Лаборатория молекулярных механизмов нейронных взаимодействий
Лаборатория молекулярных механизмов нейронных взаимодействий была организована в 2014 году на основе объединения Лаборатории сравнительной фармакологии и биохимии медиаторных систем (зав. лаб. д.б.н. Нэра Яковлевна Лукомская) и Лаборатории эволюции межнейронных взаимодействий (зав. лаб. д.м.н., академик Николай Петрович Веселкин). Возглавил Лабораторию д.б.н. Алексей Васильевич Зайцев.
Сотрудники лаборатории ( Слева направо: В первом ряду: М.Г. Белехова, Е.П. Жабко, Т.Ю. Постникова, Н.И. Калинина, Е.Ю. Смирнова, Н.Я. Лукомская, В.В. Лаврентьева Во втором ряду: А. Грифлюк, А.М. Трофимова, Б.Т. Рябов, О.Е. Зубарева, К.Х. Ким, Л.Г. Магазаник, А.В. Чижов В третьем ряду: А.В. Зайцев, Н.П. Веселкин, Н.М. Чмыхова, Е.А. Цветков, С.В. Калеменев, И.В. Смоленский, Д.В. Амахин
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ
- Изучение функциональных изменений глутаматергической синаптической передачи при экспериментальной эпилепсии. Исследуются патофизиологические механизмы судорожных состояний, профилактическое и противосудорожное действие веществ, воздействующих на глутаматные рецепторы. Исследования проводятся с использованием invitro и invivo моделей эпилепсии (рук. А.В. Зайцев, Н.Я. Лукомская)
- Исследование особенностей взаимодействия различных медиаторных систем в ЦНС. Изучение роли и функций метаботропных глутаматных рецепторов в модуляции передачи сигналов к мотонейронам спинного мозга позвоночных (рук. Н.П. Веселкин).
- Сравнительное изучение нейрохимической и метаболической активности сенсорных центров рептилий и птиц (рук. М.Г. Белехова).
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЛАБОРАТОРИИ
Лаборатория оснащена современным научным оборудованием, что позволяет проводить научные исследования и решать поставленные задачи на мировом уровне. В настоящее время в лаборатории используется комплекс методов:
- электрофизиологические (регистрация ответов нейронов и их синаптических характеристик в срезах мозга, регистрация лиганд-активируемых токов в изолированных нейронах);
Иллюстрация работы со срезами мозга. А. Микрофотография среза стриатума. В. Различия в характеристиках вызванных ответов интернейронов и пирамидных клеток коры мозга крысы, обусловленные различным субъединичным составом глутаматных рецепторов (из Zaitsev et al., 2011)
- морфологические (иммуногистохимическое исследование распределения рецепторов, маркерных белков, трейсерные методики)
Распределение нейронов, иммунореактивных к кальций-связывающим протеинам — парвальбумину (PV, зеленые), калбиндину (СВ, красные) и к обоим протеинам (двойная метка, желто-зеленые, желто-оранжевые) в слуховых центрах черепахи. Сверху вниз: спиральный ганглий (ganglion spiralis), кохлеарное ядро (n. angularis) мезэнцефальный центр (torus semicircularis), таламический центр (n. reuniens). Иммунофлуоресцентный метод, конфокальная микроскопия. (из Chudinova et al, 2012)
- поведенческие (оценка психоэмоционального состояния, двигательной активности, когнитивных функций)
Используется широкий спектр поведенческих тестов – открытое поле, приподнятый крестообразный лабиринт, тест вынужденного плавания Порсолта, тест предпочтения сахарозы, тест двигательных альтернация в Y-лабиринте, чужак-резидент, fear-conditioning.
- методы компьютерного моделирования поведения нейронов и нейронных сетей
Пример расчетов активности работы коры через различные промежутки времени после стимуляции (из Chizhov, 2014)
- фармакологические (исследование противосудорожного действия новых экспериментальных препаратов на моделях эпилепсии).
СОТРУДНИЧЕСТВО И ЦЕНТР КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
Лаборатория активно сотрудничает с зарубежными коллегами из США, Франции, Ирландии, Германии. Ведутся совместные научные проекты с сотрудниками СПбГУ, Института экспериментальной медицины, ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Студенты вузов выполняют курсовые и дипломные работы под руководством сотрудников лаборатории.
Лаборатория обеспечивает работу флуоресцентной станции Leica AF7000, этим прибором могут пользоваться все сотрудники Института.
На съезде Физиологического общества в Воронеже (2017) С.Л. Малкин, Д.В. Амахин, Н.Я. Лукомская, К.Х. Ким, Д.С. Васильев, Т.Ю. Постникова, А.В. Зайцев, Л.Г. Магазаник, О.Е. Зубарева
ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Сотрудники Лаборатории осуществляют педагогическую деятельность в ведущих ВУЗах Санкт-Петербурга:
- Веселкин Н.П. – профессор кафедры Физиология Медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета;
- Постникова Т.Ю. – доцент кафедры Медицинская физика Института физики, нанотехнологий и телекоммуникаций Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
- Смоленский И.В. – преподаватель биологии Лаборатории непрерывного математического образования (564 школа), спецкурс «Цитология и гистология» в школе «БиоТоп» (225 школа).
Научные исследования сотрудников лаборатории поддерживаются грантами РФФИ и РНФ
Лукомская Нэра Яковлевна
Грант РФФИ 16-04-00664
Исследование поведенческих нарушений у крыс в моделях эпилепсии
Зайцев Алексей Васильевич
Грант РФФИ 17-00-00408
Синаптическая пластичность в норме и при патологиях ЦНС: роль нейрон-глиальных взаимодействий
Зайцев Алексей Васильевич
Грант РФФИ 17-04-00898
Транспортеры возбуждающих аминокислот как перспективная терапевтическая мишень при лечении эпилепсии
Веселкин Николай Петрович
Грант РФФИ 18-04-00247
Серотонинергическая модуляция передачи в синапсах на мотонейроне. Участие 5-НТ5А рецепторов в модуляции синаптической передачи в спинальных мотонейронах
Амахин Дмитрий Валерьевич
Грант РФФИ 18-315-20043
Исследование роли кальций-проницаемых АМПА-рецепторов в реализации эпилептической активности и эпилептогенезе
Зубарева Ольга Евгеньевна
Грант РФФИ 17-04-02116
Молекулярные механизмы повреждающего действия бактериального липополисахарида на формирование высших психических функций мозга в раннем постнатальном онтогенезе
Зайцев Алексей Васильевич
Грант РНФ 16-15-10202
Исследование молекулярных и нейронных механизмов когнитивных нарушений при височной эпилепсии в детском возрасте
Чижов Антон Вадимирович
Теоретико-экспериментальное исследование механизмов синаптического взаимодействия и ионной динамики, лежащих в основе эпилептических преиктальных, интериктальных и иктальных разрядов.
Амахин Дмитрий Валерьевич
Грант РНФ 17-75-10107
Исследование механизмов проэпилептического действия цефалоспориновых антибиотиков
Смирнова Елена Юрьевна
Грант РНФ 17-75-10082
Подавление эпилептической активности с помощью оптогенетической или электрической стимуляции нейронов in vitro