НОВОСТИ И СОБЫТИЯ ЯПОНСКОЙ ОРТОПЕДИИ:



Журнал «Биохимическое Питание», Германия

Журнал «Биохимическое Питание», Германия

Воздействие акватитановой ленты на нервные клетки Центральной Нервной Системы

Мартин Корте

Факультет Биологических Наук, Отделение Физиологии, Технический Университет города Брауншвейг, Институт Зоологии, ул. Мендельсонштрассе 4, D 38106, Германия.

Статья получена 4 февраля 2008 года; Статья принята: 6 февраля 2008 года.

Аннотация: Был проведен анализ Акватитановой Ленты (АТЛ) с целью изучения ее потенциального воздействия на нервную ткань, в особенности, на пирамидальные нейроны в гиппокампе мыши (краевые доли). Для проведения испытания на предмет такого воздействия Акватитановая Лента использовалась в лечении болевого синдрома. В присутствии Акватитановой Ленты не наблюдалось изменений в базальной синаптической передаче, что свидетельствует об отсутствии побочных эффектов Акватитановой Ленты на нейроны центральной нервной системы мыши. Кроме того, испытания продемонстрировали изменения синаптической пластичности (долговременной потенциации (ДВП)), мембранного потенциала покоя, а также скорости возбуждения (частоты генерации потенциалов действия) гиппокампальных пирамидальных нейронов под воздействием Акватитановой Ленты. Все эксперименты проводились вслепую, и экспериментатор не знал, какую ленту и с какой концентрацией акватитана он использовал.

Ключевые слова: гиппокамп, Акватитан, боль, болевая память, долговременная потенциация.

Введение

Целью данного исследования было проверить: а) может ли Акватитановая Лента воздействовать на биологические процессы в клетке; б) и, в особенности, может ли Акватитановая Лента оказывать воздействие на передачу сигналов нейронами и обработку информации в центральной нервной системе. Сообщалось, что Акватитановая Лента может влиять на восприятие боли у атлетов, поэтому настоящее исследование было посвящено анализу подлежащего нейронного субстрата. Для достижения обозначенных целей мы измерили электрофизиологические параметры базальной синаптической передачи и синаптической пластичности нейронов в краевых гиппокампальных долях мыши. В экспериментах использовалась модель мыши, так как это очень хорошая и достоверная модель для изучения свойств нервных клеток, которое невозможно выполнить непосредственно на людях. Особенно хорошо изучена способность пирамидальных нейронов в гиппокампе обрабатывать болевые импульсы (например [1, 2]). Также хорошо описана синаптическая пластичность в гиппокампе [3], которая может быть механизмом, лежащим в основе болевой памяти (термин «болевая память» используется для описания сенсибилизации к сенсорному опыту механизмами центральной нервной системы) [4]. Известно, например, что травма или хирургические процедуры могут привести к сенсибилизации ноцицептивных нервных окончаний на периферии. Но это явление часто сопровождается сенсибилизацией нейронов в центральной нервной системе, что называется центральной сенсибилизацией, в то время, как периферийная сенсибилизация постепенно сходит на нет по мере исчезновения первоначальной причины боли. В отличие от этого, центральная сенсибилизация способна продлиться дольше после травмы, и привести впоследствии к возникновению хронической боли. Таким образом, первоначальное повреждение может оставить след памяти о первоначальной боли за счет действия механизмов синаптической пластичности.

В нашем исследовании, посвященном анализу воздействия Акватитановой Ленты на нейроны, были проведены сравнительные испытания воздействия различных Акватитановых Лент и контрольной ленты, не содержащей Акватитана, на базальную синаптическую передачу, мембранный потенциал покоя и скорость возбуждения единичных пирамидальных нейронов.

В ходе испытаний обеспечивались условия, при которых лента не соприкасалась непосредственно с краевыми гиппокампальными долями, с целью имитации реальной ситуации, когда Акватитановая Лента помещается на поверхность кожи человека.

___________________________________

* Лицо, на имя которого направляется вся корреспонденция.

Телефон: +49-53-1391-3220

Факс: +49-53-1391-3222

e-mail: [email protected]

Данное исследование проведено при поддержке Компании «Phiten Co., Ltd.», которая предоставила Акватитановые Ленты различной концентрации.

Материалы и методы

Акватитановые Ленты производит Компания «Phiten Co., Ltd.», которой удалось растворить Титан в воде. Для изучения воздействия Акватитановой Ленты на пирамидальные нейроны гиппокампальные поперечные доли мыши готовились и содержались с применением общепринятых процедур (ASCF: NaCl (124 ммоль), KCl (3 ммоль), KH₂PO₄ (1,25 ммоль), Mg₂SO₄ (2 ммоль), NaHCO₃ (26 ммоль), CaCl₂ (2,5 ммоль), Глюкоза (10 ммоль); Температура: 32 ± 0,2° С). Для возбуждения использовали монополярные вольфрамовые электроды в гиппокампальной зоне CA3 сбоку от зоны Шеффера. Для эксперимента был вызван синаптический потенциал поля с частотой 0, 1 Гц. Ответные сигналы записывались стеклянными электродами, расположенными в апикальной дендритной зоне (stratum radiatum) пирамидальных CA1 нейронов. Угловой коэффициент Возбуждающего Постсинаптического Потенциала (ВПСП) рассчитан и используется в качестве единицы измерения для синаптической силы. Долговременная потенциация возбуждается сокращениями 3Х30 импульсов (частотой 100 Гц, продолжительностью 50 µс и интервалом между стимулами, равным 5 секундам) с силой проверочного раздражителя. Для процедуры внутриклеточной регистрации выполнялась деполяризация постсинаптической клетки посредством инжекции тока (1 наноампер, продолжительностью 100 миллисекунд). При этом во время деполяризации частота потенциалов действия измерялась под воздействием Акватитановых Лент различной концентрации по сравнению с лентой-плацебо. Все эксперименты проводились вслепую, что означает, что экспериментатор не был осведомлен о типе ленты, концентрации, а также о ленте-плацебо, которые сами участвовали в экспериментах, а также использовались для анализа. Эксперименты считаются значимыми (достоверными), когда значение p в критерии Стьюдента t < 0, 05. Для оптимизации условий регистрации в испытании Акватитановой Ленты была разработана камера для регистрации, оснащенная интерфейсом. Эта специальная камера позволила нам провести испытания Акватитановых Лент с различной концентрацией, и, в то же время, избежать непосредственного контакта лент с долями или ИСМЖ (искусственной спинномозговой жидкостью). Эту камеру можно использовать для регистрации и измерения величины/углового коэффициента ВПСП, а также Фасилитации парных импульсов (ФПИ) и Долговременной Потенциации (ДВП). Доля в этой интерфейсной камере помещается на сетку. Сама доля находится в атмосфере, состоящей из 95% О₂ и 5% СО₂ (Карбоген) (более подробные данные об эксперименте см. в [5] и [6]).

Все эксперименты проводились вслепую, и экспериментатор не знал, какую ленту он использовал и в какой концентрации.

Результаты

Базальная Синаптическая Передача

В каждой серии экспериментов использовались 12-13 гиппокампальных долей. Испытывались Акватитановые Ленты трех различных концентраций (7 мг/л, 100 мг/л и 600 мг/л) в сравнении с Лентами-Плацебо, не содержащими наночастиц титана, в боковом проводящем пути Шеффера CA3-CA1 в гиппокампе мыши. Внеклеточная регистрация проводилась в зоне СА1 гиппокампа.

пВПСП – аббревиатура для понятия «Полевой Возбуждабщий Постсинаптический Потенциал», и используется в качестве индикатора функциональности базальной синаптической передачи. Не наблюдалось каких-либо побочных действий от Акватитановых лент любых концентраций, используемых по размеру полевого возбуждающего постсинаптического потенциала для стимуляций (возбуждений) различной силы (калибровка выполнялась с помощью искусственно вызванной серии нервных импульсов волокна). Это указывает на то, что Акватитановые Ленты не имеет цитотоксических побочных действий на очень чувствительные пирамидальные нейроны гиппокампа мыши. Помимо этого проводились измерения фасилитации парных импульсов (ФПИ). Фасилитация парных импульсов является индикатором здоровой базальной синаптической передачи и кратковременной синаптической пластичности, а в особенности является маркером предсинаптической функции, на которую ленты могут оказывать влияние. Фасилитация измерялась следующим образом: подаются два импульса, с интервалом между стимулами в 10, 20, 40, 80 и 160 миллисекунд; затем генерируется отношение первого импульса ко второму и выполняется сравнение между различными лечебными группами. Однако эксперименты показали, что Акватитановые Ленты в любой концентрации не меняют величину отношения наблюдаемых парных импульсов. Этот факт, наряду с измерениями величины полевого возбуждающего постсинаптического потенциала (пВПСП) доказывает, что Акватитановые Ленты не оказывают токсическое воздействие на нервную ткань, которая обладает высокой чувствительностью к любым токсичным веществам. Присутствие Акватитановых Лент не нарушает базальную синаптическую передачу в зависимости от концентраций Акватитана, используемого для различных экспериментальных условий.

Синаптическая пластичность (Долговременная потенциация (ДВП))

Slope (% of baseline) – угол наклона от базисной линии в %

Time (min) – Время (в минутах)

ATT, 600 mg/l – Акватитановая Лента с концентрацией 600 мг/л

Placebo ATT – Акватитановая Лента-плацебо

ATT, 100 mg/l – Акватитановая Лента с концентрацией 100 мг/л

ATT, 7 mg/l – Акватитановая Лента с концентрацией 7 мг/л

 

Рисунок 1. Измерения долговременной потенциации в краевых гиппокампальных долях под воздействием Акватитановых Лент различной концентрации в сравнении с лентой-плацебо.

После 20-ти минут базовых регистраций в остроконечных гиппокампальных долях, все доли были подвергнуты сокращениям (100 Гц, 3Х), что, как правило, приводит к возбуждению долговременной потенциации, и ДВП уменьшается в присутствии Акватитановой Ленты высокой концентрации (600 мг/л). АТЛ: Акватитановая Лента; Плацебо: контрольные ленты, которые не покрыты и не погружены в Акватитан. Планки погрешностей: стандартная погрешность среднего значения. Акватитановая Лента (с концентрацией 600 мг/л) демонстрирует существенно отличную величину Долговременной Потенциации по сравнению с лентой-плацебо (p<0, 05, Критерий t Стьюдента).

Для измерений Долговременной Потенциации использовалась достоверная модель синаптической пластичности (Bliss and Collingridge, 1993), а также краевые гиппокампальные доли. Стимуляция (возбуждение) волокон (имитация входного импульса, например, опыт болевого синдрома) проводилось в зоне СА3 гиппокампа, регистрация сигналов от пирамидальных нейронов в зоне СА1. В качестве величины для измерения синаптической силы использовалась величина коэффициента наклона полевого возбуждающего постсинаптического потенциала (пВПСП), проводился анализ этого коэффициента для ситуации с использованием Акватитановой Ленты (АТЛ). Величина возбуждающего постсинаптического потенциала не менялась под воздействием лент, что давало возможность выполнять стабильные базовые регистрации (регистрации на базовой линии) (Рисунок 1). После 20-ти минут базовой регистрации был подан высокочастотный стимул (имитация входного импульса, например, ощущение очень сильной боли, см., например, [6]). В лентах-плацебо это приводит к нормальному возникновению хорошо описанного явления Долговременной Потенциации (ДВП) в этих долях (Рисунок 1). Другими словами, эти синапсы стали сильнее, что может означать следующее: если эти синапсы обрабатывают информацию о боли, даже менее болезненный раздражитель мог привести к ощущению боли [4].

Под воздействием Акватитановой Ленты, в противоположность ленте-плацебо, может наблюдаться ослабление (в зависимости от концентрации) Долговременной Потенциации в пирамидальных нейронах гиппокампа (Рисунок 1). Под воздействием Акватитановой Ленты с самой высокой концентрацией Акватитана (600 мг/л) возбуждение Долговременной Потенциации наблюдается, но оно значительно снижено по сравнению с воздействием ленты-плацебо (p<0, 05, Критерий t Стьюдента). Уже при испытаниях Акватитановой Ленты с концентрацией Акватитана 7 мг/л и 100 мг/л, наблюдается слегка сниженная Долговременная Потенциация, которая не достигает существенно сниженного уровня p<0, 05, однако тенденция отчетливо заметна и устойчива. Таким образом, краевые доли, подвергнутые воздействию Акватитановой Ленты, демонстрируют зависимое от концентрации в ленте Акватитана снижение способности переносить Долговременную Потенциацию (ДВП). Этот факт указывает на то, что Синаптическая Пластичность под влиянием Акватитановой Ленты ослабляется.

Эти результаты могут иметь большое значение для изучения механизмов болевой памяти, так как читается, что синаптическая пластичность играет роль в этом тоже [4]. Акватитановые Ленты могут обладать способностью вступать именно в эти процессы и ингибировать информацию о болевой памяти.

Регистрация в одиночных клетках

Мы также прибегали к регистрации импульсов в одиночных клетках (внутриклеточная регистрация) в краевых гиппокампальных долях для изучения механизма, посредством которого Акватитановая Лента влияет на процесс обработки импульсов нейронами. Этот метод позволяет с высокой точностью (для единичных клеток) измерять любые изменения в мембранном потенциале покоя или скорости возбуждения потенциалов действия. Используя этот метод, мы смогли сравнить действие, которое оказывают Акватитановые Ленты различной концентрации на единичные пирамидальные нейроны гиппокампа.

Эксперименты продемонстрировали, что Акватитановая Лента оказывает зависимое от концентрации воздействие на единичные пирамидальные нейроны гиппокампа. Под влиянием Акватитановой Ленты (с концентрацией 600 мг/л) мембранный потенциал покоя снижается в среднем с - 64 ± 1,4 мВ для ленты-плацебо до - 69 ± 2,5 мВ (p<0, 05, Критерий t Стьюдента).

А уже обычная лента и Акватитановая Лента с концентрацией 100 мг/л демонстрируют тенденцию снижения мембранного потенциала покоя, однако такое снижение не приводит к значительному снижению мембранного потенциала покоя. При подаче деполяризующего возбуждающего сигнала продолжительностью 100 мс на единичный пирамидальный нейрон можно измерить скорость возбуждения потенциала действия. Так как мембранный потенциал покоя был снижен, мы предположили, что скорость возбуждения под воздействием лент с высокой концентрацией акватитана также снизится. И действительно, вот что мы наблюдали: при подаче деполяризующего возбуждающего сигнала продолжительностью 100 мс в среднем возникает 17 потенциалов действия в случае с лентой-плацебо, если же используется Акватитановая Лента с концентрацией 600 мг/л, частота потенциалов действия сокращается в среднем до 13, это довольно ощутимый эффект (p<0,05). Даже при использовании обычной Акватитановой Ленты и АТЛ с концентрацией 100 мг/л наблюдалась тенденция к снижению скорости возбуждения потенциалов действия в сравнении с лентой-плацебо, но в данном случае эффект не такой значительный.

Таким образом, можно сделать вывод, что Акватитановая Лента оказывает воздействие (которое находится в зависимости от концентрации акватитана в ленте) на мембранный потенциал покоя и скорость возбуждения потенциалов действия пирамидальных нейронов гиппокампа, оба эти показателя снижаются под воздействием высококонцентрированных Акватитановых Лент, и, таким образом, повышают порог для возникновения долговременной потенциации.

Изменились значения мембранного потенциала покоя и скорости возбуждения потенциалов действия

На Рисунке 2 графически представлены средние данные для различных концентраций Акватитановых Лент с определенной концентрацией для регистрации импульсов в одиночных клетках. Сначала показан мембранный потенциал покоя, для каждой концентрации Акватитановой ленты было проведено 12 экспериментов. Эти эксперименты убедительно демонстрируют, что Акватитановая Лента с концентрацией 600 мг/л способна оказывать воздействие на мембранный потенциал покоя пирамидальных нейронов гиппокампа. Мембранный потенциал покоя стабилизируется под влиянием высококонцентрированных Акватитановых Лент при более низких значениях, и эта разница по сравнению с лентой-плацебо существенна (p<0,05, Критерий t Стьюдента). Эта тенденция наблюдается для обеих испытываемых лент уже при концентрации 100 мг/л.

Для всех описанных здесь экспериментов воздействие Акватитановых Лент любой концентрации может быть блокировано свинцовой пластиной диаметром 0, 5 см, помещенной между гиппокампальной долей и Акватитановой Лентой (данные не продемонстрированы).

 

Заключение

ATT, 600 mg/l – Акватитановая Лента с концентрацией 600 мг/л

Placebo ATT – Акватитановая Лента-плацебо

ATT, 100 mg/l – Акватитановая Лента с концентрацией 100 мг/л

Membrane Potential (mV) – мембранный потенциал покоя (мВ)

Frequency (Hz) – Частота (Гц)

Рисунок 2.

А) На графике изображена зависимость между типом ленты (Акватитановая Лента, АТЛ) с определенной концентрацией (Плацебо, 100 мг/л и 600 мг/л) и измеренным мембранным потенциалом покоя СА1-пирамидальных нейронов гиппокампа. Внутриклеточные регистрации импульсов проводились с помощью усилителя Axoclamp 2B. Планки погрешностей: стандартная погрешность среднего значения. Для каждой концентрации ленты было проведено 12 экспериментов. Разница между Акватитановой Лентой (с концентрацией 600 мг/л) по сравнению с контрольной лентой существенна.

В) графическое представление частоты скорости возбуждения потенциалов действия для СА1-пирамидальных нейронов под воздействием Акватитановых Лент с различной концентрацией. Лента-плацебо использовалась в качестве контроля для Акватитановых Лент двух концентраций (100 мг/л и 600 мг/л). Разница между скоростями возбуждения потенциалов действия в случае с лентой с концентрацией акватитана 600 мг/л и лентой-плацебо была существенна (p<0,05, Критерий t Стьюдента). При эксперименте с лентой с концентрацией 100 мг/л тенденция к снижению скорости возбуждения наблюдалась, но, по сравнению с лентой-плацебо, разница не достигла уровня статистической значимости. внутриклеточные регистрации импульсов выполнялись с помощью усилителя Axoclamp 2B. Планки погрешностей: стандартная погрешность среднего значения. Для всех экспериментальных условий использовались 12 гиппокампальных долей.

 

Заключение

Описанные выше эксперименты являются убедительной демонстрацией того, что Акватитановая Лента (с концентрацией акватитана 600 мг/л) оказывает воздействие на синаптическую пластичность (болевую память?), а в единичных пирамидальных нейронах лента способна значительно снизить скорость возбуждения потенциала действия в сравнении с лентами-плацебо, использованными в экспериментах (p<0,05, Критерий t Стьюдента). Уже при концентрации 100 мг/л Акватитановая Лента проявляет четкую тенденцию к снижению скорости возбуждения, однако в этом случае полученные результаты не имеют такого существенного отличия от результатов, полученных при испытании лент-плацебо. Эксперименты по исследованию Долговременной Потенциации/ Синаптической пластичности привели к открытию того, что Акватитановая Лента с концентрацией 600 мг/л может быть использована для облегчения боли у людей (для обезболивания) без каких-либо побочных действий. Необходимо провести аналогичные эксперименты в спинном мозге, чтобы непосредственно измерить возможную модуляцию проводящих путей обработки болевых импульсов у млекопитающих.

 

СНОСКИ:

[1] Soleimannejad, E, Naghdi, N., Semnanian, S., Fathollahi, Y., and Kazemnejad, A.: Antinociceptive effect of intrahippocampal CA1 and dentate gyrus injection of MK801 and AP5 in the formalin test in adult male rats. Eur. J. Pharmacol., 562, 39-46, 2007

(Солейманнеджад Е., Нагди Н., Семманиан С., Фатхоллахи И., КАземнеджад А.: «Антиноцицептивный эффект интрагиппокампальной зоны СА1 и инъекция МК801 и АР5 в зубчатую извилину взрослой особи крысы (формалиновый тест)»., Евр. Ж. Фармаколь., 562, 39-46, 2007)

 

[2] Becker, A., Grecksch, G., and Schroder, H.: Pain sensitivity is altered in animals after subchronic ketamine treatment. Psychopharmacology (Berl.), 189, 237-247, 2006

(Бекер А., Грекш Дж., Шродер Х.: «Изменение болевой чувствительности у животных после субхронического обезболивания кетамином». Психофармакология (Берлин), 189, 237-247, 2006)

 

[3]Bliss, T.V., and Collingridge, G. L.: A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. Nature, 361 (6407), 31-39, 1993

(Блисс Т.В., Коллингридж Дж.Л.: «Синаптическая модель памяти: долговременная потенциация в гиппокампе». Природа, 361 (6407), 31-39, 1993)

 

[4] Sandkuhler, J.: Learning and memory in pain pathways. Pain, 88, 113-118, 2000

(Сандкулер Дж.: «Обучение и память в болепроводящих путях». Боль, 88, 113-118, 2000)

 

[5] Gartner, A., Polnau, D. G.., Staiger, V., Sciaretta, C., Minichiello, L., Thoenen, H., Bonhoeffer, T., and Korte, M.: Hippocampal long-term potentiation is supported by presynaptic and postsynaptic tyrosine receptor kinase B-mediated phospholipase Cgamma signaling. J. Neurosci., 26, 34963504, 2006

(Гартнер А., Полнау Д. Дж., Стайгер В., Счиаретта К., Миничиэлло Л., Тоенэн Х., Бонхоффер Т., Кортэ М.: Гиппокампальная долговременная потенциация поддерживается пресинаптической и постсинаптической передачей сигналов с участием рецепторной тиразин-киназы В-опосредованной фосполипазы С-гамма. Дж. Нейроши., 26, 3496-3504, 2006).

 

[6]Rosch, H., Schweigreiter, R., Barde, Y.-A., Bonhoeffer, T., and Korte, M.: The neurotrophin receptor p75NTR modulates long-term depression and regulates the expression of AMPA receptor subunits in the hippocampus. Anonymous. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 7362-7367, 2005.

(Рош Х., Швайгрейтер Р., Бардэ И.-А., Бонхоффер Т., Кортэ М.: Нейротрофиновый репетор р75NTR снижает частоту долговременной депрессии регулирует экспрессию субъединиц рецептора AMPA в гиппокампе. Без указания имени. Док. Нац. Акад. Наук США, 102, 7362-7367, 2005.)

ЯПОНСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ - ДЛЯ ВАС И ВАШЕГО ЗДОРОВЬЯ:

Технологии «Фитен»

Продукты Phiten могут использовать и спортсмены и люди, ведущие малоподвижный образ жизни. Первым Phiten поможет быстрее восстанавливаться после тяжелых нагрузок и улучшать результаты, вторым снимать напряжения и усталость после рабочего дня. Phiten создан в Японии и создан действительно для всех!
Подробнее. >>

+7 (495)978-40-92


Мы находимся в Москве, но доставляем
заказы по всей России и СНГ!
Условия доставки. >> Заказывайте!


Найти Phiten в вашем городе. >>


Ваш автомобиль как источник остеохондроза
Если у вас есть проблемы со спиной, болит поясница, затекает шея, немеют руки, возможно, корень зла таится в сиденье вашего автомобиля. Подробнее..

Другие статьи по ортопедии >>