ЛАБОРАТОРИЯ ИНТЕРОЦЕПЦИИ

Зав. – д. б. н., проф. Александр Георгиевич Марков

В Институте физиологии им. И.П. Павлова до 1981 г. существовала лаборатория интероцепции, которой руководил академик В.Н. Черниговский. В состав лаборатории входила научная группа, которая занималась вопросами механо- и электрорецепции. В 1972 г. сотрудники этой группы, возглавляемые д.б.н. О.Б. Ильинским, получили статус самостоятельного научного подразделения Института – лаборатория общей физиологии рецепции. Основными направлениями исследования в лаборатории были изучение механизмов функционирования механо- и электрорецепции. Изучались строение и возбудимость кожных рецепторов, функциональные особенности телец Пачини и свойства механочувствительных ионных каналов. Это исследование стало важным вкладом в понимание процессов сенсорной рецепции, продемонстрировав, как механорецепторы реагируют на механические стимулы, что значительно расширило знания о функционировании сенсорных систем. Изучение физиологии электрорецепторов – ампул Лоренцини скатов – выявило их экстраординарную чувствительность к изменению электрического и магнитного полей, включая магнитное поле Земли и его геомагнитные колебания. В лаборатории также изучали процессы регенерации нервных волокон под воздействием различных биофизических факторов и синтетических пептидов. Ещё одним направлением работ было изучение роли нейромодуляции в синаптической передаче. В частности, изучали влияние опиоидных пептидов на рецепторы глутамата в вестибулярной системе. Исследования лаборатории под руководством О.Б. Ильинского внесли существенный вклад в понимание механизмов рецепции, нейромодуляции и процессов регенерации нервных волокон.

В 1984 г. лабораторию возглавил д. б. н. Г.Н. Акоев, которая в 1996 г. была переименована в лабораторию физиологии рецепции. В лаборатории продолжали изучение различных факторов на возбудимость отдельных механорецепторов телец Пачини. Традиционным направлением лаборатории были исследования волосковых клетках электрорецепторов черноморских скатов. Были получены приоритетные данные о существовании NMDA-рецепторов в афферентном синапсе ампул Лоренцини. Как развитие этого направления можно рассматривать изучение в лаборатории электромагнитного излучения (ЭМИ) милимитрового диапазона. Так, впервые было показано восприятие ЭМИ сенсорными рецепторами позвоночных животных. В середине 1980-х гг. в лаборатории было сформулировано новое направление – изучение нейротрофических факторов (НТФ) на клеточных культурах. Было установлено, что транссинаптический ретроградный транспорт обеспечивает перенос НТФ из клеток-мишеней к нейронам в ЦНС, которые, в свою очередь, синтезируют свои НТФ, транспортируемые к нейронам периферической нервной системы. Под руководством Г.Н. Акоева сделан шаг в сторону изучения нейро-иммунных взаимодействий. В этот период появляются исследования, направленные на решение вопроса о механизмах передачи информации между иммунной и нервной системами и, в частности, о возможном участии сенсорных рецепторов в этих процессах.

С 1998 по 2022 г. лабораторию физиологии рецепции возглавлял акад. А.Д. Ноздрачев, которую по его инициативе переименовали в лабораторию интероцепции. Имя акад. А.Д. Ноздрачева тесно связаны с ключевыми успехами в исследовании автономной нервной системы. Под его руководством сотрудниками лаборатории интероцепции получены новые данные о механизмах рецепторных процессов на уровне первичных афферентных нервных проводников. Проведено комплексное исследование сенсорных функций тонкой кишки, определена роль интероцепторов в регуляции функционирования висцеральных систем, обеспечивающих поддержание постоянства внутренней среды организма. Разработаны новые представления о механизмах участия интероцепторов в модуляции реакций организма на внедрение веществ антигенной природы, которые вовлекают не только сенсорные окончания нервных волокон, но и иммунные, эндокринные и эпителиальные клетки организма.

В 2022 г. лабораторию «интероцепции» возглавил д. б. н. А.Г. Марков. В настоящее время в лаборатории развиваются несколько направлений. Научная группа под руководством к. б. н. Е.Ю. Быстровой (н. с. К.А. Дворникова, н. с. О.Н. Платонова) исследует роль каналов TRP (Transient receptor potential channels) при патологическом воспалительном процессе в кишке, сопровождающемся развитием висцеральной гиперчувствительности. Анализируется участие представителей суперсемейства TRP, таких как TRPA1 и TRPV1, в нейрогенном воспалении на моделях TNBS- и DSS-индуцированного колита, а также LPS-индуцированного сепсиса. Группа под руководством к. б. н. И.В. Рыжовой (н. с. Т.В. Тобиас, инженер О.М. Шиф) изучает особенности нейроиммунных взаимодействий в вестибулярном аппарате лягушки. Группа профессора А.Г. Маркова (н. с. Е.С. Каретникова, инж.-иссл. Е.А. Калашников) изучает молекулярные механизмы функционирования тканевых барьеров. В частности, исследования сосредоточены на анализе механизмов интероцепции в Пейеровых бляшках кишки – орган иммунной системы, сопряжённой со слизистой оболочкой кишки.

Направления исследований:

Сотрудники лаборатории  проводят исследования механизмов рецепторных процессов на уровне первичных афферентных нервных проводников в различных сенсорных системах. Исследования имеют морфофизиологическую направленность и выполняются с применением электрофизиологических, биохимических, иммуногистохимических и иммуноферментных методов.

В последние годы гипотеза о существовании нейромодуляторов получила всеобщее признание. Электрофизиологические исследования синаптической передачи в рецепторах полукружных каналов лягушки показали, что опиоидные пептиды удовлетворяют ряду требований, предъявляемых к эндогенному нейромодулятору в вестибулярной системе. Механизм действия опиоидных пептидов основывается на их опосредованном влиянии на рецепторы глутамата. Важную роль в синаптической передаче играют не только ионотропные, но и метаботропные глютаматные рецепторы. Последние локализуются на пре- и постсинаптической мембранах вестибулярных органов и участвуют в модификации синаптической передачи.

Проведено комплексное исследование сенсорных функций тонкой кишки, а также выяснение роли интероцепторов в механизмах регуляции деятельности висцеральных систем, обеспечивающих поддержание постоянства внутренней среды организма. Впервые доказано, что хеморецепторы тонкой кишки вносят существенный вклад в механизмы регуляции легочной вентиляции, обеспечивая настройку работы системы дыхания в соответствии с интенсивностью тканевого метаболизма.

Установлено активирующее действие медиаторов, выделяющихся иммунокомпетентными клетками во время развития иммунного ответа, на интероцепторы тонкой кишки, что послужило основанием для предположения об участии сенсорных структур тонкой кишки в модуляции реакций организма на внедрение веществ антигенной природы. В результате проведенного исследования выдвинута концепция об участии интероцепторов тонкой кишки в нейроиммунных взаимодействиях и в механизмах управления базовыми висцеральными процессами при изменении иммунного статуса организма.

При изучении функциональных свойств нейронов метасимпатических ганглиев тонкой кишки основное внимание было сосредоточено на исследовании клеток Догеля I и II типа. Экспериментально доказано, что эти клетки являются сенсорными нейронами, которые могут активироваться при действии соляной кислоты на клетки слизистой оболочки кишечной стенки. При этом может происходить либо непосредственное воздействие выделяющегося из энтерохромаффинных клеток серотонина на окончания мультиаксональных нейронов межмышечного сплетения, либо синаптическое переключение с участием холинергического посредника в подслизистом или межмышечном сплетениях.

Полученные результаты хорошо согласуются с представлениями об автономном принципе развития рефлекторных реакций с участием нейронов функциональных модулей метасимпатической нервной системы.

Проблема регенерации в периферических отделах нервной системы является актуальной в теоретическом и экспериментальном аспектах. В процессе поиска факторов, влияющих на процессы регенерации, были изучены биологически активные синтетические пептиды – даларгин и кортаген. Установлено, что изученные пептиды ускоряют регенерационные процессы в поврежденных нервных волокнах. Различные биофизические факторы, среди которых следует отметить транскраниальную стимуляцию опиоидных структур мозга и воздействие электромагнитного излучения миллиметрового диапазона на область повреждения, также оказывают положительное влияние на процессы регенерации. Полученные данные о влиянии ЦНС на процессы регенерации в поврежденных нервных проводниках позволяют сделать вывод о том, что афферентные нервные структуры в условиях нарушения связи с ЦНС продолжают функционировать и сохраняют свою способность регенерировать после повреждения, проведенного одновременно с децентрализацией.