Прес-релізи

Версія за 16:03, 27 травня 2021

В нашому інституті активно вивчається будова та функціонування синапсів - місця взаємодії нервових клітин. Порушення розвитку та функціонування цих структур лежить у основі численних патологій.

У роботі, виконаній за участі співробітників відділу цитології, досліджено біогенез деяких попередників пресинаптичних структур (білків активної зони та синаптичних пухирців) у тілі нейрона. Зокрема вивчено їх експорт та сортування, які відбуваються у транс-частині комплексу Гольджі під контролем малої ГТФ-ази Rab2. Показано, що інактивація Rab2 сприяє накопиченню білків пресинаптичних структур у сомі нейрону, а це має наслідком відповідний їх дефіцит у пресинаптичних терміналях. Позитивна реакція ектопічного матеріалу на LAMP1, білок мембран лізосом, вказує на спільність ланок процесів траспортування цих органел та матеріалу пресинаптичних структур. Встановлено, що Rab2 впливає на активність Arl8, лізосомального білка-адаптора, що контролює транспорт попередників пресинаптичних структур по аксону.

Зміни роботи Rab2 спостерігаються за таких патологій нервової системи як дефіцит пам'яті, розлади аутистичного спектру та шизофренія. Відтак, отримані знання мають важливе значення для розуміння молекулярно-біологічних механізмів розвитку та корекції таких хвороб.

Rab2 regulates presynaptic precursor vesicle biogenesis at the trans-Golgi // J Cell Biol (2021) 220 (5): e202006040

Електричні властивості нейронів та інших збудливих клітин визначаються наявністю в їхніх клатинних мембранах йонних каналів - білкових пор, через які можуть текти йонні струми. Завідувач відділу нервово-м'язової фізіології д.б.н. Ярослав Шуба опублікував огляд, присвячений функціям йонного каналу одного з типів - TRPV1. Найбільше TRPV1 канал відомий як такий, що активується капсаїцином - діючою речовиною гіркого перцю чілі, спричиняючи відповідні пекучі відчуття. Окрім капсаїцину та подібних сполук (ванілоїдів), даний канал реагує і на високу температуру, являючись ключовою ланкою больового реагування на опіки. На активність TRPV1 також впливають численні ендогенні медіатори запалення та інші біохімічні посередники, що робить цей канал важливим фактором больової сигналізації. Крім цього, активація нейрональних TRPV1 може впливати на функції різних органів, сприяючи вивільненню з чутливих нервових волокон біологічно активних нейропептидів. Проте, TRPV1 канали також можуть експресуватися і за межами чутливих нейронів, і там їхня роль не очевидна. Наприклад, вони трапляються у скелетних м’язах, деяких типах гладеньких м’язів, епітеліальних, імунних та жирових клітинах. Даний огляд має на меті саме розділення нейрогенних та не-нейрогенних ефектів TRPV1 каналів.

Beyond Neuronal Heat Sensing: Diversity of TRPV1 Heat-Capsaicin Receptor-Channel Functions // Front. Cell. Neurosci.

Гіпокамп є важливою мозковою структурою, що відповідає за формування пам'яті. Він ж має ряд особливостей, зокрема, його нейрональні ланцюги організовані так, що формують замкнені кола, в яких мандрує збудження. З одного боку, це працює як основа короткочасної пам'яті. З іншого - створює передумови до ненормальної, патологічної синхронізації циклів збудження та гальмування, що лежить в основі розвитку поширеної неврологічної патології - епілепсії. "Звичайним" способом комунікації та передачі інформації між нейронами є синапси - спеціалізовані надскладні клітинні контакти. Але чи лише синапстична передача залучена до епілептогенезу?

Результати досліджень співробітників відділу фізико-хімічної біології клітинних мембран проливають світло на це цікаве і важливе питання. У експериментах на свіжоізольованих зрізах гіпокампу щурів було проведене як повне, так і часткове фармакологічне виключення синаптичної передачі. Виявилося, що навіть із повністю заблокованими синапсами, епілептоподібні розряди у препаратах гіпокампу все рівно вдавалося викликати. Детальний аналіз показав, що в разі вимкнення головних медіаторних систем гіпокампу - глутаматної та ГАМКергійної - епілептиформну синхронізацію забезпечує робота нікотинових холінорецепторів. При цьому, їхній блокатор мекаміламін припиняє таку патологічну синхронізацію. І це не лише розширює наші знання про клітинні механізми виникнення епіепсії, а й дає нові способи фармакологічного лікування цієї патології.

Mecamylamine inhibits seizure-like activity in CA1-CA3 hippocampus through antagonism to nicotinic receptors // PLoS ONE 16(3): e0240074

Пошук нових способів лікування є важливим напрямком біомедичних досліджень. Одним з них є фотодинамічна хемотерапія, яка полягає у введенні в організм спеціальних сполук, активація яких відбувається під дією світла. В такий спосіб можна контролювати досить точно час та інтенсивність впливу.

Одним з важливих етапів тестування нових ліків є перевірка їх на безпечність. Колектив авторів за участю співробітників відділу імунофізіології протестував особливі золото-вмісні наночастинки на функціонування репродуктивної функції самців щурів. Було виявлено ряд негативних відмін, що слід враховувати при подальших розробках лікування за допомогою золото-вмісних наночастинок.

Effect of gold nanocomposite treatment on male reproductive function // Appl Nanosci (2021)

Важливою проблемою сучасних біомедичних досліджень є способи ефективної доставки діючих речовин всередину певного типу клітин організму, на які вони мають подіяти. Однією з нещодавно розроблених перспективних форм доставки через мембрану являються фосфатидилхолінові ліпосоми.

В роботі авторів з відділу фізико-хімічної біології клітинних мембран методом петч-клемп досліджувався ефект відомого вазорелаксанту оксиду азоту (NO), який був інкапсульований у ліпосоми з метою отримання новітнього перспективного фармакологічного модулятора одного з типі калієвих каналів - ВКСа. Ця невелика молекула NO є важливою ланкою комунікації між ендотеліальними та гладеньком’язовими клітинами кровоносних судин, стимулюючи розслаблення м’язів та розширення останніх. Дефіцит NO спостерігається при деяких патологіях, зокрема, легеневій гіпертензії. Аплікація ліпосомального NO збільшувала у гладеньком’язових клітинах легеневих артерій щурів інтегральні вихідні калієві струми дозо-залежним чином зі значенням ЕС50 0,55 ± 0,17 мкМ. Ліпосомальний NO також збільшував активність поодиноких ВКСа-каналів, збільшуючи вірогідність відкритого стану каналу та зменшуючи час перебування в закритому стані. Автори статті пояснюють дію ліпосомального NO на ВКСа канал дестабілізацією конформації білка каналу, коли він знаходиться в закритому стані, що спричинює його частіші відкривання і, відповідно, збільшує ймовірність переходу каналу у його відкритий стан.

Отримані результати мають важливе значення при розробці ліків проти артеріальної гіпертензії та інших хвороб.

Electrophysiological characterization of the activating action of a novel liposomal nitric oxide carrier on Maxi-K channels in pulmonary artery smooth muscle cells // Journal of Liposome Research

Однією з важливих проблем, що вивчаються у нашому інституті, є біль. До певної міри це відчуття є захисним, адже слугує для інформування нас про ураження частин організму та обмежує їхнє використання, що сприяє відновленню. Проте, за деяких умов нейрони, які беруть участь у передачі больової інформації, сенситизуються - стають надто чутливими, що призводить до патологічного посилення цього відчуття. Співробітники відділу сенсорної сигналізації нашого інституту опублікували оглядову статтю, присвячену ролі перебудов активності AMPA глутаматних рецепторів у такій сенситизації нейронів заднього рогу спинного мозку. Сучасні знання про внесок цих рецепторів у клітинні механізми, що призводять до розвитку хронічного болю, надають можливості для розробки цільових методів лікування цієї патології.

Spinal AMPA receptors: Amenable players in central sensitization for chronic pain therapy? // Channels, 15:1, 284-297