Температурная деактивация деполяризующего TRP-тока как механизм торможения нейронной активности при гипотермии: модельное исследование

Abstract

Терапевтическая нейропротекторная гипотермия все шире применяется для подавления очагов аномально высокой нейронной активности в мозгу, возникающей при ишемических и травматических повреждениях, резистентной эпилепсии и др. Это делает особо актуальным исследование факторов, определяющих температурную зависимость интенсивности возбуждения нейронов. В данном аспекте представляют интерес обнаруженные в центральных нейронах термочувствительные каналы TRP-типа, проводящие деполяризационные токи. Мы исследовали подобные каналы и их возможную функциональную роль на компьютерных моделях. TRP-каналы присутствовали в мембране моделируемой гранулярной клетки зубчатой извилины гиппокампа. Моделируемые каналы могли находиться в двух состояниях – открытом и закрытом; вероятности этих состояний были температурозависимыми. Модель адекватно отображала ключевую особенность прототипа – со снижением температуры кривая потенциалуправляемой активации TRP-каналов смещалась в сторону деполяризации, и уровень такой активации при одинаковых потенциалах снижался, т. е. наблюдалась деактивация. Понижение температуры от 37 °C (нормотермия) до 20 °C (глубокая фокальная гипотермия) сопровождалось существенным уменьшением частоты потенциалов действия, генерируемых модельным нейроном в ответ на тоническое синаптическое возбуждение одинаковой интенсивности. Это гипотермическое торможение активности было наиболее выражено в том же диапазоне температур, в котором происходила термозависимая деактивация TRP-каналов. Данный эффект был значительно менее выражен в условиях выключения TRP-каналов, имитировавшего их генетический нокаут. Хотя подобные результаты получены на весьма упрощенных моделях, они раскрывают новые аспекты нейропротекторного действия гипотермии, заслуживающие дальнейшего углубленного исследования.

Терапевтична нейропротекторна гіпотермія все ширше застосовується для пригнічення осередків аномально високої нейронної активності в мозку, що виникає при ішемічних і травматичних пошкодженнях, резистентній епілепсії та ін. Це робить особливо актуальним дослідження факторів, які визначають температурну залежність інтенсивності збудження нейронів. У даному аспекті представляють інтерес виявлені в центральних нейронах термочутливі канали TRP-типу, що проводять деполяризаційні струми. Ми досліджували подібні канали та їх функціональну роль на комп’ютерних моделях. TRP-канали були присутні в мембрані модельованої клітини зубчастої звивини гіпокампа. Модельовані канали могли знаходитись у двох станах – відкритому і закритому; імовірності цих станів були температурозалежними. Модель адекватно відображала ключову особливість прототипу – при зниженні температури крива потенціалкерованої активації TRP-каналів зміщувалась у бік деполяризації, і рівень такої активації при однакових потенціалах знижувався, тобто спостерігалася деактивація. Пониження температури від 37 °C (нормотермія) до 20 °C (глибока фокальна гіпотермія) супроводжувалось істотним зменшенням частоти потенціалів дії, генерованих модельним нейроном у відповідь на тонічне синаптичне збудження однакової інтенсивності. Це гіпотермічне гальмування активності було найбільш вираженим у тому ж самому діапазоні температур, у котрому відбувалася термозалежна деактивація TRP-каналів. Даний ефект був значно менш вираженим в умовах виключення TRP-каналів, що імітувало їх генетичний нокаут. Хоча подібні результати отримані на доволі спрощених моделях, вони розкривають нові аспекти нейропротекторної дії гіпотермії, котрі заслуговують на подальше поглиблене дослідження.