағы арқылы статистикалық түрде салыстырылды немесе p≤0,05 мәніндегі айырмашылықтарды негізді деп есептей отырып, жұптастырылған Cтьюдент сынағы пайдаланылды. Барлық деректер кем дегенде үш түрлі жабынды шыныдан және екі-үш тәуелсіз жасуша бөліндесінен алынды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате исследований показано участие внутриклеточной концентрации Са2+ в терминации пачек ПД и Са2+ импульсов в режиме эпилептиформной активности. Показано, что Са2+ осуществляет отрицательную обратную связь и уменьшает длительность импульсов за счет активации нескольких типов Са2+-зависимых калиевых каналов. Установлены два основных механизма синхронизации колебаний активности нейронов в сети: ослабление ГАМК-зависимого торможения и заполнение внутриклеточных буферных систем кальция. Рассинхронизация кальциевых колебаний зависит не только от задержек, связанных с ГАМК-зависимым торможением, но и с наличием кальций-связывающих белков (буферов), которые способны задерживать развитие Са2+ сигнала в нейроне. Таким образом, увеличение частоты является синхронизирующим фактором, а кальций-связывающие белки – фактором рассинхронизации активности нейронов в сети. Причиной нарушения ритма электрической активности нейронов при эпилепсии является деполяризационный сдвиг на постсинаптической мембране. Нарушение ритма при ишемии происходит за счет деполяризационного сдвига при АТР-зависимом уменьшении градиента ионов Cl- на мембране. Применение соединений, гиперполяризующих постсинаптическую мембрану за счет открытия K+каналов (гуанфацин) приводило к ГАМК-зависимому подавлению высокочастотных эпилептических колебаний и к переключению в низкочастотный высокоамплитудный режим колебаний, по-видимому, необходимый для нормального роста и восстановления повреждений нейрональной сети.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеулер нәтижесінде жасушаішілік Са2+ концентрациясы эпилептиформды белсенділік режиміндегі әрекет потенциалдары жиыны мен Са2+ импульстарының терминациясына қатысатыны анықталды. Са2+ теріс кері байланыс арқылы бірнеше Са2+-тәуелді калий каналдарының активациясы арқылы импульстардың ұзақтығын төмендететіндігі көрсетілді. Желідегі нейрондар белсенділігі тербелістерінің синхрондалуының екі негізгі механизмі анықталды: ГАМҚ-тәуелді тежелудің әлсіреуі және кальцийдің жасушаішілік буферлік жүйелерінің толуы. Кальций тербелістердің десинхрондалуы тек ГАМҚ-тәуелді тежелуге байланысты кідірістерге ғана емес, сонымен қатар Са2+ сигналын нейронда ұстап тұра алатын кальций байланыстырушы ақуыздардың (буферлердің) болуына да тәуелді екені анықталды. Осылайша, жиіліктің артуы – синхрондау факторы, ал кальций байланыстырушы ақуыздар – нейрондар желісіндегі белсенділікті десинхрондау факторы болып табылады. Эпилепсия кезінде нейрондардың электрлік белсенділік ырғағының бұзылуына постсинапстық мембранадағы деполяризациялық ығысу себеп болатыны анықталды. Ишемия жағдайында ырғақтың бұзылуы мембранадағы Cl⁻ иондарының градиентінің АТФ-тәуелді төмендеуі кезінде болатын деполяризациялық ығысумен байланысты. Постсинапстық мембрананы K⁺ каналдарының ашылуы арқылы гиперполяризациялайтын қосылыстарды (гуанфацин) қолдану ГАМҚ-тәуелді жоғары жиілікті эпилепсиялық тербелістерді басып, тербелістерді төмен жиілікті, бірақ жоғары амплитудалы режимге ауыстырды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Полученные результаты откроют новые механизмы подавления гипервозбуждения и нейродегенерации в ЦНС, что может иметь огромный социальный и экономический эффект, поскольку смертность от этих заболеваний стоит на первом месте во многих странах мира. Только от инсультов и инфарктов в мире ежегодно умирают 17,1 млн человек. 35 000 в год умирают в Казахстане из 49 тыс. случаев инсульта.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Алынған нәтижелер орталық жүйке жүйесіндегі гиперқозуды және нейродегенерацияны төмендету үшін жаңа механизмдерді ашады, бұл дегеніміз үлкен әлеуметтік және экономикалық әсер болуы мүмкін, өйткені бұл аурулардан болатын өлім-жітім әлемнің көптеген елдерінде алғашқы орында. Жыл сайын әлемде тек инсульт пен инфаркттан 17,1 миллион адам қайтыс болады. Ал, Қазақстанда жылына 49 мың инсульт жағдайынан 35 мың адам қайтыс болады.

Level of implementation (in Russian) : Не планируется

Level of implementation (in Kazakh) : Жоспарланбаған

Efficiency (in Russian) : Открытие новые причины гибели и принципы защиты от гибели нейронов будут полезны для специалистов в области нейробиологии и неврологии.

Efficiency (in Kazakh) : Нейрондардың өлімнің себептерінің және клеткаларды өлімнен қорғаудың жаңа принциптерінің ашылуы нейробиология және неврология мамандары үшін пайдалы болады.

Field of application (in Russian) : Нейробиология и неврология

Field of application (in Kazakh) : Нейробиология және неврология