Annals of Clinical and Experimental NeurologyAnnals of Clinical and Experimental NeurologyАнналы клинической и экспериментальной неврологии2075-54732409-2533Eco-Vector43710.17816/psaic437Original articlesОригинальные статьиUnknownPlastic reorganization of hippocampal synapses resulted from pharmacological blockade of type 1 cannabinoid receptorsПластическая реорганизация синапсов гиппокампа при фармакологической блокаде каннабиноидных рецепторов 1-го типаFrumkinaL. E.ФрумкинаЛ. E.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruBobrovM. Yu.БобровM. Ю.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruLyzhinA. A.ЛыжинA. A.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruAndrianovaE. L.АдриановаE. Л.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruKorolevaS. K.КоролеваС. K.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruBobrovaN. A.БоброваН. A.
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruKhaspekovLeonid G.ХаспековЛеонид Георгиевич
Russian Federation
khaspekleon@mail.ruResearch Center of Neurology, Russian Academy of Medical SciencesФГБНУ «Научный центр неврологии»Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Medical SciencesИнститут биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНResearch Center of NeurologyФГБНУ «Научный центр неврологии»Russian State Medical UniversityРоссийский государственный медицинский университет1406200712172107022017Copyright ©; 2007, Frumkina L.E., Bobrov M.Y., Lyzhin A.A., Andrianova E.L., Koroleva S.K., Bobrova N.A., Khaspekov L.G.Copyright ©; 2007, Frumkina L.E., Bobrov M.Y., Lyzhin A.A., Andrianova E.L., Koroleva S.K., Bobrova N.A., Khaspekov L.G.2007Frumkina L.E., Bobrov M.Y., Lyzhin A.A., Andrianova E.L., Koroleva S.K., Bobrova N.A., Khaspekov L.G.Frumkina L.E., Bobrov M.Y., Lyzhin A.A., Andrianova E.L., Koroleva S.K., Bobrova N.A., Khaspekov L.G.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://annaly-nevrologii.com/pathID/article/view/437

Endogenous cannabinoid system plays an important physiological role in brain functioning, being related to regulation of neuromediator processes and mechanisms of neuroplasticity. Cannabinoid receptors of type 1 (CB1) represent one of the key elements of this system and convenient object for various experimental effects. We showed plastic reorganization of synapses in hippocampal CA1 stratum radiatum in vitro resulted from pharmacological blockade of CB1. The ultrastructural features of this reorganization are the formation of numerous perforated contacts with elongated synaptic membranes of modified configuration, spatial synaptic rearrangement, and the appearance of atypical synaptic connections. The obtained results suggest that involvement of CB1 in modulation of synaptic transmission is one of the mechanisms which ensure the stable morphofunctional state of synapse and promote its integrity in disturbances of neurotransmission regulation.

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.

hippocampustissue culturecannabinoid receptorssynaptic regulationplasticityglutamateneurotoxicityгиппокампкультура тканиканнабиноидные рецепторысинаптическая регуляцияпластичностьглутаматнейроцитотоксичностьХаспеков 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.