Внеклеточный матрикс мозга

Проект «Внеклеточный матрикс мозга как детерминант межклеточных коммуникаций и мишень терапевтических воздействий» (мегагрант 2011-2016 гг)

Цель исследований - изучение новых функций молекул внеклеточного матрикса (ВКМ) в мозге. Эти молекулы вырабатываются нейронами и глиальными клетками и выделяются в зависимости от активности во внеклеточное пространство, где они накапливаются и формируют хорошо заметные структуры, такие как перинейрональные сети. Эти структуры ВКМ регулируют возбудимость нейронов, эффективность межнейронных коммуникаций и могут являться частью долгосрочной памяти.

В рамках проекта создана лаборатория по изучению внеклеточного матрикса мозга. Заведующим лабораторией является профессор, руководитель лаборатории Немецкого Центра Нейродегенеративных Болезней (Германия) Дитятев Александр Эдуардович (h-индекс 37).

Значимость результатов

Получены новые фундаментальные сведения о роли молекул внеклеточного матрикса головного мозга в норме и при различных патологиях (эпилепсия, шизофрения), что открывает новые перспективы для терапевтического лечения этих расстройств.

Работы над проектом выполнялись в тесном сотрудничестве с ведущими европейскими научными центрами по изучению функционирования головного мозга, результаты исследований опубликованы в крупных международных научных периодических изданиях.  Ряд талантливых студентов и аспирантов прошли международные научные школы и стажировки в рамках проекта.

Результаты

• Проведены эксперименты по изучению эпилептогенеза, вызванного разрушением ВКМ посредством двух ферментов - гиалуронидазы и гепариназы.
• Разработаны подходы и методы визуализации синаптической пластичности и ассоциированных изменений в матриксе. Выявлена тонкая структура внеклеточного матрикса, окружающего синапсы на дендритах нейронов. Применён метод STORM-микроскопии с супер-разрешением (Stochastic optical reconstruction microscopy) в сочетании с вторичными антителами, мечеными парами флуорофоров, такими как AlexaFluor405-AlexaFluor647 и Cy3-AlexaFluor647.
• Проведено количественное моделирование синаптической динамики с применением математической модели четырёхкомпонентного синапса.
• Изучена роль молекул внеклеточного матрикса в регуляции синаптической пластичности.
• Проведен анализ поведения, характерного для модели шизофрении, вызванной блокадой NMDA рецепторов антагонистом МК801.

Диссоциированные эмбриональные культуры клеток гиппокампа мыши на 20-й день развития, обработанные ферментами, разрушиющими внеклеточный матрикс - гепариназой I и гиалуронидазой.

Разрушение внеклеточного матрикса гиалуронидазой (75U / ml) индуцирует развитие спонтанной эпилептической активности в первичных диссоциированных культурах гиппокампа

Партнеры проекта:

• Институт нейродегенеративных заболеваний (Магдебург, Германия)
• Медицинская школа Ганновера (Германия)
• Институт Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН (Москва)
• Нижегородская государственная медицинская академия (Нижний Новгород)