microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2016-15-3-4-14microcirculation-73Research ArticleОБЗОРREVIEWSРоль коннексиновых структур (щелевых межклеточных контактов - gap-junction и полуканалов) в патогенезе ишемического повреждение головного мозга: современное состояние проблемыThe role of connexin structures (gap-junction and hemichannels) in the pathogenesis of ischemic brain damage: status update on the problemМельниковаЕ. В.MelnikovaE. V.melnikovae2002@mail.ruШмонинА. А.ShmoninA. A.langendorff@gmail.comПарамоноваН. М.ParamonovN. M.natapaster@gmail.comМищенкоК. А.MishchenkoK. A.Dr.Kirmis@gmail.comПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. ПавловаРоссияPavlov First Saint-Petersburg State Medical UniversityRussian FederationПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова; Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центрРоссияPavlov First Saint-Petersburg State Medical University; Federal Almazov North-West Medical Research CentreRussian FederationИнститут физиологии им. И. П. ПавловаРоссияPavlov Institute of Physiology Russian Academy of SciencesRussian FederationПоликлиника ФГБУ «Консультативно-диагностический центр с поликлиникой»РоссияOutpatient department «Consult and Diagnostic Center and Outpatient department»Russian Federation201630092016153414Copyright © Мельникова Е.В., Шмонин А.А., Парамонова Н.М., Мищенко К.А., 20162016Мельникова Е.В., Шмонин А.А., Парамонова Н.М., Мищенко К.А.Melnikova E.V., Shmonin A.A., Paramonov N.M., Mishchenko K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/73

Данный обзор посвящен обсуждению двойственной роли коннексиновых структур и щелевых межклеточных контактов в норме и при ишемии мозга. В обзоре описана структура и форма таких коннексиновых структур, как щелевые контакты и полуканалы. Показано, что свойства коннексиновых структур зависят от коннексинов, входящих в их состав. Описаны вещества, которые могут транспортироваться через коннексиновые структуры, режимы работы щелевых каналов. Приводятся данные о возможном увеличении количества ЩК после ишемии/гипоксии головного мозга. Высказана гипотеза о развитии после ишемии нейронального синцития путем образования ЩК. Предложены способы блокировки каналов с целью уменьшения постишемического повреждения мозга.

This review is devoted to a discussion of the dual role of connexin intercellular structures and gap junction (GJ) in normal and cerebral ischemia. The review describes the structure and form of connexin structures such as gap junctions and hemichannels. It is shown that the properties of connexin structures depend on the connexins. We describe a substance that can be transported through connexin structure. The data on the possible increase in the number of GJ after ischemia/cerebral hypoxia. A hypothesis about the development of post-ischemic neuronal syncytium formation by GJ. We discuss ways of blocking of GJ to reduce post-ischemic brain damage.

щелевые контактыконнексиныполуканалыконннексиновые структурыишемияинсультголовной мозгтканевой синцитийgap junctionsconnexinshemichannelsconnexin structureischemiastrokebrain tissue syncytiumReferencesЛактионова A. A. Синцитиальная цитоплазматическая связь и слияние нейронов некоторых беспозвоночных // Дис. на соискание степени канд. мед. наук. СПб. 2011. 161 с.Лактионова A. A. Синцитиальная цитоплазматическая связь и слияние нейронов некоторых беспозвоночных // Дис. на соискание степени канд. мед. наук. СПб. 2011. 161 с.Мельникова Е. В. Многофакторная нейропротекция при острой и хронической недостаточности мозгового кровообращения (клиникоэкспериментальное исследование // Дис. на соискание степени докт. мед. наук. СПб. 2007. 278 с.Мельникова Е. В. Многофакторная нейропротекция при острой и хронической недостаточности мозгового кровообращения (клиникоэкспериментальное исследование // Дис. на соискание степени докт. мед. наук. СПб. 2007. 278 с.Салмина А. Б., Малиновская Н. А., Кувачева Н. В. И др. Коннексиновые и паннексиновые транспортные системы в клетках нейроваскулярной единицы головного мозга // Нейрохимия. 2014. Т. 31. № 2. С. 122.Салмина А. Б., Малиновская Н. А., Кувачева Н. В. И др. Коннексиновые и паннексиновые транспортные системы в клетках нейроваскулярной единицы головного мозга // Нейрохимия. 2014. Т. 31. № 2. С. 122.Сотников О. С., Лактионова А. А., Парамонова Н. М. Доказательство синцитиальной связи и слияния нейронов // Морфология. 2010. Т. 137. № 4. С. 179.Сотников О. С., Лактионова А. А., Парамонова Н. М. Доказательство синцитиальной связи и слияния нейронов // Морфология. 2010. Т. 137. № 4. С. 179.Сотников О. С., Лактионова А. А., Парамонова Н. М. и др. Экспериментальное моделирование и дискуссия о синцитиальных связях в нервной системе // Морфология. 2010. Т. 138. №. 6. С. 15-20.Сотников О. С., Лактионова А. А., Парамонова Н. М. и др. Экспериментальное моделирование и дискуссия о синцитиальных связях в нервной системе // Морфология. 2010. Т. 138. №. 6. С. 15-20.Сотников О. С., Парамонова Н. М. Цитоплазматическая синцитиальная связь - одна из форм межнейрональной связи // Успехи физиологических наук. 2010. Т. 41. № 1. С. 45-57.Сотников О. С., Парамонова Н. М. Цитоплазматическая синцитиальная связь - одна из форм межнейрональной связи // Успехи физиологических наук. 2010. Т. 41. № 1. С. 45-57.Сотников О. С., Фрумкина Л. Е., Майоров В. Н. и др. Реабилитация межнейронной синцитиальной связи в нервной системе // Тихоокеанский медицинский журнал. 2012. № 2. С. 75-83.Сотников О. С., Фрумкина Л. Е., Майоров В. Н. и др. Реабилитация межнейронной синцитиальной связи в нервной системе // Тихоокеанский медицинский журнал. 2012. № 2. С. 75-83.Чайлахян Л. М., Дунина-Барковская А. Я., Пивоваров В. С. и др. Регуляция проницаемости щелевых контактов в клетках с различными типами коннексинов // Отчет о НИР. № 95-04-12355 (Российский фонд фундаментальных исследований).Чайлахян Л. М., Дунина-Барковская А. Я., Пивоваров В. С. и др. Регуляция проницаемости щелевых контактов в клетках с различными типами коннексинов // Отчет о НИР. № 95-04-12355 (Российский фонд фундаментальных исследований).Alvarez-Maubecin V., Garda-Hernandez F., Williams J. T. et al. Functional coupling between neurons and glia // J. Neurosci. 2000. № 20. P. 4091-4098.Alvarez-Maubecin V., Garda-Hernandez F., Williams J. T. et al. Functional coupling between neurons and glia // J. Neurosci. 2000. № 20. P. 4091-4098.Andrade-Rozental A. F, Rozental R., Hopperstad M. G. et al. Gap junctions: the «kiss of death» and the «kiss of life» // Brain Res Brain Res Rev. 2000. Vol. 32(1). P. 308-315.Andrade-Rozental A. F, Rozental R., Hopperstad M. G. et al. Gap junctions: the «kiss of death» and the «kiss of life» // Brain Res Brain Res Rev. 2000. Vol. 32(1). P. 308-315.Arumugam H., Denisova J. V., Neve R. L. et al. Use of calcium imaging for analysis of neuronal gap junction coupling // Neurosci Lett. 2008. № 7. Vol. 445.(1). Р. 26-30. doi: 10.1016/j.neulet.2008.08.075.Arumugam H., Denisova J. V., Neve R. L. et al. Use of calcium imaging for analysis of neuronal gap junction coupling // Neurosci Lett. 2008. № 7. Vol. 445.(1). Р. 26-30. doi: 10.1016/j.neulet.2008.08.075.Bao L., Locovei S., Dahl G. Pannexin membrane channels are mechanosensitive conduits for ATP // FEBS. Lett. 2004. №13. Vol. 572(1-3). Р. 65-68.Bao L., Locovei S., Dahl G. Pannexin membrane channels are mechanosensitive conduits for ATP // FEBS. Lett. 2004. №13. Vol. 572(1-3). Р. 65-68.Bargiotas P., Monyer H., Schwaninger M. Hemichannels in cerebral ischemia // Curr. Mol. Med. 2009. Vol. 9(2). Р. 186-194.Bargiotas P., Monyer H., Schwaninger M. Hemichannels in cerebral ischemia // Curr. Mol. Med. 2009. Vol. 9(2). Р. 186-194.Blethyn K. L., Hughes S. W., Crunelli V. Evidence for electrical synapses between neurons of the nucleus reticularis thalami in the adult brain in vitro // Thalamus Relat. Syst. 2008. Vol. 4(1). Р. 13-20.Blethyn K. L., Hughes S. W., Crunelli V. Evidence for electrical synapses between neurons of the nucleus reticularis thalami in the adult brain in vitro // Thalamus Relat. Syst. 2008. Vol. 4(1). Р. 13-20.Cao Y., Zheng O. J. Tonabersat for migraine prophylaxis: a systematic review // Pain Physician. 2014. Vol. 17(1). Р. 1-8.Cao Y., Zheng O. J. Tonabersat for migraine prophylaxis: a systematic review // Pain Physician. 2014. Vol. 17(1). Р. 1-8.Connors B. W., Long M. A. Electrical synapses in the mammalian brain // Annu. Rev. Neurosci. 2004. Vol. 27. Р. 393-418.Connors B. W., Long M. A. Electrical synapses in the mammalian brain // Annu. Rev. Neurosci. 2004. Vol. 27. Р. 393-418.Dahl G., Locovei S. Pannexin: to gap or not to gap, is that a question? // IUBMB Life. 2006. Vol. 58(7). Р. 409-419.Dahl G., Locovei S. Pannexin: to gap or not to gap, is that a question? // IUBMB Life. 2006. Vol. 58(7). Р. 409-419.Davidson J. S., Baumgarten I. M. Glycyrrhetinic acid derivatives: a novel class of inhibitors of gap-junctional intercellular communication. Structure-activity relationships // J. Pharmacol. Exp. Ther. 1988. Vol. 246(3). Р. 1104-1107.Davidson J. S., Baumgarten I. M. Glycyrrhetinic acid derivatives: a novel class of inhibitors of gap-junctional intercellular communication. Structure-activity relationships // J. Pharmacol. Exp. Ther. 1988. Vol. 246(3). Р. 1104-1107.de Pina-Benabou M. H., Szostak V., Kyrozis A. et al. Blockade of gap junctions in vivo provides neuroprotection after perinatal global ischemia // Stroke. 2005. Vol. 36(10). P. 2232-2237.de Pina-Benabou M. H., Szostak V., Kyrozis A. et al. Blockade of gap junctions in vivo provides neuroprotection after perinatal global ischemia // Stroke. 2005. Vol. 36(10). P. 2232-2237.Ding W., Zhou L., Liu W. et al. Opposite effects of the gap junction blocker octanol on focal cerebral ischemia occluded for different durations // Mol. Med. Rep. 2014. Vol. 9(6). Р. 2485-90. doi: 10.3892/mmr.2014.2075.Ding W., Zhou L., Liu W. et al. Opposite effects of the gap junction blocker octanol on focal cerebral ischemia occluded for different durations // Mol. Med. Rep. 2014. Vol. 9(6). Р. 2485-90. doi: 10.3892/mmr.2014.2075.Eugenin E. A., Basilio D., Saez J. C. et al. The role of gap junction channels during physiologic and pathologic conditions of the human central nervous system // J. Neuroimmune Pharmacol. 2012. Vol. 7(3). Р. 499-518. doi: 10.1007/s11481-012-9352-5.Eugenin E. A., Basilio D., Saez J. C. et al. The role of gap junction channels during physiologic and pathologic conditions of the human central nervous system // J. Neuroimmune Pharmacol. 2012. Vol. 7(3). Р. 499-518. doi: 10.1007/s11481-012-9352-5.Garcia-Dorado D., Ruiz-Meana M., Padilla F. et al. Gap junction-mediated intercellular communication in ischemic preconditioning // Cardiovasc. Res. 2002. 15. Vol. 55(3). Р. 456-465.Garcia-Dorado D., Ruiz-Meana M., Padilla F. et al. Gap junction-mediated intercellular communication in ischemic preconditioning // Cardiovasc. Res. 2002. 15. Vol. 55(3). Р. 456-465.Gonzalez-Nieto D., Gomez-Hernandez J.M., Larrosa B. et al. Regulation of neuronal connexin-36 channels by pH. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008. № 4. Vol. 105(44). Р. 17169-17174.Gonzalez-Nieto D., Gomez-Hernandez J.M., Larrosa B. et al. Regulation of neuronal connexin-36 channels by pH. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008. № 4. Vol. 105(44). Р. 17169-17174.Goodenough D. A., Paul D. L. Gap junctions // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009. 1(1). doi: 10.1101/cshperspect.a002576.Goodenough D. A., Paul D. L. Gap junctions // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009. 1(1). doi: 10.1101/cshperspect.a002576.Gtinter J. Neuronal syncytia in the giant fibres of earthworms // J. Neurocytol. 1975. Vol. 4. P. 55-62.Gtinter J. Neuronal syncytia in the giant fibres of earthworms // J. Neurocytol. 1975. Vol. 4. P. 55-62.Herve J.-C., Sarrouilhe D. Connexin-Made Channels as Pharmacological Targets // Current Pharmaceutical Design. 2005. Vol. 11. P. 1941-1958.Herve J.-C., Sarrouilhe D. Connexin-Made Channels as Pharmacological Targets // Current Pharmaceutical Design. 2005. Vol. 11. P. 1941-1958.Jaderstad J., Brismar H., Herlenius E. Hypoxic preconditioning increases gap-junctional graft and host communication // Neuroreport. 2010. № 8. Vol. 21(17). Р. 1126-1132. doi: 10.1097/WNR.0b013e328340a77b.Jaderstad J., Brismar H., Herlenius E. Hypoxic preconditioning increases gap-junctional graft and host communication // Neuroreport. 2010. № 8. Vol. 21(17). Р. 1126-1132. doi: 10.1097/WNR.0b013e328340a77b.Meme W, Vandecasteele M., Giaume C. et al. Electrical coupling between hippocampal astrocytes in rat brain slices // Neuroscience Research 2009. Vol. 63. Р. 236-243.Meme W, Vandecasteele M., Giaume C. et al. Electrical coupling between hippocampal astrocytes in rat brain slices // Neuroscience Research 2009. Vol. 63. Р. 236-243.Mesnil M., Piccoli C., Tiraby G. et al. Bystander killing of cancer cells by herpes simplex virus thymidine kinase gene is mediated by connexins // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996. № 5. Vol. 93(5). Р. 1831-1835.Mesnil M., Piccoli C., Tiraby G. et al. Bystander killing of cancer cells by herpes simplex virus thymidine kinase gene is mediated by connexins // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996. № 5. Vol. 93(5). Р. 1831-1835.Nakase T., Fushiki S., Naus C. C. Astrocytic gap junctions composed of connexin 43 reduce apoptotic neuronal damage in cerebral ischemia // Stroke. 2003. Vol. 34(8). Р. 1987-1993.Nakase T., Fushiki S., Naus C. C. Astrocytic gap junctions composed of connexin 43 reduce apoptotic neuronal damage in cerebral ischemia // Stroke. 2003. Vol. 34(8). Р. 1987-1993.Nakase T., Fushiki S., Sohl G. et al. Neuroprotective role of astrocytic gap junctions in ischemic stroke // Cell Commun. Adhes. 2003. Vol. 10(4-6). Р. 413-417.Nakase T., Fushiki S., Sohl G. et al. Neuroprotective role of astrocytic gap junctions in ischemic stroke // Cell Commun. Adhes. 2003. Vol. 10(4-6). Р. 413-417.Nakase T., Maeda T., Yoshida Y. et al. Ischemia alters the expression of connexins in the aged human brain // J. Biomed Biotechnol. 2009. Article ID 147946, Р. 8. doi: 10.1155/2009/147946.Nakase T., Maeda T., Yoshida Y. et al. Ischemia alters the expression of connexins in the aged human brain // J. Biomed Biotechnol. 2009. Article ID 147946, Р. 8. doi: 10.1155/2009/147946.Nakase T., Naus C. C. Gap junctions and neurological disorders of the central nervous system // Biochim Biophys Acta. 2004. Vol. 23. 1662 (1-2). Р. 149-158.Nakase T., Naus C. C. Gap junctions and neurological disorders of the central nervous system // Biochim Biophys Acta. 2004. Vol. 23. 1662 (1-2). Р. 149-158.Orellana J. A., Avendano B. C., Montero T.D. Role of connexins and pannexins in ischemic stroke // Curr. Med. Chem. 2014. Vol. 21(19). P. 2165-2182.Orellana J. A., Avendano B. C., Montero T.D. Role of connexins and pannexins in ischemic stroke // Curr. Med. Chem. 2014. Vol. 21(19). P. 2165-2182.Orellana J. A., Froger N., Ezan P et al. ATP and glutamate released via astroglial connexin 43 hemichannels mediate neuronal death through activation of pannexin 1 hemichannels // J Neurochem. 2011. Vol. 118(5). Р. 826-840.Orellana J. A., Froger N., Ezan P et al. ATP and glutamate released via astroglial connexin 43 hemichannels mediate neuronal death through activation of pannexin 1 hemichannels // J Neurochem. 2011. Vol. 118(5). Р. 826-840.Peinado A. Immature neocortical neurons exist as extensive syncitial networks linked by dendrodendritic electrical connections // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 85 (2). Р. 620-629.Peinado A. Immature neocortical neurons exist as extensive syncitial networks linked by dendrodendritic electrical connections // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 85 (2). Р. 620-629.Perez Velazquez J. L., Kokarovtseva L., Sarbaziha R. et al. Role of gap junctional coupling in astrocytic networks in the determination of global ischaemia-induced oxidative stress and hippocampal damage // Eur. J. Neurosci. 2006. Vol. 23(1). 1-10.Perez Velazquez J. L., Kokarovtseva L., Sarbaziha R. et al. Role of gap junctional coupling in astrocytic networks in the determination of global ischaemia-induced oxidative stress and hippocampal damage // Eur. J. Neurosci. 2006. Vol. 23(1). 1-10.Rami A., Volkmann T., Winckler J. Effective reduction of neuronal death by inhibiting gap junctional intercellular communication in a rodent model of global transient cerebral ischemia // Exp. Neurol. 2001. Vol. 170(2). Р. 297-304.Rami A., Volkmann T., Winckler J. Effective reduction of neuronal death by inhibiting gap junctional intercellular communication in a rodent model of global transient cerebral ischemia // Exp. Neurol. 2001. Vol. 170(2). Р. 297-304.Rozental R., Giaume C., Spray D. C. Gap junctions in the nervous system // Brain Res Brain Res Rev. 2000. Vol. 32(1). P. 11-15.Rozental R., Giaume C., Spray D. C. Gap junctions in the nervous system // Brain Res Brain Res Rev. 2000. Vol. 32(1). P. 11-15.Rozental R., Srinivas M., Spray D. C. How to close a gap junction channel. Efficacies and potencies of uncoupling agents. // Methods Mol Biol. 2001. Vol. 154. Р. 447-476.Rozental R., Srinivas M., Spray D. C. How to close a gap junction channel. Efficacies and potencies of uncoupling agents. // Methods Mol Biol. 2001. Vol. 154. Р. 447-476.Saez J. C., Contreras J. E., Bukauskas F. F. et al. Gap junction hemichannels in astrocytes of the CNS // Acta Physiol Scand. 2003. 179. Р. 9-22.Saez J. C., Contreras J. E., Bukauskas F. F. et al. Gap junction hemichannels in astrocytes of the CNS // Acta Physiol Scand. 2003. 179. Р. 9-22.Scemes E., Suadicani S. O., Dahl G. et al. Connexin and pannexin mediated cell-cell communication // Neuron Glia Biol. 2007. Vol. 3(3). Р. 199-208.Scemes E., Suadicani S. O., Dahl G. et al. Connexin and pannexin mediated cell-cell communication // Neuron Glia Biol. 2007. Vol. 3(3). Р. 199-208.Schulz R., Heusch G. Connexin 43 and ischemic preconditioning // Cardiovasc Res. 2004. Vol. 62(2). P. 335-344.Schulz R., Heusch G. Connexin 43 and ischemic preconditioning // Cardiovasc Res. 2004. Vol. 62(2). P. 335-344.Sukhotinsky I., Dilekoz E., Moskowitz M. A. et al. Hypoxia and hypotension transform the bloodflow response to cortical spreading depression from hyperemia into hypoperfusion in the rat // J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2008.Sukhotinsky I., Dilekoz E., Moskowitz M. A. et al. Hypoxia and hypotension transform the bloodflow response to cortical spreading depression from hyperemia into hypoperfusion in the rat // J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2008.Young J. Z. The functioning of the giant nerve fibres of the squid // J. Exper. Biol. 1938. Vol. 85. P. 170-185.Young J. Z. The functioning of the giant nerve fibres of the squid // J. Exper. Biol. 1938. Vol. 85. P. 170-185.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.