Трехмерная организация синапсов IN VIVO в поле CA1 гиппокампа гибернирующих сусликов и гипотермных крыс с использованием серийных ультратонких срезов

• Автор: Медведев, Николай Ильич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гиппокамп как модель для исследования синапсов в ц.н.с.

2. Структура и функции дендритных шипиков гиппокампа

2.1. Современные методы анализа дендритных шипиков

2.1.1 Окраска по Гольджи

2.1.2 Электронная микроскопия

2.1.3 Конфокальная микроскопия и молекулярнобиологические методы

2.1.4 Трехмерная реконструкция и стереологичсский анализ

2.2. Классификации дендритных шипиков

2.3. Структура синаптического комплекса
2.3.1 Постсинаптическос уплотнение
2.3.2 Цитоскслст и цитоплазма
2.3.3 Эндоплазматический ретикулум
2.3.4 Белок синтезирующие компоненты шипиков
2.3.5 Митохондрии
2.3.6 Мультивезикулярные тельца
2.3.7 Прссинапгические везикулы
2.3.8 Астроциты
2.3.9 Химический синапс и синаптическая щель
2.4. Генезис дендритных шипиков
2.5. Функциональная роль дендритных шипиков
2.5.1. Большинство синапсов гиппокампа располагаются на дендритных шипиках
2.5.2. Шипики увеличивают плотность синапсов па дендрите
2.5.3. Шипики сайты возбуждающих входов гиппокампа
2.5.4. Шипики могут модулировать активность синапсов
2.5.5. Шипики обеспечивают специфичность синапсов через молекулярную компартментализацию и локальный синтез белков
2.5.6. Защитная функция шипиков
3. Пластичность дендритных шипиков
3.1. Длительная потенциация
3.2. Обучение
3.3. Патологии нервной системы
3.4. Циклические изменения дендритных шипиков
4. Гибернация и гипотермия как естественные модели для изучения синапсов в различных функциональных состояниях
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Биологические модели, подготовка животных
2. Приготовление образцов для световой и электронной микроскопии
3. Метод получения серийных ультратонких срезов
4. Электронная микроскопия
5. Трехмерная реконструкция и количественный стерсологический анализ дендритных шипиков и синаптических структур
6. Методы статистической обработки количественных данных и программное обеспечение
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. Обратимая ретракция дендритных шипиков как один из морфологических принципов, лежащих в основе синаптической пластичности ц.н.с.
2. Трехмерная организация тонких и грибовидных дендритных шипиков в зависимости от функционального состояния ц.н.с.
2.1. Изменение объема и площади поверхности дендритных
шиииков при гибернации и гипотермии
2.2. Изменение формы дендритных шипиков при гибернации гипотермии
3. Мулыисинаптичсские дендритные шипики и аксональные бутоны
4. Организация митохондрий в дендритах и аксонах
5. Разработка программного обеспечения для трехмерных реконструкций и анализа трехмерных объектов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


i i белок ассоциированный с микротрубочками. Мметил1аспартат. Традиционно, проблемы обучения, памяти и забывания связывают с нейронной пластичностью, в основе которой лежат изменения в синапсах. Согласно i с соавторами i , i . Считается, что всех возбуждающих аксодсидритных синапсов гиппокампа располагается на дендритных шипиках. Таким образом, предполагается, что синаптическая пластичность связана с пластичностью дендритных шипиков. К сожалению, размеры дендритных шипиков очень малы, что не позволяет адекватно оценить их светомикроскопическими методами, включая конфокальную микроскопию. , . Кроме того, иногда невозможно точно идентифицировать дендритный шипик на одиночном срезе. С появлением современных компьютеров, и специального программного обеспечения, а также с развитием технологий изготовления серийных ультратонких срезов, стало возможным получать точные количественные характеристики дендритных шипиков и других объектов. Подавляющее большинство этих работ связано с изучением пластичности синапсов i vi, в то время как исследованиям i viv уделяется намного меньше внимания. Данная работа посвящена исследованию синапсов в поле СА1 гиппокампа i viv. i . i, i, i , , . В качестве животных моделей были выбраны гибернация якутского суслика i и гипотермия крыс. Гибернация сусликов и гипотермия у крыс позволяет получить альтернативные функциональные состояния нервной гкани с низкой эффективностью синаптической передачи при гипотермиигибернации и нормально функционирующими синапсами в нормотермии. У гибернирующих сусликов температура мозга падает до 0С, а у крыс искусственно вызванная гипотермия понижаег температуру мозга до С Калабухов, Игнатьев, . При таких температурах эффективность синаптической передачи резко снижается, тогда как последующее восстановление животных до нормотермии индуцирует нормальную работу синапсов. Это позволяет провести сравнительные исследования синапсов в нормотермии и в условиях низкой функциональной активности гипотермиигибернации. Электронномикроскопические 3i исследования таких синапсов с использованием серийных ультратонких срезов позволяют осуществить поиск морфологических коррелятов синаптической передачи на субмикронном уровне. Целью настоящей работы явилось сравнительное количественное и качественное исследование i viv организации асимметричных аксодендритных синапсов в поле СА1 г иппокампа г ибернирующих сусликов и гипотермных крыс с использованием серийных ультратонких срезов и трехмерных реконструкций дендритных шипиков и синаптических органелл. На основе серийных ультратонких срезов и 3 реконструкций провести количественный стсрсологический анализ i viv 4 категорий синапсов в поле СА1 гиппокампа у гибернирующих сусликов и гипотермных крыс в альтернативных физиологических состояниях гипотермия нормотермия. Провести количественный сравнительный анализ плотности синапсов в поле СЛ1 сусликов и крыс в альтернативных физиологических состояниях. Выполнить 3 реконструкции дендритных шипиков, постсинаптических уплотнений и других синаптических структур в поле СА1 гиппокампа крысы и суслика. Разработать программное обеспечение для анализа полученных трехмерных объектов. В ходе настоящей работы установлено, что при снижении синаптической активности i viv при гибернации и гипотермии происходят обратимые изменения в структуре синапсов ретракция втягивание отдельных категорий дендритных шипиков, изменения их формы и объема. В поле СА1 впервые обнаружены мультисинаптические дендритные шипики, что расширяет наше представление об организации синапсов в ц. Показано существование мультисинаптических бутонов в поле СА1. Полученные 3 реконструкции митохондрий показывают, что в отличие от пресинаптических бутонов в дендритах существует сложная митохондриальная сеть, состоящая из гигантских ветвящихся митохондрий.