Исследование действия ослабленного магнитного поля на функционирование нервной клетки (1103151), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Фиксируемые параметры: амплитуда потенциаладействия (ПД), скорость прохождения ПД, форма импульса. Параметрыстимуляции были следующими: электрические прямоугольные импульсыамплитудой 300 мВ для одной группы нервов и 800 мВ для другойсоответственно, с частотой 115 Гц, длительностью 0,3 мс. Результатырегистрировали в течение 30 сек. через каждые 5 мин. Стимуляция была двухвидов: непрерывная в течение всего времени измерений и подаваемая, только вмомент регистрации, т.е. через каждые 5 мин.
Время в течение которогоосуществляли контроль за работой нервных волокон составляло 50 мин.Стимуляция нерва и запись данных осуществлялась с помощью ПК.Статистика набиралась на 10 парах нервных волокон для каждого типаизмерений.Установлено, что при непрерывной стимуляции импульсами с амплитудой300 мВ, амплитуда ПД нервного волокна находящегося под действием ОМП,снижается на ~30% (рис.
1(б)).б1101009080706050403020100лабораторное поле (42,3±0,4 мкТл)ослабленное МП (0,17±0,02 мкТЛ)À, %А, %а01020304050601101009080706050403020100лаборатоное поле (42,3±0,4 мкТл)ослабленное МП (0,17±0,02 мкТл)0102030405060t, минt, минРис 1. (а). Изменения амплитуды потенциала действия нервного волокна принепрерывной стимуляции с амплитудой 800 мВ в контроле и при действииослабленного в ~250 раз ГМП.
(б). Изменения амплитуды потенциала действиянервного волокна при непрерывной стимуляции с амплитудой 300 мВ в контроле ипри действии ослабленного в ~250 раз ГМП.8При непрерывной стимуляции нерва электрическими импульсами самплитудой 800 мВ, достоверных отличий от контроля, амплитуды ПД, в ОМПне обнаружили (рис.
1(а)). Отметим, что при этом скорости проведения ПД иформа ПД не отличались от контроля.В случаях, когда стимуляция нерва осуществлялась раз в 5 мин,достоверных отличий от контроля (при амплитудах стимулирующегоимпульса- 300 и 800 мВ) так же, обнаружено не было.Отметим, что стимуляции нерва с амплитудой импульса 800 мВ являетсярежимом максимального порога возбуждения, в котором работают все волокнанервного ствола, тогда как при 300 мВ – функционируют только наиболеечувствительныеволокна.УменьшениеамплитудыПДвероятносвидетельствует о том, что только для этих волокон при действииослабленного МП повышается порог возбуждения.Для определения порога генерации ПД, нерв раздражали электрическимипрямоугольные импульсами с амплитудами от 100 до 500 мВ (шаг - 10 мВ,время регистрации в точке - 1 сек, пауза между точками 2 сек). Интервалмежду измерениями составлял 8 мин.
В одной серии экспериментов нервнепрерывно раздражали током с частотой 115 Гц и амплитудой 300 мВ дляодной группы и 800 мВ для другой. В контроле в промежутках междуизмерениями нерв не стимулировали.В случае стимуляции нерва прямоугольными импульсами тока самплитудой 800 мВ, достоверного изменения величины порога не обнаружено(данные не представлены).При стимуляции нерва током с амплитудой 300 мВ, было показано, что вконтроле амплитуда ПД через 50 мин начинает возрастать при 270 мВ (рис.2(а)), тогда как, для волокна находящегося в ОМП уже при 330 мВ (рис. 2(б)).Полученныйрезультатсвидетельствуетобувеличениипорогавозбуждения нерва в ОМП.
В случае, когда в интервалах между измерениямистимуляция нерва не осуществлялась, изменений порога не выявлено.92,01,81,61,41,21,00,80,60,40,20,0начальное состояниесостояние через 50 мин (контроль)бA, mVA, mVа01002003004005006002,01,81,61,41,21,00,80,60,40,20,0начальное состояниесостояние через 50 мин в ослабленном МП0100200300400500600Авозбуждения mVАвозбуждения mVРис. 2 (а) Изменение порогового значения ПД нервного волокна в контроле(H=42,3±0,4 мкТл); (б) Изменение порогового значения ПД нервного волокна в ОМПпри стимуляции (Н=0,17±0,02 мкТл). По оси абсцисс амплитуда подаваемоговозбуждения, по оси ординат амплитуда ПД. Графики приведены для случая, когда винтервалах между измерениями осуществлялась непрерывная стимуляция нервноговолокна с амплитудой 300 мВ.Известно, что при ритмическом возбуждении нерва увеличение порога иснижение амплитуды ПД могут быть обусловлены комплексом процессов,обусловленных состоянием вязкости и проницаемости аксолеммы, меняющихконформацию мембранных каротиноидов [Максимов, 1997].Мы предположили, что в качестве чувствительных кпроцессов,приперераспределениеритмическомэлектроноввозбуждениииизменениенерва,действию ОМПмогутконформациибытьполиеновоймолекулы каротиноидов.2.Исследование изменений в спектрах молекул С40-каротиноидов приослаблении МП в ~200 раз.Известно, что в плазматической мембране нервного волокна и вцитосомахнейронов,содержатсяС40-каротиноиды(Рис.3В).Приперераспределении или делокализации π-электронов в полиеновой цепочкекаротина, меняется характер спектра РКР данной молекулы.
Известно, чтоконформациякаротиноидовзависит10отвязкостимикроокружения,мембранного потенциала, транспорта ионов через мембрану, а такжеколичества связанного Са2+ и NО [Koyama et. Al., 1979; Максимов и др. 1982;Ульянова и др. 2005].В нервном волокне каротиноиды содержатся в мембране аксолемы имиелине, причем в мембране содержание каротиноидов составляет ~75%, аостальные располагаются в миелине [Максимов, 1997]. С помощьюмикроспектрометрии нами было показано, что в цитоплазме нейроновпрудовика и катушек, цитосомы распределены неравномерно: поглощениекаротиноидов наблюдается только на периферических участках клетки, гдевыявлены скопления цитосом (рис.
3А).D, отн. ед.БА0.30.20.10-0.1400450500550600650λ, нмВРис. 3. А – Спектры поглощения: (1) участка клетки со скоплением цитосом; (2)участка клетки без цитосом. Б – спектр комбинационного рассеяния нейроновнервного окологлоточного кольца катушек. В – структурная формула молекулы βкаротина.11Намибылопроведеноисследованиеизмененияконформациивыделенного β-каротина, а так же каротиноидов, содержащихся в нервномволокне и цитосомах нейронов окологлоточного кольца при действиилабораторного магнитного поля (H=39,7±0,4 мкТл), и изменения прикомпенсации постоянной составляющей ГМП в ~200 раз (H=0,20±0,03 мкТл).Для компенсации использовались расположенные перпендикулярно друг кдругу3парыколецГельмгольца.Откаждогообразцаполучалипоследовательно 6 спектров, по 20 серий для каждого из объектов.
В спектреРКР каротиноидов (рис. 3Б) обнаруженытри характерных пика с длинойволны 1526 см-1 (колебания –C=C– связей), 1160 см-1 (колебания =С–С=связей) и 1008 см-1 (колебания С–СН3 метильного радикала) соответственно.В качестве одного из критериев изменений конформации в молекуле,используют отношение пиков интенсивностей КР - спектров I1526/I1160, I1526/I1008,I1160/I1008. В частности, величина соотношения интенсивностей I1526/I1160 пиковКР-спектра каротиноидов линейно зависит от степени упорядоченностижирнокислотных «хвостов» мембранных липидов [Максимов и др., 1990].2,0I1160/I10081,8I1526/I1160аI1160/I10081,8I1526/I1160б1,6Отн. ед.1,6Отн.
ед.2,01,41,21,41,21,01,00,80,80,60,601530456075901050153045607590105t, минt, минРис. 4. (а) Соотношения интенсивностей полос КР- спектров раствора β-каротина влабораторном поле (H=39,7±0,04 мкТл). (б) Отношения интенсивностей полос КРспектра β-каротина при компенсации постоянной составляющей в 200 раз (H=0,20±0,03 мкТл).12В модельных экспериментах было показано, что ослабление МП в 200 разне приводит к видимым конформационным изменениям каротиноидов.На рис. 4 (а) представлены отношения пиков интенсивности для раствора βкаротина в контроле (лабораторное поле) и при помещении его в ослабленноеМП (рис. 4(б)). Таким образом было показано, что ослабление МП не влияетна делокализацию π-электрона полиеновой системы молекул и конформациюкаротиноидов.Для каротиноидов, локализованных в нервном волокне и цитосомахнейронов, было показано, что действие ОМП приводит к росту величинотношения пиков интенсивности (рис.
5(б), 6(б)).При этом изменения каротиноидов, локализованных на плазматическоймембране миелинового нервного волокна, более выражены, чем изменениякаротиноидов, локализованных в субклеточных органеллах нейронов.Известно, что увеличение отношения I1526/I1160 соответствует увеличениюмикровязкостифосфолипидногоокружения,котороенаблюдалипри2,0I1160/I10081,8I1526/I1160а2,0I1160/I10081,8I1526/I11601,61,61,41,4Отн. ед.Отн.
ед.блокировании тетродотоксином натриевых каналов нервного волокна1,21,01,21,00,80,80,60,60153045607590 105б0153045607590 105t, минt, минРис. 5. (а) Отношения интенсивностей полос КР спектра каротиноидов нейронов влабораторном поле (H= 39,7±0,04 мкТл). (б) Отношения интенсивностей полос КРспектров каротиноидов нейронов при компенсации постоянной составляющей в 200раз (H= 0,20±0,03 мкТл).13I1160/I10081,8I1526/I1160а2,0I1160/I10081,8I1526/11601,61,61,41,4Отн.
ед.Отн. ед.2,01,21,01,21,00,80,80,60,601530456075б090 105153045607590 105t, минt, минРис. 6. (а) Отношения интенсивностей полос КР- спектров каротиноидов нервноговолокна в лабораторном поле (H= 39,7±0,04 мкТл). (б) Отношения интенсивностейполос КР- спектров каротиноидов нервного волокна при компенсации постояннойсоставляющей в 200 раз (H= 0,20±0,03 мкТл).[Максимов и др., 1990], так же увеличение отношения наблюдалось пригипероксии нерва. Возможно, что действие ОМП на нервную клетку влияет надиффузию О2 внутрь волокна и связывание О2 с каротиноидами.Но изменения состояния каротиноидов могут изменить состояниецитоплазмы и мембранный потенциал, влияя тем самым на порог возбужденияи потенциал действия.В связи с этим в следующей серии экспериментов исследовали изменениясостояния цитоплазмы возбудимой клетки при действии ослабленного МП.3.Исследованиерегулярныхизмененийпоказателяпреломленияцитоплазмы и плазматической мембраны нейронов при действииослабленного МП.Известно, что изменение мембранного потенциала, формы клетки,положения и объема органоидов, в частности митохондрий, влияют наоптическиесвойстванейронов.Спомощьюдинамическойфазовоймикроскопии (ДФМ), исследовали локальные изменения коэффициентапреломления изолированных нейронов, при действии ослабленного в 200 разМП.
Метод основан на регистрации изменений оптической плотности клетки14на выбранном участке. Высота фазового профиля (ВФП) клетки определяется,как геометрическим размером клетки, так и величиной коэффициентапреломления в данной точке, который зависит от распределения органелл иэлементов цитоскелета (рис. 7 (а), (б)). Для негомогенных объектов, какимиявляются большинство клеток, фазовая высота Ф(х,у) связана с показателемпреломления цитоплазмы клетки и ее геометрической высотой следующимсоотношением:z maxΦ ( x, y ) =∫ (n( x, y, z ) − n )dz − Φ10(1)0где n1 - показатель преломления буферного раствора, величина которогопостоянна, n(x,y,z) - величина показателя преломления в точке клетки скоординатами (х у) и расстоянием z от подложки, zmax - верхний пределинтегрирования, выбирается выше верхней точки объекта.Анализ, проведенный с помощью метода Фурье-преобразования, позволилнам выявить группу частот, характеризующую регулярные динамическиепроцессы в плазматической мембране и примембранной области цитоплазмы(0,3–3 Гц).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
