Пластическая реорганизация синапсов гиппокампа при фармакологической блокаде каннабиноидных рецепторов 1-го типа

L. E. Frumkina1, M. Yu. Bobrov2, A. A. Lyzhin1, E. L. Andrianova2, S. K. Koroleva1, N. A. Bobrova3, L. G. Khaspekov1
1НИИ неврологии РАМН, г. Москва, Россия; 2Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Россия; 3Российский государственный медицинский университет, г. Москва, Россия

Аннотация


Эндогенная каннабиноидная система играет важную физиологическую роль в работе головного мозга, имея прямое отношение к регуляции нейромедиаторных процессов и механизмам нейропластичности. Одним из ключевых звеньев этой системы и удобным объектом для различных экспериментальных воздействий являются каннабиноидные рецепторы 1го типа (КР1). Нами показаны пластические перестройки синапсов, происходящие в радиальном слое поля СА1 гиппокампа in vitro при фармакологической блокаде КР1. К ультраструктурным признакам этих перестроек отнесены формирование многочисленных перфорированных контактов с удлиненными синаптическими мембранами измененной конфигурации, пространственная реорганизация синапсов, появление атипичных синаптических связей. Полученные данные свидетельствуют о том, что участие КР1 в модуляции синаптической передачи является одним из механизмов, обеспечивающих стабильное морфофункциональное состояние синапса и способствующих его сохранению при нарушениях регуляции нейромедиаторных процессов.

Ключевые слова

гиппокамп; культура ткани; каннабиноидные рецепторы; синаптическая регуляция; пластичность; глутамат; нейроцитотоксичность

Полный текст:

PDF

Литература

Хаспеков Л.Г., Бобров М.Ю. Эндогенная каннабиноидная система и ее защитная роль при ишемическом и цитотоксическом повреждении нейронов головного мозга. Нейрохимия 2006; 23: 85–105.

Brenz Verca M., Khaspekov L., Monory K. et al. Involvement of endogenous cannabinoid system in regulation of hippocampal synaptic pla- sticity. In: International Symposium “Hippocampus and Memory” (Abstracts). Puschino, 2006: 52.

Calverley R.K.S., Jones D.G. Contributions of dendrite spines and perforated synapses to synaptic plasticity. Brain Res. Rev. 1990; 15: 215–249.

Devane W.A., Dysarz F.A., Johnson M.R. Determination and characterization of a cannabinoid receptor in rat brain. Mol. Pharmacol. 1988; 34: 605–613.

Di Marzo V., Bifulco M., De Petrocellis L. The endocannabinoids system and its therapeutic exploitation. Nat. Rev. Drug Discov. 2004; 3: 771–784.

Dyson S.E., Jones D.G. Synaptic remodelling during development and maturation: junction differentiation and spliting as a mechanism for modifying connectivity. Brain Res. 1984; 315: 125–137.

Edvards F.A. Anatomy and electrophysiology of fast central synapses lead to a structural model for long term potentiation. Physiol. Rev. 1995; 75: 759–787.

Freund T.F., Katona I., Piomelli D. Role of endogenous cannabinoids in synaptic signaling. Physiol. Rev. 2003; 83: 1017–1066.

Ganeshina O., Berry R.W., Petralia R.S. et al. Synapses with segmented, completely partitioned postsynaptic density express more AMPA receptors than other axospinous synaptic junction. Neuroscience 2004; 125: 615–623.

Geinisman Y. Perforated axospinous synapses with multiple, completely partitioned transmission zones: probable structural intermediates in synaptic plastisity. Hippocampus 1993; 3: 417–434.

Harris K.M., Fiala J.C., Ostroff L. Structural changes at dendritic spine synapses during long term potentiation. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 2003; 358: 745–748.

Khaspekov L.G., Brenz Verca M.S., Frumkina L.E. et al. Involvement of brain derived neurotrophic factor in cannabinoid receptor dependent protection against excitotoxicity. Eur. J. Neurosci. 2004; 19: 1691–1698.

Khaspekov L., Brenz Verca M., Frumkina L. et al. CB1 cannabinoid receptor mediated protection against excitotoxic damage of hippocampal neurons in vitro: histological and ultrastructural analysis. Eur. Neuropsychopharmacol. 2005; 15 (Suppl. 2): 216.

Marrone D.F., Petit T.L. The role of synaptic morphology in neural plastisity: structural interactions underlying synaptic power. Brain Res. Rev. 2002; 38: 291–308.

Matsuda L.A., Lolait S.J., Brownstein M.J. et al. Structure of a cannabinoid receptor and functional expression of the cloned cDNA. Nature 1990; 346: 561–564.

Matsuzaki M., Honkura N., Ellis Davies G.C.R., Kasai H. Structural basis of long term potentiation in single dendrite spines. Nature 2004; 429: 761–776.

Neuhoff H., Roeper J., Schweizer M. Activity dependent formation of perforated synapses in cultured hippocampal neurons. Eur. J. Neurosci. 1999; 11: 4241–4250.

Piomelli D. The molecular logic of endocannabinoid signaling. Nat. Rev. Neurosci. 2003; 4: 873–884.

Spacek J., Harris K.M. Trans endocytosis via spinules in adult rat hippocampus. J. Neurosci. 2004; 24: 4233–4241.

Stewart M.G., Medvedev N.I., Popov V.I. et al. Chemically induced long term potentiation increases the number of perforated and complex postsynaptic densities but does not alter dendritic spine volume in CA1 of adult mouse hippocampal slices. Eur. J. Neurosci. 2005; 21: 3368–3378.

Stoppini L., Buchs P.тA., Muller D. A simple method for organotypic cultures of nervous tissue. J. Neurosci. Meth. 1991; 37: 173–182.

Toni N., Buchs P.тA., Nikonenko I. et al. LTP promotes formation of multiple spine synapses between a single axon terminal and a dendrite. Nature 1999; 402: 421–425.

Toni N., Buchs P.тA., Nikonenko I. et al. Remodeling of synaptic membranes after induction of long term potentiation. J. Neurosci. 2001; 21: 6245–6251.

White B.C., Sullivan J.M., DeGracia D.J. et al. Brain ischemia and reperfusion: molecular mechanisms of neuronal injury. J. Neurol. Sci. 2000; 179: 1–33.

Yuste R., Bonhoeffer T. Morphological changes in dendritic spines associated with long term plasticity. Ann. Rev. Neurosci. 2001; 24: 1071–1089.