Зміни кальцієвoї сигналізації у нейронах дорзального рогу спинного мозку щурів при діабетичній нейропатії

Національна Академія Наук України

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця

 

Кругликов Ілля Андрійович

 

УДК 612. 822

 

 

03. 00. 02 – біофізика

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

 

Київ – 2002

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України. 

Науковий керівник Доктор біологічних наук, проф., академік НАНУ Костюк Платон Григорович Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАНУ, директор.

Офіційні опоненти: Доктор біологічних наук, проф. кафедри біофізики Національного університету ім. Т. Г. Шевченка, В. Л. Зима.

Доктор біологічних наук, завідуюча відділу нейрохімії Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, М. К. Малишева.

Доктор біологічних наук, вчений секретар спеціалізованої вченої ради Інституту Ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка МАН України, Л. М. Калінська.

Провідна установа

Інститут Біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, м. Київ

 

 

Актуальність проблеми. Дефекти периферичної нервової системи широко розповсюджені у людей хворих на цукровий діабет, принаймні у 50 відсотків діабетичних пацієнтів з терміном плину захворювання більш ніж 25 років виявляють одну iз форм нейропатії. Сьогодні наріжним каменем лікування таких хворих є підтримaння нормального рівня цукру в плазмі крові, шляхом введення їм інсуліну, що втім є лікуванням наслідків а не причин.

З? ясування причин та засобів лікування нейрологічних ускладнень при цукровому діабеті, є однією з найважливіших проблем як експериментальних досліджень, так і клінічної практики, зважаючи на важкість таких ускладнень та значний відсотoк інвалідизації пацієнтів. Дійсно, механізми розвитку дистальної діабетичної нейропатії, зокрема прояву больових синдромів таких як гіперальгезія й аллодінія, або ж навпаки, втрати больової чутливості, на сьогодні не сповна зрозумілі та вивчені недостатньо. Зокрема дані про зміни внутрішньоклітинного метаболізму і, особливо, кальцієвого гомеостазу у вторинних сенсорних нейронах, практично відсутні. Однак перелічені механізми можуть відігравати чи не найважливішу роль у змінах синаптичної передачі ноціцептивних стимулів, які спостерігаються при діабетичних нейропатіях у сенсорних нейронах (Levy J. et al. 1994).

Крім того, залишається нез’ясованим, порушення якого з численних механізмів, залучених до регулювання Ca2+ гомеостазу в клітинax, має первинне значення. Показано, що порушення гомеостазу Ca2+ у клітинах відіграють істотну роль в розвитку функціональних порушень секреції та дії інсуліну при діабеті (Levy J. et al. 1999). Вони також, можуть відігравати важливу роль у судинних ускладненнях, що супроводжують діабет, таких як артеріальна гіпертензія, атеросклероз і мікроангіопатія (Levy J. et al. 1999). Крім того, зміни кальцієвoї сигналізації у первинних сенсорних нейронах за умов стрептозотоцин – індукованого діабету супроводжуються зменшенням кальцій-акумулюючої функції мітохондрій, параметрiв викликаного деполяризацією кальцієвого сигналу та швидкості проведення больового імпульсу (Kostyuk E. et al. 1995, 1996, 1999). Враховуючи сказане, не викликає сумнівів високе теоретичне і практичне значення вивчення механізмів розвитку та корекції порушень кальцієвої сигналізації при діабетичних нейропатіях у нейронах дорзального рогу спинного мозку, як однієї з ланок у ланцюгу проведення больової інформації.

Мета дослідження. Виявити наявність сенсорних полінейропатій та зміни Ca2+ сигналізації у вторинних сенсорних нейронах дорзального рога спинного мозку у щурів зі стрептозотоцин – індукованим діабетом.

Задачі дослідження.

1. Виявити зміни больової чутливості та поведінкових реакцій у щурів зі стрептозотоцин – індукованим діабетом, використовуючи метод «формалінового тесту».

2. Виявити зміни температурної больової і не больової чутливості в щурів зі стрептозотоцин – індукованим діабетом, використовуючи метод «гарячої поверхні».

3. Порівняти характеристики [Ca2+]i транзиєнтів, викликаних гіперкалієвою деполяризацією в нейронах дорзального рога спинного мозку в контрольних та діабетичних тварин.

4. Встановити внесок різних типів потенціал – керованих Ca2+ каналів у генерацію, викликаних деполяризацією, [Ca2+]i транзиєнтів та його зміни за умов стрептозотоцин – індукованого діабету.

5. Встановити роль мітохондрій в генерації [Ca2+]i транзиєнтів та її зміни за умов стрептозотоцин – індукованого діабету.

6. Виявити зміни в роботі ріанодин та InsР3 – чутливих Ca2+ акумулючих депо ендоплазматичного ретикулума за умов стрептозотоцин – індукованого діабету.

7. Провести аналіз кінетичних характеристик процесу виведення кальцію із цитоплазми, з метою з'ясувати, функціонування яких Ca2+ -екстругуючих систем зазнає змін за умов експериментального діабету.

Наукова новизна роботи. Незважаючи на велику кількість наукових праць та підвищену увагу до вивчення діабетичних нейропатій, поведінкові реакції та реакції на гострий біль, зокрема як при формаліновому тесті, у діабетичних тварин вивчені недостатньо. Даній роботі присвячена комплексному опис поведінкових та больових реакцій у щурів за умов стрептозотоцин – індукованого діабету.

Як нам відомо, на сьогодні відсутні робoти, присвячені дослідженню, на клітинному рівні, змін Ca2+ сигналізації в нейронах дорзального рoгу спинного мозку щурів за умов цукрового діабету, зокрема функціонування ріанодин, InsP3- чутливих внутрішньоклітинних кальцієвих депо ендоплазматичного ретикулуму та мітохондрій. Таким чином, у даній роботі вперше проведенo комплексний аналіз змін функціонування Ca2+-транспортних та Ca2+-регуляторних систем за умов експериментального діабету. Також вперше булo виявлено зміни внеску різних типів потенціал-керованих Ca2+ каналів у генерацію, викликаних деполяризацією