Вплив експериментально-індукованого діабету і змін позаклітинного рівня рН на низькопорогові потенціалкеровані кальцієві канали в первинних сенсорних нейронах щурів

Ключові слова: первинні сенсорні нейрони, низькопорогові кальцієві канали, ацидоз, СТЗ-діабет.

Аннотация

Пинченко В.О. - Влияние экспериментально-индуцированного диабета и изменений внеклеточного уровня рН на низкопороговые потенциалуправляемые кальциевые каналы в первичных сенсорных нейронах крыс. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.02 - биофизика. Институт физиологии им. А.А. Богомольца НАН Украины, Киев, 2007.

Диссертация посвящена исследованию влияния экспериментально-индуцированного диабета и изменений внеклеточной концентрации протонов на биофизические характеристики низкопороговых кальциевых каналов в первичных сенсорных нейронах крыс. С использованием методики „петч-клемп" в конфигурации „целая клетка" были исследованы дозозависимость и биофизические характеристики (потенциало-зависимость, влияние на кинетику, активацию и инактивацию) действия внеклеточного рН и диабета на НПКК в первичных сенсорных нейронах крыс малого и среднего диаметра сомы, соответствующих волокнам С- и Ад-типа, которые передают преимущественно ноцицептивную информацию. Показано наличие двух типов НПКК с разными кинетическими свойствами и рН-чувствительностью и сделано предположение о субъединичном составе этих каналов. Также показано преобладание НПКК с низкой рН-чувствительностью в соме нейронов малого размера, а каналов с высокой рН-чувствительностью - в соме нейронов среднего размера. У крыс с СТЗ-индуцированным диабетом НПКТ с высокой рН-чувствительностью заметно уменьшались в сравнении с контрольной группой животных, при этом НПКТ с малой рН-чувствительностью практически не изменялись. Сделано предположение о возможном вкладе изменений этих двух типов НПКК в развитие диабетических нейропатий.

Ключевые слова: первичные сенсорные нейроны, низкопороговые кальциевые каналы, ацидоз, СТЗ-диабет.

Summary

Pinchenko V.O. - Influence of the experimentally-induced diabetes and changes of an extracellular рН level on low-voltage activated voltage-operated calcium channels in primary sensory neurons of rats. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree of the speciality 03.00.02 - biophysics. - Bogomoletz Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2007.

This dissertation is devoted to the investigation of influence of the experimentally-induced diabetes and changes of an extracellular рН level on low-voltage activated voltage-operated calcium channels in primary sensory neurons of rats. We investigated neurons of small and middle size because they can conduct the nociceptive information from the receptors to secondary sensory neurons. It has been found that in the neurons of middle size with capacitance C = 60 ± 4.8 pF (mean ± SE, n = 8) extracellular acidification from pHo = 7.35 to pHo = 6.0 significantly and reversibly decreased LVA calcium current densities by 75 ± 3.7 %, shifted potential for half-maximal activation to more positive voltages by 18.7 ± 0.6 mV with significant reduction of its voltage dependence. Half-maximal potential of steady-state inactivation shifted to more positive voltages by 12.1 ± 1.7 mV (n = 8) and also became less voltage dependent. Dose-response curves for dependence of maximum values of LVA currents on external pH in neurons of middle size have midpoint pKa = 6.6 ± 0.02 and hill coefficient h = 0.94 ± 0.04 (n=5). In small cells with capacitance C = 26 ± 3.6 pF (n = 5), acidosis decreased LVA calcium current densities by 15.3 ± 1.3 % and shifted potential for half-maximal activation by 5.5 ± 1.0 mV with reduction of its voltage dependence. Half-maximal potential of steady-state inactivation shifted to more positive voltages by 10 ± 1.6 mV (n = 4) and also became less voltage dependent. Dose-response curves for dependence of maximum values of LVA currents on external pH in neurons of small size have midpoint pKa = 7.9 ± 0.04 and hill coefficient h = 0.25 ± 0.1 (n=4). These two identified types of LVA currents besides different pH-sensitivity demonstrated different kinetic properties. Deactivation of LVA currents with weak pH sensitivity after repolarization from -30 mV to -80 mV had substantially longer decay time than currents with strong pH sensitivity ( ~5 ms versus 2 ms respectively). It was found that the prolongation of depolarization steps slows subsequent deactivation of T-type currents in small DRG neurons. Deactivation traces in these neurons were better described by the sum of two exponentials. Thus, we suppose that T-type channels in small DRG neurons are presented mostly by 1I subunit. We suggested that these two types of LVA calcium channels with different sensitivity to external pH could be differently involved in the origin of neuropathic changes. So we investigated possible influence of animal model of diabetes mellitus on the LVA calcium channels in DRG neurons. We found that in DRG neurons of small size STZ-diabetes did not produce any significant changes in the density of LVA currents. While in DRG neurons of middle size experimentally induced diabetes produced significant reduction of LVA current density. The obtained results are correlated with our previous data on pH-sensitivity of different LVA subtypes and these data can provide one more alternative hypothesis of the origin and development of diabetic neuropathies.

Keywords: primary sensory neurons, low-voltage activated voltage-operated calcium channels, acidosis, STZ-diabetes.

Размещено на Allbest.ru