1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии
  4. T. 39, № 6, 2022

Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии, 2022, T. 39, № 6, стр. 446-456

Дофамин защищает нейроны от токсического действия глутамата

Е. И. Федотова a, *, А. Ю. Абрамов b, c, А. В. Бережнов a, **

a Институт биофизики клетки – ФИЦ ПНЦБИ РАН
142190 Пущино, Россия

b Институт неврологии Университетского колледжа Лондона
WC1N 3BG Лондон

c Орловский государственный университет
302026 Орел, Россия

* E-mail: delf-fenka@rambler.ru
** E-mail: g_56@rambler.ru

Поступила в редакцию 01.07.2022
После доработки 25.07.2022
Принята к публикации 26.07.2022

Аннотация

Болезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, связанное с потерей нейронов в среднем мозге с последующим развитием дефицита дофамина. Мы предположили, что дофамин может действовать как антагонист глутамата, а его дефицит может усиливать вызванную глутаматом эксайтотоксичность. Используя первичную культуру гиппокампа крысы и флуоресцентную микроскопию, мы показали, что дофамин снижает амплитуду кальциевого ответа, вызванного активацией NMDA-рецепторов, не влияя при этом на кальциевый сигнал, опосредованный АМРА- и КА-рецепторами, а также активацией потенциал-зависимых кальциевые каналов. Показано, что эффект дофамина зависит не только от NMDA-рецепторов, но и от дофаминовых рецепторов D2-типа и от ГАМКА-рецепторов. Дофамин уменьшает деполяризацию митохондрий, вызванную глутаматом, и улучшает выживаемость нейронов при действии глутамата в токсических дозах. Представленные данные свидетельствуют о защитной роли дофамина при эксайтотоксичности, вызванной глутаматом.

Ключевые слова: дофамин, глутамат, кальций, ионотропные глутаматные рецепторы, нейропротекторы

Список литературы

  1. Winklhofer K.F., Haass C. 2010. Mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease. Biochim. Biophys. Acta. 1802 (1), 29–44. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2009.08.013

  2. Khodorov B. 2004. Glutamate-induced deregulation of calcium homeostasis and mitochondrial dysfunction in mammalian central neurones. Biophys. Mol. Biol. 86 (2), 279–351. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2003.10.002

  3. Meldrum B.S. 2000. Glutamate as a neurotransmitter in the brain: Review of physiology and pathology. J. Nutr. 130 (4S), 1007S–15S. https://doi.org/10.1093/jn/130.4.1007S

  4. Gasiorowska A., Wydrych M., Drapich P., Zadrozny M., Steczkowska M., Niewiadomski W., Niewiadomska G. 2021. The biology and pathobiology of glutamatergic, cholinergic, and dopaminergic signaling in the aging brain. Front Aging Neurosci. 13, 654931. https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.654931

  5. Wang M., Wong A.H., Liu F. 2012. Interactions between NMDA and dopamine receptors: A potential therapeutic target. Brain Research. 1476, 154–163. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2012.03.029

  6. Беpежнов А.В., Кононов А.В., Федотова Е.И., Зинченко В.П. 2011. Способ выявления и характеристики лигандов ГАМК(А)-рецепторов с помощью кальций-чувствительных флуоресцентных зондов. Биофизика. 56 (4), 673–683.

  7. Grynkiewicz G., Poenie M., Tsien R.Y. 1985. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. J. Biol. Chem. 260 (6), 3440–3450.

  8. Бережнов А.В., Кононов А.В., Федотова Е.И., Зинченко В.П. 2013. Применение системы анализа изображения для характеристики лигандов ионотропных глутаматных рецепторов в культуре нейронов. Биол. мембраны. 30 (3), 179–188.

  9. Kahlert S., Zündorf G., Reiser G. 2008. Detection of de- and hyperpolarization of mitochondria of cultured astrocytes and neurons by the cationic fluorescent dye rhodamine 123. J. Neurosci. Methods. 171 (1), 87–92. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2008.02.0157

  10. Vaarmann A., Kovac S., Holmström K.M., Gandhi S., Abramov A.Y. 2013. Dopamine protects neurons against glutamate-induced excitotoxicity. Cell Death Dis. 4 (1), e455. https://doi.org/10.1038/cddis.2012.194.9

  11. Ferreira I.L., Duarte C.B., Carvalho A.P. 1996. Ca2+ influx through glutamate receptor-associated channels in retina cells correlates with neuronal cell death. Eur. J. Pharmacol. 302 (1–3), 153–162. https://doi.org/10.1016/0014-2999(96)00044-1

  12. Castro N.G., de Mello M.C., de Mello F.G., Aracava Y. 1999. Direct inhibition of the N-methyl-D-aspartate receptor channel by dopamine and (+)-SKF38393. Br. J. Pharmacol. 126 (8), 1847–1855. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0702479

  13. Lau C.G., Takeuchi K., Rodenas-Ruano A., Takayasu Y., Murphy J., Bennett M.V., Zukin R.S. 2009. Regulation of NMDA receptor Ca2+ signalling and synaptic plasticity. Biochem. Soc. Trans. 37 (Pt 6), 1369–1374. https://doi.org/10.1042/BST0371369

  14. Berezhnov A.V., Fedotova E.I., Sergeev A.I., Teplov I.Y., Abramov A.Y. 2021. Dopamine controls neuronal spontaneous calcium oscillations via astrocytic signal. Cell Calcium. 94, 102359. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2021.102359

  15. Cui C., Xu M., Atzori M. 2006.Voltage-dependent block of N-methyl-D-aspartate receptors by dopamine D1 receptor ligands. Mol. Pharmacol. 70 (5), 1761–1770. https://doi.org/10.1124/mol.106.028332

  16. Masuko T., Suzuki I., Kizawa Y., Kusama-Eguchi K., Watanabe K., Kashiwagi K., Igarashi K., Kusama T. 2004. Monoamines directly inhibit N-methyl-D-aspartate receptors expressed in Xenopus oocytes in a voltage-dependent manner. Neurosci Lett. 371 (1), 30–33. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2004.08.030

  17. Uchimura N., Higashi H., Nishi S. 1986. Hyperpolarizing and depolarizing actions of dopamine via D-1 and D-2 receptors on nucleus accumbens neurons. Brain Res. 375 (2), 368–372. https://doi.org/10.1016/0006-8993(86)90760-2

  18. Mangiavacchi S., Wolf M.E. 2004. D1 dopamine receptor stimulation increases the rate of AMPA receptor insertion onto the surface of cultured nucleus accumbens neurons through a pathway dependent on protein kinase A. J. Neurochem. 88 (5), 1261–1271. https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2003.02248.x

  19. Sun X., Zhao Y., Wolf M.E. 2005. Dopamine receptor stimulation modulates AMPA receptor synaptic insertion in prefrontal cortex neurons. J. Neurosci. 25 (32), 7342–7351. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4603-04.2005

  20. Amano T., Ujihara H. Matsubayashi H., Sasa M., Yokota T., Tamura Y., Akaike A. 1994. Dopamine-induced protection of striatal neurons against kainate receptor-mediated glutamate cytotoxicity in vitro. Brain Res. 655 (1–2), 61–69. https://doi.org/10.1016/0006-8993(94)91597-0

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал