Клеточно-молекулярные механизмы, лежащие в основе быстрого нейропротектирующего действия ИЛ-10 на мозг

Декабрь 8, 2015 / Комментарии 0

Канонические сигнальные внутриклеточные пути, через которые ИЛ-10 опосредует свое действие на клетки, связаны с активацией Jak/Stat, PI3 киназа/Akt, MEK/ERK и NF-kB сигнальных путей, что, в свою очередь, приводит к активации генов, продукты которых, с одной стороны, ингибируют апоптоз, а с другой — стимулируют протектируюгцие механизмы клеток организма. Модулирующие эффекты ИЛ-10, опосредованные этой цепочкой событий, развиваются с большой задержкой и требуют для своей реализации несколько часов или суток. Однако наши нижеприводимые экспериментальные результаты, а также, современные литературные данные показывают, что, в отличие от канонических представлений о действии цитокинов, влияние этих медиаторов иммунной системы на активность нейронов может наблюдаться уже в течение нескольких минут после их приложения к мембране нервных клеток (быстрые модулирующие эффекты). В связи с этими новыми представлениями целью нашей работы по программе ФИМ было исследование роли различных типов К+-каналов, внутриклеточного Ca2+, Са2+/кальмодулии-зависимой протеинкиназы II и AMPA рецепторов основного возбуждающего нейромедиатора мозга глутамата в модулирующих эффектах ИЛ-10.

Роль функциональной активности кальций-зависимых калиевых каналов большой проводимости и фоновых 2Р калиевых каналов в нейропротектирующем действии ИЛ-10

Известно, что АТФ-зависимые калиевые каналы, Са2+-активируемые калиевые каналы и фоновые 2Р калиевые каналы являются одними из основных мишеней действия гипоксии, через которые она влияет на возбудимость нервных клеток. Таким образом, эти калиевые каналы могут быть потенциальными мишенями, через которые ИЛ-10 оказывает свое нейромодулирующее антигипоксическое действие на индуцируемые гипоксией нарушения в активности нейронов мозга. Проверка этого предположения показала следующее. Использовался метод регистрации популяционных спайков от пирамидных нейронов поля CAl в срезах гиппокампа мозга крысы до, во время и после предъявления кратковременных эпизодов гипоксии. С помощью селективного блокатора BKСa калиевых каналов ибериотоксина и неселективных блокатора и активатора 2Р калиевых каналов, соответственно, бупивакаина и рилузола, оценивалось участие этих каналов в механизмах угнетающего действия ИЛ-10 (1 нг/мл) на способность кратковременных эпизодов гипоксии устранять активность нейронов во время гипоксии и индуцировать у них развитие постгипоксической гипервозбудимости. Результаты исследований показали, что BKСa калиевые каналы принимают важное участие в механизмах устраняющего действия ИЛ-10 как на способность гипоксии угнетать активность пирамидных нейронов поля CA1 гиппокампа во время эпизода гипоксии, так и на развитие в этих нейронах постгипоксической гипервозбудимости. Получены также предварительные данные о том, что фоновые 2Р калиевые каналы могут участвовать в механизмах антигипоксического действия ИЛ-10 на индуцируемое гипоксией угнетение активности пирамидных нейронов поля CAl гиппокампа непосредственно во время эпизода гипоксии. Таким образом, результаты исследований по проекту позволили получить принципиально новые данные о роли этих двух типов мембранных калиевых каналов в механизмах нейропротектирующего действия антивосиалительиого цитокина ИЛ-10 при нарушениях активности нейронов мозга, индуцируемых гипоксией.

Модулирующее действие ИЛ-10 на внутриклеточные Са2+-ответы при индуцируемом гипоксией или ишемией повреждении культивируемых клеток гиппокампа

В этих исследованиях были использованы in vitro модели гипоксии и ишемии на первичной культуре нейронов гиппокампа и кальциевый зонд Fura-2M для оценки внутриклеточного Са2+-ответа. Анализ влияния ИЛ-10 (1 нг/мл) на Са2+-ответ, вызванный сопряженным приложением к культивируемым нейронам гиппокампа агониста возбуждающих глутаматных рецепторов NMDA и кратковременных эпизодов гипоксии, выявил, что данный антивоспалительный цитокин устраняет высвобождение Ca2+ из инозитолтрифосфатзависимых участков эндоплпзматического ретикулума. Этот нейромодулирущий эффект ИЛ-10 развивался быстро в течение нескольких десятков минут и устранял индуцируемую гипоксией гибель ГАМКергических нейронов в первичной культуре клеток гиппокампа. Таким образом, мишенью действия ИЛ-10 являются инозитолтрифосфат-, но не рианодин-зависимые участки высвобождения Ca2+ из эндоплпзматического ретикулума нейронов в первичной культуре клеток гиппокампа мозга крысы при гипоксических условиях. Анализ влияния ИЛ-10 на вызванную in vitro ишемией гибель культивируемых клеток гиппокампа обнаружил, что в концентрации 1 нг/мл этот антивоспалительный цитокин снижает амплитуду внутриклеточного Са2+-ответа и перестраивает структуру самого ответа на фоне ишемии, что приводит к достоверному снижению числа мертвых астроцитов и нейронов в первичной культуре клеток гиппокампа. Нейропротектирующее действие ИЛ-10 развивалось через 15 минут и достигало максимального эффекта через 24 часа после его приложения к культивируемым клеткам гиппокампа. Таким образом, результаты этих исследований позволили получить принципиально новые данные о роли внутриклеточных депо ионов кальция в механизмах нейропротектирующего действия антивоспалительного цитокина ИЛ-10 при повреждениях нейронов мозга, индуцируемых гипоксией и ишемией.

ИЛ-10 восстанавливает вызванное гипоксией угнетение экспрессии альфа-субъединицы Са2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы

Целью этих исследований было оценить действие ИЛ-10 на вызванные кратковременными эпизодами гипоксии нарушения в экспрессии α- и β-субъединицы Ca2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CaMKII) в переживающих срезах гиппокампа мозга крысы. Экспрессию субъединиц CaMKII оценивали с помощью специфических антител методом Вестерн-блоттинга в гомогенатах срезов гиппокампа.

Уже через 10 минут после окончания эпизодов гипоксии на фоне ИЛ-10 (1 нг/ мл) наблюдалось восстановление вызванного эпизодами гипоксии снижения экспрессии α-субъединицы CaMKII до значений, наблюдаемых в срезах гиппокампа без гипоксических воздействий. Таким образом, ИЛ-10 способен восстанавливать вызванное гипоксией угнетение экспрессии а-субъединицы Са2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II, что свидетельствует о гомеостатической нейромодулирующей функции этого антивоспалительного цитокина.

ИЛ-10 восстанавливает вызванное гипоксией угнетение экспрессии GIuA1-субъединицы AMPA рецепторов глутумата

Дальнейшей целью наших исследований было оценить действие ИЛ-10 на вызванные кратковременными эпизодами гипоксии нарушения в экспрессии GluA1-субъединицы АМРА-рецепторов глутамата, играющих ключевую роль в передаче возбуждающего сигнала в глутаматных синапсах мозга. Популяционные спайки регистрировали в поле CA1 срезов гиппокампа мозга крысы до, во время и после действия кратковременных эпизодов гипоксии. Экспрессию GluA1-субъединицы АМРА-рецепторов оценивали с помощью специфических антител методом Becтерн-блоттинга в гомогенатах срезов гиппокампа. Через несколько минут после окончания эпизодов гипоксии на фоне ИЛ-10 (1 нг/мл) наблюдалось восстанавление уровня экспрессии GluA1-субъединицы АМРА-рецепторов, сниженного после эпизодов гипоксии, до значений, наблюдаемых в срезах гиппокампа без гипоксических воздействий. Эти результаты указывают на существование нового неканонического механизма, посредством которого антивоспалительный цитокин ИЛ-10 способен оказывать быстрые модулирующие действия на активность нейронов, предохраняющие индуцируемые гипоксией нарушения в этой активности.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также