Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы
С использованием метода фиксации потенциала/тока в конфигурации «целая клетка» была изучена роль высокочувствительного к тетраэтиламмонию (ТЭА) компонента интегрального калиевого тока в формировании высокочастотной тонической импульсации, генерируемой ганглиозными клетками сетчатки (ГКС) крысы....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Нейрофизиология |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68399 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы / К.И. Кузнецов, В.Ю. Маслов, С.А. Федулова, Н.С. Веселовский // Нейрофизиология. — 2011. — Т. 43, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-68399 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-683992014-09-23T03:01:45Z Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы Кузнецов, К.И. Маслов, В.Ю. Федулова, С.А. Веселовский, Н.С. С использованием метода фиксации потенциала/тока в конфигурации «целая клетка» была изучена роль высокочувствительного к тетраэтиламмонию (ТЭА) компонента интегрального калиевого тока в формировании высокочастотной тонической импульсации, генерируемой ганглиозными клетками сетчатки (ГКС) крысы. З використанням методу фіксації потенціалу/струму в конфігурації «ціла клітина» було досліджено роль високочутливого до тетраетиламонію (ТЕА) компонента інтегрального калієвого струму у формуванні високочастотної тонічної імпульсації, генерованої гангліозними клітинами сітківки (ГКС) щура. 2011 Article Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы / К.И. Кузнецов, В.Ю. Маслов, С.А. Федулова, Н.С. Веселовский // Нейрофизиология. — 2011. — Т. 43, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68399 577.352.54/612.843 ru Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
С использованием метода фиксации потенциала/тока в конфигурации «целая клетка» была изучена роль высокочувствительного к тетраэтиламмонию (ТЭА) компонента интегрального калиевого тока в формировании высокочастотной тонической импульсации, генерируемой ганглиозными клетками сетчатки (ГКС) крысы. |
| format |
Article |
| author |
Кузнецов, К.И. Маслов, В.Ю. Федулова, С.А. Веселовский, Н.С. |
| spellingShingle |
Кузнецов, К.И. Маслов, В.Ю. Федулова, С.А. Веселовский, Н.С. Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы Нейрофизиология |
| author_facet |
Кузнецов, К.И. Маслов, В.Ю. Федулова, С.А. Веселовский, Н.С. |
| author_sort |
Кузнецов, К.И. |
| title |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| title_short |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| title_full |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| title_fullStr |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| title_full_unstemmed |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| title_sort |
роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы |
| publisher |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68399 |
| citation_txt |
Роль тетраэтиламмонийчувствительного компонента калиевого тока в генерации высокочастотной тонической импульсации ганглиозными клетками сетчатки крысы / К.И. Кузнецов, В.Ю. Маслов, С.А. Федулова, Н.С. Веселовский // Нейрофизиология. — 2011. — Т. 43, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| series |
Нейрофизиология |
| work_keys_str_mv |
AT kuznecovki rolʹtetraétilammonijčuvstvitelʹnogokomponentakalievogotokavgeneraciivysokočastotnojtoničeskojimpulʹsaciiganglioznymikletkamisetčatkikrysy AT maslovvû rolʹtetraétilammonijčuvstvitelʹnogokomponentakalievogotokavgeneraciivysokočastotnojtoničeskojimpulʹsaciiganglioznymikletkamisetčatkikrysy AT fedulovasa rolʹtetraétilammonijčuvstvitelʹnogokomponentakalievogotokavgeneraciivysokočastotnojtoničeskojimpulʹsaciiganglioznymikletkamisetčatkikrysy AT veselovskijns rolʹtetraétilammonijčuvstvitelʹnogokomponentakalievogotokavgeneraciivysokočastotnojtoničeskojimpulʹsaciiganglioznymikletkamisetčatkikrysy |
| first_indexed |
2025-07-05T18:15:37Z |
| last_indexed |
2025-07-05T18:15:37Z |
| _version_ |
1836831827917012992 |
| fulltext |
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 1 11
УДК 577.352.54/612.843
К. И. КУЗНЕЦОВ1, В. Ю. МАСЛОВ1,2, С. А. ФЕДУЛОВА1,2,
Н. С. ВЕСЕЛОВСКИЙ1,2
РОЛЬ ТЕТРАЭТИЛАММОНИЙЧУВСТВИТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА
КАЛИЕВОГО ТОКА В ГЕНЕРАЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТОНИЧЕСКОЙ
ИМПУЛЬСАЦИИ ГАНГЛИОЗНЫМИ КЛЕТКАМИ СЕТЧАТКИ КРЫСЫ
Поступила 31.10.10
С использованием метода фиксации потенциала/тока в конфигурации «целая клетка»
была изучена роль высокочувствительного к тетраэтиламмонию (ТЭА) компонента ин-
тегрального калиевого тока в формировании высокочастотной тонической импульса-
ции, генерируемой ганглиозными клетками сетчатки (ГКС) крысы. Аппликации 0.5 мМ
ТЭА приводили к снижению частоты вызванной тонической импульсации ГКС на 63 %
(от 55 ± 10 в контроле до 26 ± 5 с–1 в присутствии блокатора; n = 11). Длительность оди-
ночного потенциала действия на уровне полуамплитуды в данном случае увеличивалась
на 64 % (от 1.1 ± 0.1 до 1.8 ± 0.1 мс; n = 11), скорость реполяризации снижалась на 54 %
(от ‑101 ± 9 до ‑46 ± 5 мВ/мс; n = 11), а амплитуда следовой гиперполяризации – на 62 %
(от ‑16 ± 2 до ‑6 ± 2 мВ; n = 11). Под действием 0.5 мМ ТЭА амплитуда интегрального
калиевого тока в ГКС уменьшалась; при этом чувствительный к блокатору компонент
тока был равен 0.41 ± 0.05 нА (n = 6; значение в контроле составляло 1.62 ± 0.14 нА;
n = 12). Таким образом, умеренное (в среднем на 25 %) снижение амплитуды калие-
вого тока существенно влияло на характеристики импульсной активности ГКС. ТЭА‑
чувствительный компонент тока был подобен описанному в литературе калиевому току
Kv3.1/Kv3.2. Полученные данные указывают на ключевую роль высокочувствительного
к ТЭА компонента калиевого тока (предположительно идущего через каналы Kv3.1/Kv3)
в генерации высокочастотной тонической активности ГКС.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ганглиозные клетки сетчатки, высокочастотная импульса-
ция, калиевый ток, тетраэтиламмоний.
1 Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев
(Украина).
2 Международный центр молекулярной физиологии НАН Украины, Киев
(Украина).
Эл. почта: kir.kuznet@gmail.com (К. И. Кузнецов).
ВВЕДЕНИЕ
Ганглиозные клетки сетчатки (ГКС) – нейроны, пе-
редающие в ЦНС импульсацию от биполярных и
амакриновых клеток, – играют важную роль в ин-
теграции, кодировании и обработке зрительной ин-
формации. Характер электрической активности и
особенности ионных проводимостей ГКС у различ-
ных видов животных были описаны ранее весьма
подробно [1–3], однако механизмы, обеспечиваю-
щие тоническую генерацию высокочастотной им-
пульсной активности этими клетками, требуют бо-
лее детального изучения.
Как установлено в настоящее время, высокоча-
стотный характер импульсации многих типов ней-
ронов обусловлен тем, что в мембранах данных кле-
ток экспрессируются калиевые каналы Kv3.1/Kv3.2,
т. е. высокопороговые каналы задержанного вы-
прямления с медленной инактивацией [4–6]. Ки-
нетика активации/деактивации указанных каналов
способствует быстрой реполяризации мембраны
и, следовательно, развитию потенциалов действия
(ПД), имеющих малую длительность, без актива-
ции токов, которые обусловливают увеличение
рефрактерного периода [5]. Существенная роль ка-
налов Kv3.1/Kv3.2 в формировании импульсации
ГКС была установлена у рыб [1]. Эти данные, од-
нако, не могут быть прямо экстраполированы на
ГКС млекопитающих, что связано с существенны-
ми различиями электрофизиологических свойств
ГКС у разных видов животных [2, 3].
Известно, что Kv3.1/Kv3.2‑каналы блокируют-
ся тетраэтиламмонием (ТЭА) в весьма низких кон-
центрациях (IC50 = 0.15 мМ) [7]. Фармакологиче-
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 112
К. И. КУЗНЕЦОВ, В. Ю. МАСЛОВ, С. А. ФЕДУЛОВА, Н. С. ВЕСЕЛОВСКИЙ
ские характеристики калиевых каналов указывают
на то, что в условиях аппликации 0.5 мМ ТЭА
Kv3.1/Kv3.2‑проводимость блокируется практиче-
ски полностью. При этом, однако, нельзя исклю-
чить влияния блокатора на проводимость калиевых
каналов ряда других типов – потенциалуправляе-
мых Kv1.1, Kv3.3/Kv3.4 и Kv7.2 (KCNQ2), а также
кальцийактивируемых (BK) [4–7] (подробнее см. в
Обсуждении). Можно полагать, что выяснение вли-
яния ТЭА, действующего в низких концентрациях,
на функциональные свойства ГКС позволит чет-
че установить роль калиевого тока, идущего через
Kv3.1/Kv3.2‑каналы, в генерации высокочастотной
тонической импульсации упомянутыми выше ней-
ронами сетчатки.
МЕТОДИКА
Исследования были проведены на четырех–
шестинедельных белых крысах линии Вистар. Жи-
вотных умерщвляли путем помещения их в атмос-
феру CO2 с последующей декапитацией; данный
прием находится в соответствии с правилами рабо-
ты с подопытными животными в учреждениях НАН
Украины. Глазные яблоки удаляли и вскрывали по
границе ora serrata; хрусталик удаляли, после чего
сетчатку отслаивали от пигментного эпителия и
перерезали зрительный нерв в области оптическо-
го диска. Сетчатку фиксировали иглами диаметром
25 мкм ганглиозным слоем вверх ко дну регистра-
ционной камеры (объем ~1 мл). Камеру помеща-
ли на предметном столике прямого микроскопа. В
работе использовали водноиммерсионный объек-
тив Olympus LUMPlan 40X с рабочим расстоянием
3.6 мм.
Внутреннюю ограничительную мембрану, образо-
ванную отростками мюллеровских глиальных клеток,
и слой оптических волокон, ограничивающие доступ
к сомам ГКС, удаляли механически с помощью кончи-
ка пэтч‑пипетки, как было описано ранее [2, 3]. Отве-
дение токов осуществляли от клеток, имеющих глад-
кую поверхность и негранулированную цитоплазму.
Отведения выполняли при комнатной температуре
(t ~22 ºC).
Регистрационную камеру перфузировали со ско-
ростью ~2 мл/мин насыщенным карбогеном внекле-
точным раствором, содержащим в себе (в миллимо-
лях на 1 л): NaCl – 140, KCl – 3, CaCl2 – 2, MgCl2 – 2,
HEPES – 10, глюкозу –12; pH доводили до 7.4 при по-
мощи NaOH. Состав внутриклеточного раствора был
следующим (в миллимолях на 1 л): калий‑глюконат –
100, KCl – 50, MgCl2 – 5, EGTA – 10, HEPES – 20;
pH доводили до 7.4 путем добавления KOH. Блока-
торы в необходимой концентрации добавляли непо-
средственно в перфузирующий раствор.
Отведения в режиме фиксации тока/потенциала
в конфигурации “целая клетка” осуществляли с ис-
пользованием усилителя Axopatch‑200B. Сигналы
подвергали низкочастотной фильтрации (частота
среза 5 кГц). Трансмембранные токи и потенциа-
лы записывали и сохраняли для последующего ана-
лиза с помощью АЦП Digidata 1322A, подключен-
ного к персональному компьютеру с программным
обеспечением pCLAMP 8.2 («Axon Instruments»,
США). Сигналы оцифровывали с частотой дискре-
тизации 104 с–1.
Для отведения использовали пэтч‑пипетки
из боросиликатного стекла с диаметром кончи-
ка 1–1.5 мкм; сопротивление пипеток составляло
4–7 MОм. Ёмкостные артефакты пипеток компен-
сировали после образования гигаомного контакта
непосредственно перед прорывом клеточной мем-
браны. Клеточную ёмкость не компенсировали, а
соответствующие артефакты использовали в каче-
стве удобного маркера для корректного вычитания
токов (см. ниже).
Анализировали только данные, полученные на
клетках со стабильным мембранным потенциа-
лом (МП) покоя не менее –50 мВ и ПД, превыша-
ющими нулевой уровень МП. Высокая амплиту-
да ПД (среднее значение которой в наших опытах
составляло 87 ± 4 мВ; n = 11) была дополнитель-
ным критерием отведения именно от ГКС, а не от
амакриновых клеток (амплитуда ПД в последних в
среднем составляет 55 мВ [3]). Все опыты с фикса-
цией тока проводили при поддерживаемом потен-
циале –70 мВ, для чего через клетку пропускали
соответствующий гиперполяризующий ток.
Сопротивление, постоянную времени и емкость
мембраны клеток измеряли в режиме фиксации
тока соответственно характеристикам электрото-
нического потенциала, вызванного приложением
гиперполяризующего толчка тока малой амплиту-
ды (–10 пА) и усредненного.
Генерацию ПД в ГКС вызывали приложением
серий деполяризующих прямоугольных толчков
тока длительностью 500 мс с инкрементом ампли-
туды 5–10 пА. Максимальная амплитуда стимула
для различных клеток варьировала от 50 до 300 пА
(в зависимости от сопротивления мембраны клет-
ки); приложение толчков тока большей амплиту-
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 1 13
РОЛЬ ТЕТРАЭТИЛАММОНИЙЧУВСТВИТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА КАЛИЕВОГО ТОКА
ды вызывало блокирование генерации ПД. Анали-
зировались лишь данные, касающиеся тонических
нейронов, т. е. клеток, способных постоянно гене-
рировать ПД во время действия деполяризующего
стимула. Для большинства исследованных клеток
мгновенная частота генерации ПД была максималь-
ной в начале приложения деполяризующего толчка
тока; потом она экспоненциально снижалась и че-
рез 200–300 мс достигала стационарного уровня.
Как параметр, характеризующий способность дан-
ной клетки к высокочастотной генерации, мы опре-
деляли максимальное значение средней частоты
ПД, измеренное в пределах последних 100 мс дей-
ствия соответствующего длительного деполяризу-
ющего стимула [2].
Параметры отдельного ПД измеряли в услови-
ях минимальной сверхпороговой стимуляции. Для
каждой клетки учитывали порог генерации ПД, его
амплитуду, длительность на уровне половины ам-
плитуды (t0.5), скорость реполяризации и амплитуду
следовой гиперполяризации.
Анализ потенциалуправляемых калиевых токов
клетки производили в режиме фиксации тока по-
сле тестирования тонического характера генерации
ПД, затем переходили к измерению токов в режи-
ме фиксации потенциала. Блокирование входящих
натриевых и кальциевых токов обеспечивалось ис-
пользованием соответственно 1 мкМ тетродотокси-
на (ТТХ) и 200 мкМ хлорида кадмия. Поддерживае-
мый потенциал был равен –70 мВ. Непосредственно
перед приложением командного деполяризующего
толчка на клетку с целью устранения инактивации
калиевых токов подавали преимпульс длительно-
стью 200 мс, гиперполяризующий ее мембрану до
–100 мВ. Для активации калиевого тока использова-
ли деполяризующие толчки длительностью 400 мс
с инкрементом +10 мВ (до +40 мВ). Характеристи-
ки ТЭА‑чувствительного тока определяли в ходе
последующего анализа путем поточечного вычита-
ния значений тока в присутствии блокатора от кон-
трольных значений. Для построения усредненной
вольт‑амперной характеристики соответствующие
данные нормировали относительно контрольного
значения тока при потенциале +40 мВ.
В работе применялись реактивы производства
«Sigma» (США).
Числовые данные представлены ниже в виде
средних ± ошибка среднего. Для межгрупповых
сравнений использовался парный t‑тест Стьюден-
та. Различия средних считали статистически до-
стоверными при P < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Пассивные электрические свойства ГКС. Среднее
значение потенциала покоя в исследованной груп-
пе ГКС составляло –50 ± 1 мВ (n = 11), что согла-
суется с данными, полученными в других работах
[1–3]. Сопротивление мембраны (среднее значение
0.8 ± 0.15, диапазон 0.3–1.4 ГОм), постоянная вре-
мени мембраны (20 ± 3, 9–42 мс) и ёмкость (30 ± 4,
11–50 пФ) существенно варьировали у разных кле-
ток. Такой разброс индивидуальных значений со-
гласуется с результатами, которые были получены
ранее на ГКС, относящихся к морфологически раз-
личным типам [2].
Характер импульсной активности и форма от-
дельных ПД. Высокочастотная тоническая импуль-
сация была зарегистрирована в 11 ГКС (рис. 1, А,
1). Средняя частота такой импульсации составляла
55 ± 10 с–1 (n = 11); частота генерации ПД различ-
ными клетками варьировала от 28 до 77 с–1.
Средние значения измеренных параметров ПД
клеток с тонической импульсацией (n = 11) были
следующими: порог генерации –46 ± 2 мВ, ампли-
туда 87 ± 4 мВ, t0.5 1.1 ± 0.1 мс, скорость реполяри-
зации –102 ± 11 мВ/мс и амплитуда следовой ги-
перполяризации –18 ± 2 мВ (рис. 1, Б).
Влияние блокаторов калиевых каналов на им-
пульсацию ГКС и форму ПД. Аппликация 0.5 мМ
ТЭА существенно (в среднем на 63 %) снижала ча-
стоту импульсации во всех тестированных клетках
(рис. 1, А, 2); среднее значение частоты тонической
активности в присутствии блокатора в данной кон-
центрации составляло 26 ± 5 с–1 (n = 11).
После аппликации ТЭА ряд параметров одиноч-
ного ПД изменялись. Длительность («ширина») ПД
увеличивалась на 64 % (в среднем до 1.8 ± 0.3 мс),
амплитуда следовой гиперполяризации снижалась
на 62 (до –6 ± 2 мВ), а скорость реполяризации – на
54 % (до –46 ± 5 мВ/мс; n = 11), причем соответ-
ственные изменения отмечались во всех случаях.
При этом порог генерации и полная амплитуда ПД
достоверно не изменялись (рис. 1, Б).
Нормированные соответственно контрольным
величинам средние значения измеренных параме-
тров в присутствии блокатора в указанной концен-
трации приведены на рис. 1, В.
Потенциалуправляемые калиевые токи в ГКС
крыс. Калиевые токи регистрировали, как указы-
валось выше, в условиях блокирования входящих
потенциалуправляемых натриевых и кальциевых
токов с помощью соответственно 1 мкМ ТТХ и
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 114
К. И. КУЗНЕЦОВ, В. Ю. МАСЛОВ, С. А. ФЕДУЛОВА, Н. С. ВЕСЕЛОВСКИЙ
20 мВ
2.0
ЧИ П АПД СР АСГ t0.5
1.5
1.0
0.5
0.0
20 мВ
100 мс
СР
АПД
П
АСГ
t0.5
1 мс
А
Б В
1 2
Р и с. 1. Влияние аппликации 0.5 мМ тетраэтиламмония (ТЭА) на частоту импульсной активности и параметры потенциалов
действия (ПД), генерируемых ганглиозными клетками сетчатки глаза крысы.
А – серии ПД, вызванные приложением ступеньки деполяризующего тока амплитудой 50 пА и длительностью 500 мс в условиях
контроля (1) и аппликации 0.5 мМ ТЭА (2). Б – изображение одиночного ПД в контроле и в присутствии ТЭА (сплошная и штриховая
линии соответственно). В – диаграмма нормированных (относительно контрольных величин, принятых за единицу) средних
значений частоты импульсации и параметров отдельного ПД в присутствии ТЭА. ЧИ – средняя частота импульсации нейронов,
П – порог возникновения ПД, АПД – амплитуда ПД, СР – скорость реполяризации, АСГ – амплитуда следовой гиперполяризации,
t0.5 – длительность ПД на уровне 50 % его амплитуды. Двумя и тремя звездочками показаны случаи значимых отличий от контроля
с Р < 0.01 и Р < 0.001 соответственно.
Р и с. 1. Вплив аплікації 0.5 мМ тетраетиламонію на частоту імпульсної активності та параметри потенціалів дії, генерованих
гангліозними клітинами сітківки ока щура.
200 мкМ хлорида кадмия. Действие деполяризую-
щих тест‑потенциалов, превышающих ‑40 мВ, вы-
зывало входящие токи, инактивация которых была
медленной или практически отсутствовала (рис. 2,
А, 1). Средняя максимальная амплитуда исследуе-
мого калиевого тока (при потенциале +40 мВ) была
равна 1.62 ± 0.14 нА (n = 12). Блокирующее влия-
ние ТЭА на калиевые токи тестировали с использо-
ванием той же его концентрации, что и в опытах с
фиксацией тока (0.5 мМ). Аппликация ТЭА приво-
дила к умеренному (~25 %), но статистически до-
стоверному подавлению интегрального калиевого
тока (А, 2). Средняя величина ТЭА‑чувствительного
компонента («разностного» тока) при потенциа-
ле +40 мВ составляла 0.41 ± 0.05 нА (n = 6). Дан-
ный ток (А) по своим свойствам (потенциал акти-
вации, медленная или практически отсутствующая
инактивация) был подобен описанным в литерату-
ре Kv3.1/Kv3.2‑токам, зарегистрированным как в
различных нативных нейронах [4, 5, 8–11], так и
в искусственных экспрессионных системах [4, 5].
Графики усредненной вольт‑амперной характери-
стики интегрального калиевого тока и «разностно-
го» тока приведены на Б.
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 1 15
РОЛЬ ТЕТРАЭТИЛАММОНИЙЧУВСТВИТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА КАЛИЕВОГО ТОКА
40 мВ
1.0
–80 –60 –40 –20 0 20 40 мВ
0.8
0.6
0.4
0.2
–70 мВ
–100 мВ
А
1
1
2
2
Б
В
Р и с. 2. Потенциалуправляемые калиевые
токи в ганглиозных клетках сетчатки глаза
крысы.
А – интегральные калиевые токи,
которые вызывались путем приложения
деполяризующего стимула длительностью
400 мс, изменяемого с инкрементом
+10 мВ до уровня +40 мВ, в условиях
нормы (1) и после аппликации 0.5 мМ
тетраэтиламмония – ТЭА (2). Б – ТЭА‑
чувствительный компонент калиевого тока,
полученный путем поточечного вычитания
значений тока в присутствии ТЭА, из
токов, регистрируемых в контрольных
условиях. В – усредненные вольт‑амперные
характеристики (ВАХ) калиевых токов.
Значения амплитуд токов нормированы
относительно значений калиевого тока в
контроле при потенциале +40 мВ. 1 – ВАХ
интегрального калиевого тока, 2 – ВАХ
ТЭА‑чувствительного компонента тока
(разности токов, наблюдаемых в условиях
контроля и аппликации 0.5 мМ ТЭА).
Р и с. 2. Потенціалкеровані калієві струми в
гангліозних клітинах сітківки ока щура.
ОБСУЖДЕНИЕ
С помощью электрофизиологического отведения в
конфигурации “целая клетка” в условиях фиксации
тока/потенциала мы исследовали свойства ГКС
крыс, обусловливающие генерацию этими нейро-
нами импульсной активности определенного типа
(тонической и имеющей относительно высокую ча-
стоту). ГКС млекопитающих заметно различают-
ся по своим морфологическим, функциональным
и электрофизиологическим свойствам. Однако не-
которые особенности импульсации у большинства
этих клеток достаточно сходны. ГКС генерируют
высокочастотные тонические последовательности
ПД в ответ на длительную деполяризацию [2]. Все
исследованные нами в данной работе нейроны ге-
нерировали ПД относительно малой длительности
(t0.5 = 1.1 ± 0.1 мс; n = 11), а их поддерживаемая ча-
стота была весьма высокой (55 ± 10 с–1; n = 11). По
своим электрофизиологическим свойствам такие
ГКС подобны некоторым центральным нейронам,
также способным к генерации высокочастотной то-
нической импульсации, – ряду интернейронов нео-
кортекса [9] и гиппокампа [10], нейронам ядер со-
литарного тракта [8] и клеткам Пуркинье [11].
При аппликации блокатора калиевых каналов
ТЭА в весьма низкой концентрации (0.5 мМ) часто-
та вызванной тонической импульсации снижалась в
среднем на 62, скорость реполяризации отдельного
ПД – на 54, а амплитуда следовой гиперполяризации
– на 62 %. Длительность ПД возрастала в среднем
на 64 %. Порог генерации ПД, амплитуда и скорость
деполяризации в данном случае не претерпевали
достоверных изменений. В опытах с фиксацией по-
тенциала приложение ТЭА в той же концентрации
приводило к умеренному (на 25 %) уменьшению
амплитуды интегрального калиевого тока. Полу-
ченные результаты свидетельствуют о том, что чув-
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 116
К. И. КУЗНЕЦОВ, В. Ю. МАСЛОВ, С. А. ФЕДУЛОВА, Н. С. ВЕСЕЛОВСКИЙ
ствительный к ТЭА в низких концентрациях компо-
нент интегрального калиевого тока («разностный»
ток, зарегистрированный в наших экспериментах)
играет ключевую роль в обеспечении высокочастот-
ной тонической генерации импульсов ГКС крысы.
По своим характеристикам (значение порога акти-
вации, быстрая активация/деактивация, отсутствие
инактивации) указанный «разностный» ток был по-
добен Kv3.1/Kv3.2‑токам в различных нейронах,
описанным в литературе [4, 5, 8–11].
Кроме блокирования Kv3.1/Kv3.2‑каналов, со-
гласно имеющимся литературным данным, ТЭА
в концентрации 0.5 мМ может также блокировать
потенциалуправляемые калиевые каналы типов
Kv3.3/Kv3.4 (эффективные концентрации 0.09–
0.3 мМ), Kv1.1 (0.3–0.5 мМ) и Kv7.2 (0.16–0.5 мМ)
и, кроме того, кальцийактивируемые калиевые ка-
налы Maxi‑K (BK) (0.08–0.33 мМ) [4, 6, 7, 9].
По опубликованным данным, постоянная време-
ни инактивации потенциалуправляемых калиевых
каналов Kv3.3 и Kv3.4 составляет соответственно
240 и 20 мс [6]. Зарегистрированный в нашей рабо-
те «разностный» ток не проявлял выраженной инак-
тивации на протяжении 400 мс (рис. 2, Б). Для ка-
налов Kv7.2 характерна очень медленная кинетика
активации/инактивации (τm = 157 мс, τh = 130 мс) [6,
8]; соответственно, они не могут существенно акти-
вироваться во время развития ПД. Таким образом,
наблюдавшиеся нами эффекты аппликации ТЭА не
могут быть связаны с блокированием потенциал‑
управляемых калиевых каналов данных типов. Этот
вывод соответствует заключению о невозможности
обеспечения генерации длительной тонической им-
пульсации нейронов за счет функционирования ка-
лиевых каналов с быстрой инактивацией [10].
Известно [6, 7], что Kv1.1‑ток отличается значи-
тельно более низким порогом активации (–60 мВ),
чем зарегистрированный в нашей работе «разност-
ный» ток (рис. 2). Эта особенность исключает воз-
можность участия активации соответствующей
проводимости в генерации высокочастотной тони-
ческой импульсации ГКС крысы.
В тех нервных клетках, в которых имеются каль-
цийактивируемые калиевые каналы (BK‑каналы),
они представлены двумя популяциями [12]. Ак-
тивация первой из них обеспечивает «быстрый»
компонент ВК‑тока, который инициируется через
5–10 мс и достигает максимума через 40 мс по-
сле входа в клетку ионов кальция через потенциал‑
управляемые кальциевые каналы. Второй, «мед-
ленный», компонент активируется примерно через
50 мс после деполяризации клетки. «Медленный»
компонент ВК‑тока полностью блокируется в при-
сутствии EGTA в концентрации более 1 мМ [12]. В
нашей же работе концентрация EGTA во внутри-
клеточной среде составляла 10 мМ. Значения ча-
стоты зарегистрированной вызванной импульса-
ции практически не изменялись на протяжении
достаточно длительных отведений (до полутора
часов). Этот факт, с учетом отсутствия в использо-
вавшемся внутриклеточном растворе АТФ, позво-
ляет исключить возможность участия «быстрого»
компонента ВК‑тока в механизмах генерации высо-
кочастотной тонической импульсации ГКС. Кроме
того, изменение концентрации кальция во внекле-
точном растворе и блокирование потенциалуправ-
ляемых кальциевых каналов хлоридом кадмия не
приводили к достоверным изменениям частоты то-
нической импульсации (персональное сообщение
К. И. Кузнецова). Согласно литературным данным
[13], устранение ВК‑тока в «высокочастотных» то-
нических нейронах неокортекса под действием
специфических блокаторов вызывало незначитель-
ные изменения формы ПД; частота разрядов ука-
занных нейронов при этом не изменялась.
Таким образом, высокочувствительный к ТЭА
компонент интегрального калиевого тока игра-
ет ключевую роль в обеспечении высокочастот-
ной длительной генерации ПД ГКС взрослых крыс.
Фармакологические и кинетические свойства дан-
ного тока полностью соответствуют свойствам
Kv3.1/Kv3.2‑тока в ГКС и центральных нейронах
различных животных [4, 5, 8–11]. Полученные ре-
зультаты указывают на то, что этот компонент ин-
тегрального калиевого тока обеспечивается функ-
ционированием каналов Kv3.1 и Kv3.2.
К. І. Кузнецов1, В. Ю. Маслов1,2, С. А. Федулова1,2,
М. С. Веселовський1,2
РОЛЬ ТЕТРАЕТИЛАМОНІЙЧУТЛИВОГО
КОМПОНЕНТА КАЛІЄВОГО СТРУМУ В ГЕНЕРАЦІЇ
ВИСОКОЧАСТОТНОЇ ТОНІЧНОЇ ІМПУЛЬСАЦІЇ
ГАНГЛІОЗНИМИ КЛІТИНАМИ СІТКІВКИ ЩУРА
1 Інститут фізіології ім. О. О.Богомольця НАН України,
Київ (Україна).
2 Міжнародний центр молекулярної фізіології НАН
України, Київ (Україна).
Р е з ю м е
З використанням методу фіксації потенціалу/струму в кон-
фігурації «ціла клітина» було досліджено роль високочут-
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2011.—T. 43, № 1 17
РОЛЬ ТЕТРАЭТИЛАММОНИЙЧУВСТВИТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА КАЛИЕВОГО ТОКА
ливого до тетраетиламонію (ТЕА) компонента інтегрально-
го калієвого струму у формуванні високочастотної тонічної
імпульсації, генерованої гангліозними клітинами сітківки
(ГКС) щура. Аплікація 0.5 мМ ТЕА призводила до знижен-
ня частоти викликаної тонічної імпульсації ГКС на 63 %
(від 55 ± 10 с–1 у контролі до 26 ± 5 с–1 у присутності бло-
катора; n = 11). Тривалість окремого потенціалу дії в дано-
му випадку на рівні напівамплітуди збільшувалася на 64 %
(від 1.1 ± 0.1 до 1.8 ± 0.1 мс; n = 11), швидкість реполяриза-
ції знижувалася на 54 % (від –101 ± 9 до –46 ± 5 мВ/мс; n =
= 11), а амплітуда слідової гіперполяризації – на 62 % (від
–16 ± 2 до –6 ± 2 мВ; n = 11). Під впливом 0.5 мМ ТЕА ам‑
плітуда інтегрального калієвого струму в ГКС зменшува-
лася; при цьому чутливий до блокатора компонент струму
дорівнював 0.41 ± 0.05 нА (n = 6; значення в контролі скла-
дало 1.62 ± 0.14 нА; n = 12). Таким чином, помірне (у серед-
ньому на 25 %) зниження амплітуди калієвого струму істот-
но впливало на характеристики імпульсної активності ГКС.
ТЕА‑чутливий компонент струму був подібним до описа-
ного в літературі калієвого струму Kv3.1/Kv3.2. Отрима-
ні дані вказують на ключову роль високочутливого до ТЕА
компонента калієвого струму (вірогідно, того, що йде через
канали Kv3.1/Kv3.2) у генерації високочастотної тонічної
імпульсації ГКС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. J. Henne and G. Jeserich, “Maturation of spiking activity in
trout retinal ganglion cells coincides with upregulation of
Kv3.1‑ and BK‑related potassium channels,” J. Neurosci. Res.,
75, No. 1, 44‑54 (2004).
2. B. J. O'Brien, T. Isayama, R. Richardson, and D. M. Berson,
“Intrinsic physiological properties of cat retinal ganglion
cells,” J. Physiol., 538, No. 3, 787‑802 (2002).
3. G. Y. Wang, G. Ratto, S. Bisti, and L. M. Chalupa, “Functional
development of intrinsic properties in ganglion cells of the
mammalian retina,” J. Neurophysiol., 78, No. 6, 2895‑2903
(1997).
4. B. Rudy, A. Chow, D. Lau, et al., “Contributions of Kv3
channels to neuronal excitability,” Ann. New York Acad. Sci.,
868, 304‑343 (1999).
5. B. Rudy and C. J. McBain, “Kv3 channels: voltage‑gated K+
channels designed for high‑frequency repetitive firing,” Trends
Neurosci., 24, No. 9, 517‑526 (2001).
6. W. A. Coetzee, Y. Amarillo, J. Chiu, et al., “Molecular
diversity of K+ channels,” Ann. New York Acad. Sci., 868, 233‑
285 (1999).
7. G. A. Gutman, K. G. Chandy, S. Grissmer, et al., “International
Union of Pharmacology. LIII. Nomenclature and molecular
relationships of voltage‑gated potassium channels,” Pharmacol.
Rev., 57, No. 4, 473‑508 (2005).
8. M. L. Dallas, L. Atkinson, C. J. Milligan, et al., “Localization
and function of the Kv3.1b subunit in the rat medulla oblongata:
focus on the nucleus tractus solitarii,” J. Physiol., 562, No. 3,
655‑672 (2005).
9. A. Erisir, D. Lau, B. Rudy, and C. S. Leonard, “Function of
specific K(+) channels in sustained high‑frequency firing of
fast‑spiking neocortical interneurons,” J. Neurophysiol., 82,
No. 5, 2476‑2489 (1999).
10. C. C. Lien and P. Jonas, “Kv3 potassium conductance is
necessary and kinetically optimized for high‑frequency
action potential generation in hippocampal interneurons,” J.
Neurosci., 23, No. 6, 2058‑2068 (2003).
11. M. Martina, A. E. Metz, and B. P. Bean, “Voltage‑dependent
potassium currents during fast spikes of rat cerebellar Purkinje
neurons: inhibition by BDS‑I toxin,” J. Neurophysiol., 97, No.
1, 563‑571 (2007).
12. M. Prakriya and C. J. Lingle, “Activation of BK channels in
rat chromaffin cells requires summation of Ca(2+) influx from
multiple Ca(2+) channels,” J. Neurophysiol., 84, No. 3, 1123‑
1135 (2000).
13. T. Rothe, R. Juttner, R. Bahring, and R. Grantyn, “Ion
conductances related to development of repetitive firing in
mouse retinal ganglion neurons in situ,” J. Neurobiol., 38, No.
2, 191‑206 (1999).
|