Функции ГЛИИ

| Категория реферата: Рефераты по биологии
| Теги реферата: контрольные рефераты, курсовая работа на тему право
| Добавил(а) на сайт: Shelagin.

Результаты.
Влияние К+ на скорость потребления клетками глии и нейронов.

Впервые, об особой чувствительности глиальных клеток к К+ указал
Куффлер с сотрудниками. Позже этот вывод был обоснован биохимически датским ученым Хертцом. Однако анализ его результатов был затруднен, так как изолированные нейроны были получены в основном из коры головного мозга кошек, а скопления глии - из коры мозга крыс.
Кроме того, имелись определенные недостатки и в методике исследования.
После разработки метода дубль поплавка удалось показать стимулирующее влияние К+ на дыхание клеток глии вестибулярного ядра Дейтерса, а нейроны, даже в специальных опытах с предварительно измененным содержанием К+ в инкубационной среде от 5мМ до 60мМ, не обнаруживали существенных различий в скорости поглощения кислорода.

Рисунок 1. Влияние К+ на дыхание нейрона(2) и нейроглии(3) латерального вестибулярного ядра Дейтерса кролика. Стрелками указан момент добавления
К+ в инкубационную среду. 1-контроль, без нервных клеток.

В опытах с обогащенными нейронами и глиальными клетками фракциями при избытке К+ Бредфорд и Роуз наблюдали примерно равное усиление их дыхания, а согласно данным Хультборна и Хидена скорость поглощения кислорода изолированными нейрональными клетками возрастала примерно в 2 раза.
Вотличии от результатов Бретфорда и Роуза, работая с фракциями обогащенными нейронами и глиальными клетками, Халиаме и Хамбергер подтвердили результаты
Хертца и наши об особой чувствительности клеток глии к К+. В связи с такими разногласиями о действии К+ на нервные клетки, мы провели анализ экспериментальных условий описанных выше опытов. Как выяснилось, при получении обогащенных нейронами и глиальными клетками фракций в градиенте фикола и сахарозы в среде Роуза концентрация, К+ была 100 мМ, а в среде
Хамбергера, Хертца и нашей, концентрация К+ не превышала 5 мМ. Из данных литературы известно, что повышение концентрации К+ до 100 мМ и выше вызывает моментальное и обычно необратимое изменение цитоплазмы глиальных клеток и ее сморщивание. Высокие концентрации К+ в среде культивирования нервных клеток вызывали увеличение объема глиальных клеток и уменьшение содержания в них сухого остатка. В нейронах такие изменения не были найдены. Следовательно, можно было предположить, что низкая чувствительность глиальных клеток к К+ в опытах Брэдфорда и Роуза в условиях повышенного содержания К+ в среде их выделения обусловлена предварительной деполяризацией и сенсибилизацией мембран глии. Это было доказано экспериментально.

При замене К+ ионами натрия в среде выделения нервных клеток резко возрастает чувствительность обогащенных глиальными клетками фракций к К+ усиление дыхания, по отношению к контролю (1,5 мМ К+), составило примерно
90%. Таким образом, была выяснена причина разногласия относительно чувствительности нервных клеток к К+ и высказано предположение об участии
К+ в передаче метаболического сигнала от нейрона на клетки нейроглии.
Ацетилхолин как передатчик метаболического сигнала в системе нейрон- нейроглия.

При изучении возможной роли ацетилхолина (АХ) в качестве передатчика метаболического сигнала в нейрон-нейроглиальной системе мы исходили из следующих фактов 1) ацетилхолин освобождается при возбуждении и вызывает сдвиги в мембранной активности глии;

Таблица 1
Влияние ацитилхолина(АХ) на скорость поглощения кислорода (ОАХ) обогащенными клетками глии фракций при разных соотношениях К+/АХ. О0- скорость поглощения кислорода без АХ. Концетрация АХ-10-
5г/мл

|К+ мМ |Скорость поглощения кислорода мкА О2/мин |
| |Оо |% |Оах |% |В % к Оо |
|5 мМ |6,82±0,45 |100 |8,06±0,81 |100 |118,2 |
|40 мМ |10,21±0,62 |161,1 |12,87±0,42 |159,7 |126,1 |
|60 мМ |13,45±0,73 |197,2 |12,5±0,54 |155,1 |92,2 |

2) под влиянием АХ изменяется активность ряда ферментов обмена углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот и т.п.

В связи с вышеизложенным, мы предприняли исследование наличия связи между изменением мембранной активности клеток глин и углеводным обменом в них при воздействии АХ. При этом особое внимание обращалось на соотношение
К+ к АХ (К+—5 мМ/АХ — 10-5 г/мл; К+- 40 мМ/АХ—10-5 г/мл; К+—60 мМ/АХ—10-5 г/мл).

Было установлено (табл. I), что при концентрации К+ 5 мМ скорость поглощения кислорода клетками глии в присутствии АХ возрастает на 18%. При более высокой концентрации К+ (40 мМ) эффект АХ усиливается и достигает
26%, а при концентрации К+ 60 мМ стимулирующий эффект АХ на дыхание элиминируется, а по сравнению с контролем даже проявляется тенденция к торможению. Стимулирующий эффект АХ на скорость поглощения кислорода полностью исчезает в присутствии аптихолинэргического агента — атропина.
Этот факт указывал на существование холинэргического рецептора на мембранах глии, что в настоящее время является хорошо доказанным экспериментально.
Подтверждается существование холинэргического механизма регуляции дыхания глиальных клеток, где роль информатора сигнала может выполнить возбуждающий нейропередатчик АХ.

ГАМК как передатчик метаболического сигнала в нейрон-нейроглиальной системе.

Из данных литературы известно, что под влиянием ГАМК изменяется мембранная активность глии и стимулируются окислительные процессы в нервной ткани. Следовательно, можно было допустить, чти и ГАМК может претендовать на роль метаболического сигнала. С целью решения данного вопроса в качестве объекта были взяты нервные клетки ядра Дейтерса кролика, где функцию нейропередатчика выполняет ГАМК. Изменения в содержании ГАМК вызывали введением ГАМК и фармакологических веществ (гидроксиламин, тиосемикарбазид), действие которых связано с обменом ГАМК. Об изменении метаболической активности изолированных нейронов и клеток глии судили по сукцинатоксидазной (СО) активности (СОА), которая является удобным тестом для оценки функционального состояния нервных клеток.

Было установлено, что в зависимости от уровня содержания ГАМК в головном мозгу активность СО меняется реципрокно: ГАМК подавляет активность фермента в нейронах, а в глии напротив—стимулирует. Под влиянием гидроксиламина по сравнению с нормой более чем в 2 раза возрастает САО нейронов, в нейроглии—подавляется. Тиосемикарбазид также стимулировал СОД в нейронах, но не оказывал влияния на активность фермента в клетках глии.
Учитывая разнонаправленность действия ГАМК, гидроксиламина и тиосемикарбазида па количественное распределение ГАМК в головном мозгу и результаты влияния ГАМК на окислительное фосфолирование было сделано заключение, что в регуляторных механизмах окислительных процессов нервных клеток значение имеет не общее содержание ГАМК в мозгу, а ее распределение во внутри- и в внеклеточном пространстве. Следовательно, и ГАМК может выполнить функцию передатчика сигнала в нейрон-нейроглиальной системе.

Аммиак как передатчик метаболического сигнала в нейрон-нейроглиальной системе.

Уровень аммиака в головном мозгу является одним из показателей функционального состояния ЦНС. Как было установлено, обмен аммиака находит свое отражение в мембранной активности клеток глии, что послужило основанием изучения его возможной роли в передаче информации о функциональном состоянии нейронов на перинейрональные клетки. С целью биохимического обоснования такого механизма мы исследовали дыхание обогащенных клетками глии фракций в опытах in vitro в зависимости от концентрации аммиака в среде инкубации. В качестве субстрата дыхания использовали глутамат и глутамин. Дыхание клеток глии в присутствии глутамата служило контролем. В опытных вариантах образование глутамата, субстрата дыхания, происходило в результате распада глутамина.
Следовательно, при такой постановке опытов, критическими были: величина активности глутаминазы глии и скорость освобождения аммиака глутамата.

Рис. 2 Скорость поглащения кислорода глиальными клетками в присутствии глутаминовой кислоты (1) и глутамина (2).

Предварительные опыты по изучению глутаминазной активности глии показали, что она является аллостерическим ферментом высокой степенью кооперативности, следовательно требовалось графическое сопоставление скорости образования аммиака в инкубационной среде и скорости поглощения кислорода глиальными клетками. Как видно из рисунка 2, спустя одну минуту после добавления глутамина в инкубационную среду, в период максимального усиления дыхания, количество аммиака составляет 0,64 мкМ, через 4 мин, когда проявляется тенденция угнетения дыхания— 1.40 мкМ а на 9-й мин, при торможении дыхания на 60%—3,20 мкМ. В опытах с глутаматом (контроль) нам не удалось обнаружить достоверных изменений в продукции аммиака и, следовательно, дыхание глиальных клеток во времени возрастало линейно.

Суммируя вышеизложенное, мы считаем, что аналогично К+ АХ и ГАМК, аммиак также может участвовать в передаче метаболического сигнала от нейрона на нейроглиальные клетки.

Механизм инактивации нейропередатчиков глиальными клетками.

Исходя из того факта, что нейропередатчики могут выступать в роли переносчиков метаболических сигналов в нейрон-нейроглиальной системе, возникает вопрос о необходимости их инактивации глиальными клетками. В настоящее время установлено, что глиальные клетки обладают способностью инактивировать нейропередатчики на уровне плазматической мембраны и внутриклеточно. Примером первого пути является гидролиз АХ глией без предварительного его захвата. Клетки глии характеризуются высокой ацетил- и бутирилхолинэстеразной активностью и легко могут устранить излишки АХ.
Продукт гидролиза АХ холин, который обладает слабым холинэргическим эффектом, устраняется клетками глии механизмом захвата высокого сродства.
На примере ГАМК было показано, что в клетках глии имеется две системы его захвата: с высоким (Км = -31 ± 7 мкМ) и низким (Км--123±10 мкМ) сродством. Выявлены также механизмы активного захвата дофамина (Км -0,07±
0,001 мкМ) и серотонина (Км —0,083±0,002 мкМ). Дальнейшая судьба инактивации серотонина в клетках глии заслуживает особого внимания в связи с его отрицательным влиянием на синтез белков. Нам удалось установить, один из возможных механизмов инактивации серотонина в клетках глии путем синтеза глюкуронида серотонина, последний в отличие от серотонина отличается более чем в 1000 раз меньшей биологической активностью.

Таким образом, выясняется, что относительно всех кандидатов,
Претендующих на информативную роль в передаче метаболических сигналов, в клетках глин имеются мощные механизмы устранения их хеморецептивного воздействия на мембрану.

3. Возможная роль глиальных клеток в обеспечении нейронов АТФ. (Л. М.
Чайлахян Институт проблем передачи информации АН СССР, Москва, СССР)

В общей проблеме о функциональной роли нейроглии существует важный и интересный вопрос—являются ли глиальные клетки источником энергии для нейронов? Он возникает в связи с тем, что глиальные клетки, с одной стороны, не уступают нейронам по интенсивности энергетического обмена, в частности, но окислительному фосфорилированию, т. е. в производстве АТФ, но, с другой стороны, должны потреблять гораздо меньше энергии, чем нейроны, так как электрически пассивны. Для обоснования подобной точки зрения важно достаточно аккуратно сравнить энергетические потребности для поддержания ионных градиентов у нейронов и глиальных клеток. В настоящем сообщении сделаны такие количественные оценки, результаты которых позволяют сформулировать гипотезу о возможной роли глиальных клеток в обеспечении нейронов АТФ.

В первую очередь нужно оценить необходимые энергетические затраты нейрона для поддержания ионных градиентов в покое и сравнить их с таковыми у глиальных клеток. Для последующих расчетов на основании литературных данных была приняты следующие геометрические и электрофизиологические параметры для обобщенного нейрона и глиальной клетки.