Лаборатория сравнительной нейрофизиологии

Антонов Сергей Михайлович

Заведующий лабораторией
д.б.н. Сергей Михайлович Антонов

 


Lab6_1

Сотрудники лаборатории

   

Researcher ID

РИНЦ ID

SPIN

Scopus

Google Scholar

Антонов Сергей Михайлович

зав.лаб.

д.б.н.

B-5192-2014

130249

3697-1895

7005684258

C6rasooAAAAJ

Абушик Полина Александровна

н.с.

к.б.н.

H-7006-2015

912926

7853-8711

37063014900

bzlmbSoAAAAJ

Карелина Татьяна Викторовна

с.н.с.

к.б.н.

 

168157

2808-0433

 

 

Олейник Татьяна Леонидовна

с.н.с.

к.б.н.

 

89953

 

 

 

Соллертинская Татьяна Николаевна

вед.н.с.

д.б.н.

 

79087

 

 

 

Сибаров Дмитрий Александрович

вед.н.с.

к.б.н.

K-8551-2012

141788

8033-9258

6603140406

yUKzLZcAAAAJ

Гапанович Станислав Олегович

м.н.с.

 

 

131293

7672-1043

 

 

Степаненко Юлия Дмитриевна

м.н.с.

 

 

 

 

 

 

Шорохов Мстислав Владиленович

м.н.с.

 

 

87612

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Погужелькая Екатерина Эдуардовна

ст.лаб.иссл.

 

 

 

 

 

 

Ситникова Валерия Сергеевна

ст.лаб.иссл.

 

 

 

 

 

 

Иванова Мария Андреевна

Студент

 

 

 

 

 

 

Кокорина Арина Александровна

Студент

 

 

 

 

 

 

 

Лаборатория сравнительно нейрофизиологии, в прошлом, лаборатория сравнительной физиологии мозжечка (до 2016 года), была основана в 1975 году д.б.н. Р.А. Григорьяном. Интерес лаборатории был сосредоточен на сравнительном изучении спонтанной активности и морфологии ключевого элемента мозжечка – клеток Пуркинье в онтогенезе у зрело- и незрелорождающихся животных. Затем он расширился за счет работ по тематике космической физиологии и сравнительному изучению процессов памяти и обучения в восходящем эволюционном ряду млекопитающих. В 2011 году лабораторию возглавил лауреат государственной премии СССР, д.б.н. С.М. Антонов и привнес в практику лаборатории новое научное направление — изучение механизмов апоптоза и кальциевого гомеостаза нейронов, а также новые экспериментальные методы конфокальной микроскопии, патч-клампа и работы на первичной культуре нейронов. Изучение кальциевой регуляции при развитии нейродегенеративных заболеваний представляет собой весьма перспективное направление нейробиологии, а получение лекарств, способных нормализовать кальциевый гомеостаз нервных клеток вызывает повышенный интерес со стороны мировой фармацевтической промышленности.

В настоящее время лаборатория имеет три основных темы исследований:

Тема 1. Механизмы токсического действия возбуждающих медиаторов в центральной и периферической нервных системах на модели первичной культуры нейронов.

  • Кальциевая перегрузка нейронов и дерегуляция кальциевого гомеостаза нейронов при действии селективных агонистов рецепторов глутамата. Роль NMDA-рецепторов, а также кальций-проницаемых и непроницаемых AMPA-рецепторов.
  • Предотвращение кальциевой перегрузки нейронов при действии субнаномолярных концентраций кардиотонических стероидов. Нейропротекторный эффект взаимодействия Na/K-АТФазы и Na/Ca-обменника.
  • Роль модуляторов Na/Ca-обменника нейронов в поддержании кальциевого гомеостаза и синаптической активности нейронов.
  • Кальциевая модуляция спонтанных возбуждающих постсинаптических токов и эпилептиформной активности нейронов.
  • Сигнальные пути про- и антиапоптотических процессов при кальциевой перегрузке нейронов.
  • Гомоцистеин как агонист NMDA и mGluR5 рецепторов в нейронах и глиальных клетках.

 

Научные достижения по теме:

Обнаружен мощный нейропротекторный эффект субнаномолярных концентраций кардиотонических стероидов, в частности уабаина и дигоксина, проявляющийся на фоне эксайтотоксического стресса, вызванного высокими концентраций глутамата или агонистов его рецепторов. Показано, что основным механизмом антиапоптотического действия сверхмалых концентраций уабаина является стимуляция удаления свободного кальция из клетки. Выявлены различия в динамике изменения Ca2+ в ответ на аппликацию каината, в зависимости от субъединичного состава экспрессированных AMPA-рецепторов. Показано, что в первичной культуре ткани присутствуют морфофункциональные типы нейронов, характерные для коры взрослых животных. В первичной культуре нейронов головного мозга крысы обнаружена спонтанная генерация эпилептиформных трансмембранных токов. Выявлена зависимость эпилептиформных токов от осцилляций внутриклеточного кальция, происходящих с участием NMDA-рецепторов, причем вторичный выход кальция из внутриклеточных депо обязателен для синхронизации эпилептиформных токов. Проведены исследования проапоптотического действия гомоцистеина на нейроны и глиальные клетки коры и тригеминального ганглия крыс. Показано, что блокирование ионотропных NMDA рецепторов или метаботропных mGluR5 рецепторов защищает нейроны от кальциевой перегрузки и апоптоза.

 

Публикации по теме:

  1. Mironova E.V., Evstratova A.A., Antonov S.M. A fluorescence vital assay for the recognition and quantification of excitotoxic cell death by necrosis and apoptosis using confocal microscopy on neurons in culture // J. Neurosci. Methods., 2007, 163 (1):1-8. [PubMed]
  2. Kucheryavykh Y.V., Shuba Y.M., Antonov S.M., Inyushin M.Y., Cubano L., Pearson W.L., Kurata H., Reichenbach A., Veh R.W., Nichols C.G., Eaton M.J., Skatchkov S.N. Complex rectification of Muller cell Kir currents // Glia, 2008, 56 (7): 775-790. (PubMed)
  3. Евстарова А.А., Миронова Е.В., Дворецкова Е.А., Антонов С.М. Апоптоз и рецепторная специфичность его механизмов при нейротоксическом действии глутамата. // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2008, 94 (4): 380–393. (elibrary)
  4. Антонов С.М., Кривой И.И., Драбкина Т.М., Миронова Е.В., Евстратова А.А. Нейропротекторное действие уабаина и экспрессия пептида Bcl-2 при гиперактивации NMDA-рецепторов в нейронах коры головного мозга крыс in vitro // ДАН, 2009, 426 (4): 552-555. (elibrary)
  5. Абушик П.А., Большаков А.Е., Сибаров Д.А., Антонов С.М. Гетерогенность механизмов кальциевого ответа на каинат и типы нейронов в первичной культуре коры мозга крыс // Биологические мембраны, 2011, 28 (1): 25-34. (elibrary)
  6. Большаков, А.Е. Сибаров Д.А., Абушик П.А., Кривой И.И., Антонов С.М. Дозо-зависимый характер антиапоптотического и токсического действия уабаина в первичной культуре нейронов коры крысы // Биологические мембраны, 2012, 29 (5): 1–8. (elibrary)
  7. Sibarov D.A., Bolshakov A.E., Abushik P.A., Krivoi I.I., Antonov S.M. Na+,K+-ATPase Functionally interacts with the plasma membrane Na+,Ca2+-exchanger to prevent Ca2+ overload and neuronal apoptosis in excitotoxic stress // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2012, 343(3): 596-607. (PubMed)
  8. Сибаров Д.А., Антонов С.М. Особенности постсинаптических токов в первичной культуре нейронов коры головного мозга крыс // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова, 2013, 99(6): 763-775. (elibrary)
  9. Abushik P.A., Sibarov D.A., Eaton M.J., Skatchkov S.N., Antonov S.M. Kainate-induced calcium overload of cortical neurons in vitro: dependence on expression of AMPAR GluA2-subunit and down-regulation by subnanomolar ouabain // Cell Calcium, 2013, 54(2): 95-104. [PDF][DOI][PubMed].
  10. Abushik P.A. Niittykoski M., Giniatullina R., Shakirzyanova A., Bart G., Fayuk D., Sibarov D.A., Antonov S.M., Giniatullin R. The role of NMDA and mGluR5 receptors in calcium mobilization and neurotoxicity of homocysteine in trigeminal and cortical neurons and glial cells // J. Neurochem. 2014, 129(2): 264-274. [PubMed][PDF][DOI]
  11. Cибаров Д.А., Абушик П.А., Большаков А.Е., Карелина Т.В., Кривой И.И., Антонов С.М. Эпилептиформные постсинаптические токи в первичной культуре нейронов коры головного мозга крысы: кальциевые механизмы регуляции // Биологические мембраны, 2014, 31(1): 33-43. [PDF][e-library]
  12. Borodkina A, Shatrova A, Abushik PA, Nikolsky N, Burova E. Interaction between ROS dependent DNA damage, mitochondria and p38 MAPK underlies senescence of human adult stem cells / Aging-Us 6(6): 481-95, 2014. [PubMed]
  13. Абушик П.А., Карелина Т.В., Сибаров Д.А., Степаненко Ю.Д., Гиниатуллин Р.А., Антонов С.М. Сопоставление мембранных токов, кальциевых ответов и митохондриального потенциала при действии гомоцистеина на нейроны коры мозга крыс // Журн. Эвол. Биохим. Физиол. 2015, 51 (4): 258-265. [PDF][e-library]
  14. Sibarov D.A., Abushik P.A., Poguzhelskaya E.E., Bolshakov K.V., Antonov S.M. Inhibition of Plasma Membrane Na/Ca-exchanger by KB-R7943 or Lithium Reveals its Role in Ca-dependent NMDAR Inactivation // J. Pharmacol. Exp. Ther., 2015, 355(3): 484-495. doi: 10.1124/jpet.115.227173 [PDF][PubMed][DOI]
  15. Sibarov D.A., Abushik P.A., Giniatullin R., Antonov S.M. GluN2A subunit-containing NMDA receptors are the preferential neuronal targets of homocysteine // Front. Cell. Neurosci., 2016, doi:10.3389/fncel.2016.00246 [DOI][PubMed]
  16. Abushik P.A., Bart G., Korhonen P., Leinonen H., Giniatullina R., Sibarov D.A., Levonen A.L., Malm T., Antonov S.M., Giniatullin R. Pro-nociceptive migraine mediator CGRP provides neuroprotection of sensory, cortical and cerebellar neurons via multi-kinase signaling // Cephalalgia, 2016. doi: 10.1177/0333102416681588 [DOI][PubMed]

 

Тема 2. Клетки Пуркинье мозжечка в модели in vivo и in vitro.

  • Изучение сроков функционального и морфологического созревания клеток Пуркинье мозжечка в развитии позно-моторных рефлексов в постнатальном онтогенезе зрело- и незрелорождающихся животных.
  • Временная динамика экспрессии нейронами мозжечка различных подтипов NMDA рецепторов в первичной культуре.
  • Роль кальций зависимых калиевых каналов малой (SK) и средней (IK) проводимости в модуляции активности клеток Пуркинье и других типов нейронов.

 

Научные достижения по теме:

Морфометрическими, электрофизиологическими методами экспериментально установлены сроки функционального созревания афферентных систем лазящих и мщистых волокон, иннервирующих клетки Пуркинье мозжечка, а также роль этого процесса в формировании позно-моторных рефлексов. Полученые результаты подтверждают гипотезу о том, что SK каналы принимают участие в регуляции частоты простых спайков в разряде клеток Пуркинье и отвечают за ограничение частоты сигналов.

 

Публикации по теме:

  1. Карелина Т.В. Влияние гaрмaлина нa паттерн активности клеток Пуркинье мозжечка крыс в онтогенезе // Журн. Эвол. Биохим. Физиол, 2008, 44 (1): 78-82. (elibrary)
  2. Егорова П.А., Карелина Т.В., Власова О.Л., Антонов С.М., Безпрозванный И.Б., Влияние модуляторов SK каналов на частоту простых спайков в разряде клеток Пуркинье мозжечка лабораторных мышей // Журн. Эвол. Биохим. Физиол. 2014, 50: 102–108.(elibrary)
  3. Карелина Т.В., Степаненко Ю.Д., Абушик П.А., Сибаров Д.А., Антонов С.М. Влияние модуляторов кальций активируемых калиевых каналов на активность клеток Пуркинье мозжечка крыс // Acta Naturae, 2016, 8(4):99-107.[e-library]
  4. Karelina T.V. , Stepanenko Yu.D., Abushik P.A., Sibarov D.A., Antonov S.M. Downregulation of Purkinje Cell Activity by Modulators of Small Conductance Calcium-Activated Potassium Channels In Rat Cerebellum // Acta Naturae, 2016, 8(3):91-99.[PubMed]

 

Тема 3. Межполушарная асимметрия мозга у приматов.

 

  • Изучение особенностей формирования различных процессов памяти – условно-рефлекторной, кратковременной, долговременной, оперативной, а также влияния на эти процессы нейрогормонов гипоталамуса, пептидных препаратов и их синтетических аналогов.

 

Научные достижения по теме:

Для возрастающего эволюционного ряда млекопитающих выявлено облегчение формирования следовых условных рефлексов. Показано, что у насекомоядных регулирующее действия ряда гормонов гипоталамуса и пептидных препаратов носит общеоблегчающий характер, в то время как у приматов их действие отчетливо выражена специфичность их действия на различные показатели когнитивных функций. Установлено, что у обезьян компенсаторное действие пептидных препаратов Семакса и Селанка различно по спектру осуществляемых эффектов, их выраженности и длительности. Показано, что церебропротективные эффекты Селанка особенно значительны при тревожных и депрессивных состояниях. С помощью спектрального анализа прослежена динамика нарушений амплитудно-частотного спектра ЭЭГ и компенсаторного влияния Семакса и Селанка. Представлены новые данные, что при развитии синдрома хронической усталости (СХУ) наиболее значительные нарушения имеют место в левой фронтальной коре. Установлено, что на фоне развития СХУ у обезьян выявляется изменение «рукости». Показано постепенное восстановление «рукости» под влиянием Селанка.

 

Публикации по теме:

  1. Соллертинская Т.Н., Шорохов М.В. Особенности церебропротективных и антиэпилептических эффектов пептидных препаратов на нарушеные функции мозга у приматов // Нейроиммунология, 2012, 10(1-2): 28-34.
  2. Соллертинская Т.Н., Шорохов М.В., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А. Пептидные биорегуляторы семакс и селанк в компенсации нарушенных когнитивных функций и межполушарной асимметрии у приматов // Асимметрия, 2014, 8(4): 53-65.(elibrary)
  3. Соллертинская Т.Н., Шорохов М.В. Фармакологическая коррекция амнестических расстройств у млекопитающих (эволюционные аспекты исследования) // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2013, 11(3): 55-65.(elibrary)
  4. Соллертинская Т.Н., Шорохов М.В., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А. Пептиды в регуляции межполушарнойасимметрии мозга у млекопитающих и их возможные нейрохимическиемеханизмы (эволюционные аспекты исследования) Асимметрия. 2013, 7(2): 4-15.(elibrary)
  5. Соловьев В.Б., Генгин М.Т., Соллертинская Т.Н., Латынова И.В., Живаева Л.В. Влияние селанка на активность основных карбоксипептидаз в нервной ткани крыс // Журн. Эвол. Биохим. Физиол. 2012, 48(3): 254-257.(elibrary)
  6. Solov’ev V.B., Gengin M.T., Latynova I.V., Zhivaeva L.V., Sollertinskaya T.N. Effects of semax on the activity of carboxypeptidase h in brain regions and adrenal glands of rats // Neurochemical Journal. 2011, 5(2): 150-152.(elibrary)

Экспериментальные подходы, используемые в лаборатории

 

Основной экспериментальной моделью для изучения эксайтотоксического стресса в лаборатории является первичная культура нейронов коры и других отделов мозга, а также тригеминального ганглия крыс. Изучение физиологических процессов в нейронах проводится с использованием методов конфокальной микроскопии и патч-кламп регистрации мембранных токов. Это позволяет комбинировать использование витальных флуоресцентных красителей с измерением проводимости мембранных каналов и электрической активностью нейронов. Исследование последней также проводится in vivo на целом животном при помощи внеклеточных микроэлектродов. Условно-рефлекторные процессы в лаборатории исследуются методами регистрации электроэнцефалограммы и других физиологических показателей на насекомоядных, грызунах и приматах. Комбинация этих подходов с молекулярными методами, в частности иммуногистохимическими и генетическими (экспрессия рекомбинантных рецепторов в клетках HEK293T) позволяет лаборатории поддерживать высокое качество экспериментальной работы и достоверности научных результатов.

 

Центр коллективного пользования

Лаборатория поддерживает институтский центр коллективного пользования конфокальной микроскопии, созданный на базе микроскопов Leica TCS SL и Leica SP5 MP. Услугами центра пользуются сотрудники не только нашего, но и других академических институтов.

 

Международное сотрудничество лаборатории

  • Договор о научном сотрудничестве с Центром нейробиологических исследований Школы медицины Центрального Карибского университета, Пуэрто Рико, США (Neuroscience Research Center – RCMI Program, School of Medicine, Universidad Central del Caribe).
  • Договор о научном сотрудничестве с Университетом восточной Финляндии, Институтом молекулярных исследований А.И. Виртанена, Отделением нейробиологии.

 

Педагогическая деятельность сотрудников

 

  • Антонов С.М. Нейронные сети в культуре ткани и конфокальная микроскопия. Лекции для магистров Санкт-Петербургского гос. университета.
  • Олейник Т.Л. Практические занятия по обучению методикам исследования ЦНС , СПб ГБПОУ «Фельдшерский колледж»
  • Шорохов М.В., Обучение различным методикам работы с животными и сопровождение студентов , 214 Мед. лицей при Первом С.Петербургском государственном медицинском университете им. акад. И. П. Павлова и лицея «Физико-техническая школа» Санкт-Петербургского Политехнического Университет
  • Соллертинская Т.Н., Проблемы ВНД, стресс и нейропептиды , Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова
  • Соллертинская Т.Н., Летняя исследовательская практика студентов III-го курса кафедры общей биологии и физиологии, Ивановский гос. Университет

 

Диссертации сотрудников за последние 5 лет

10 июня 2014 г. состоялась защита кандидатской диссертации «Механизмы нейротоксичности, вызванной активацией рецепторов глутамата в центральных и периферических нейронах крыс» по специальности 03.03.01 (физиология) Абушик Полины Александровны на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

 

Гранты ( за последние 5 лет)

  • РНФ 16-05-10192 «Механизмы апоптоза и защиты нейронов при гомоцистеинемии: роль NMDA рецепторов различного субъединичного состава и их десенситизации» 2016-2018. Антонов С.М.
  • РФФИ 16-04-00653 «Нейропротекторные сигнальные пути и механизмы, предотвращающие развитие эксайтотоксичности в нейронах центральных и периферических нервных систем» 2016-2018. Абушик П.А.
  • РФФИ 15-08-06353 «Изучение роли пептидов в коррекции основных симптомов синдрома хронической усталости и их нейрохимических механизмов у млекопитающих» 2015-2017. Соллертинская Т.Н.
  • РФФИ 15-04-08283 «Роль NMDA рецепторов различного субъединичного состава и кальций-чувствительных калиевых каналов в реализации нейропротекторных механизмов в нейронах коры и мозжечка» 2015-2017. Сибаров Д.А.
  • РФФИ 14-04-00227 «Новые механизмы кальциевой регуляции нейронов и их цитопротекторный потенциал в моделях нервных патологий» 2014-2016. Антонов С.М.
  • РФФИ 14-04-31707 «Исследование механизмов нейротоксического действия гомоцистеина в нейронах и глиальных клетках периферической и центральной нервных систем in vitro» 2014-2015. Абушик П.А.
  • ОФФМ «Роль натрий-кальциевого обменника в регуляции внутриклеточного кальция, нейротоксического действия глутамата и нейропротекции в нейронах крыс» 2015. Антонов С.М.
  • ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2008-2012 годы» №8476 «Механизмы нейродегенерац и при эксайтотоксическом инсульте и нейродегенеративных заболеваниях: роль регуляции внутриклеточного кальция» 2012-2013. Беспрозванный И.Б., Антонов С.М.

Книги

  1. Сибаров Д.А. и др. «Нейроиммуноэндокринные механизмы общепатологических процессов»; (с.150-218) в книге «Руководство по нейроиммуноэндокринологии.» М., ОАО Медицина, 2008, 512 с.
  2. Соллертинская Т.Н. «Эволюционные особенности межполушарной асимметрии мозга и роль нейропептидов в ее регуляции» (с 108-134) в «Руководстве по функциональной межполушарной асимметрии», М., Научный мир, 2009.
  3. Antonov S.M., Sibarov D.A. Chapter "Receptor Specific Features of Excitotoxicity Induced Neurodegeneration"; pp.87-106 in book «Neurodegeneration: Theory, Disorders and Treatments», N.Y. Nova Science Publishers, 2010.
  4. Антонов С.М., «Структура и функция рецепторов глутамата в норме и условиях его нейротоксического действия,» (с.47-67) в книге «От нейрона к сознанию», Изд-во СПбГУ, 2010, 189.с.
Антонов Сергей Михайлович д.б.н.

Заведующий лабораторией

antonov@iephb.ru+7(812)5528554
Абушик Полина Александровна к.б.н.

научный сотрудник

Карелина Татьяна Викторовна к.б.н.

старший научный сотрудник

Олейник Татьяна Леонидовна к.б.н.

старший научный сотрудник

Сибаров Дмитрий Александрович к.б.н.

ведущий научный сотрудник

Соллертинская Татьяна Николаевна д..б.н.

ведущий научный сотрудник

Степаненко Юлия Дмитриевна

аспирант, младший научный сотрудник

Шорохов Мстистав Владиленович

младший научный сотрудник

Погужельская Екатерина Эдуардовна

старший лаборант-исследователь

Ситникова Валерия Сергеевна

старший лаборант-исследователь

Гапанович Станислав Олегович

младший научный сотрудник