Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году мы оценили, как различные методы воздействия на активность парвальбуминовых быстроразряжающихся интернейронов влияют на развитие эпилептиформного состояния в переживающем срезе. Для достижения этой цели мы использовали как фармакологический, так и оптогенетический подходы. Фармакологически был исследован эффект блокады кальций-проницаемых AMPA-рецепторов (КП-AMPA-рецепторов), экспрессируемых в мозге взрослых мышей на постсинаптической мембране тормозных интернейронов, в том числе быстроразряжающихся парвальбуминовых интернейронов, но не возбуждающих пирамидных нейронов. Блокатор КП-AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 добавлялся на проток вместе с проэпилептическим раствором. Быстроразряжающиеся интернейроны и возбуждающие нейроны отбирались в эксперимент на основе анализа их морфологии и биофизических свойств. Путем одновременной регистрации активности быстроразряжающиеся интернейронов и возбуждающих нейронов было выявлено, что быстроразряжающиеся интернейроны наиболее активны в период, предшествующий появлению иктального разряда (ИР), представляющего собой продолжительный залп синхронизованной активности. В период, предшествующий генерации первого ИР, быстроразряжающиеся интернейроны генерировали как отдельные потенциалы действия (ПД), так и кратковременные эпилептиформные разряды длительностью 1-3 с, сопровождающиеся деполяризационным сдвигом. Частота таких эпилептиформных разрядов возросла в присутствии ИЭМ-1460. Кроме того, блокада КП-AMPA-рецепторов привела к увеличению средней продолжительности иктальных разрядов и суммарной продолжительности иктальной активности за 20 минут регистрации. С помощью оптогенетических методов было оценено, как активация парвальбуминовых интернейронов (PV-INs) области СА1 гиппокампа влияет на эпилептиформную активность в энторинальной коре и гиппокампе в 4-аминопиридиновой in vitro модели. Для этого была проведена трансдукция парвальбуминовых интернейронов (PV-INs), приводящая к мембранной экспрессии каналородопсина 2 типа (ChR2). Чтобы подтвердить специфичность экспрессии ChR2, мы проверили, какой синаптический вход получит пирамидный нейрон при подаче света длиной волны 470 нм, оптимальной для активации ChR2. Мы убедились, что в пирамидных нейронах не наблюдалось ChR2-опосредованных возбуждающих постсинаптических токов, и действие света вызывало их торможение. Затем были подобраны оптимальные параметры фотостимуляции. Было выяснено, что PV-INs стабильно генерировали потенциалы действия (ПД) только в ответ на вспышки света длительностью 1 мс и более. Частоты фотостимуляции были протестированы в диапазоне от 0.2 Гц до 50 Гц. Большинство PV-INs в ответ на каждую вспышку света генерировало 1 или 2-3 потенциала действия при частотах стимуляции от 0.2 до 20 Гц, при этом низкие частоты фотостимуляции позволяли управлять активностью PV-INs с большей точностью. ТПСТ пирамидных нейронов в диапазоне частот от 0.2 до 10 Гц четко совпадали по времени со вспышками света, тогда как при частотах стимуляции в 20 Гц и более наблюдалось тоническое торможение пирамидных нейронов. Затем мы оценили, как фотостимуляция PV-INs области СА1 гиппокампа влияет на генерацию эпилептиформных разрядов в 4-аминопиридиновой in vitro модели. Мы выяснили, что в условиях эпилептоподобного состояния в срезе наблюдались эпилептиформные разряды, индуцированные фотостимуляцией. Фотостимуляция с низкой частотой оказалась наиболее эффективной: процент успешно индуцируемых фотостимуляцией событий составил 43 ± 15% для 0,33 Гц и 56 ± 7% для 1 Гц, соответственно. Мы проверили, сможет ли фотостимуляция PV-INs области СА1 повлиять на эпилептиформную активность не только в гиппокампе, но и в глубоких слоях энторинальной коры. Действительно, в энторинальной коре регистрировались эпилептиформные события, индуцированные фотостимуляцией ChR2-экспрессирующих PV-INs области CA1 гиппокампа. Частота фотостимуляции в 1 Гц оказалась наиболее эффективной: фотостимул приводил к успешной индукции эпилептиформных событий в 22 ± 9% случаев. В целом, как фармакологическое, так и оптогенетическое воздействие на парвальбуминовые быстроразряжающиеся интернейроны повлияло на эпилептиформную активность in vitro в 4-аминопиридиновой модели, особенно затронув механизмы генерации коротких эпилептиформных разрядов. Блокада КП-AMPA-рецепторов оказала проэпилептическое действие, которое, вероятно, связано с воздействием на сеть интернейронов и обусловлено увеличением вероятности генерации коротких залпов активности, предшествующих и составляющих иктальный разряд. В то же время, низкочастотная фотостимуляция парвальбуминовых быстроразряжающиеся интернейронов области СА1 гиппокампа, хотя в нормальных условиях и вызывала ожидаемое торможение возбуждающих нейронов, в условиях же эпилептоподобного состояния в срезе запускала генерацию кратковременных эпилептиформных разрядов в ответ на фотостимул, что задавало ритм генерации эпилептиформных разрядов как в области СА1, так и в энторинальной коре. Таким образом, парвальбуминовые быстроразряжающиеся интернейроны задействованы в координации ритмичной кратковременной сетевой активности в ходе развития эпилептиформного состояния в срезе и являются перспективной мишенью для воздействия на эпилептическую активность.