Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1048710.32607/20758251-2015-7-3-81-88Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Same Synaptic Vesicles Originate Synchronous and Asynchronous Transmitter ReleaseВ синхронной и асинхронной секреции медиатора принимают участие одни и те же синаптические везикулыGrigoryevP. N.ГригорьевП. Н.
Russian Federation
zefiroval@rambler.ruZefirovA. L.ЗефировA. Л.
Russian Federation
zefiroval@rambler.ruKazan State Medical University, Ministry of Health of the Russian FederationКазанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения РФ1509201573VOL 7, NO3 (2015)ТОМ 7, №3 (2015)818817012020Copyright ©; 2015, Grigoryev P.N., Zefirov A.L.Copyright ©; 2015, Григорьев П.Н., Зефиров A.Л.2015Grigoryev P.N., Zefirov A.L.Григорьев П.Н., Зефиров A.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10487

Transmitter release and synaptic vesicle exo- and endocytosis during high-frequency stimulation (20 pulses/s) in the extracellular presence of different bivalent cations (Ca2+, Sr2+ or Ba2+) were studied in frog cutaneous pectoris nerve-muscle preparations. It was shown in electrophysiological experiments that almost only synchronous transmitter release was registered in a Ca2+-containing solution; a high intensity of both synchronous and asynchronous transmitter release was registered in a Sr2+-containing solution, and asynchronous transmitter release almost only was observed in a Ba2+-containing solution. It was shown in experiments with a FM 1-43 fluorescent dye that the synaptic vesicles that undergo exocytosis-endocytosis during synchronous transmitter release (Ca-solutions) are able to participate in asynchronous exocytosis in Ba-solutions. The vesicles that had participated in the asynchronous transmitter release (Ba-solutions) could subsequently participate in a synchronous release (Ca-solutions). It was shown in experiments with isolated staining of recycling and reserve synaptic vesicle pools that both types of evoked transmitter release originate from the same synaptic vesicle pool.

В опытах на двигательных нервных окончаниях кожно-грудинной мышцы лягушки с использованием внутриклеточного микроэлектродного отведения постсинаптических сигналов и флуоресцентной конфокальной микроскопии изучали процессы вызванной секреции медиатора и экзо- и эндоцитоза синаптических везикул при высокочастотном раздражении (20 имп/с) в присутствии во внеклеточном растворе различных двухвалентных катионов (Са2+, Sr2+ или Ва2+). В электрофизиологических экспериментах в Са-растворе регистрировалась практически только синхронная секреция медиатора, в Sr-растворах - высокая интенсивность как синхронной, так и асинхронной секреции, а в Ва-растворе наблюдалось практически только асинхронное выделение медиатора. В опытах с флуоресцентным красителем FM 1-43 показано, что везикулы, прошедшие цикл экзоцитоза–эндоцитоза при синхронной секреции медиатора (Са-растворы), способны вовлекаться в асинхронный экзоцитоз в Ва-растворах. И, наоборот, везикулы, которые первоначально участвовали в асинхронной секреции (Ва-растворы), способны в последующем участвовать в синхронной секреции (Са-растворы). В экспериментах с изолированной загрузкой красителем везикул рециклирующего и резервного пулов показано, что оба пула везикул принимают участие как в синхронной, так и в асинхронной секреции медиатора. Сделано заключение, что источником для обоих видов вызванной секреции медиатора служат одни и те же синаптические везикулы.

motor nerve endingevoked synchronous and asynchronous transmitter releaseCa2+, Sr2+, Ba2+ ionssynaptic vesicle exocytosis and endocytosissynaptic vesicle poolsвезикулярные пулывызванная синхронная и асинхронная секреция медиаторадвигательное нервное окончаниеионы Са2+, Sr2+, Ba2+экзоцитоз и эндоцитоз синаптических везикулThe work is supported by the RFBR (grant No. 14-04-01232 - a) and the RNF (No. 14-15-00847).Работа поддержана РФФИ (грант № 14-04-01232-а) и РНФ (№ 14-15-00847).[1] Katz B., Miledi R. // Proc. R. Soc. Lond. B. 1965, V.161, P.483-495[2] Van der Kloot W., Molgó J. // Physiol. Rev. 1994, V.74, №4, P.899-991[3] Khuzakhmetova V., Samigullin D., Nurullin L., Vyskočil F., Nikolsky E., Bukharaeva E. // Int. J. Dev.Neurosci. 2014, V.34, P.9-18[4] Rahamimoff R., Yaari Y. // J. Physiol. 1973, V.228, P.241-257[5] Atluri P., Regehr W. // J. Neurosci. 1998, V.18, P.8214-8227[6] Zefirov A.L., Moukhamedyarov M.A. // Ross. Fiziol. Zh. Im. I.M. Sechenova. 2004, V.90, №8, P.1041-1059[7] Zefirov A.L., Grigor’ev P.N. // Ross. Fiziol. Zh. Im. I.M. Sechenova. 2009, V.95, №3, P.262-272[8] Bukharaeva E.A., Samigullin D., Nikolsky E.E., Magazanik L.G. // J. Neurochem. 2007, V.100, №4, P.939-949[9] Kaeser P.S., Regehr W.G. // Annu. Rev. Physiol. 2014, V.76, P.333-363[10] Cummings D.D., Wilcox K.S., Dichter M.A. // J. Neurosci. 1996 V.16, №17, P.5312-5323[11] Sun J., Pang Z.P., Qin D., Fahim A.T., Adachi R., Sudhof T.C. // Nature 2007, V.450, P.676-682[12] Zefirov A.L., Grigor’ev P.N. // Bull. Exp. Biol. Med. 2008, V.146, №12, P.608-612[13] Burgalossi A., Jung S., Meyer G., Jockusch W.J., Jahn O., Taschenberger H., O’Connor V.M., Nishiki T., Takahashi M., Brose N., Rhee J.S. // Neuron. 2010, V.68, №3, P.473-87[14] Rizzoli S.O., Betz W.J. // Nat. Rev. Neurosci. 2005 V.6, №1, P.57-69[15] Zakharov A.V., Petrov A.M., Kotov N.V., Zefirov A.L. // Biofizika. 2012, V.57, №4, P.42-50[16] Ramirez D.M., Kavalali E.T. // Curr. Opin. Neurobiol. 2011, V.21, №2, P.275-82[17] Sara Y., Virmani T., Deák F., Liu X., Kavalali E.T. // Neuron. 2005, V.45, №4, P.563-73[18] Otsu Y., Shahrezaei V., Li B., Raymond L.A., Delaney K.R., Murphy T.H. // J. Neurosci. 2004, V.24, №2, P.420-33[19] Peters J.H., McDougall S.J., Fawley J.A., Smith S.M., Andresen M.C. // Neuron. 2010, V.65, №5, P.657-669[20] Zefirov A.L., Zakharov A.V., Mukhametzianov R.D., Petrov A.M., Sitdikova G.F. // Ross. Fiziol. Zh. Im. I.M. Sechenova. 2008, V.94, №2, P.129-141[21] Silinsky E.M. // J. Physiol. 1978, V.274, P.157-171[22] Betz W.J., Bewick G.S., Ridge R.M. // Neuron. 1992, V.9, №5, P.805-813[23] Zefirov A.L., Abdrakhmanov M.M., Mukhamedyarov M.A., Grigoryev P.N. // Neuroscience. 2006, V.143, №4, P.905-910[24] Zefirov A.L., Abdrakhmanov M.M., Grigor’ev P.N., Petrov A.M. // Tsitologiia. 2006, V.48, №1, P.34-41[25] Gaffield M.A., Rizzoli S.O., Betz W.J. // Neuron. 2006, V.51, №3, P.317-325[26] Wen H., Linhoff M.W., Hubbard J.M., Nelson N.R., Stensland D., Dallman J., Mandel G., Brehm P. // J. Neurosci. 2013, V.33, №17, P.7384-7392[27] Raingo J., Khvotchev M., Liu P., Darios F., Li Y.C., Ramirez D.M., Adachi M., Lemieux P., Toth K., Davletov B., Kavalali E.T. // Nat. Neurosci. 2012, V.15, P.738-745[28] Sudhof T.C., Rothman J.E. // Science. 2009, V.323, P.474-477[29] Medrihan L., Cesca F., Raimondi A., Lignani G., Baldelli P., Benfenati F. // Nat. Commun. 2013, V.4, P.1-13