Роль коннексиновых структур (щелевых межклеточных контактов - gap-junction и полуканалов) в патогенезе ишемического повреждение головного мозга: современное состояние проблемы

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.

щелевые контакты, коннексины, полуканалы, конннексиновые структуры, ишемия, инсульт, головной мозг, тканевой синцитий, gap junctions, connexins, hemichannels, connexin structure, ischemia, stroke, brain tissue syncytium

1. Лактионова A. A. Синцитиальная цитоплазматическая связь и слияние нейронов некоторых беспозвоночных // Дис. на соискание степени канд. мед. наук. СПб. 2011. 161 с.

2. 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.

3. 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.

4. Сотников О. С., Лактионова А. А., Парамонова Н. М. Доказательство синцитиальной связи и слияния нейронов // Морфология. 2010. Т. 137. № 4. С. 179.

5. 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.

6. Сотников О. С., Парамонова Н. М. Цитоплазматическая синцитиальная связь - одна из форм межнейрональной связи // Успехи физиологических наук. 2010. Т. 41. № 1. С. 45-57.

7. 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.

8. 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).

9. Alvarez-Maubecin V., Garda-Hernandez F., Williams J. T. et al. Functional coupling between neurons and glia // J. Neurosci. 2000. № 20. P. 4091-4098.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Bargiotas P., Monyer H., Schwaninger M. Hemichannels in cerebral ischemia // Curr. Mol. Med. 2009. Vol. 9(2). Р. 186-194.

14. 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.

15. Cao Y., Zheng O. J. Tonabersat for migraine prophylaxis: a systematic review // Pain Physician. 2014. Vol. 17(1). Р. 1-8.

16. Connors B. W., Long M. A. Electrical synapses in the mammalian brain // Annu. Rev. Neurosci. 2004. Vol. 27. Р. 393-418.

17. Dahl G., Locovei S. Pannexin: to gap or not to gap, is that a question? // IUBMB Life. 2006. Vol. 58(7). Р. 409-419.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. Goodenough D. A., Paul D. L. Gap junctions // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009. 1(1). doi: 10.1101/cshperspect.a002576.

25. Gtinter J. Neuronal syncytia in the giant fibres of earthworms // J. Neurocytol. 1975. Vol. 4. P. 55-62.

26. Herve J.-C., Sarrouilhe D. Connexin-Made Channels as Pharmacological Targets // Current Pharmaceutical Design. 2005. Vol. 11. P. 1941-1958.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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.

31. 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.

32. 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.

33. 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.

34. 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.

35. 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.

36. Peinado A. Immature neocortical neurons exist as extensive syncitial networks linked by dendrodendritic electrical connections // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 85 (2). Р. 620-629.

37. 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.

38. 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.

39. 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.

40. 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.

41. 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.

42. 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.

43. Schulz R., Heusch G. Connexin 43 and ischemic preconditioning // Cardiovasc Res. 2004. Vol. 62(2). P. 335-344.

44. 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.

45. Young J. Z. The functioning of the giant nerve fibres of the squid // J. Exper. Biol. 1938. Vol. 85. P. 170-185.