БИОМЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ МЕДЛАЙН.РУ
Содержание журнала

Архив

Редакция
Учредители

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С.Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства»


Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт теоретической и экспериментальной биофизики
Российской академии наук


ООО "ИЦ КОМКОН"

Адрес редакции и реквизиты

199406, Санкт-Петербург, ул.Гаванская, д. 49, корп.2

ISSN 1999-6314


Клиническая медицина » Терапия • Неврология

Том: 22
Статья: « 27 »
Страницы:. 389-403
Опубликована в журнале: 23 мая 2021 г.

English version

К вопросу об участии возбуждающих медиаторных систем в обеспечении процессов формирования и воспроизведения памяти

Коновалов А.В., Чепур С.В., Юдин М.А., Никифоров А.С., Иванов И.М., Колесников А.М., Яковлев О.А.

ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской Федерации, Санкт-Петербург


Резюме
В обзоре рассмотрены особенности строения и локализации мускариновых и никотиновых холинергических, а также АМРА- и NMDA-рецепторов возбуждающих аминокислот, участвующих в реализации процессов формирования и воспроизведения энграмм. На различных экспериментальных моделях отмечена положительная корреляция между уровнем ацетилхолина и способностью к обучению и памяти. Представлены обобщенные данные по внутриклеточному механизму, лежащему в основе ухудшения памяти при воздействии М-холинолитиков с участием медленных кальций зависимых калиевых каналов пирамидных клеток гиппокампа. Антагонисты глутаматных рецепторов нарушают сохранение информации, что свидетельствует о ключевой роли глутаматных АМРА- и NMDA-рецепторов в процессах долговременной потенциации и синаптической пластичности. Чрезмерная активация этих рецепторов лекарственными препаратами, в том числе за счет возбуждения никотиновых холинорецепторов, содержащих α4/β2-субъединицы, по принципу положительной обратной связи, также не приводит к улучшению памяти в связи с поступлением в пирамидные клетки избытка ионов кальция и развитием эксайтотоксичности. Показана возможность улучшения памяти путeм использования рацетамов (пирацетама и его аналогов), представляющих аллостерические модуляторы AMPA-рецепторов, лишенные эксайтотоксичности.


Ключевые слова
ацетилхолин, глутамат, память, синаптическая пластичность, эксайтотоксичность, рацетамы, медиаторные системы.



(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)



открыть статью в новом окне

Список литературы

1. El-Boustani S., Ip J.P.K., Breton-Provencher V.; Locally coordinated synaptic plasticity of visual cortex neurons in vivo. Science. 2018; 360 (6395): 1349 1354.


2. Vaz A.P., Wittig J.H. Jr., Inati S.K. et al. Replay of cortical spiking sequences during human memory retrieval. Science. 2020. 367 (6482): 1131 1134.


3. Yorgason J.B., Choi H., Neupert S.D. et al. Microlongitudinal analysis of memory failures, negative affect, and marital interactions. Psychol. Aging. 2020. 35 (1): 8 19.


4. Atkinson R.C., Shiffrin R.M. Human memory: A proposed system and its control processes. The psychology of learning and motivation (Vol. 2). New York: Academic Press; 1968.


5. Баарс Б., Гейдж Н. Мозг, познание, разум: введение в когнитивные нейронауки: 1 ч. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний; 2014.


6. Ашмарин И.П., Вартанян Г.А. Механизмы памяти (руководство по физиологии). Л: «Наука» (Ленинград. отд.); 1987.


7. Haam J., Yakel J.L. Cholinergic modulation of the hippocampal region and memory function. J. Neurochem. 2017; 142 (2). 111 121.


8. Aitta-Aho T., Hay Y.A., Phillips B.U. et al. Basal Forebrain and Brainstem Cholinergic Neurons Differentially Impact Amygdala Circuits and Learning-Related Behavior. Curr. Biol. 2018; 28 (16): 2557 2569.


9. Ranganath C., Rainer G. Neural mechanisms for detecting and remembering novel events. Nat. Rev. Neurosci. 2003; 4 (3): 193 202.


10. Bubser M. Muscarinic receptor pharmacology and circuitry for the modulation of cognition. Hand Exp Pharmacol. 2012.; 208: 121-166.


11. Clark R.E., Martin S.J. Behavioral Neuroscience of Learning and Memory. Switzerland: Springer International Publishing AG; 2018.


12. Catterall W.A., Wisedchaisri G., Zheng N. The chemical basis for electrical signaling. Nat. Chem. Biol. 2017; 13 (5): 455 463.


13. Cui E.D., Strowbridge B.W. Selective attenuation of Ether-a-go-go related K(+) currents by endogenous acetylcholine reduces spike-frequency adaptation and network correlation. Elife. 2019; 8 (44954).


14. Фатеев И.В., Субботина С.Н., Курпякова А.Ф., Тюнин М.А. Изучение возможности применения структурного аналога аминостигмина для лечения когнитивных расстройств токсического генеза. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156 (9): 331-334.


15. Parent M.A., Amarante L.M., Swanson K., Laubach M. Cholinergic and ghrelinergic receptors and KCNQ channels in the medial PFC regulate the expression of palatability. Front Behav Neurosci. 2015; 9: 284.


16. Sapronov N.S., Nezhinskaya G.I., Vladykin A.L. Effects of cholinergic agonists and antagonists under conditions of spleen denervation in rats with endotoxic shock. Bull Exp Biol Med. 2010; 149 (5): 598-600.


17. Агафонов Б.В., Котов С.В., Сидорова О.П. Миастения и врожденные миастенические синдромы. Москва: Медицинское информационное агентство; 2013.


18. Grundey J., Barlay J., Batsikadze G., Kuo M.F., Paulus W., Nitsche M. Nicotine modulates human brain plasticity via calcium-dependent mechanisms. J. Physiol. 2018; 596 (22): 5429-5441.


19. Qi Y., Chen L., Shan S., Nie Y., Wang Y. Vitexin improves neuron apoptosis and memory impairment induced by isoflurane via regulation of miR-409 expression. Adv Clin Exp Med. 2020; 29 (1): 135-145.


20. Söderman A., Mikkelsen J.D., West M.J., Christensen D.Z., Jensen M.S. Activation of nicotinic α(7) acetylcholine receptor enhances long term potentation in wild type mice but not in APP(swe)/PS1ΔE9 mice. Neurosci Lett. 2011; 487 (3): 325-329.


21. Alger B.E., Nagode D.A., Tang A.H. Muscarinic cholinergic receptors modulate inhibitory synaptic rhythms in hippocampus and neocortex. Front Synaptic Neurosci. 2014; 6 (18).


22. Лобзин С.В., Соколова М.Г., Налькин С.А. Влияние дисфункции холинергической системы головного мозга на состояние когнитивных функций (обзор литературы). Вестн. Сев.-зап. гос. мед. ун-та. 2017; 9 (4): 53 58.


23. Bartus R.T., Dean R.L. 3rd, Beer B. et al. The cholinergic hypothesis of geriatric memory dysfunction. Science. 1982; 217 (4558): 408 414.


24. Grossberg S. Acetylcholine neuromodulation in normal and abnormal learning and memory: vigilance control in waking, sleep, autism, amnesia and Alzheimer's Disease. Front. Neural. Circuits. 2017; 11 (82).


25. Hawley W.R., Witty C.F., Daniel J.M., Dohanich G.P. Choline acetyltransferase in the hippocampus is associated with learning strategy preference in adult male rats. Behav. Brain Res. 2015; 289: 118 124.


26. Zhu B., Chen C., Moyzis R.K. et al. The choline acetyltransferase (CHAT) gene is associated with parahippocampal and hippocampal structure and short-term memory span. Neuroscience. 2018; 369: 261 268.


27. Гаврилова С.И., Колыхалов И.В. Разработка стандарта терапии болезни Альцгеймера. Современная терапия в психиатрии и неврологии. 2012; 1: 5 10.


28. Eichenbaum H. Memory: Organization and Control. Annu Rev. Psychol. 2017; 68: 19 45.


29. Eichenbaum H. Prefrontal-hippocampal interactions in episodic memory. Nat. Rev. Neurosci. 2017; 18 (9): 547 558.


30. Knafo S., Venero C. Cognitive Enhancement. Pharmacologic, еnvironmental and genetic factors. USА: Copyright; 2015.


31. Wang Y., Liu Q., Xie J. et al. Dcf1 Affects Memory and Anxiety by Regulating NMDA and AMPA Receptors. Neurochem. Res. 2019; 44 (11): 2499 2505.


32. Woodcock E.A., Greenwald M.K., Khatib D. et al. Pharmacological stress impairs working memory performance and attenuates dorsolateral prefrontal cortex glutamate modulation. Neuroimage. 2019; 186: 437 445.


33. Reynolds C.D., Jefferson T.S., Volquardsen M. et al. Oral aniracetam treatment in C57BL/6J mice without pre-existing cognitive dysfunction reveals no changes in learning, memory, anxiety or stereotypy. F1000Res. 2017; 6. (1452).


34. Zvejniece L., Svalbe B., Veinberg G. et al. Investigation into stereoselective pharmacological activity of phenotropil. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2011; 109 (5): 407-412.


35. Malykh A.G., Sadaie M.R. Piracetam and piracetam-like drugs: from basic science to novel clinical applications to CNS disorders. Drugs. 2010; 70 (3): 287 312.


36. Koh M.T., Shao Y., Rosenzweig-Lipson S., Gallagher M. Treatment with levetiracetam improves cognition in a ketamine rat model of schizophrenia. Schizophr Res. 2018; 193: 119 125.


37. van Vugt B., van Kerkoerle T., Vartak D., Roelfsema P.R. The Contribution of AMPA and NMDA Receptors to Persistent Firing in the Dorsolateral Prefrontal Cortex in Working Memory. J. Neurosci. 2020; 40 (12): 2458 2470.


38. Cieślik P., Radulska A., Pelikant-Małecka I. et al. Reversal of MK-801-Induced Disruptions in Social Interactions and Working Memory with Simultaneous Administration of LY487379 and VU152100 in Mice. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20 (11).