Властивості ноцицептивного аферентного входу в першу і десяту пластини спинного мозку щурів
No Thumbnail Available
Date
2025
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Дисертаційна робота присвячена дослідженню електрофізіологічних реакцій нейронів першої та десятої пластинок спинного мозку, що мають зв’язки із первинними аферентами поперекового відділу спинного мозку щурів, в нормі і за модельних патологічних станів. В роботі вперше виявлено, що активація TRPV1 у пластинці X зумовлює суттєве зростання частоти й, у частині нейронів, підвищення амплітуди збуджувальних постсинаптичних струмів, а окремі клітини демонструють додатковий повільний вхідний струм. Також в ході дисертаційного дослідження були зафіксовані зміни в електрофізіологічних типах нейронів I пластинки за патологічних станів і встановлені патологічні типи які можуть бути асоційовані з алодинією, гіпералгезією та спонтанним болем
На сьогодні проблема ефективного лікування болю різного етіології залишається одним із актуальних викликів для сучасної медицини. Хронічний біль часто супроводжується центральною сенсибілізацією, тож навіть найсучасніші фармакологічні підходи виявляються недостатньо дієвими, оскільки не враховують усього спектра змін, що відбуваються в нервовій системі. Розробка нових знеболювальних стратегій ускладнюється тим, що наше розуміння організації та регуляції сенсорної системи за нормальних умов, а також змін, які відбуваються під час патологічних процесів, досі є неповним. Саме це стоїть на перешкоді в пошуку і впровадженні новітніх методів купування больового відчуття.
Згідно з сучасними уявленнями, больові сигнали проходять крізь багатоетапну систему, яка охоплює як периферичну ланку (периферичні нерви, рецептори в шкірі, м’язах, суглобах), так і складні мережі спинного та головного мозку. Особливої уваги заслуговують спинномозкові нейрони, адже вони є проміжною ланкою між первинними аферентами і вищими центрами больової обробки, передаючи сигнали про потенційно шкідливі подразники. Ці нейрони розташовані переважно в пластинці I дорсального рогу, мають специфічні електрофізіологічні властивості і відіграють важливу роль у формуванні адекватної больової реакції.
Важливим напрямом досліджень стає і пластинка X, що, серед іншого, інтегрує соматичну та вісцеральну ноцицептивну інформацію. Наявність у цій пластинці рецепторних систем, залучених до больової модуляції, зокрема TRPV1-рецепторів, вказує на те, що ця зона може брати активну участь у процесах центральної сенсибілізації. Вивчення пластинки X разом з пластинкою I відкриває нові перспективи в пошуку мішеней для терапевтичного втручання, адже розуміння механізмів, що визначають перехід гострого болю в хронічний, дає змогу розробляти більш таргетні та ефективні методи лікування больових синдромів.
Нейропатичний біль є виснажливим станом, який погіршує якість життя й виникає внаслідок патологічних змін в соматосенсорній нервової системи. Його клінічними ознаками є гіпералгезія (надмірна реакція на шкідливі подразники), алодинія (болісна відповідь на нешкідливі подразники) та спонтанний біль. Наявні методи лікування обмежені через відсутність повного розуміння клітинних механізмів, що лежать в основі патологічних станів. Для з’ясування патологічних змін та ролі нейронів пластинки I у формування хронічного болю було використано модель нейропатичного болю з частковим пошкодженням нерва.
Аналіз отриманих у даному дослідженні даних показав, що у тварин із частковим пошкодженням нерва помітно змінюються характеристики відповідей спинномозкових-парабрахіальних нейронів які виникають при стимуляції первинних аферентів. Зокрема спостерігається поява нехарактерних за їх електрофізіологічними характеристиками для контрольних тварин типів нейронів, які реагують на стимуляцію суббольового діапазону, що може свідчити про їх залученість в формування алодинії. Крім того, за умов нейропатичного болю, виникають інші підтипи нейронів які у відповідь на больовий стимул переходять в стан тривалої генерації потенціалів дії, що може зумовлювати розвиток гіпералгезії. Понад те, більше третини клітин досліджених в у умовах індукованого патологічного стану демонстрували стан тривалої генерації потенціалів дії без стимуляції аферентів, що, імовірно, свідчить про розвиток спонтанного болю. Таким чином, виявлені зміни електрофізіологічної поведінки нейронів пластинки I підтверджують їх залученість у патогенез хронічного болю.
У проведеному дослідженні отримано експериментальні докази безпосередньої участі нейронів пластинки X спинного мозку щурів у регуляції больової сигналізації. Зокрема, у пластинці X виявлено три основні типи нейронів: односпайкові, тонічні та відтерміновані. Тонічні клітини (близько 43% популяції) підтримують тривалу генерацію потенціалів дії й запобігають надмірній збудливості за патологічних станів, оскільки вважаються переважно, гальмівними. Односпайкові нейрони характерно відповідають одиночним потенціалом дії у відповідь на внутрішньоклітинну стимуляцію струмом та, імовірно, відповідають за швидку передачу больових сигналів, а відтерміновані, генеруючи потенціали дії з часовою затримкою яка залежить від інтенсивності стимулу, можуть кодувати інтенсивність стимулу, ставлячи їй у відповідність кількість потенціалів дії.
У механізмах центральної сенсибілізації суттєву роль відіграє TRPV1, чия активація в пластинці X стимулює посилений викид глутамату й стимулює активність мережі в цій зоні. Блокування AMPA–рецепторів майже повністю придушує капсаїцин-індуковану активність, тоді як пригнічення NMDA–рецепторів лише знижує її інтенсивність. Така взаємодія TRPV1 із глутаматними рецепторами різних типів може потенційно розглядається як мішень для терапевтичного впливу на патологічний біль.
Description
Короїд К. В. Властивості ноцицептивного аферентного входу в першу і десяту пластини спинного мозку щурів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії в галузі знань 09 «Біологія» за спеціальністю 091 «Біологія та біохімія». – Інститут Фізіології Ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2025 р.
Keywords
Спинний мозок, ноцицепція, біль, капсаїцин, гостра травма, кальцієва сигналізація, нейрони головного мозку та нейрозапальні клітини, NMDA, ушкодження периферичних нервів, інвазивна електрична стимуляція, електростимуляція, TRP–канали, електрофізіологія, нейрони, петч-клемп, спайки