Роль гликозаминогликанов в межнейронных коммуникациях нейронных сетей гиппокампа

В развитии нейротехнологий актуальным является поиск приложений для устройств инвазивной нейроэлектроники. Одним из перспективных направлений может стать разработка способов влияния на межклеточные коммуникации, т. е. не за счет действия на пре-, пост- и внесинаптические рецепторы, а на внеклеточный матрикс, окружающий нейроны и глию. Для развития биоэлектронной фармацевтики важен поиск параметров стимуляции, при которых возможно контролируемое изменение структурно-функциональных параметров нервной ткани. Рассмотрели один из актуальных механизмов молекулярного патогенеза инфекции SARS-CoV-2 - индукцию метаболизма гликозаминогликанов. Предполагают, что, попадая в обонятельный эпителий и обонятельные луковицы мозга, вирус способен достичь структур центральной нервной системы. При моделировании изменения ферментативной активности гиалуронидазы (0,1; 1,0; 10,0 Ед/мл) в течение 5 мин в одной из ключевых структур лимбической системы - гиппокампе (3-4-недельных крысят, n = 64) выявлены условия трансформации межклеточных контактов и вызванной электрической активности популяций СА1 области. Зарегистрированное развитие процессов синаптической пластичности имеет адаптивный потенциал при концентрациях гиалуронидазы, не превышающих 1,0 Ед/мл.
Предлагаемый в данной работе метод in vitro и обоснованная мишень для воздействия - элементы внеклеточного матрикса, позволяют смоделировать один из возможных механизмов развития вирусной инфекции, оптимизировать процесс предварительного скрининга новых лекарственных субстанций, а также обосновать условия безопасного и/или терапевтического воздействия электрическими импульсами на элементы нервной ткани.

1. The Hippocampus Book / P. Andersen [et al.]. - Oxford, 2006. - 832 p. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780195100273.001.0001

2. Altman, J. Autoradiographic and Histological Studies of Postnatal Neurogenesis. IV. Cell proliferation and migration in the anterior forebraini with special reference to persisting neurogenesis in the olfactory bulb / J. Altman // Journal of Comparative Neurology. - 1969. - Vol. 137, N 4. - P. 433-457. https://doi.org/10.1002/cne.901370404

3. Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы / Б. Мандельброт. - М., 2002. - 656 с.

4. Cailliet, R. Soft Tissue pain and Disabiliti / R. Cailliet. - Philadelphia, 1977. - 120 p.

5. Особенности действия гиалуронидаз различного происхождения на соединительную ткань / Р. У. Хабриев [и др.] // Биомедицинская химия. - 2016. - T. 62, № 1. - C. 82-88. https://doi.org/10.18097/pbmc20166201082

6. Extracellular Matrix: Functions in the Nervous System / C. S. Barros [et al.] // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2011. -Vol. 3, N 1. - Art. a005108. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a005108

7. Зюзьков, Г. Н. Новое направление таргетной терапии в регенеративной медицине - «стратегия фармакологической регуляции внутриклеточной сигнальной трансдукции в регенераторно-компетентных клетках» / Г. Н. Зюзьков // Инноватика и экспертиза. - 2018. - Вып. 1(22). - С. 143-152.

8. Molecular Alterations Prompted by SARS-CoV-2 Infection: Induction of Hyaluronan, Glycosaminoglycan and Mucopolysaccharide Metabolism / S. Andonegui-Elguera [et al.] // Archives of Medical Research. - 2020. - 9 p. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2020.06.011

9. Современные представления о фиброзе и методах его коррекции / С. Н. Мехтиев [и др.] // Фарматека. - 2014. -№ 6(279). - С. 80-87.

10. Olfactory transmucosal SARS-CoV-2 invasion as port of Central Nervous System entry in COVID-19 patients / J. Meinhardt [et al.] // bioRxiv. - 2020. https://doi.org/10.1101/2020.06.04.135012

11. Autoimmune encephalitis concomitant with SARS-CoV-2 infection: insight from 18 F-FDG PET imaging and neuronal autoantibodies / S. Grimaldi [et al.] // J. Nucl. Med. - 2020. https://doi.org/10.2967/jnumed.120.249292

12. Особенности формирования возбуждающих постсинаптических потенциалов в гипнокампе при изменении функционального состояния гликозаминогликанов / Ю. С. Гаркун [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2008. - Т. 145, № 4. - С. 372-374.

13. Changes in Neuropil Ultrastructure in Hippocampal Field CA1 in Rat Pups after Application of Hyaluronidase /S.V. Kul'chitskii [et al.] // Neuroscience and Behavioral Physiology. - 2009. - Vol. 39, N 6. - P. 517-521. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9162-2

14. Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and provides a possible pathway into the central nervous system / L. Cantuti-Castelvetri [et al.] // bioRxiv. - 2020. https://doi.org/10.1101/2020.06.07.137802

15. SARS-CoV-2 Spike protein co-opts VEGF-A/Neuropilin-1 receptor signaling to induce analgesia / A. Moutal [et al.] // bioRxiv. - 2020. https://doi.org/10.1101/2020.07.17.209288