Из «газа» в «тормоз»: возрастные превращения «тормозных» нейронов гиппокампа

Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК – это самый распространенный в центральной нервной системе (ЦНС) тормозный нейромедиатор. Но известно, что некоторые секретирующие ГАМК нейроны гиппокампа новорожденных мышат возбуждают нейрональную сеть, а не подавляют ее. Считается, что это связано с изменением градиента иона хлора на мембране клеток. Исследователи впервые продемонстрировали смену роли ГАМК при взрослении мыши in vivo: у новорожденных мышат она активирует нейроны, а у более взрослых – тормозит. Об этом ученые рассказали на страницах журнала Science Advances.

Молекула ГАМК

Нейроны, секретирующие гамма-аминомасляную кислоту, регулируют формирование и активность контуров других нервных клеток. Их роль в развивающемся мозге пока изучена слабо, но известно, что хлорные каналы – рецепторы ГАМК – выполняют разную роль в мозге новорожденных и более взрослых мышей.

Ранее на срезах мозга нейробиологи показали, что ГАМК ведет «двойную жизнь» в мозге у новорожденных мышат: некоторые нейроны она тормозит, а некоторые, наоборот, возбуждает. Существует гипотеза, согласно которой открытие хлорных каналов при активации рецепторов ГАМК в норме подавляет активность клеток, но в гиппокампе новорожденных мышей приводит к активации нейронов. Однако ранее проверить эту гипотезу на мозге бодрствующих животных не удавалось.

Ученые из Университета Джорджа Вашингтона в США впервые in vivo(то есть на живых животных) продемонстрировали изменение роли ГАМКергических нейронов мыши при взрослении: на третий день после рождения они возбуждали нейронные сети гиппокампа, а на седьмой – подавляли их активность. В зрительной коре роль ГАМКергических нейронов сохранялась традиционной: они снижали активность коры и на третий день после рождения, и на седьмой.

Исследователи продемонстрировали это двумя методами: хемогенетическим и оптогенетическим. При помощи вирусных частиц они вводили в ГАМКергические нейроны гиппокампа и зрительной коры гены рецепторов-каналов, активирующих нейроны при наличии целевого стимула: определенного химического вещества в случае хемогенетики или пучка света от лазера в случае оптогенетики.

Дальше ученые проверили роль анионной проводимости в наблюдаемом эффекте, ведь при секреции ГАМК открываются именно анионные каналы (для ионов, заряженных отрицательно). Для этого они также при помощи вирусных частиц ввели активируемые светом анионные каналы в нейроны гиппокампа и зрительной коры. Таким образом ученые смогли сымитировать действие ГАМК на окружающие нейроны и доказать, что различное действие ГАМК на нейроны гиппокампа на третий день жизни мыши и на седьмой обусловлено различным эффектом изменения анионной проводимости.

Полученные результаты показали разницу между ролью ГАМКергических интернейронов в формировании сетей в сенсорной коре и гиппокампе у новорожденных мышей.

Текст: Анастасия Горшкова

GABAergic interneurons excite neonatal hippocampus in vivo by Yasunobu Murata, Matthew T. Colonnese in Science Advances. Published online June 2020 Vol. 6, no. 24, eaba1430

DOI: 10.1126/sciadv.aba1430

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: