АНАЛИЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИОНОТРОПНЫХ ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКИХ РЕЦЕПТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОСЛЕ КРИОСОХРАНЕНИЯ СРЕЗОВ МОЗГА

DOI: https://doi.org/None

А.А. Мокрушин (1), доктор биологических наук, С.Е. Боровиков (2) 1-Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, лаборатория регуляции функций нейронов мозга, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6; 2-Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Лебедева, 6А Е-mail: [email protected]

Введение. Проанализирована гипотеза о криосохранении небольших объемов нервной ткани (срезы мозга) без использования традиционных криоконсервантов. Цель исследования. Эффект замораживания (-10°С) и оттаивания до +37°С исследовали, изучая изменения активности глутаматергических ионотропных механизмов: α-амино-3-гидрокси-5-метилизоксалон-4-пропионовой кислоты (АМПА) и N-метил-D-аспартата (НМДА) рецепторов. Изменение содержания воды в срезах определялось в процессе криосохранения. Методы. Эксперименты проведены на срезах обонятельной коры мозга крыс. Жизнеспособность срезов определяли по изменению амплитуд АМПА и НMDA возбуждающих постсинаптических компонентов фокальных потенциалов. Были исследованы эффекты 2 скоростей замораживания/оттаивания: низкой (0,1°C/мин) и высокой (9,0°C/мин). Результаты. Активность АМПА и НМДА-рецепторных механизмов при низкой скорости замораживания/оттаивания восстанавливалась, при высокой – активность АМПА повышалась, а НМДА – блокировалась. Содержание воды в срезах при оттаивании было максимальным при использовании высокой скорости замораживания/оттаивания. Набухание срезов было незначительным при низкой скорости замораживания/оттаивания. Дипептид L-карнозин оказался неэффективен как криопротектант для сохранения и восстановления активности НМДА-рецепторов. Этот пептид предотвращал сильное набухание срезов после криосохранения. Заключение. Криосохранение небольших объемов нервной ткани (срезы мозга) с низкой скоростью (0,1°С/мин) замораживания/оттаивания и глубиной замораживания (-10°С) без использования криопротекторов является оптимальным для криоконсервации и возможного их последующего использования в качестве трансплантатов.
Ключевые слова: 
срезы мозга, замораживание/оттаивание, АМПА, НМДА-рецепторы
Для цитирования: 
Мокрушин А.А., Боровиков С.Е. АНАЛИЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИОНОТРОПНЫХ ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКИХ РЕЦЕПТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОСЛЕ КРИОСОХРАНЕНИЯ СРЕЗОВ МОЗГА. Молекулярная медицина, 2017; (2): -
Список литературы: 
  1. Brunet J.F., Pellerin L., Magostretti P., Villemure J.G. Cryopreservation of human brain tissue allowing timely production of viable human brain cells for autologous transplantation. Cryobiology. 2003; 47: 179–83.
  2. Gakhova E.N., Kislov A.N., Chekurova N.R. Study of membrane properties of mollusk neuron after freeze-storage at liquid nitrogen temperature for 8 years. Infusionstherapie Transfusionsmedizin. 1997; 24: 378–9.
  3. Robbins R.J, Torres-Aleman I., Lebranth C., Bradberry C. Cryopreservation of human brain tissue. Exp. Neurol. 1990; 107: 208–13.
  4. Koshinaga M., Katayama Y., Takahata T., Suma T., Tsubokawa T. Temporal pattern of synaptophysin expression in cryopreserved fetal hippocampal cells transplanted into is chemically damaged adult rat hippocampus. Cell. Transplant. 1995; 4 (1): 9–11.
  5. Pichugin Y., Fahy G.M., Morin R. Cryopreservation of rat hippocampal slices by vitrification. Cryobiology. 2006; 52: 228–40.
  6. Takadera T., Ohyashiki T. Temperature-dependent N-methyl-D-aspartate receptor-mediated cytotoxicity in cultured rat cortical neurons. Neurosci. Lett. 2007; 423: 24–8.
  7. Bakhach J. The cryopreservation of composite tissues. Principles and recent advancement on cryopreservation of different type of tissues. Organogenesis. 2009; 5: 119–26.
  8. Khama-Murad A. Kh., Mokrushin A. A., Pavlinova L.I. Neuroprotective properties of L-carnosine in the brain slices exposed to autoblood in the hemorrhagic stroke model in vitro. Regul. Peptides. 2009; 167: 65–9.
  9. Mokrushin A.A., Pavlinova L.I. Effects of the blood components on the AMPA and NMDA synaptic responses in brain slices in the onset of hemorrhagic stroke. Gen. Physiol. Biophys. 2013; 32: 489–504.
  10. Mokrushin A.A., Pavlinova L.I., Borovikov S.E. Influence of cooling rate on activity of ionotropic glutamate receptors in brain slices at hypothermia. J. Therm. Biol. 2014; 44: 5–13.
  11. Пичугин Ю.И. В: Теоретические и практические аспекты современной криобиологии. 2013; 60–2. [Pichugin Y.I. In: Theoretical and practical aspects of modern cryobiology. 2013; 60–2 (in Russian)]
  12. Fang F., Zhang Z.-X. Cryopreservation of embryonic cerebral tissue of rat. Cryobiology. 1992; 29: 267–73.
  13. Дмитриева Е.В. Структурно-функциональные изменения нейронов моллюска после криоконсервации. Тезисы, Пущино. 2004; 118. [Dmitrieva E.V. Structural and functional changes in neurons of mollusk after cryopreservation. Thesis, Pushchino. 2004; 118 (in Russian)]
  14. Phillips K.F., Deshpande L.S., DeLorenzo R.J. Hypothermia reduces calcium entry via the N-methyl-D-aspartate and ryanodine receptors in cultured hippocampal neurons. Eur. J. Pharmacology. 2013; 698: 186–92.
  15. Diller K.R., Raymond J.F. Water transport through a multicellular tissue during freezing: a network their modynamic modeling analysis. CryoLetters. 1990; 11: 151–62.
  16. Shen Y., Hu W.W., Fan Y.Y., Dai H.B., Fu Q.L., Wei E.Q., Luo J.H., Chen Z. Carnosine protects against NMDA-induced neurotoxicity in differentiated rat PC12 cells through carnosine-histidine-histamine pathway and H (1)/H(3) receptors. Biochem. Pharmacol. 2007; 73: 709–17.
  17. Mazur P., Rall W.F., Leibo S.P. Kinetics of water loss and the likelihood of intracellular freezing in mouse ova.Cell Biophys. 1984; 6: 197–213.
  18. Dobrota D., Fedorova T., Stvolinsky S., Babusikova E., Likavcanova K., Drgova A. Carnosine protects the brain of rats and Mongolian gerbils against ischemic injury: after-stroke-effect. Neurochem. Res. 2005; 30: 1283–8.
  19. Suda I., Kito K., Adachi C. Bioelectric discharges of isolated cat brain after revival from years of frozen storage. Brain Res. 1974; 70: 527–31.