Влияние эндогенных пептидов на токи NMDA- и AMPA-рецепторов нейронов коры, гиппокампа и мозжечка головного мозга крыс

The obtained results show that endogenous peptides play an important role in the regulation of the glutamatergic mediator system of the brain. They act in extremely low concentrations, starting at 1 × 10–14 M, their effects are concentration-dependent and reversible, thus indicating the exclusive specificity of the corresponding receptors. The range of their influence on responses of postsynaptic glutamate receptors is rather narrow and, as a rule, does not exceed 60-70% of control. We have demonstrated for the first time that CLIP blocks NMDA receptors and potentiates AMPA receptors in a wide range of concentrations (6 orders of magnitude); this is very important for manifestation of memory-stimulating effect. Somatostatin blocking NMDA receptors and potentiating AMPA receptors, also plays an important role in the mechanisms of memory formation. Obviously, there is a great similarity in the action of both peptides on AMPA and NMDA receptors. Thus our results provide the first information about regulation of including cognitive processes and memory mechanisms by endogenous compounds. This mechanism particularly involves regulation of AMPA and NMDA receptors in the brain.Полученные результаты показывают, что эндогенные пептиды играют важную роль в регуляции глутаматергической медиаторной системы мозга. Они действуют в очень низких концентрациях, начиная с концентрации 1 × 10–14 M, концентрационно зависимо и обратимо, что говорит об исключительной специфичности соответствующих рецепторов. Диапазон оказываемого ими влияния на ответы постсинаптических глутаматных рецепторов достаточно узок и, как правило, не превышает 60-70% изменения от уровня контрольных значений. Нами впервые установлено, что кортикотропин- подобный промежуточный лобный пептид (CLIP) блокирует NMDA-рецепторы и потенцирует АМРА-рецепторы в широком диапазоне концентраций (6 порядков), что является очень важным для проявления память-стимулирующего эффекта. Соматостатин, блокирующий NMDA-рецепторы и потенцирующий АМРА-рецепторы, также играет важную роль в механизмах формирования памяти. Очевидно большое сходство в действии обоих пептидов на АМРА- и NMDA-рецепторы. Полученные нами результаты дают первые сведения о том, как эндогенные соединения могут осуществлять регуляцию, в том числе и когнитивных процессов и механизмов памяти, включающих регуляцию АМРА- и NMDA-рецепторов

Свойства кальций-активируемых хлорных токов в нейронах Пуркинье мозжечка крыс

The presence of calcium-activated chloride current was shown using on freshly isolated rat Purkinje cerebellum neiurones and the pacth-clamp method in the whole-cell configuration. Chloride currents appeared in sodium-free external solution and reversibly disappeared in chloride-free or calcium-free external solution. Replacing of K+ ions (120 mM) to Cs+ ions in micropipette (120 mM) show the chloride currents even with 140 mM Na+ in external solution. This current was blocked to 80–100% by nifluminic acid (25–100 μM). It was found out that well known blockers of potassium channels tetraethylammonium (TEA) and 4-aminopyridine (4-AP) also effectively blocked chloride channels. The IC50 values for TEA and 4-AP were 130 μM, and 110 μM respectively. The action of TEA was reversible, while 4-AP at concentration 100 μM and above irreversibly blocked chloride channels.Методом локальной фиксации потенциала (patch-clamp) в конфигурации на целой клетке (whole cell) показано наличие выходящего Ca2+-активируемого хлорного тока в мембране свежеизолированных клеток Пуркинье мозжечка крыс. Хлорные токи появлялись в безнатриевом наружном растворе и обратимо исчезали в отсутствие снаружи ионов Cl- или ионов кальция. При замене ионов K+ в микропипетке на ионы Cs+ (120 мМ) этот ток появлялся при концентрации ионов натрия (140 мМ) снаружи от мембраны. Ток на 80–100% блокировала 25–100 мкМ нифлуминовая кислота. Блокаторы калиевых каналов тетраэтиламмоний (ТЕА) и 4-аминопиридин (4-АП) также блокировали кальций-активируемые хлорные токи. Значение IC50 для ТЭА составило 130 мкМ и 110 мкМ для 4-АП. Действие ТЭА было обратимо. 4-АП в концентрации 100 мкМ и выше действовал необратимо, блокируя выходящие калиевые токи и выходящий хлорный ток

Современные тенденции в создании препаратов для лечения болезни Альцгеймера и их клинические испытания

Intracellular and extracellular accumulation of fibrillary proteins, beta-amyloid and hyperphosphorylated Tau, in patients with Alzheimer’s disease (AD) leads to chronic and progressive neurodegenerative process. Overaccumulation of aggregates results in synaptic dysfunction and inevitable neuronal loss. Although the exact molecular pathways of the AD still require better understanding, it is clear this neuropathology is a multifactorial disorder where the advanced age is the main risk factor. Lately, several dozens of drug candidates have succeeded to phase II clinical trials; however, none has passed phase III. In this review we summarize existing data on anti-AD therapeutic agents currently undergoing clinical trials and included in the public websites www.clinicaltrials.gov and Alzforum.org as well as the Thomson Reuters «Integrity» database. We revealed three major trends in AD drug discovery. First, developing of “disease-modifying agents” could potentially slow the progression of structural and functional abnormalities in the central nervous system providing sustainable improvements of cognitive functions, which persist even after drug withdrawal. Secondly, the focused design of multitargeted drugs acting on multiple key molecular pathways. Finally, the repositioning of drugs that are already available on the market for the novel (anti-AD) application provides a promising strategy for finishing clinical trials and re-marketing.При болезни Альцгеймера (БА) происходит внутриклеточное и внеклеточное накопление фибриллярных белков: бета-амилоида и гиперфосфорилированного тау, которые приводят к хроническому и прогрессирующему нейродегенеративному процессу в мозге. Накопление отложений вызывает синаптическую дисфункцию и неизбежную гибель нейронов. До сих пор молекулярные механизмы БА изучены не полностью, однако установлено, что БА является многофакторным расстройством, при этом преклонный возраст является основным фактором риска. За последнее десятилетие более 50 лекарственных кандидатов успешно прошли клинические исследования II фазы, при этом ни один из них не прошел исследования фазы III. С использованием общедоступного интернет-ресурса www.clinicaltrials.gov и Alzforum.org, а также базы Thomson Reuters “Integrity” в обзоре суммированы данные по разработке препаратов для лечения болезни Альцгеймера, находящихся в настоящее время на клинических исследованиях. Выделены некоторые основные тенденции: (1) разработка соединений, действующих на основные стадии патогенеза болезни (так называемые “болезнь-модифицирующие” средства) – препараты, которые могут замедлить развитие структурных и функциональных аномалий в центральной нервной системе, обеспечивая устойчивое улучшение когнитивных функций, сохраняющихся даже после отмены препарата; (2) целенаправленная разработка мультитаргетных лекарств, действующих на несколько молекулярных мишеней, вовлеченных в патогенез болезни; (3) репозиционирование известных ранее лекарств на новое (анти-альцгеймеровское) применение, представляющее собой очень перспективный подход

Влияние новых синтетических аналогов пептидного препарата Семакс на АМРА-рецепторы в нейронах Пуркинье мозжечка крыс

New peptides analogues of Semax can potentiate AMPA receptors induced currents at lower concentrations (10–11–10–8 M) than those of Semax. This ability suggests that they may have cognitive-stimulating properties.Новые пептиды, аналоги препарата Семакс, способны потенцировать токи АМРА-рецепторов в более низких концентрациях (10–11–10–8 M), чем Семакс. Эта способность предполагает наличие у аналогов препарата когнитивно-стимулирующих свойств

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) как основа клеточного матрикса для создания 3D клеточной культуры

The study is devoted to the development of an artificial material based on the ultrahigh-molecular weight polyethylene (UHMWPE) with a porous or cellular 3D structure as a cellular matrix – a framework for growing cell cultures. The development of such matrix provides support for neuronal cell culture under conditions that mimick those that exist in the living body. Typically, in vitro cellular studies are conducted in a 2D format, which limits intercellular interactions, morphology, differentiation, survival, signaling responses, gene expression and proliferation that are found in vivo. Here, we propose to use UHMWPE as a material of the cellular matrix, the ultra-high molecular weight polyethylene. UHMWP is a bioinert substance, wich allows forming a system of open connected pores needed to provide cellular life conditions with supply of nutrients and oxygen as well as the removal of waste products, the possibility of intercellular communication, etc. As a result, the use of UHMWPE as a cellular matrix will allow to study the processes occurring in cells in the 3D environment.Работа посвящена анализу свойств искусственного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с пористой или ячеистой 3D-структурой, который используется в качестве клеточного матрикса – каркаса для выращивания культуры клеток. Разработка такого каркаса обеспечивает культивирование клеточной культуры в условиях, приближенных к тем, которые существуют в живом организме. Как правило, клеточные исследования in vitro проводят в 2D-формате, который по своей природе ограничивает межклеточные взаимодействия, морфологию, дифференцировку, выживаемость, сигнальные ответы, экспрессию генов и пролиферацию, наблюдаемые in vivo. В качестве материала клеточного матрикса предлагается использовать биоинертный сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), который позволяет сформировать систему открытых связанных пор с целью обеспечения клеточной жизнедеятельности – “подвод” питания и кислорода, удаление продуктов жизнедеятельности, возможность осуществления межклеточных связей и т.д. В результате использование СВМПЭ в качестве клеточного матрикса позволит изучить процессы, протекающие в клетках в условиях 3D-среды