Модуляция биоэлектрической активности первичной культуры гиппокампа посредством энзиматического воздействия на внеклеточный матрикс

модуляция биоэлектрическом АК'

первичной КУЛЬТУРЫ ГИППОКАМПА

посредством энзиматического ВоЗДЕ1 НА внеклеточный матрикс

УДК 612.82:612.015.1 Поступила 12.02.2012 г.

И.В. Мухина, д.б.н., профессор, зав. Центральной научно-исследовательской лабораторией НИИ ПФМ1; зав. кафедрой нормальной физиологии1; профессор кафедры нейродинамики и нейробиологии2; сотрудник лаборатории по исследованию матрикса мозга2;

М.В. Ведунова, к.б.н., старший научный сотрудник отдела клеточных технологий НИИ ПФМ1; сотрудник лаборатории по исследованию матрикса мозга2;

ТА Сахарнова, младший научный сотрудник отдела клеточных технологий НИИ ПФМ1; сотрудник лаборатории по исследованию матрикса мозга2;

А.Э. Дитятев, к.б.н., профессор, ведущий научный сотрудник отделения нейронаук и нейротехнологий3; зав. лабораторией по исследованию матрикса мозга2

Жижегородская государственная медицинская академия, Н. Новгород, 603005, пл. Минина и Пожарского, 10/1; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского —

Национальный исследовательский университет, Н. Новгород, 603950, проспект Гагарина, 23;

3Итальянский институт технологий, Генуя, Италия, 16163, Via Morego, 30

Одним из основных компонентов внеклеточного матрикса в центральной нервной системе является гиалуроновая кислота, которая энзиматически расщепляется гиалуронидазой.

Цель исследования — изучить влияние гиалуронидазы на спонтанную активность нейронов первичной культуры гиппокампа для оценки роли внеклеточного матрикса в функционировании нейронной сети.

Материалы и методы. Исследования проводили на диссоциированных клетках гиппокампа, полученных от эмбрионов (Е18) мышей линии C57BL/6, которые культивировались в течение 30 дней на мультиэлектродной матрице MED64.

Результаты. Установлено, что добавление гиалуронидазы (75 ЕД/мл) на 17-й день развития первичной культуры гиппокампа вызывает длительные изменения спонтанной биоэлектрической активности нейронных сетей с формированием суперпачки длительностью 25-35 с и межпачечным интервалом 1-3 мин, которую можно охарактеризовать как эпилептоподобную активность. Этот тип активности в виде сетевых суперпачек возникал в культуре гиппокампа через 3-7 дней после введения гиалуронидазы и сохранялся в течение 2 нед, но мог быть ингибирован блокатором потенциалзависимых кальциевых каналов (L-VGCC) и антагонистом рецепторов альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол-пропионовой кислоты (АМРА-рецепторов). Таким образом, на сетевом уровне in vitro с помощью технологии мультиэлектродной регистрации показано, что разрушение внеклеточного матрикса путем деградации гиалуроновой кислоты приводит к модуляции биоэлектрической активности нейронных сетей мозга с формированием эпилептоподобной активности.

Ключевые слова: гиппокамп, диссоциированная культура, мультиэлектродная матрица, внеклеточный матрикс, гиалуроновая кислота.

English

Modulation of network activity in dissociated hippocampal cultures by enzymatic digestion of extracellular matrix

I.V.Mukhina, D.Bio.Sc., Professor, Head of Central Scientific Research Laboratory of Scientific Research Institute of Applied and Fundamental Medicine1; Head of the Department of Normal Physiology1;

Professor of the Department of Neurodynamics and Neurobiology2; Researcher of the Brain Matrix Research Laboratory2; Для контактов: Мухина Ирина Васильевна, тел. моб. +7 904-797-55-50; e-mail: mukhinaiv@mail.ru

М.V. Vedunova, PhD, Senior Research Worker, the Cellular Technology Department of Scientific Research Institute of Applied and Fundamental Medicine1; Researcher of the Brain Matrix Research Laboratory2;

Т.А. sakharnova, Junior Research Worker, the Cellular Technology Department of Scientific Research Institute of Applied and Fundamental Medicine1; Researcher of the Brain Matrix Research Laboratory2;

AE. Dityatev, PhD, Professor, Leading Research Worker of Neurosciences and Neurotechnologies Department3;

Head of the Brain Matrix Research Laboratory2

1Nizhny Novgorod State Medical Academy, Minin and Pozharsky Square, 10/1, Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603005;

2Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky — National Research University,

Gagarin Avenue, 23, Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950;

3Italian Institute of Technology, Via Morego, 30, Genova, Italy, 16163

To investigate the role of extracellular matrix in spontaneous neuronal network activity, we used microelectrode array technology and enzymatic treatment of hippocampal culture with hyaluronidase, which digests the major component of extracellular matrix, hyaluronic acid. Studies were performed using hippocampal cells that were dissociated from embryonic C57BL6 mice (E18) and plated on microelectrode arrays (MEAs). Our findings revealed that hyaluronidase promoted seizure-like activity during two weeks after the beginning of hyaluronidase treatment in 17th day in vitro: the treatment transformed the normal network bursts to “superbursts”, which lasted about 25-35 seconds. These superbursts appeared on the third day after hyaluronidase treatment with intersuperburst interval of 1-3 minutes. Seizure-like activity in hyaluronidase-treated cultures was irreversible during 2 weeks, but could be suppressed by an L-VGCC blocker and by an AMPA receptor antagonist. These results suggest that the changes in expression of hyaluronic acid can be epileptogenic and provide an in vitro model for dissection of the underlying mechanisms.

Key words: hippocampus, dissociated culture, multielectrode arrays, extracellular matrix, hyaluronic acid.

Внеклеточный матрикс (ВКМ) в мозге млекопитающих состоит из молекул, синтезируемых и секрети-руемых нейронами и глиальными клетками, которые в различных сочетаниях формируют стабильные агрегаты в межклеточном пространстве [1]. В зрелом мозге ВКМ претерпевает медленные изменения и ограничивает структурные перестройки, но при этом поддерживает множество физиологических процессов, включая синаптическую пластичность и гомеостатическую регуляцию [2].

Наиболее выраженные и изученные скопления молекул ВКМ в ЦНС — это перинейрональные сети [3]. Они богаты гиалуроновой кислотой, хондроитин сульфат протеогликанами, белками, соединяющими хондроитин сульфат протеогликаны с гиалуроновой кислотой (link proteins) и тенасцином-R, который может образовывать димеры или тримеры и таким образом взаимодействовать с несколькими лектиканами, стабилизируя перинейрональные сети. Перинейрональные сети в коре головного мозга и гиппокампе в основном связаны с ГАМК-ергическими (ГАМК — гамма-аминомасляная кислота) интернейронами, экспрессирующими кальцийсвязывающий белок парвальбумин. Поскольку гиалуроновая кислота является каркасом ВКМ во внеклеточном пространстве мозга, изучение ее роли в синаптической пластичности является весьма интересным. Недавние исследования установили, что разрушение гиалуроновой кислоты гиалуронида-зой в СА1-поле гиппокампальных срезов уменьшает Са2+-сигналы в постсинаптических дендритах или шипиках, блокирует Са2+-токи и долговременную потенци-ацию (ДВП), опосредованные кальциевыми каналами L-типа (L-VGCC) [4]. Более того, удаление гиалуроновой кислоты облегчает латеральную диффузию мембранных молекул, в том числе рецепторов альфа-амино-

3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол-пропионовой кислоты (AMРA-рецепторов), и увеличивает амплитуду ответов,

вызываемых повторной стимуляцией синапсов [5]. Эти данные подтверждают вывод о том, что перисинапти-ческий матрикс, включающий гиалуроновую кислоту, может создавать барьеры для диффузии синаптических молекул в мембране и таким образом содействовать компартментализации синаптического механизма передачи сигнала.

Важность гиалуроновой кислоты для поведения животных была продемонстрирована в экспериментах, в которых превентивное введение гиалуронидазы ослабляло формирование условного рефлекса страха (fear conditioning) [6]. Кроме того, показано, что судорожная активность, как правило, характеризуется значительными изменениями в составе ВКМ, что доказывает существенную роль молекул ВКМ в эпилептогенезе. Это мнение поддерживается генетическими исследованиями, связывающими недостаток или избыток молекул ВКМ с эпилептогенезом у мышей, а также с изменением соотношения клеток в нейрон-глиальной сети мозга. В геноме человека обнаружено несколько генов, кодирующих молекулы ВКМ, мутации которых связаны с эпилептогенезом. У человека, например, мутации в лейцинбогатом глиома-инактивированном гене 1 (LGI1) ведут к ау-тосомно-доминантной эпилепсии латеральной височной доли, сопровождающейся нарушением слуховой сенсорики [7]. Нокаут урокиназного рецептора (uPAR) приводит к исчезновению парвальбуминэкс-прессирующих ГАМК-ергических интернейронов и развитию эпилептического фенотипа [8]. Мутации в р1-субъединице белка потенциалзависимых Na+-ra-налов (sCN1B) связаны с генерализованной эпилепсией. Белок sCN1B отвечает за работу воротного механизма канала, регулирует уровень экспрессии каналов на плазматической мембране и действует в качестве молекулы клеточной адгезии в условиях взаимодействия с ВКМ, регулируя клеточную мигра-

цию. Молекулами ВКМ в последнем случае являются гликопротеины, в том числе тенасцин-R [9]. Следует отметить, что паттерн индуцированного судорожным припадком изменения ВКМ сложен и является специфичным по отношению к региону мозга и клеточному субдомену. Ремоделированный ВКМ способен вызвать многочисленные вторичные долгосрочные функциональные и структурные изменения в ЦНС, которые могут определять направленность дальнейшего развития болезни.

Таким образом, вызванное судорожной активностью изменение ВКМ или подавление сигнальных путей измененным матриксом может представлять собой эффективные терапевтические стратегии для подавления прогрессирования эпилептогенеза. На данный момент отсутствуют данные в отношении роли гиалуроновой кислоты в формировании нейро-сетевой активности нейронов.

Цель исследования — изучение влияния гиалу-ронидазы на биоэлектрическую активность нейронов первичной культуры гиппокампа эмбрионов мышей.

Материалы и методы. Исследования проводились на культурах диссоциированных клеток гиппокампа, полученных от 18-дневных эмбрионов мышей линии С57В1_/6 в соответствии с основными правилами содержания и ухода за экспериментальными животными, представленными в Приказе Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 23 августа 2010 г. №708н «Об утверждении Правил лабораторной практики» и по согласованию с Этическим комитетом НижГМА Минздравсоцразвития России.

Культивирование диссоциированных клеток гиппокампа. Диссоциирование клеток достигалось путем обработки ткани гиппокампа 0,25% трипсином (Invitrogen, США). Клетки ресуспендировали в нейробазальной среде Neurobasal™ (invitrogen) в комплексе с биоактивной добавкой В27 (Invitrogen), глутамином (Invitrogen), эмбриональной телячьей сывороткой (ПанЭко, Москва) и культивировали на мультиэлектродных матрицах согласно ранее разработанному протоколу [10] в течение 30 дней in vitro (DIV). Исходная плотность клеточной культуры составила 9000 кл./мм2. Поддержание жизнеспособности культуры осуществлялось в условиях СО2-инкубатора при температуре 35,5оС и газовой смеси, содержащей 5% СО2. В качестве опорного субстрата для культивирования нейронов использовался полиэти-ленимин (Sigma, США).

Регистрация и анализ биоэлектрической активности. Спонтанную биоэлектрическую активность нейронов регистрировали с помощью мультиэлектродных матриц системы MED64 (Alpha MED Sciences, Япония). Эта матрица состояла из 64 планарных квадратных электродов, каждый размером 50х50 мкм, с межэлектрод-ным расстоянием 100 мкм. Для получения и обработки внеклеточных потенциалов (спайков) использовался набор программного обеспечения мультиэлектродной системы Conductor (Alpha MED Sciences, Япония). Анализ полученных данных проводился с помощью пакета прикладных программ Matlab и MEAMAN. Детектирова-

ние спайков осуществлялось общепринятым методом с применением стандартного отклонения в качестве выделяющего инструмента (граница 8-12, где a — среднеквадратичное отклонение). Детектирование малых сетевых пачек проводили, используя метод, описанный ранее [11].

Исследовались основные характеристики биоэлектрической активности нейронной сети диссоциированной культуры гиппокампа: длительность малой пачки импульсов, с; межпачечный интервал, с; частота спайков в малой пачке, Гц; частота малых пачек, Гц.

Схема эксперимента. В опытной группе в культуральную среду однократно на 17-й день развития in vitro вносили 75 ЕД/мл гиалуронидазы (Streptomyceshyaluro-lyticus, ф. Sigma, США). Через сутки после добавления фермента проводили смену культуральной среды с заменой 50% ее объема. Непосредственно перед использованием фермент растворяли в полифосфатном буфере. В контрольных группах в среду культивирования добавляли равное по объему количество полифосфат-ного буфера или инактивированного фермента. Инактивация гиалуронидазы осуществлялась 30-минутным кипячением при нормальном атмосферном давлении.

Для сравнительной оценки биоэлектрической активности, вызванной гиалуронидазой, использовали блокатор калиевых каналов 4-аминопиридин (4-АР, Sigma), 50 мкмоль, вызывающий эпилептоподобную активность in vivo и in vitro. Для изучения механизмов модулирующего действия гиалуронидазы на синаптическую передачу в нейронных сетях культуры гиппокампа применяли фармакологический анализ, включающий изучение действия блокатора потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа (L-VGCC) дилтиазема, 10 мкмоль (Sigma), 6-циано-7-нитрокино-ксалин-2,3-диона (CNQX), 10 мкмоль (Sigma) как антагониста АМРА-рецепторов и 3-(2-карбоксипиперазин-

4-ил)пропил-1-фосфорной кислоты (CPP), 10 мкмоль (Sigma) как конкурентного антагониста рецепторов N-метил-й-аспартат (NMDA).

Биоэлектрическую активность нейронов диссоциированной культуры гиппокампа исследовали через 2 ч и через каждые 24 ч на протяжении 11 сут после добавления. Длительность регистрации составляла 10 мин.

Достоверность различий между группами оценивали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA). Различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Результаты. Диссоциированные культуры гиппокампа проявляли спонтанную сетевую пачечную биоэлектрическую активность, начиная с 8-10-го дня. К 17-му дню культивирования спонтанная пачечная активность становилась стабильной. Исходным считался уровень активности, регистрируемый на 17-й день развития in vitro до добавления гиалуронидазы. По данным литературы [12-14], на 16-17-й день в первичной культуре гиппокампа уже может быть сформирован внеклеточный матрикс.

Отмечено, что однократное добавление в среду гиалуронидазы (75 ЕД/мл) вызывает изменение электрической активности диссоциированных культур гиппокампа (рис. 1).

о 800

S

о

g 600

*

>s

со

« 400

0

0Q

200

Із

0

60

го

g 50 £ 40

ф

30

ё"

1 20 Х 10

0

t

р

і -

ъ

V

Г

t

_L.IL

1 .

ї

г

г

г:

1

10

15 20 25 30

о 800

S

о

из g 600

*

>s

го

« 400

о

m

I—

? 200

0

0

60

го

1 501 | 401 ^ 301 ё"

л 20 Х 10 0

1 ' 1 F 1 і і і Ll *з І . г

. і ш г. і і 1 .

Я ! 1 і і

9 і

І 1 і

І: t 1 і t -F і

10

Время, с

15 20 25 30 б

Время, с

5

5

а

Рис. 1. Растровая диаграмма биоэлектрической активности диссоциированной культуры гиппокампа (нижние графики) и количество спайков за 50 мс (верхние графики) на 23-й день развития in vitro: а — активность в контрольной культуре — №1 (PBS); б — активность в контрольной культуре — №2 (инактивированной гиалуронидазе); в — гиалуронидаза-индуцированные изменения в активности; г — микрофотография высокой плотности первичной культуры гиппокампа на 23-й день развития in vitro в области электрода матрицы MED64, масштаб 50 мкм

Короткие малые сетевые пачки длительностью 0,31 с (рис. 1, а) менялись на продолжительные суперпачки сложного рисунка (рис. 1, в) длительностью 10-35 с и интервалом между суперпачками от 60 до 205 с. Подобные изменения были стабильны и регистрировались начиная с 3-7-го дня после введения гиалуронидазы. В связи с длительными интервалами между пачками для оценки активности были выбраны 30-секундные записи спайковой активности.

Сравнительный анализ статистических параметров активности нейронных сетей первичных культур гиппокампа выявил, что сложный паттерн активности в виде суперпачки состоит из большого количества малых пачек, которые характеризуются меньшим количеством спайков в пачке при той же длительности и очень коротким межпачечным интервалом (рис. 2).

На следующем этапе было проведено сравнение

спонтанной биоэлектрической активности нейронной сети первичной культуры гиппокампа, индуцированной гиалуронидазой, и активности, вызванной 4-АР.

Добавление в культуральную среду 4-АР, как и следовало ожидать, провоцирует кратковременную эпилептоподобную активность. Однако паттерн ней-росетевой активности, вызванной 4-АР, отличается от паттерна активности после гиалуронидазного воздействия (рис. 3).

Для изучения механизмов развития 4-АР-вызванной и гиалуронидаза-индуцированной активности был проведен фармакологический анализ с использованием блокаторов ионных каналов и антагонистов глутамат-ергических рецепторов. Отмечено, что 4-АР-вызванная активность развивалась при блокаде потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа (L-VGCC) производным бензотиазепина дилтиаземом (рис. 4, а, п=3;

воздействия

L

Сутки после B03Aei/ICTBMflJ

воздействия

LcyTKM

после ВОЗДЄИСТВИЯ-І

— PBS; -----инактивированная гиалуронидаза;т*------гиалуронидаза 75 ЕД/мл

б

а

в

Рис. 2. Показатели 30-секундной записи спонтанной биоэлектрической активности диссоциированных культур гиппокампа (1728 DIV) до введения в культуральную среду гиалуронидазы 75 ЕД/мл; через 2 ч и 3-11 сут после введения: а — длительность малой пачки импульсов, с; б — межпачечный интервал, с; в — частота спайков в пачке, Гц; г — частота малых пачек, Гц. Количество повторов: в контрольной группе с PBS n=11, в группе с аппликацией гиалуронидазы, 75 ЕД/мл n=5, в группе с аппликацией инактивированной гиалуронидазы n=3; * — статистически значимые различия с контролем, р<0,05; # — статистически значимые различия со значениями в группе с введением инактивированной гиалуронидазы, р<0,05

-O.IOmV-------------------------------------------------------------------------------------1-----------------------

Os 5s 10s 15s 20s 25s 30s 3!

а

182s 187s 192s 197s 202s 207s 212s 2

б

lOmVl

O.OOmV

584s 589s 594s 509s 604s 609s 614s 6Ws

в

Рис. 3. Биоэлектрическая активность диссоциированных культур гиппокампа: а — спонтанная биоэлектрическая активность; б — 4-аминопиридин-индуцированная активность; в — активность, вызванная гиалуронидазой 75 ЕД/мл

статистическая значимость различий с контролем по параметру «частота малых пачек», р=0,461), а также на фоне антагониста АМРА-рецепторов CNQX (рис. 4, в, n=3; р=0,350), но не возникала при блокаде NMDA-рецепторов конкурентным антагонистом CPP (рис. 4, д, n=3; р=0,001). В то же время спонтанная активность, индуцированная гиалуронидазой, не блокировалась конкурентным антагонистом NMDA-рецепторов CPP (рис. 4, е, n=3; р=0,809), но блокировалась антагонистом AMPA-рецепторов CNQX (рис. 4, г, n=3; р=0,004) и блокатором L-VGCC дилтиаземом (рис. 4, б, n=3; р=0,011).

Итак, добавление гиалуронидазы (75 Ед/мл) на 17-й день развития in vitro первичной культуры гиппокампа вызывало отсроченные изменения спонтанной биоэлектрической активности нейронных сетей с формированием суперпачки длительностью 25-35 с, которую можно охарактеризовать как эпилептоподобную активность. Возникновение суперпачек в культуре гиппокам-

па наблюдалось через 3-7 дней после введения гиалуронидазы.

Механизм формирования эпилептоподобной активности при добавлении гиалуронидазы отличался от механизма 4-АР-вызванной активности различным вкладом глутаматергических рецепторов. Эпилепто-подобная активность, вызванная гиалуронидазой, не купировалась при блокаде NMDA-рецепторов, но зависела от активности АМРА-рецепторов. В противоположность этому для поддержания 4-АР-вызванной активности необходимо было наличие открытых NMDA-рецепторов, причем деполяризация, облегчающая и запускающая работу этих рецепторов, формировалась за счет снижения гиперполяризующего действия калиевых каналов при их блокаде 4-АР.

Кроме того, следует отметить, что отсроченная гиа-луронидаза-индуцированная эпилептоподобная активность исчезала при блокаде кальциевых потенциалзависимых каналов дилтиаземом, подтверждая вывод о

800

400

Дилтиазем

I....

200

400

600

500

300

100

: Г і і і і і

:

4-АР : і і

L ! і ; ; і

f і і

li,J jJiiil j ji jillllll lull 1J.J JllltlilllJJ Jluli і 1 і

200

1200

800

400

0

800

400

CNQ X

т

ill 1 , ,! і , 1

400 600

Время, с

200

400

200 400 600

Г

-

CGI і

I

1 ll

і 1 і 1

600 Время, с

а

б

в

Д

е

Рис. 4. Частотно-временная диаграмма биоэлектрической активности диссоциированных культур гиппокампа (количество спайков за 50 мс): 4-аминопиридин-вызванная активность на фоне дилтиазема, 20 мкмоль (а); на фоне С^Х, 10 мкмоль (в) и на фоне СРР, 10 мкмоль (д); влияние на спонтанную гиалуронидаза-индуцированную активность дилтиазема, 20 мкмоль (б); на фоне С^Х, 10 мкмоль (г) и СРР, 10 мкмоль (е). В случаях а, в, д аппликацию дилтиазема, С^Х и СРР осуществляли за 10 мин до аппликации 4-АР; в случаях б, г, е антагонисты вводили на фоне спонтанной гиалуронидаза-индуцированной активности

значительном вкладе в поддержание эпилептоподобной активности после энзиматического расщепления гиалу-роновой кислоты ионов кальция. Данные, полученные G. Kochlamazashvili с соавт. [4] при изучении роли гиа-луроновой кислоты в формировании долговременной потенциации пирамидных нейронов СА1 -поля гиппокампа, доказывали, что удаление гиалуроновой кислоты гиалуронидазой в течение часа приводило к снижению эффективности работы постсинаптических потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа (L-VGCC), нарушая формирование долговременной потенциации в пирамидальных клетках гиппокампа. При этом отмечалась специфическая чувствительность Cav1.2-содержа-щих каналов к модуляции гиалуроновой кислотой. В отличие от этих исследований в нашей работе оценивался долговременный эффект гиалуронидазы на сетевом уровне, где спонтанная активность поддерживалась за счет работы сети интернейронов, входящих в общую нейронную сеть при культивировании диссоциированных клеток гиппокампа. Недостаток активности Cav1.2-содержащих каналов вследствие дефицита гиалуроновой кислоты в течение некоторого времени (3-7 дней) после ее энзиматического разрушения мог привести к снижению вклада процессов торможения в нейрональной сети и, следовательно, к эпилептогенезу.

Заключение. На сетевом уровне in vitro показано, что разрушение внеклеточного матрикса путем деградации гиалуроновой кислоты как каркаса периней-рональных сетей внеклеточного матрикса приводит к модуляции биоэлектрической активности нейронных сетей мозга с формированием стойкой эпилептоподоб-ной активности.

Гипотетическим механизмом возникновения судорожных разрядов в виде периодических сетевых суперпачек может служить изменение активности рецепторов альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изо-ксазол-пропионовой кислоты, поддерживающих деполяризацию мембраны при постоянном выделении нейротрансмиттера глутамата во время функционирования сети, а также отсроченные изменения в уровне экспресии и работе потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа из-за недостатка гиалу-роновой кислоты в перисинаптическом внеклеточном матриксе. Кроме того, в развитии эпилептоподобной активности играет роль изменение активности тормозных нейронов, запускаемое вследствие длительного дефицита гиалуроновой кислоты в перинейро-нальных сетях, ассоциированных с интернейронами и отвечающих за перисоматическое торможение.

Изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе эпилептоподобных разрядов, на сетевом уровне, с использованием современных нейрофизиологических подходов, приведет к созданию селективных и индивидуально нацеленных противоэпилептических средств, а также к разработке новых антиэпилептоген-ных стратегий, направленных на предотвращение эпилептогенеза.

Работа поддержана грантом Правительства Российской Федерации №11.G34.31.0012.

Литература

1. Dityatev A. Remodeling of extracellular matrix and epileptogen-esis. Epilepsia 2010; 51: 61-65.

2. Galtrey C.M., Fawcett J.W. The role of chondroitin sulfate proteoglycans in regeneration and plasticity in the central nervous system. Brain Res Rev 2007; 54: 1-18.

3. Kwok J.C., Dick G., Wang D., Fawcett J.W. Extracellular matrix and perineuronal nets in CNS repair. Dev Neurobiol 2011; 71: 1073-1089.

4. Kochlamazashvili G., Henneberger C., Bukalo O., Dvoretskova E., Senkov O., Lievens P.M.-J., Westenbroek R., Engel A.K., Catter-all W.A., Rusakov D., Schachner M., Dityatev A. The extracellular matrix molecule hyaluronic acid regulates hippocampal synaptic plasticity by modulating postsynaptic L-type Ca2+ channels. Neuron 2010; 67: 116-128.

5. Frischknecht R., Heine M., Perrais D., Seidenbecher C.I., Cho-quet D., Gundelfinger E.D. Brain extracellular matrix affects AMPA receptor lateral mobility and short-term synaptic plasticity. Nat Neurosci 2009; 12: 897-904.

6. Kochlamazashvili G., Senkov O., Grebenyuk S., Robinson C., Xiao M.F., Stummeyer K., Gerardy-Schahn R., Engel A.K., Feig L., Semyanov A., Suppiramaniam V., Schachner M., Di-tyatev A. Neural cell adhesion molecule-associated polysialic acid regulates synaptic plasticity and learning by restraining the signaling through GluN2B-containing NMDA receptors. J Neurosci 2010; 30: 4171-4183.

7. Kalachikov S., Evgrafov O., Ross B., Winawe M., Barker-Cum-mings C., Martinelli Boneschi F., Choi C., Morozov P., Das K., Teplitskaya E., Yu A., Cayanis E., Penchaszadeh G., Kott-mann A.H., Pedley T.A., Hauser W.A., Ottman R., Gilliam T.C. Mutations in LGI1 causeautoso-mal-dominant partial epilepsy with auditory features. Nat Genet 2002; 30: 335-341.

8. Powell E.M., Campbell D.B., Stanwood G.D., Davis C., Noeb-els J.L., Levitt P. Genetic disruption of cortical interneuron development causes region- and GABA cell type-specific deficits, epilepsy and behavioral dysfunction. J Neurosci 2003; 23: 622-631.

9. Isom L.L. Beta subunits: players in neuronal hyperexcitability? Novartis Found Symp 2002; 241: 124-138.

10. Ведунова М.В., Коротченко С.А., Балашова А.Н., Исакова А.О., Хаспеков Л.Г., Казанцев В.Б., Мухина И.В. Влияние кратковременной глюкозной депривации на функционирование нейронной сети гиппокампа на мультиэлектродной матрице. Соврем технол мед 2011; 2: 7-13.

11. Pimashkin А., Kastalskiy I., Simonov A., Koryagina A., Mukhina I., and Kazantsev V. Spiking signatures of spontaneous activity bursts in hippocampal cultures. Front Comput Neurosci 2011; 5: 46.

12. Giamanco K.A., Morawski M., Matthews R.T. Perineuronal net formation and structure in aggrecan knockout mice. Neuroscience 2010; 170(4): 1314-1327.

13. Frischknecht R., Seidenbecher C.I. The crosstalk of hyaluronan-based extracellular matrix and synapses. Neuron Glia Biol 2008; 4(3): 249-257.

14. Bruckner G., Grosche J., Schmidt S., Hartig W., Margolis R.U., Delpech B., Seidenbecher C.I., Czaniera R., Schachner M. Postnatal development of perineuronal nets in wild-type mice and in a mutant deficient in tenascin-R. J Comp Neurol 2000; 428(4): 616-629.

References

1. Dityatev A. Remodeling of extracellular matrix and epileptogen-esis. Epilepsia 2010; 51: 61-65.

2. Galtrey C.M., Fawcett J.W. The role of chondroitin sulfate proteoglycans in regeneration and plasticity in the central nervous system. Brain Res Rev 2007; 54: 1-18.

3. Kwok J.C., Dick G., Wang D., Fawcett J.W. Extracellular matrix and perineuronal nets in CNS repair. Dev Neurobiol 2011; 71: 1073-1089.

4. Kochlamazashvili G., Henneberger C., Bukalo O., Dvoretskova E., Senkov O., Lievens P.M.-J., Westenbroek R., Engel A.K., Catter-

all W.A., Rusakov D., Schachner M., Dityatev A. The extracellular matrix molecule hyaluronic acid regulates hippocampal synaptic plasticity by modulating postsynaptic L-type Ca2+ channels. Neuron 2010; 67: 116-128.

5. Frischknecht R., Heine M., Perrais D., Seidenbecher C.I., Cho-quet D., Gundelfinger E.D. Brain extracellular matrix affects AMPA receptor lateral mobility and short-term synaptic plasticity. Nat Neurosci 2009; 12: 897-904.

6. Kochlamazashvili G., Senkov O., Grebenyuk S., Robinson C., Xiao M.F., Stummeyer K., Gerardy-Schahn R., Engel A.K., Feig L., Semyanov A., Suppiramaniam V., Schachner M., Ditya-tev A. Neural cell adhesion molecule-associated polysialic acid regulates synaptic plasticity and learning by restraining the signaling through GluN2B-containing NMDA receptors. J Neurosci 2010; 30: 4171-4183.

7. Kalachikov S., Evgrafov O., Ross B., Winawe M., Barker-Cum-mings C., Martinelli Boneschi F., Choi C., Morozov P., Das K., Teplitskaya E., Yu A., Cayanis E., Penchaszadeh G., Kott-mann A.H., Pedley T.A., Hauser W.A., Ottman R., Gilliam T.C. Mutations in LGI1 causeautoso-mal-dominant partial epilepsy with auditory features. Nat Genet 2002; 30: 335-341.

8. Powell E.M., Campbell D.B., Stanwood G.D., Davis C., Noe-

bels J.L., Levitt P. Genetic disruption of cortical interneuron development causes region- and GABA cell type-specific deficits, epilepsy and behavioral dysfunction. J Neurosci 2003; 23: 622-631.

9. Isom L.L. Beta subunits: players in neuronal hyperexcitability? Novartis Found Symp 2002; 241: 124-138.

10. Vedunova M.V., Korotchenko S.A., Balashova A.N., Isakova A.O., Khaspekov L.G., Kazantsev V.B., Mukhina I.V. Sovrem Technol Med 2011; 2: 7-13.

11. Pimashkin А., Kastalskiy I., Simonov A., Koryagina A., Mukhina I., Kazantsev V. Spiking signatures of spontaneous activity bursts in hippocampal cultures. Front Comput Neurosci 2011; 5: 46.

12. Giamanco K.A., Morawski M., Matthews R.T. Perineuronal net formation and structure in aggrecan knockout mice. Neuroscience 2010; 170(4): 1314-1327.

13. Frischknecht R., Seidenbecher C.I. The crosstalk of hyaluronan-based extracellular matrix and synapses. Neuron Glia Biol 2008; 4(3): 249-257.

14. Bruckner G., Grosche J., Schmidt S., Hartig W., Margolis R.U., Delpech B., Seidenbecher C.I., Czaniera R., Schachner M. Postnatal development of perineuronal nets in wild-type mice and in a mutant deficient in tenascin-R. J Comp Neurol 2000; 428(4): 616-629.