Особенности рециклирования синаптических везикул в нервно-мышечных синапсах лягушки и мыши

• Автор: Захаров, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 03.00.13, 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 99 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность исследования

Цель и задачи исследования.

Положения, выносимые на защиту.

Научная новизна

Научнопрактическая ценность.

Апробация работы.

Структура и объм диссертации

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Строение и функция синапса. Деление везикул на группы и подвижность их в нервном окончании.
1.2. Основные этапы везикулярного цикла.
1.2.1. Экзоцитоз. Докирование, праймирование, полное и частичное слияние синаптических везикул
1.2.2. Эндоцитоз. Основные свойства процесса восстановления мембранного материала, судьба вновь образованных везикул
1.2.3. Движение везикул между кластерами
1.3. Моделирование как способ обобщения знаний о синаптической передаче и как метод исследования везикулярного цикла
1.3.1. Теоретические подходы к изучению синаптического проведения.
1.3.2. Описание динамики красителя
1.3.3. Современные подходы к моделированию процессов экзоэндоцитоза.
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Электрофизиология
2.2. Квантовый анализ.
2.3. Флуоресцентная микроскопия.
2.4. Математическое моделирование.
Ограничения модели
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1.1. Изменение квантового состава ПКП при длительной высокочастотной активности.
3.1.2. Количественная оценка квантовой секреции медиатора при длительном высокочастотном раздражении.
3.1.3. Динамика загрузки красителя при длительном высокочастотном раздражении
3.1.4. Динамика выгрузки БМ 1 из двигательных НО при длительном высокочастотном раздражении
3.1.5. Соотношение экзо и эндоцитоза синаптических везикул при длительном высокочастотном раздражении.
3.1.6. Сопоставление кинетики секреции медиатора и динамики выгрузки красителя при длительном ритмическом раздражении. Определение минимального времени рециклирования синаптических везикул
3.2. Моделирование рециклирования синаптических везикул
3.2.1. Везикулярный цикл с точки зрения математического описания. Переменные и параметры модели
3.2.2. Развитие модельного представления.
3.2.3. Модель с одним пулом везикул
3.2.4. Модель с двумя пулами везикул и с одним типом эндоцитоза
3.2.5. Детализация эндоцитоза в НО лягушки модель с двумя типами эндоцитоза и двумя пулами везикул
3.2.6. Модель с тремя пулами везикул.
3.2.8. Моделирование потери красителя ГМ 1 двигательными
нервными окончаниями при высокочастотной активации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Определение параметров и свойств везикулярного цикла в настоящее время является сложной задачей, и пока нет единого мнения об общих принципах устройства и функционирования механизма рециклирования везикул. Предполагаются разные варианты разделения везикул на функциональные или структурные группы, называемые везикулярными пулами. Обсуждаются разные варианты участия везикулярных пулов в секреции медиатора vi . В настоящее время непрерывно ведутся исследования в данной области. Для изучения разных этапов рециклирования синаптических везикул наиболее часто применяются электрофизиологические методы и флуоресцентная микроскопия. Однако, несмотря на существенное развитие этих подходов, сами по себе они не могут раскрыть всех особенностей процессов, протекающих внутри нервного окончания, хотя и отражают их. Применение флуоресцентных красителей 1 и др. Однако эти методы не позволяют проследить, как происходит взаимодействие различных пулов везикул во время высокочастотной активности синапса, ответить на вопрос об их количестве и путях возобновления , i , , i , Зефиров . I. и др. Процессы перехода везикул между пулами остаются практически неизученными. Более детально исследовать механизмы рециклирования везикул возможно благодаря применению описанных подходов в комплексе с математическим моделированием, которое позволяет обобщать экспериментальные данные и анализировать предположения, о причинах экспериментально наблюдаемых явлений. В данной работе проведено исследование процессов экзо эндоцитоза и рециклирования синаптических везикул с применением комплекса методов, включающего электрофизиологию, флуоресцентную микроскопию и математическое моделирование. Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключается в исследовании пресинаптического везикулярного цикла в двигательных нервных окончаниях холоднокровных и теплокровных животных, лягушки и мыши. Провести электрофизиологические эксперименты по исследованию динамики амплитуды и квантового состава ПКП в ходе длительного высокочастотного раздражения, отражающей истощение и возобновление запасов синаптических везикул, участвующих в секреции медиатора. Провести анализ загрузки флуоресцентного красителя 1 в нервные окончания в процессе и после завершения высокочастотного раздражения для определения динамики эндоцитоза синаптических везикул во время и после высокочастотного раздражения. Проанализировать динамику выгрузки красителя из НО при высокочастотной активности для оценки интенсивности экзоцитоза синаптических везикул. Определить скорость рециклирования синаптических везикул в двигательных нервных окончаниях лягушки и мыши. Построить различные варианты модели везикулярного цикла, позволяющие описать экспериментальные результаты, полученные с помощью электрофизиологического метода и флуоресцентной микроскопии. Разработать метод поиска оптимальных значений параметров различных вариантов модели везикулярного цикла для определения степени согласованности этих вариантов с экспериментальными данными. Положения, выносимые на защиту. Везикулы в двигательных нервных окончаниях лягушки образуют зри взаимодействующих пула. Восстановление везикул при высокочастотной активности обеспечиваю два типа эндоцитоза, и включение везикул в пулы происходит по двум различным путям. Везикулы двигательных нервных окончаний мыши разделены на два пула, а восстановление везикул при высокочастотной активности обеспечивает один тип эндоцитоза. Скорость эндоцитоза прямопропорциональна общему количеству везикул, встроенных в пресинаптическую мембрану. Разработаны модели везикулярных циклов в двигательных нервных окончаниях лягушки и мыши, позволяющие с высокой точностью описать динамику квантового состава ПКП и захват красителя нервными окончаниями при высокочастотной активности. Научная новизна. Впервые проведено сравнительное исследование экзо эндоцитоза и рециклирования синаптических везикул в двигательных нервных окончания теплокровных и холоднокровных животных лягушки и мыши. Рассчитаны времена рециклирования синаптических везикул.