Модулирующее действие цитокинов на фундаментальные механизмы синаптической пластичности и процессы обучения и памяти в мозге.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-15-10356

НазваниеМодулирующее действие цитокинов на фундаментальные механизмы синаптической пластичности и процессы обучения и памяти в мозге.

Руководитель Левин Сергей Геннадьевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-106 - Нейробиология

Ключевые слова нейроны, нервные сети, синаптическая пластичность, цитокины, обучение, память, нейро-глиальные взаимодействия, мембранные рецепторы, сигнальные пути, обработка информации, электрофизиология, иммуноцитохимия.

Код ГРНТИ34.39.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
После того как появились данные о том, что резидентные клетки мозга (нейроны, астроциты и микроглия) продуцируют такие медиаторы иммунной системы как цитокины и их рецепторы при нормальных физиологических условиях, возникла настоятельная потребность исследовать роль этих медиаторов в когнитивных процессах. Основной проблемой для понимания функциональной роли цитокинов в механизмах синаптической пластичности, нейрогенезе de novo, а также процессах обучения и памяти является небольшое число исследованных цитокинов. Имеющиеся представления основаны на данных всего по трем про-воспалительным цитокинам: ИЛ-1 бета, ИЛ-6 и ФНО-альфа. Данные о функциональной роли противо-воспалительных цитокинов в механизмах синаптической пластичности и когнитивных функциях зрелого мозга млекопитающих вообще отсутствуют в литературе. Знание их роли имеет ключевое значение для понимания механизмов локальной переработки информации в мозге, поскольку они, модулируя активность отдельных клеток и локальных нервных сетей, способны перестраивать процессы синаптической пластичности и межклеточные взаимодействия в целом в зависимости от локального соотношения уровней разных цитокинов в определенных областях мозга. Основной целью предлагаемого проекта является исследование модулирующего действия цитокинов (прежде всего двух различающихся по своим функциям противо-воспалительных цитокинов, трансформирующего фактора роста-бета (ТФР-бета) и интерлейкина-10 (ИЛ-10)) на Хэббовскую ДСП и гомеостатическую синаптическую пластичность в мозге зрелых животных. Как часть работы по проекту, будет также исследована возможность модулирующего действия ТФР-бета и ИЛ-10 на процессы обучения и памяти у этих животных. Работа по проекту включает следующие этапы. (1) Исследование характера модулирующего действия ТФР-бета и ИЛ-10 на ДСП, гомеостатическую пластичность и процессы обучения и формирования памяти на клеточном уровне с использованием первичной культуры клеток гиппокампа и срезов гиппокампа, а также на уровне целых животных. (2) Исследование влияния ТФР-бета и ИЛ-10 на экспрессию GluA1 / GluA2 субъединиц АМРА рецепторов возбуждающего нейромедиатора глутамата в плазматической мембране нейронов и на эффективность возбуждающей глутаматергической синаптической передачи в мозге. (3) Исследование влияния ТФР-бета и ИЛ-10 на экспрессию тормозных ГАМКА рецепторов в плазматической мембране нейронов и на эффективность тормозной ГАМКергической синаптической передачи в мозге. (4) Исследование канонических (Smad-зависимых) и неканонических (MAP/ERK-зависимых) внутриклеточных сигнальных путей, через которые ТФР-бета способен осуществлять свои модулирующие эффекты. (5) Исследование канонических (JAK/STAT3- или PI3K/AKT-зависимых) и неканонических (Са2+i-зависимых) внутриклеточных сигнальных путей, через которые ИЛ-10 способен оказывать свои модулирующие эффекты. (6) Анализ эффекторных генов-мишеней возбуждающей и тормозной синаптических передач, через которые исследованные противо-воспалительные цитокины опосредуют свои модулирующие эффекты на разные формы синаптической пластичности и процессы обучения и памяти. Результаты работы по предлагаемому проекту позволят разработать концепцию функциональной роли цитокинов в клеточных механизмах переработки и хранения информации в мозге, что позволило бы, с одной стороны, создать приемы, облегчающие протекание когнитивных процессов и способности к обучению у здоровых индивидуумов, а с другой – разработать превентивные и терапевтические средства для лечения нейропатологий, связанных с нарушением памяти.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Архипов В.И., Першина Е.В., Левин С.Г. Deficiency of transforming growth factor-β signaling disrupts memory processes in rats NeuroReport, V-29, Is-5, p 353–355 (год публикации - 2018)
10.1097/WNR.0000000000000971

2. Михеева И.Б., Мальков А.Е., Павлик Л.Л., Архипов В.И., Левин С.Г. Влияние ИЛ-10 на локализацию AMPA-рецепторов в синапсах при долговременной посттетанической потенциации в переживающих срезах гиппокампа Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (год публикации - 2019)

3. Савина Т.А., Кулагина Т.П., Ариповский А.В., Левин С.Г. Изменение жирнокислотного состава гиппокампа крыс при обучении пищедобывательному навыку IVX международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии» Судак, Крым, с. 401. (год публикации - 2018)

4. Архипов В.И., Першина Е.В., Савина Т.А., Левин С.Г. Роль ТФР-бета в когнитивной деятельности IV Всероссийской конференции с международным участием «ГИППОКАМП И ПАМЯТЬ: НОРМА И ПАТОЛОГИЯ», Пущино, с. 38-39 (год публикации - 2018)

5. Першина Е.В.,Камалдинова Э.Р., Архипов В.И., Савина Т.А., Левин С.Г. Anti-inflammatory cytokines in cognitive functions in rats 11 FENS Forum of Neuroscience 2018, Berlin, Germany, ABSTRACT NUMBER: F18-1683 Poster Board Number: F044 (год публикации - 2018)

6. Архипов В.И., Першина Е.В., Савина Т.А., Левин С.Г. Влияние противовоспалительных цитокинов на процессы памяти Материалы конференции теоретическая и экспериментальная биофизика Часть I «Исследование устойчивости биосистем различных иерархических уровней....», Пущино, Часть 1, c. 31 (год публикации - 2018)

7. М.Н. Ненов, М.В. Конаков, И.Т. Теплов и С.Г. Левин Interleukin-10 Facilitates Glutamatergic Synaptic Transmission and Homeostatic Plasticity in Cultured Hippocampal Neurons Int. J. Mol. Sci., 20(13), 3375 (год публикации - 2019)

8. Ненов М.Н., Мальков А.Е., Конаков М.В., Левин С.Г. Interleukin-10 and transforming growth Biochem Biophys Res Commun, V. 518, lssue 3, P. 486-491 (год публикации - 2019)

9. Мальков А.Е., Конаков М.В., Ненов М.Н., Левин С.Г. Исследование модулирующего действия интерлейкина - 10 и трансформирующего фактора роста - бета на Хеббовскую долговременную синаптическую потенциацию в поле СА1 гиппокампа. Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей. Том 1. стр. 260-264. Пущино. (год публикации - 2017)

10. Михеева И.Б., Мальков А. Е., Павлик Л.Л., Архипов В.И., Левин С.Г. Effect of TGF-Beta1 on long-term synaptic plasticity and distribution of AMPA receptors in the CA1 field of the hippocampus Neuroscience Letters, Volume 704, 21, Pages 95-99 (год публикации - 2019)
10.1016/j.neulet.2019.04.005

11. Левин С.Г., Сирота Н.Р., Ненов М.Н., Савина Т.А., Годухин О.В. Interleukin-10 and PD150606 modulate expression of AMPA receptor GluA1 and GluA2 subunits under hypoxic conditions. NeuroReport, Vol. 29, № 2, pp. (год публикации - 2017)
10.1097/WNR.0000000000000928

12. Першина Е.В., Архипов В.И., Конаков М.В., Левин С.Г. Исследование влияния цитокинов ИЛ-10 и ТФР бета-1 на гиппокамп-зависимые навыки у крыс. В книге: Новые разработки в психологических, физиологических и медицинских нейроисследованиях. стр. 94-95. Издательство: ООО "МАКС". Москва (год публикации - 2017)

13. Левин С.Г., Годухин О.В. Modulating Effect of Cytokines on Mechanisms of Synaptic Plasticity in the Brain. Biochemistry (Moscow) Vol. 82, № 3, pp. 264-274 (год публикации - 2017)

14. Конаков М.В., Мальков А.Е., Терлов И.Ю., Ненов М.Н., Левин С.Г. Interleukin-10 facilitates excitatory synaptic transmission, homeostatic and long-term plasticity. Society for Neuroscience 2017 (год публикации - 2017)

15. Архипов В.И., Першина Е.В., Левин С.Г. The role of anti-inflammatory cytokines in memory processing in a healthy brain Behavioural Brain Research, 367, стр. 111–116 (год публикации - 2019)
10.1016/j.bbr.2019.03.053

Публикации