Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН

Руководитель лаборатории

Сотрудники лаборатории

Направление исследований:

1. Исследование неквантового освобождения ацетилхолина из двигательных нервных окончаний и механизмов регуляции данного вида нейросекреции.
2. Исследование механизмов регуляции временных параметров нейросекреции.
3. Исследование различных аспектов кальциевой сигнализации в периферическом синапсе.
4. Исследование роли липидов мембран в процессах межклеточной сигнализации.
5. Исследование механизмов действия нового класса ингибиторов ацетилхолинэстеразы
6. Исследование механизмов блокирования рецепторно-канального комплекса постсинаптической мембраны.
7. Исследование молекулярных механизмов обеспечения надежности синаптической передачи сигнала в нервно-мышечном контакте в условиях естественной физиологической активности организма и при экстремальных состояниях, включая гипогравитацию.

Основные результаты исследований:

1.  Установлено, что выделение нейромедиатора из синаптической везикулы происходит не только за счет диффузии, а главным образом путем формирования направленной к постсинаптической мембране микроструи, повышающей эффективность действия нейромедиатора на рецепторы клетки-мишени, что обеспечивает надежность синаптической передачи возбуждения.
2. Показано, что ионы магния способны снижать интенсивность неквантового выделения нейромедиатора. Доказана необходимость внеклеточного кальция для реализации неквантового выделения медиатора, однако участие ионов экстраклеточного кальция в процессе неквантовой секреции не является прямым и не опосредуется входом через кальциевые каналы, как это имеет место при квантовой секреции. В то же время чувствительность механизма неквантового выделения медиатора к ионам магния является специфической и не связана со способностью этих ионов блокировать кальциевые каналы. (Эти результаты включены в перечень основных достижений РАН в 2009 г.)
3. В нервно-мышечном синапсе млекопитающих выявлен механизм ауторегуляции неквантового освобождения ацетилхолина, активируемый как самим медиатором – ацетилхолином, так и глутаматом, выделяющимся либо в свободной форме из нервного окончания как ко-медиатор, либо образующимся в синаптической щели при гидролизе нейропептида N-ацетиласпартилглутамата. (Эти результаты включены в перечень основных достижений РАН в 2007 г.)
4. Установлено, что при ингибировании бутирилхолинэстеразы происходит изменение амплитудно-временных параметров постсинаптических ответов после блокады ацетилхолинэстеразы – основного фермента, осуществляющего быстрый гидролиз нейромедиатора, что свидетельствуют о том, что, бутирилхолинэстераза локализована в непосредственной близости от мест выделения квантов медиатора. (Эти результаты включены в перечень основных достижений РАН в 2009 г.)
5. Впервые показано, что в отличие от классических ингибиторов ацетилхолинэстеразы представители нового класса ингибиторов фермента - производные 6-метилурацила - эффективнее инактивируют функциональную синаптическую ацетилхолинэстеразу в синапсах локомоторных мышц по сравнению с синапсами диафрагмальной мышцы, что свидетельствует об особенностях функционирования ацетилхолинэстеразы в синапсах дыхательных и локомоторных мышц.Скрининг соединений данного класса по способности ингибировать ацетилхолинэстеразу разных органов выявил вещества, которые в концентрациях, облегчающих синаптическую передачу возбуждения в нервно-мышечном синапсе, не оказывают побочных эффектов, связанных с влиянием на ацетилхолинэстеразу сердца и гладкой мускулатуры. Это позволяет рассматривать их как потенциальные лекарственные средства лечения миастении Гравис и других синдромов патологической мышечной слабости.
6. Доказана существенная физиологическая роль ранее не учитываемого способа модуляции синаптической передачи путем изменения кинетики освобождения квантов нейромедиатора. В ряде случаев данный механизм является ведущим в обеспечении надежности передачи возбуждения с нерва на мышцу и модуляция его работы может иметь значение для преодоления синаптических дефектов при некоторых видах патологии. (Эти результаты включены в перечень основных достижений РАН в 2002 г.)
7. Выявлена ведущая роль ионов кальция и циклического АМФ в модуляции кинетики процесса нейросекреции - увеличение их внутриклеточного содержания приводит к синхронизации освобождения квантов нейромедиатора.
8. При сопоставлении механизмов действия веществ, применяемых в клинической практике (мекамиламина, хлоргексидина, демифосфона) установлено, что они являются блокаторами холинорецепторного комплекса с разными механизмами действия, включающими медленное блокирование открытого ионного канала, блокирование канала по «ловушечному» типу и аллостерическую модуляцию рецепторно-канального комплекса. На основании проведенных экспериментальных исследований и в ходе математического моделирования разработан алгоритм для определения механизма действия модуляторов постсинаптического типа действия.