MorphologyMorphologyМорфология1026-35432949-2556Eco-Vector39891710.17816/morph.398917ArticlesСтатьиResearch ArticlePLASTIC REORGANIZATION OF THE ULTRASTRUCTURE OF SYNAPSES IN THE CEREBELLUM DUE TO TOXIC EFFECTS OF GLUTAMATE AND NO-GENERATING COMPOUNDПЛАСТИЧЕСКИЕ ПЕРЕСТРОЙКИ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ СИНАПСОВ В МОЗЖЕЧКЕ ПРИ ТОКСИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ГЛУТАМАТА И NO-ГЕНЕРИРУЮЩЕГО СОЕДИНЕНИЯSamosudovaN. V.СамосудоваНина Васильевна

Laboratory for the Study of Information Processes at Cellular and Molecular Levels

лаборатория изучения информационных процессов на клеточном и молекулярном уровнях

nsamos@iitp.ruReutovV. P.РеутовВалентин Палладиевич

Laboratory of Functional Neurocytology

лаборатория функциональной нейроцитологии

valentinreutov@mail.ruRAS A. A. Kharkevich Institute of Information Transmission ProblemsИнститут проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАНRAS Institute of Higher Nervous Activity and NeurophysiologyИнститут высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН151020151485VOL 148, NO5 (2015)ТОМ 148, №5 (2015)323709052023Copyright ©; 2015, Eco-VectorCopyright ©; 2015, Эко-Вектор2015Eco-VectorЭко-Векторhttps://j-morphology.com/1026-3543/article/view/398917

Ultrastructural changes in synapses between parallel fibers (PF) and the spines of Purkinje cell dendrites (PCD) in frog cerebellum were studied after exposure to high concentrations (1 mM) of glutamate (Glu) and NO-generating compound in experimental model. It was shown that exposure to Glu resulted in the envelopment of the terminal bouton by the spine, while under the influence of NO-generating compound, on the contrary, the spine was surrounded by the bouton. Morphological study has shown that in Glu solution there was the predominance of synapses in which the glial cells surrounded the spines, while in the presence of NO they covered the boutons. After the electrical stimulation of PF, the relative number of synapses, containing the boutons surrounded by glial cells, was 10 times higher as compared to those in which the glial cells surrounded the spines. The observed morphological changes reflect the functional state of synapses between PF and PCD in response to the damaging effects of excess Glu and NO, that is expressed in different forms of synaptic contacts and neuron-glial structures.

Исследовали ультраструктурные изменения в синапсах бутонов параллельных волокон (ПВ) и шипиков дендритов клеток Пуркинье (ДКП) мозжечка лягушки при воздействии высоких концентраций (1 мМ) глутамата (Glu) и NO-генерирующего соединения в условиях модели инсульта. Показано, что при воздействии Glu происходит обхватывание терминального бутона шипиком, а под влиянием NO-генерирующего соединения, наоборот, - шипика бутоном. Морфологическое исследование показало, что в растворе Glu преобладают синапсы, в которых глиальными клетками окружены шипики, тогда как в присутствии NO - бутоны. При электрической стимуляции ПВ относительное содержание синапсов, бутоны которых окружены глиальными клетками, превышает долю синапсов, в которых глиальные клетки окружают шипики, в 10 раз. Наблюдаемые морфологические изменения отражают функциональное состояние синапсов ПВ и ДКП в ответ на повреждающее воздействие избытка Glu и NO, что выражается в разной форме синаптических контактов и нейрон-глиальных структур.

cerebellumparallel fibersPurkinje cell dendritesglutamatesodium nitrateмозжечокпараллельные волокнадендриты клеток Пуркиньеглутаматнитрат натрияВикторов И. В. Роль оксида азота и других свободных радикалов в ишемической патологии мозга // Вестн. РАМН. 2000. № 4. С. 5-10.Гранстрем О. К., Сорокина Е. Г., Салыкина М. А. и др. Кортексин (нейропротекция на молекулярном уровне) // Нейроиммунология. 2010. Т. 8, № 1-2. С. 34-40.Дьяконова Т.Л, Реутов В. П. Влияние нитрита на возбудимость нейронов мозга виноградной улитки // Росс. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 1998. Т. 84, № 11. С. 1264-1272.Пинелис В. Г., Сорокина Е. Г., Винская Н. П. и др. Влияние токсического воздействия глутамата и нитрита на содержание циклического ГМФ в нейронах и их выживаемость // Докл. РАН. 1997. Т. 352, № 2. С. 259-261.Раевский К. С., Башкатова В. Г., Ванин А. Ф. Роль оксида азота в глутаматергической патологии мозга // Вестн. РАМН. 2000. № 4. С. 11-15.Реутов В. П., Ажипа Я. И., Каюшин Л. П. Кислород как ингибитор нитритредуктазной активности гемоглобина // Изв. АН СССР. Сер. биол., 1983. № 3. С. 408-418.Реутов В. П., Сорокина Е. Г., Швалев В. Н. и др. Возможная роль диоксида азота, образующегося в местах бифуркации сосудов, в процессах их повреждения при геморрагических инсультах и образовании атеросклеротических бляшек // Успехи физиол. наук. 2012. Т. 43, № 4. С. 73-93.Самосудова Н. В., Реутов В. П., Ларионова Н. П., Чайлахян Л. М. Возможное участие оксида азота в межнейронном взаимодействии // Докл. РАН. 2001. Т. 378, № 3. С. 417-420.Самосудова Н. В., Реутов В. П., Ларионова Н. П., Чайлахян Л. М. Нейроно-глиальные контакты, образующиеся в мозжечке при электрической стимуляции в присутствии NO-генерирующего соединения // Морфология. 2007. Т. 131, вып. 2. С. 53-58.Сорокина Е. Г., Пинелис В. Г., Винская Н. П. и др. Механизм потенцирующего действия альбумина при токсическом воздействии глутамата: возможная роль окиси азота. Биологические мембраны // Журн. мембранной и клеточной биологии. 1999. Т. 16, № 3. С. 318-323.Сурин А. М., Горбачева Л. Р., Савинкова И. Г. и др. Исследование изменений [АТФ] в цитозоле индивидуальных нейронов при развитии глутамат-индуцированной дизрегуляции кальциевого гомеостаза // Биохимия. 2014. Т. 79, № 2. С. 196-208.Chen S., Hillman D. Plasticity of the parallel fiber - Purkinje cell synapse by spine takeover and new synapse formation in the adult rat // Brain Res. 1982. Vol. 240. P. 205-220.Kennedy M. B. Signal-Processing machines at the postsynaptic density // Science. 2000. Vol. 290. P. 750-754.Lunberg J. O., Gladwin M. T., Shiva S. et al. Nitrate and nitrite in biology, nutrition and therapeutics // Nat. Chem. Biol. 2009. Vol. 5, № 12. P. 865-869.Matus A. Actin - based plasticity in dendritic spines // Science. 2000. Vol. 290. P. 754-758.