Институт физиологии им. И.П. Павлова
Российской Академии Наук

 

ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВОЗБУДИМЫХ МЕМБРАН

(Зав.- д.б.н. , проф. Борис Владимирович Крылов)

     

Лаборатория во главе с д.б.н. Борисом Владимировичем Крыловым выделилась в 1997 году в самостоятельное подразделение из лаборатории физиологии рецепции, основанной в 1966 году профессором Олегом Борисовичем Ильинским , одним из талантливейших учеников академика Владимира Николаевича Черниговского . О.Б.Ильинский и его ученики известны своими открытиями в области механо- и электрорецепции (Ilyinski O.B. Processes of excitation and inhibition in single mechanoreceptors (Pacinian corpuscles) // Nature. 1965. Vol.208, N 5009. p.351-353; H.R. Brown, G.N.Andrianov, O.B.Ilyinsky.Magnetic field perception by electroreceptors in Black Sea skates// Nature. 1974. Vol.249, May. p.178-179; H.R.Brown, O.B.Ilyinsky, V.M. Muravejko, E.S.Gorshkov, G.A.Fonarev. Evidence that geomagnetic variations can be detected by lorenzinian ampullae// Nature. 1979. Vol.249, Febr. p.648-649; Krylov B.V., Makovsky V.S. Spike frequency adaptation in amphibian sensory fibres is probably due to slow К channels // Nature. 1978. Vol.275, N 5680. p. 549-551).

В настоящее время исследования лаборатории сосредоточены на развитии гипотезы, согласно которой ключевую роль в первичном сенсорном кодировании ноцицептивной информации играет активация мембранного механизма [1,2]:

опиоидоподобный рецептор > Na , K - AT Фаза как трансдуктор сигнала> канал Na V 1.8.

Обнаружение двух новых мембранных мишеней, осуществляющих модуляцию медленных натриевых каналов, позволило разносторонне подойти к изучению ноцицептивной системы на мембранном, клеточном, тканевом и организменном уровнях [1-6]. Эти исследования проводятся с помощью методов локальной фиксации потенциала, органотипической культуры ткани, конфокальной и атомно-силовой микроскопии с использованием квантовохимических расчетов и математического моделирования [7-11]. Изучаются особенности механизмов рецептор- и трансдуктор-опосредованного запуска внутриклеточных сигнальных каскадов, осуществляющих не только модуляцию каналов Na V 1.8, но и контролирующих экспрессию генов, отвечающих за синтез этих каналов.

Установлено, что агонистом опиоидоподобного рецептора является одна из производных гамма-пирона – коменовая кислота. Она, активируя указанный рецептор, способна специфически воздействовать на активационное воротное устройство канала Na V 1.8, ответственного за кодирование ноцицептивной информации. Коменовая кислота стала лекарственной субстанцией эффективного и безопасного ненаркотического анальгетика «Аноцептина», успешно прошедшего первую стадию клинических исследований [3,12,13].

Особая роль Na , K - AT Фазы как трансдуктора сигналов выясняется с использованием инфракрасной (ИК) лазерной техники. Установлено, что низкоинтенсивное (не изменяющее температуру мембраны сенсорного нейрона) излучение СО 2 лазера специфически активирует трансдукторную функцию Na , K - AT Фазы [6], что проявляется в изменении потенциалочувствительности каналов Na V 1.8 . Этот механизм рецепции низкоинтенсивного ИК излучения оказался особенно важным в переработке ноцицептивных сигналов: он лег в основу разработки нового физиотерапевтического метода купирования боли, особенно эффективного при лечении радикулопатии.

Важное направление исследований лаборатории связано с изучением влияния субстанций пептидной природы на каналы Na V 1.8. Было установлено, что сильнейшим анальгетическим эффектом должен обладать ряд эндогенных антибиотиков дефенсинов [14]. Выделение общих фрагментов их аминокислотной последовательности позволило начать исследование антиноцицептивных эффектов коротких пептидов, способных претендовать на роль эффективных и безопасных анальгетиков [15].

По данным направлениям защищены кандидатские и докторские диссертации, подготавливаются кадры бакалавров, магистров и аспирантов.

В лаборатории функционирует ряд дорогостоящих приборов, часть которых любезно переданы Фондом Александра фон Гумбольдта в дар Институту.

Проводится плодотворное международное научное сотрудничество с рядом Университетов Словакии, Германии, США, Финляндии.

Основные публикации :

  1. Крылов Б.В., Дербенев А.В., Подзорова С.А., Людыно М.И., Кузьмин А.В., Изварина Н.Л. Морфин уменьшает чувствительность к потенциалу медленных натриевых каналов. Физиол. журнал. 85(2) : 225 - 236. 1999.
  2. Krylov B. V., Rogachevskii I. V., Shelykh T. N., Plakhova V. B. New non-opioid analgesics: under-standing molecular mechanisms on the basis of patch-clamp and quantum-chemical studies // Sharjah : Bentham sci. publ., 2017. – 203 p. — (Frontiers in pain sci. ; Vol. 1). ISBN: 978-1-60805-931-7.DOI: 10.2174/97816080593001170101.
  3. Plakhova V , Rogachevsky I , Lopatina E , Shelykh T , Butkevich I , Mikhailenko V , Otellin V , Podzorova S , Krylov B . A novel mechanism of modulation of slow sodium channels : from ligand - receptor interaction to design of an analgesic medicine . // Act Nerv Super Rediviva . 2014. 56(3-4): 55-64.
  4. Пеннияйнен В.А., Ячнев И.Л., Кипенко А.В., Лопатина Е.В., Крылов Б.В. Роль Src-киназы в рецепции инфракрасного излучения. Сенсорные системы. 28(4): 90-94. 2014.
  5. Ekaterina V. Lopatina, Igor L. Yachnev, Valentina A. Penniyaynen, Vera B. Plakhova, Svetlana A. Podzorova, Tatiana N. Shelykh, Ilya V. Rogachevsky, Irina P. Butkevich, Viktor A. Mikhailenko, Anna V. Kipenko, and Boris V. Krylov Modulation of Signal-Transducing Function of Neuronal Membrane Na+,K+-ATPase by Endogenous Ouabain and Low-Power Infrared Radiation Leads to Pain Relief. // Medicinal Chemistry. 2012. V.8, №1 . p.33-39 .
  6. Igor L. Yachnev, Vera B. Plakhova, Svetlana A. Podzorova, Tatiana N. Shelykh, Ilya V. Rogachevsky, and Boris V. Krylov Mechanism of Pain Relief by Low-Power Infrared Irradiation: ATP is an IR-Target Molecule in Nociceptive Neurons. // Medicinal Chemistry. 2012. V .8, №1 . p . 14-21 .
  7. Пеннияйнен В.А. Крылов Б.В., Чалисова Н.И., Малевская И.И.Влияние оуабаина на рост нейритов чувствительных нейронов в органотипической культуре ткани. // Цитология. 2003. Т. 45, №4. 377–379.
  8. Rogachevskiy I.V., Shelykh T.N., Podzorova S.A., Plakhova V.B. Ab initio conformational analysis of marinobufagenin molecule and molecular targets of the action of cardiotonic steroids // Russian J. Organic Chemistry. 2015. 51(11):1620-1626
  9. Akoev G.N., Alekseev N.P., Krylov B.V. Mechanoreceptors: Their functional organization. Springer -Verlag. London , Heidelberg , N.-Y. 1988
  10. Dick O . E ., Shelykh T . N ., Plakhova V . B ., Nozdrachev A. D., Podzorova S . A ., Krylov B . V . Application of Bifurcation Analysis for Determining the Mechanism of Coding of Nociceptive Signals // Technical Physics. 2015. 60(10):1545-1548.
  11. Khalisov M.M., Ankudinov A.V., Penniyaynen V.A., Dobrota D., Krylov B.V. Application of atomic force microscopy for investigation of Na+,K+-ATPase signal-transducing function // Acta Physiologica Hungarica . 2015. 102(2):125 -130 .
  12. Krylov B.V., Plakhova V.B., Rogachevsky I.V. Substance with sedative effect// United States Patent No US 8,476,314 B2, Date of Patent Jul 2, 2013.
  13. Лопатина Е.В., Поляков Ю.И. Синтетический анальгетик Аноцептин: результаты доклинических и клинических исследований.// Эфферентная терапия. 2011. 17(3): 79-81.
  14. В.Б. Плахова, И.В. Рогачевский, Б.Ф. Щеголев, М.Л. Мак Ки, В.Н. Кокряков , Г.М. Алешина, С.А. Подзорова, А.Д. Ноздрачев , Е.А. Карымова, Б.В. Крылов.Дефенсин NP-4 уменьшает потенциалочувствительность медленных натриевых каналов сенсорных нейронов//Сенсорные системы 2005. 19(2): 123-131.
  15. Плахова В. Б., Рогачевский И. В., Шелых Т. Н., Подзорова С. А., Крылов Б. В. Циклический полипептид PP -14 модулирует потенциалочувствительность медленных натриевых каналов // Сенсорные системы. 2016. Т 30. № 3. С. 234–240 .
  16. Ячнев И.Л., Шелых Т.Н., Подзорова С.А., Рогачевский И.В., Крылов Б.В., Плахова В.Б. Возможный молекулярный механизм рецепции низкоинтенсивного инфракрасного излучения: роль Src -киназы // Ж. технической физики. 2016. 86(6):132-136. Переводной журнал : Yachnev I.L., Shelykh T.N., Podzorova S.A., Rogachevskiy I.V., Krylov B.V., Plakhova V.B. Possible molecular effect related to the reception of low-intensity IR radiation: Role of Src-kinase // Technical Physics. 2016. 61(6):929-933
 
  << Назад