VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Медицинская биофизика. Нейробиофизика

Модуляция ноопептом возбудимости нейрональной мембраны виноградной улитки

Г.Б. Мурзина1*

1.ИВНД и НФ РАН;

* gbmurzina(at)mail.ru

Ноопепт (этиловый эфир N-фенилацетил-L-пролилглицина) нашел широкое применение в медицинской практике при нарушениях памяти и внимания, вызванных черепно-мозговой травмой, сосудистой мозговой недостаточностью, астеническими расстройствами. Наравне с влиянием ноопепта на долговременные процессы (которое является доминирующим воздействием препарата), обнаружено его воздействие на возбудимость нейрональной мембраны в более короткий промежуток времени. Было показано, что этот препарат изменяет амплитуду вызванного ацетилхолином входящего тока (АХ-тока) командных нейронов виноградной улитки [1]. Дозовая кривая воздействия ноопепта – колоколообразная, и усиление АХ-тока наблюдается при низких концентрациях (0.1нМ – 0.01мкM). Анализ амплитуды вызванного АХ-тока с целью выяснения механизмов холинопозитивного воздействия ноопепта осуществлялся с помощью математической модели. Модель описывает основные процессы от аппликации медиатора до регистрации вызванного АХ-тока [2]. Результаты моделирования показали, что наибольшее соответствие расчетной и экспериментальной кривых при воздействии ноопепта наблюдается при изменении параметров модели, описывающих увеличение общего количества рецепторов на нейрональной мембране и увеличение времени жизни (или вероятности перехода) мембранных рецепторов в открытое состояние. Увеличение количества ацетилхолиновых рецепторов на мембране нейронов может являться следствием влияния ноопепта на процессы эндо- или экзоцитоза рецепторов путем взаимодействия с белками примембранного матрикса или вследствие влияния на протеинкиназы или протеинфосфатазы, участвующие в процессе мембранной или внутриклеточной транспортировки ацетилхолиновых рецепторов.

С целью конкретизации, на какие именно процессы эндо- или экзоцитоза ацетилхолиновых рецепторов ноопепт оказывает влияние, были проведены исследования воздействия препарата на депрессию вызванного ацетилхолином входящего тока на командных нейронах виноградной улитки. Проведенные нами ранее исследования о влиянии ингибиторов протеинкиназ и протеинфосфатаз, и ряда блокаторов транспортных процессов на депрессию АХ-тока [3] позволили соотнести их воздействие с влиянием ноопепта, что дало возможность конкретизировать внутриклеточные мишени воздействия препарата. Для анализа экспериментальных данных использовалась модифицированная математическую модель, учитывающая различное расположение рецепторов (на клеточной мембране и в сформированных и рециклированных везикулах), транспорт рецепторов из эндоплазматического ретикулума к мембране и процесс деградации рецепторов. Параметрами уравнений модели являлись скорости изменения местоположения рецепторов. Выводы о том, на какие процессы воздействует препарат, делались на основании того, какие параметры изменяли для получения моделируемых кривых. Исследования проводились для двух концентраций ноопепта - 1нМ и 10мкМ, поскольку, как было показано ранее, препарат по-разному действует на депрессию входящего АХ-тока: при первой концентрации наблюдалось наибольшее увеличение входящего тока, а при второй – его недостоверное уменьшение. Сравнение кривых выработки депрессии при воздействии ноопепта с ранее полученными кривыми воздействия различных блокаторов на депрессию АХ-тока позволило сделать вывод о возможном влиянии ноопепта при меньшей концентрации - на активность протеинфосфатазы 2А, а при большей – также на активность протеинфосфатазы 1.

Произведенные дополнительные расчеты и существующие литературные данные позволили уточнить, какие внутриклеточные процессы, связанные с активностью этих протеинфосфатаз, могут определять воздействие ноопепта на возбудимость мембраны нейронов виноградной улитки.

В обнаруженной области воздействия ноопепта находится эффективная для человека средняя концентрация препарата в крови, поэтому при приеме лекарства необходимо учитывать возможность и его кратковременного воздействия.

Литература

1.Разумовская М.А., Мурзина Г.Б., Островская Р.У., Пивоваров А.С. Журн.Высш.Нервн. Деят. 2018. Т.68(4). С.537-548.

2.Мурзина Г.Б., Пивоваров А.С. Биофизика. 2019. Т.64(3). С.507-514.

3.Пивоваров А.С., Мурзина Г.Б., Васильева Н.В. Журн.Высш.Нервн. Деят. 2020. Т.70(1). С.125-132.

Noopept modulation of snail neuronal membrane excitability

G.B. Murzina1*

1. Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of RAS;

* gbmurzina(at)mail.ru

Noopept (ethyl ether of N-phenylacetyl-L-prolylglycine) has found wide application in medical practice in memory and attention disorders caused by traumatic brain injury, cerebral vascular insufficiency, asthenic disorders. Along with the effect of noopept on long-term processes (which is the dominant effect of the drug), its effect on the excitability of the neuronal membrane in a shorter period of time was found. It has been shown that this drug changes the amplitude of the acetylcholine-induced incoming current (ACh-current) of the command neurons of the snail [1]. The dose curve of noopept exposure is bell–shaped, and the ACh-current amplification is observed at low concentrations (0.1nmol – 0.01µmol). The analysis of the amplitude of the induced ACh-current in order to clarify the mechanisms of the cholinopositive effect of noopept was carried out using a mathematical model. The model describes the main processes from the application of the mediator to the registration of the induced Ach-current [2]. The simulation results showed that the greatest correspondence between the calculated and experimental curves under the influence of noopept is observed when changing the model parameters describing an increase in the total number of receptors on the neuronal membrane and an increase in the lifetime (or probability of transition) of membrane receptors to the open state. An increase in the number of acetylcholine receptors on the membrane of neurons may be a consequence of the effect of noopept on the processes of endo- or exocytosis of receptors by interacting with proteins of the under membrane matrix or due to the effect on the kinases or phosphatases involved in the process of membrane or intracellular transport of acetylcholine receptors.

In order to specify which processes of endo- or exocytosis of acetylcholine receptors noopept has an effect on, studies have been conducted on the effects of the drug on depression caused by acetylcholine incoming current on the command neurons of the grape snail. Our previous studies on the effect of protein kinase and protein phosphatase inhibitors and a number of transport process blockers on ACh-current depression [3] allowed us to correlate their effects with the effect of noopept, which made it possible to specify the intracellular targets of the drug. To analyze the experimental data, a modified mathematical model was used, taking into account the different location of receptors (on the cell membrane and in the formed and recycled vesicles), the transport of receptors from the endoplasmic reticulum to the membrane and the process of degradation of receptors. The parameters of the model equations were the rates of change in the location of the receptors. Conclusions about which processes the drug affects were made based on which parameters were changed to obtain the simulated curves. Studies were conducted for two concentrations of noopept - 1nmol and 10µmol, because, as previously shown, the drug has a different effect on the depression of the incoming ACh-current: at the first concentration, the greatest increase in the incoming current was observed, and at the second, its unreliable decrease. Comparison of the curves of depression production under the influence of noopept with the previously obtained curves of the effect of various blockers on ACh-current depression made it possible to conclude that noopept at a lower concentration - on the activity of protein phosphatase 2A, and at a higher concentration – also on the activity of protein phosphatase 1.

The additional calculations made and the existing literature data made it possible to clarify which intracellular processes associated with the activity of these protein phosphatases can determine the effect of noopept on the excitability of the membrane of neurons of the snail.

In the detected area of exposure to noopept, there is an effective average concentration of the drug in the blood for a person, therefore, when taking the drug, it is necessary to take into account the possibility of its short-term exposure.

Literature

1. Razumovskaya M.A., Murzina G.B., Ostrovskaya R.U., Pivovarov A.S. J.High.Nerv.Act. 2018. V.68(4). P.537-548.

2. Murzina G.B., Pivovarov A.S. Biophysics. 2019. V.64(3). P.507-514.

3. Pivovarov A.S., Murzina G.B., Vasilyeva N.V. J.High.Nerv.Act 2020. V.70(1). P.125-132.



Докладчик: Мурзина Г.Б.
53
2023-02-16

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists