Научная тема: «МЕХАНИЗМЫ ДИСФУНКЦИИ МИТОХОНДРИЙ И НАРУШЕНИЙ ИОННОГО ГОМЕОСТАЗА ПРИ ГЛУТАМАТНОЙ НЕЙРОТОКСИЧНОСТИ.»
Специальность: 14.03.03
Год: 2013
Отрасль науки: Биологические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Развитие ОКД происходит синхронно с развитием сильной митохондриальной деполяризации (МД). Нейроны, в которых ОКД достигла фазы высокого [Ca2+]i плато, гибнут через 14-20час в результате некроза или апоптоза в пропорции ~1:1. Длительность лаг-периода ОКД и МД может служить количественной мерой для тестирования нейропротекторных или нейротоксических свойств биологически активных соединений.
  2. Развитие ОКД вызвано действием нескольких факторов, в числе которых высвобождение из фосфолипидов арахидоновой кислоты, снижение NAD(P)H, увеличение ионной (протонной) проводимости внутренней мембраны митохондрий, разобщение окислительного фосфорилирования, падение [ATP]с , снижение Са2+-буферной емкости митохондрий. Восходящая фаза ОКД и начало высокого [Ca2+]i плато не являются следствием образования «классической» неспецифической высокой проводимости (мРТ), поскольку являются обратимыми, происходит сильное падение, но не коллапс ΔΨm и ΔрН, митохондрии удерживают в матриксе NAD+ и более низкомолекулярные субстраты цикла трикарбоновых кислот.
  3. При действии нейротоксических доз Glu, одновременно с появлением факторов, ослабляющих функционирование митохондрий в качестве производителей АТФ и основных Са2+-буферных емкостей нейронов, происходит привлечение внутриклеточных ресурсов, препятствующих ОКД, а именно, мобилизация «резервного» субстрата взамен пирувату при блокаде гликолиза, рост ΔрН, усиление работы FAD-зависимого комплекса II дыхательной цепи.  
  4. При переходе от эмбриональной (Е17-Е18) к постнатальной (Р1-Р2) стадии развития в нейронах мозга происходит перестройка биоэнергетики проявляющаяся в том, что в основной массе (~84%) культивируемых нейронов из мозга пренатальных животных основным способом производства АТФ служит гликолиз, тогда как в нейронах из гиппокампа новорожденных крыс доминирующим способом синтеза АТФ становится окислительное фосфорилирование.
Список опубликованных работ
1.B. Khodorov, T. Storozhevykh, A. Surin, E. Sorokina, A. Yuravichus, A. Borodin, N. Vinskaya, L. Khaspekhov, and V. Pinelis. (2001). Mitochondrial depolarization play a dominant role in the mechanism of perturbation of calcium homeostasis caused by glutamate in cultured cerebellar granule cells. Biological Membranes (Rus), 18 : 421-432.

2.Сторожевых Т.П., Пинелис В.Г., Винская Н.П., Сурин А.М., Ходоров Б.И. (2001) Ведущая роль митохондриальной деполляризации в механизме глутамат-вызванного нарушения Са2+ гомеостаза. Фиизол. Журнал им.И.М.Сеченова 87(4): 459-467.

3.Duchen M.R., Surin A.M. (2002). On the role of mitochondria and calcium in glutamate-induced neurotoxicity in hippocampal neurons in culture. Biological Membranes (Rus), 19 : 97-109.

4.Duchen M.R., Surin A.M., Jacobson J. (2003). Imaging mitochondrial function in intact cells. Methods in Enzymology 361: 353-389.

5.Сторожевых Т.П., Пинелис В.Г., Винская Н.П., Сурин А.М., Ходоров Б.И. Ведущая роль Са2+-АТФазы плазматической мембраны в восстановлении Са2+ гомеостаза нейронов после глутаматного удара. (2003). Бюллетень Эксперим. Биол. и Медицины. 135(2): 162-165

6.Bolshakov A.P., Mikhailova M.M., Jurevicius A., Surin A.M., Pinelis V.G., Khodorov B.I. (2003). Contribution of Ca2+ and Na+ to glutamate-induced mitochondrial depolarization in cerebellar granule cells. Biological Membranes (Rus). 20: 443-445.

7.Михайлова М.М., Большаков А.П., Сурин А.М., Пинелис В.Г. Ходоров Б.И. (2003). Снижение устойчивости нейронов к токсическому воздействию глутамата в отсутствие глюкозы. Биологические Мембраны, 20: 446-448.

8.Surin A.M., Storozhevykh T.P., Vinskaya N.P., Pinelis V.G., Duchen M.R., Khodorov B.I. (2004) Does mitochondrial ATP synthаse reversal play a crucial role in glutamate-induced deterioration of Ca2+ homeostasis in cultured mature neurons? Biological Membranes (Rus). 21: 157-160

9.А.В.Вабниц, Я.Е.Сенилова, Е.В.Колесникова, А.М.Сурин, В.Г.Пинелис, Б.И.Ходоров. (2006) Отсроченная Са2+ дерегуляция в молодых нейронах мозжечка при гиперстимуляции глутаматных рецепторов. Роль NMDA-каналов. Биологические Мембраны, 23: 311-319

10.Surin AM, Bolshakov AP, Mikhailova MM, Sorokina EG, Senilova YE, Pinelis VG, Khodorov BI. (2006). Arachidonic acid enhances intracellular [Ca2+]i increase and mitochondrial depolarization induced by glutamate in cerebellar granule cells. Biochemistry (Rus). 71(8): 864-870.

11.Kolikova J, Afzalov R, Giniatullina A, Surin A, Giniatullin R, Khiroug L. (2006) Calcium-dependent trapping of mitochondria near plasma membrane in stimulated astrocytes. Brain Cell Biol. 35(1): 75-86.

12.A.M. Surin , S.N.Zobova, G.R.Tukhbatova, Y.E.Senilova, V.G.Pinelis, B.I.Khodorov (2010). Changes in mitochondrial NAD(P)H and calcium homeostasis deregulation in cultured rat cerebellar granule neurons. Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 4 : 32–37.

13.Kolikova J, Afzalov R, Surin A, Lehesjoki AE, Khiroug L. (2011) Deficient mitochondrial Ca(2+) buffering in the Cln8(mnd) mouse model of neuronal ceroid lipofuscinosis. Cell Calcium. 50(6): 491-501.

14.Г. Д. Миронова, К. Н. Белослудцев, А. М. Сурин, А. С. Трудовишников, Н. В. Белослудцева, В. Г. Пинелис, И. А. Красильникова, Б. И. Ходоров (2011) Митохондриальная липидная пора в механизме глутамат-индуцируемой кальциевой дисрегуляции нейронов мозга. Биологические Мембраны, 28(6): 483-494.

15.Khodorov, B.I., Mikhailova, M M., Bolshakov, A P., Surin, A.M., Sorokina, E.G., Rozhnev, S.A., and Pinelis, V.G. (2012). Dramatic effect of glycolysis inhibition on the cerebellar granule cells bioenergetics. Biochemistry (Mosc.) Suppl. Series A: Membrane Cell. Biol. 6: 186-197.

16.Surin А.М., S. Khiroug, L.R. Gorbacheva, B.I. Khodorov, V.G. Pinelis and L. Khiroug . Comparative analysis of cytosolic and mitochondrial ATP synthesis in embryonic and postnatal hippocampal neuronal cultures. Front. Mol. Neurosci. 5:102. doi: 10.3389/fnmol.2012.00102. Epub 2013 Jan 10.

17.Сурин А.М., Зобова С.Н., Тухбатова Г.Р., Сенилова Я.Е , Пинелис В.Г., Ходоров Б.И. Исследование роли изменений NAD(P)H в возникновении отсроченной кальциевой дисрегуляции в гранулярных нейронах мозжечка. Материалы конференции «Гипоксия – механизмы, адаптация, коррекция». Москва, 9-11 октября 2008 г

18.АA.M. Surin, Zobova S.N., V.G. Pinelis, B.I. Khodorov. Role of mitochondrial NADH in the glutamate-induced delayed Ca2+ deregulation in cerebellar granule neurons. Society for Neuroscience 38th Annual Meeting, Washington DC, November 15-18, 2008, Abstract 51.19

19.А.M. Surin, V. G. Pinelis*, Д. D. Vinogradov, B. I. Khodorov. Evidence for pore opening in mitochondrial membrane during glutamate-induced delayed calcium deregulation in brain neurons. Материалы научной конференции «Ионные каналы: Структура и функции», 17-18 марта 2009, С.-Петербург. Биол. Мембраны Т.26, № 4, С.330

20.Сурин А.М., Зобова С.Н., Тухбатова Г.Р., Сенилова Я.Е., Пинелис В.Г., Ходоров Б.И. Изменения митохондриального NAD(P)H и нарушения кальциевого гомеостаза в культивируемых нейронах мозжечка крысы при гиперстимуляции глутаматных рецепторов. Материалы Международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация». Пущино, 4-6 июня 2009, стр.157-162

21.А.M. Surin, V. G. Pinelis*, Д. D. Vinogradov, B. I. Khodorov. Evidence for pore opening in mitochondrial membrane during glutamate-induced delayed calcium deregulation in brain neurons. Материалы научной конференции «Ионные каналы: Структура и функции», 17-18 марта 2009, С.-Петербург. Биол. Мембраны Т.26, № 4, С.330

22.Сурин А.М., Зобова С.Н., Тухбатова Г.Р., Сенилова Я.Е., Пинелис В.Г., Ходоров Б.И. Изменения митохондриального NAD(P)H и нарушения кальциевого гомеостаза в культивируемых нейронах мозжечка крысы при гиперстимуляции глутаматных рецепторов. Материалы Международной конференции «Рецепция и внутриклеточная сигнализация». Пущино, 4-6 июня 2009, стр.157-162

23.V. G. Pinelis, G. Tuhbatova, A. Surin, B. Khodorov, L. Khiroug; Disturbance of oxidative phosphorilation coupling during glutamate-induced delayed calcium deregulation in cultured brain neurons. Society for Neuroscience 38th Annual Meeting, Chicago, IL, October 17-21, 2009, Program 634.21, N13

24.Сурин А.М., Красильникова И.А., Персиянцева Н.А. , Ефремова А.С., Шрам С.И., Горбачева Л.Р., Савинкова И.Г., Зобова С.Н., Пинелис В.Г., Ходоров Б.И. Роль поли(АДФ-рибоза)-полимеразы-1 (PARP-1) в нарушении кальциевого гомеостаза нейронов мозжечка крысы. Международная конференция “Рецепторы и внутриклеточная сигнализация” Пущино, 24-26 мая 2011г. Сборник статей, Т.1 стр. 150-156

25.Миронова Г.Д., Белослудцев К.Н., Сурин А.М., Трудовишников А.С., Белослудцева Н.В., Пинелис В.Г., Красильникова И.А., Ходоров Б.И. Возможная роль митохондриальной Са2+-зависимой липидной поры в глутамат-индуцируемой кальциевой дерегуляции нейронов. международная конференция “рецепторы и внутриклеточная сигнализация” Пущино, 24-26 мая 2011г. Сборник статей, Т.2 стр. 680-687

26.Pinelis V, Surin A, Imamura H, Khiroug S, Zobova S, Molotkov D, Gorbacheva L, Noji H, Khodorov B and Khiroug L. Dynamic imaging of intracellular ATP concentration in single cultured neurons. Society for Neuroscience 40th Annual Meeting, Washington, DC, November 12-16, 2011, Program#/Poster#: 106.18/YY27

27.Surin A.M., Pinelis V.G., Krasilnikova I.A., Khiroug L.S., Chudakov D., Khodorov B.I. On the mechanism of glutamate-induced delayed mitochondrial depolarization in brain neurons. 8th IBRO World Congress of Neuroscience. Florence, Italy, July 14-18, 2011. Abstract C074.

28.Сурин А.М., Горбачева Л.Р., Савинкова И.Г., Шарипов Р.Р., Ходоров Б.И., Пинелис В.Г. Флуоресцентно-микроскопические измерения [АТФ] в цитозоле культивируемых нейронов при токсическом действии глутамата. МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ “РЕЦЕПТОРЫ И ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ” Пущино, 24-26 мая 2013г. Сборник статей , Т.2 стр. 718-723.