Влияние реактивной глии Бергмана на кратковременную синаптическую пластичность в моделях мозжечковой нейродегенерации, вызванной хронической активацией ChR2 и экспрессией мутантного атаксина-1

Введение. Нарушение синаптической пластичности происходит на ранних стадиях нейродегенеративного процесса и потенциально обратимо. Исследование механизмов, ассоциированных с синаптической пластичностью при нейродегенеративных состояниях мозжечка, открывает возможности для исследования потенциальных терапевтических средств.

Цель работы — исследование влияния астроцитарного звена на парное облегчение (PPF) в синапсах коры мозжечка мышей с помощью комплекса методов иммуногистохимического, оптогенетического и электрофизиологического анализа.

Материалы и методы. Опыты проведены на 12-недельных мышах линии CD1. Модель астроглиоза мозжечка мыши создавали с помощью хронической активации светочувствительных каналов ChR2 в глии Бергмана и после экспрессии в ней мутантного атаксина-1. Для моделирования астроцит-опосредованной нейродегенерации мозжечка мышам интракортикально вводили векторные конструкции AVV GFAP-ChR2-mKate с последующей хронической 4-дневной фотостимуляцией in vivo и LVV GFAP-ATXN1[Q85]-Flag без фотостимуляции. Мышам контрольных групп вводили физиологический раствор или LVV GFAP-ATXN1[Q2]-Flag. Динамику PPF-возбуждающих постсинаптических токов клеток Пуркинье регистрировали с помощью метода локальной фиксации потенциала. Экспрессию anti-GFAP, mKate и anti-Ataxin1 в коре мозжечка изучали методом иммуногистохимии.

Результаты. Для реактивной глии коры мозжечка после хронической фотостимуляции характерно повышение иммунореактивности анти-GFAP и изменение морфологии в виде извитости их отростков. У таких животных в синапсах клеток Пуркинье с параллельными волокнами коэффициент PPF был значительно увеличен из-за нарушения обратного захвата глутамата и перераздражения пресинапса этим нейромедиатором. Однако фотоактивация реактивной глии Бергмана приводила к резкому замедлению глутамат-глутаминового цикла и истощению пула глутамата на пресинапсе с последующим постепенным уменьшением коэффициента PPF. Подобные патологические механизмы найдены в нейродегенеративной модели с селективным поражением глии Бергмана мутантным атаксином-1.

Заключение. Астроциты оказывают влияние на кратковременную синаптическую пластичность, такую как PPF. При астроглиозе мозжечка нарушение PPF носит многоуровневый характер: изначально высокий уровень PPF значительно уменьшается после активации глии Бергмана, что связано с нарушением обратного захвата глутамата реактивной глией.