Кальциевый транзиент в нервных окончаниях мыши при изменении температуры (стр. 6 )

Вторым возможным механизмом влияния температуры может быть изменение кинетики работы буферных систем кальция. В работах авторов также исследовавших кальциевый транзиент в синапсах теплокровных, но использовавших другой тип стимуляции нерва, были получены аналогичные результаты  [David et al., 2000] При понижении температуры кальциевый транзиент так же возрастал. Авторами была высказана гипотеза, что данный эффект развивается благодаря угнетению работы кальциевых буферных систем клетки при охлаждении нервно-мышечной терминали мыши.

Другой коллектив исследователей наблюдал схожие эффекты: [Vila et al., 2003] Факт, что при понижении температуры  эксперимента наблюдалось уменьшение концентрации ионов кальция в митохондриях,  добавляет веса гипотезе предыдущих авторов о понижении работоспособности буферных систем кальция в клетке при охлаждении температуры окружающей среды. А ухудшение работы буферных систем клетки ведет к повышенной концентрации ионов кальция, что может и являться одной из причин  увеличения квантового состава вызванных потенциалов концевой пластинки и возрастании кальциевого транзиента при понижении температуры окружающей среды.

Стоит отметить, что данные изменения кальциевого транзиента при изменении температуры в диапазоне 20-30оС  не являются прямым следствием изменений свойств кальциевого красителя. Это подробно описано в работе [David et al., 2000]. 

В нашей работе мы показали, что повышение температуры приводит к уменьшению квантового состава вызванных потенциалов концевой пластинки и к уменьшению кальциевого транзиента, зарегистрированного в зоне пресинатпической клетки. Таким образом, можно сделать заключение, что наблюдаемое изменение квантового состава при варьировании температуры окружающей среды может быть связано с изменением пресинтапического уровня кальция.

ВЫВОДЫ

1. В ходе работы над дипломом разработан метод доставки кальциевого красителя через культю нерва в периферические нервные окончания мыши и отработана методика регистрации кальциевого транзиента при помощи высокоскоростной камеры.

2. В результате проведенных экспериментов показано, что повышение температуры с 20 °C до 25 °C привело к падению квантового состава потенциалов концевой пластинки в синапсе мыши  на 35.6± 4.8%.

3. Кальциевый транзиент, зарегистрированный в пресинаптической клетке мыши при повышении температуры с 20 °C до 25 °C, уменьшился на 13 ± 2.2%

4. Наблюдаемое уменьшение кальциевого транзиента при повышении температуры окружающей среды может объяснять факт уменьшения квантового состава вызванных потенциалов концевой пластинки при увеличении температуры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Авдонин, и внутриклеточный кальций [Текст] / , . - М.: Наука, 1994. - 288 с. Балезина, внутриклеточных кальциевых запасов в нервных терминалях в регуляции секреции медиатора [Текст] / // Успехи физиологических наук. - 2002. - Т. 33.- № 3. - С. 38-56. Костюк, и клеточная возбудимость [Текст] / // М.: Наука, 1986. - С. 5-256. Николлс, Дж. Г. От нейрона к мозгу [Текст] / Дж. Г. Николлс и др. – М.: УРСС, 2003 – С. 26-29. Barrett, E. Temperature sensitivity aspects of evoked and spontaneous transmitter release at the frog neuromuscular junction [Text] / E. Barrett, J. Barrett, D. Botz, D. Chang, D. Manaffey  // J. Pysiol. — 1978.— 279 —  P. 253 –­­­ 273. Boyd, I. A. Spontaneous subthreshold activity at mammalian junctions [Text] / I. A. Boyd, A. R. Martin // J. Pysiol. — 1956. — Lond — 132 —  P. 61 Bullen, A. Optical Recording from individual Neurons in Culture [Text]  / A. Bullen, P. Saggau // Modern Techniques in Neuroscience Research. – 1999. – Ch. 4. – P. 89-126. David, D. Stimulation-Evoked Increases in Cytosolic [Ca2+] in Mouse Motor Nerve Terminals Are Limited by Mitochondrial Uptake And Are Temperature Dependent [Text] / G. David, Ellen. F. Barrett // J. Neuroscience. — 2000. — 20(19)—  P. 7290-7296 Del Castillo J. Localization of active spots within the neuromuscular junction of the frog. [Text]  / J. Del Castillo, B. Katz // J. Physiology – 1956 – 132 – P. 630-649. Fatt, P. Spontaneous subthreshold activity at motor nerve endings. [Text] / P. Fatt, B. Katz. // J. Physiology — 1952. — 117 — P. 109-128. Grynkiewicz, G. A New Generation of Ca2+ Indicators with Greatly Improved Fluorescence Properties [Text]  / G. Grynkiewicz, M. Poenie, R. Y. TsienB // J. Biol. Chemistry. – 1985 - Vol. 260. - No. 6. - P. 3440-3450 Heizmann, C. W. Intracellular calcium‑binding proteins: more sights than insights [Text]  / C. W. Heizmann, W. Hunziker // Trends Biochem. Sci. – 1991 - № 16. – P. 98-103. Hubbard, J. Spontaneous subthreshold activity at mammalian junctions [Text] /  J. Hubbard, S. Jones, E. Landau  // J. Pysiol. — 1971.— 216 —  P. 591 –­­­ 609. Iftinca, M. Temperature dependence of T-type calcium channel gating [Text] / M. Iftinca, B. E. McKay, T. P. Snutch, J. E. McRoRy, R. W. Tuener, G. W. Zamponi  // Neuroscience — 2006 Indicators for Ca2+, Mg2+, Zn2+ and Other Metal Ions [Text]  / Ch. 19 (http://www. /site/us/en/home/References/Molecular-Probes-The-Handbook/Indicators-for-Ca2-Mg2-Zn2-and-Other-Metal-Ions. html). Katz, B. Propagation of electric activity in motor nerve terminals [Text] / Katz B., Miledi R.  // Proc. R. — 1965.— Soc. B. —  161 —  P. 453 –­­­ 483. Katz, B. The effect of calcium on acetylcholine release from motor nerve ending [Text]  / B. Katz, R. Miledi // Proc. R. Soc. B. – 1965. – V. 161. – P. 496-503. Macleod, G. T. Synaptic Vesicles: Test for a Role in Presynaptic Calcium Regulation [Text]  / G. T. Macleod, et al. // J. Neurosci. - 2004 - Ch. 24(10) – P. 2496 – 2505. Li C. L. Effect of cooling on neuromuscular transmission in frog [Text] / C. Li, P. Gouras // Th. J. Pysiol. — 1958. — 192 — P. 464 –­­­ 470. Neher, E. Vesicle pools and Ca2+ microdomains: new tools for understanding their roles in neurotrasmitter release [Text]  / E. Neher // Neuron. - 1998. - V. 20. - P. 389-399. Nicholls, D. G. A role for the mitochondria in the protection of the cell against calcium overload [Text]  / D. G. Nicholls //Prog. Brain Res. - 1985 - № 63. – P. 97‑106. Nishimura, M The effect of a reduction in temperature on the quantal release of transmitter at the mouse neuromuscular junction.  [Text] / M. Nishimura, Y. Shimizu, E. Satoh, T. Yokoyama, O. Yagasaki // Gen. Pharmac. — 1993 — Vol. — No. 5 — P. 1235 –­­­ 1239. Pezzati, R. Ultra Rapid Calcium Events in Electrically Stimulated Frog Nerve Terminals [Text]  / R. Pezzati, J. Meldolesi, F. Grohovaz1 // Biochemical and Biophysical Research Communications. – 2001 - № 000, P. 724–727. Pozzan, T. Molecular and cellular physiology of intracellular calcium stores [Text]  / T. Pozzan, P. Voipe, R. Rizzuto, J. Meldolesi // Physiol. Rev. - 1994. - V. 74. - P. 595-636. Sabatini, B. L. Optical Measurement of Presynaptic Calcium Currents [Text]  / B. L. Sabatini, W. G. Regehr // Biophysical J. – 1998. – Vol. 74, Issue 3. – P. 1549-1563. Shahrezaei, V. Ca2+ from One or Two Channels Controls Fusion of a Single Vesicle at the Frog Neuromuscular Junction [Text]  / V. Shahrezaei, A. Cao, K. Delaney // J. Neuroscience. – 2006. - № 26 (51). - P. 13240-13249. Simpson, P. B. Neuronal Ca2+ stores: activation and function [Text]  / P. B. Simpson, R. A. J. Challiss, S. R. Nahorski // TINS. - 1995. - V. 18. - P. 299-306. Tareilus, E. Presynaptic calcium channels: pharmacology and regulation [Text]  / E. Tareilus, H. Breer // Neurochem. Int. - 1995. - V. 26 - № 6. - P. 539-558. Tepikin, A. V. Extrusion of calcium from a single isolated neuron of the snail Helix pomatia [Text]  / A. V. Tepikin et al. // J. Membrane Biol. – 1992. – № 000. – P. 37-43. Van Lunteren, E. Effects of temperature on calcium current of bullfrog sympathetic neurons [Text] / E. van Lunteren, K. S. Elmslie, S. W. Jones  // J. Pysiol. — 1992.— 466 —  P. 81 –­­­ 93. Vila, L. Stimulation-induced mitochondrial [Ca2+] elevations in mouse motor terminals: comparison of wild-type with SOD1-G93A [Text] / L. Vila, E. F. Barrett, J. N. Barrett  // J. Pysiol. — 2003— 549.3 —  P. 719 –­­­ 728. White, R. Effect of high temperature and low calcium on neuromuscular transmission in frog [Text] / R. White // Th. Bioilogy — 1976. — V. 1. — P. 227–232.