Динамика морфофункционального развития нейронной сети в диссоциированной культуре клеток коры головного мозга крысы

Исследование морфофункционального развития нейронов в диссоциированной культуре клеток головного мозга с использованием современных клеточных технологий является актуальной задачей экспериментальной неврологии, решение которой необходимо для успешного моделирования in vitro острых и хронических форм церебральной патологии.

Цель работы — морфофункциональное исследование in vitro динамики дифференцировки нейронов коры головного мозга крыс с использованием комплекса методов иммуноцитохимического, флюоресцентного и электрофизиологического анализа.

Материалы и методы. Исследована степень дифференцировки культур на 3–4-е и 10–11-е сутки культивирования in vitro, определяемая по интенсивности экспрессии белка PSA-NCAM и уровню кальциевой перегрузки нейронов под влиянием глутамата, в сопоставлении с показателями функциональной активности нейронной сети, культивированной на мультиэлектродной матрице, и их изменениями при  гиперстимуляции глутаматных рецепторов.

Результаты. Для зрелых нейронов (10–11 сут культивирования) характерны значительное повышение концентрации внутриклеточного кальция, вызываемое глутаматом, отсутствие в них околоядерных скоплений PSA-NCAM, обнаруживаемых лишь в незрелых клетках (3–4 сут культивирования), торможение глутаматом пачечной активности нейронной сети, сформированной к 10–11-м суткам in vitro, при отсутствии его влияния на генерацию одиночных потенциалов действия. В то же время экзогенный селективный агонист одного из подтипов глутаматных рецепторов — каинат полностью блокировал спонтанную активность зрелых нейронов.

Заключение. К 10–11-м суткам культивирования in vitro нейроны новой коры крыс достигают уровня дифференцировки, необходимого для моделирования церебральных патологических состояний. К этому сроку процесс нарушения функционирования нейронной сети, сформированной на мультиэлектродной матрице, при гиперактивации глутаматных рецепторов носит многоуровневый характер: при эксайтотоксическом повреждении под влиянием глутамата избирательно нарушается пачечная активность нейронов, а при более выраженной цитотоксичности, вызываемой каинатом, спонтанная биоэлектрическая активность блокируется полностью.