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-ATФаза как трансдуктор сигнала - > канал NaV_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 NaV_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 NaV_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-ATФазы как трансдуктора сигналов выясняется с использованием инфракрасной (ИК) лазерной техники. Установлено, что низкоинтенсивное (не изменяющее температуру мембраны сенсорного нейрона) излучение СО2 лазера специфически активирует трансдукторную функцию Na,K-ATФазы [6], что проявляется в изменении потенциалочувствительности каналов NaV_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.

Основные результаты, полученные в 2020-2021 гг. изложены в статье: Rogachevskii Ilya, Plakhova Vera, Penniyaynen Valentina, Terekhin Stanislav, Podzorova Svetlana , Krylov Boris. New approaches to the design of analgesic medicinal substances // Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. – 2022. — V.100, N1. — P.43-52. https://doi.org/10.1139/cjpp-2021-0286

В соответствии с решением Канадского Научного Издательства и редакции Канадского Журнала Физиологии и Фармакологии (Canadian Science Publishing and the Canadian Journal of Physiology and Pharmacology) статья «New approaches to the design of analgesic medicinal substances», выполненная в рамках проекта НЦМУ «Павловский центр интегративная физиология», выбрана в качестве одной из статей особенно высокого уровня по своей актуальности и важности. https://cdnsciencepub.com/do/10.1139/news.2022.01.24.02/full/

Основные публикации лаборатории:

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
17. 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.
18. Penniyaynen V., Plakhova V., Rogachevskii I., Krylov B. Src kinase is involved in comenic acid-triggered signaling pathways in sensory neurons // Activitas nervosa superior rediviva. 2018.- V. 60., N 1.- P. 19-27.
19. Plakhova V . B ., Shelykh T . N ., Rogachevsky I . V ., Penniyaynen V . A ., Lopatina E . V ., Podzorova S . A ., Kipenko A . V ., Ankudinov A . V ., Khalisov M . M ., Zaitsev I . S ., Nyapshaev I . A ., Krylov B . V . Nociception : a dual effect of ouabain targeting // In : Adaptation Biology and Medicine : Current Trends . Eds. Y. Kawai and P.K. Singal. Narosa Publishing House, New Delhi, 2017. Vol . 8 . P. 24.1-24.13 http :// www . narosa . com / books _ display . asp ? catgcode =978-81-8487-567-6
20. Plakhova V. B., Penniyaynen V. A., Yachnev I. L., Rogachevskii I. V., Podzorova S. A., Krylov B. V. Src kinase controls signaling pathways in sensory neuron triggered by low-power infrared radiation // Can. j. physiol. pharmacol. – 2019. – Vol. 97, N 5. – P. 400-406. DOI: 10.1139/cjpp-2018-0602.
21. Tyurenkov I., Perfilova V., Vasil'eva O., Rogachevskii I., Penniyaynen V, Shelykh T., Podzorova S., Krylov B, Plakhova V. GABA- and NO-ergic modulators control antinociceptive responses // Activitas nervosa superior rediviva. - 2018. - V. 60., N 1. - P. 1-8.
22. Дик О.Е., Крылов Б. В., Плахова В.Б., Ноздрачев А. Д. M одификация активационной системы N a V 1.8 каналов обеспечивает молекулярный механизм антиноцицептивного ответа // Биофизика. – 2018 - Т. 63., Вып. 6. - С. 1141-1145. DOI : 10.1134/ S 0006302918060121
23. Пеннияйнен В.А., Плахова В.Б., Подзорова С.А., Ячнев И.Л., Анкудинов А.В., Халисов М.М., Терехин С.Г., Калинина А.Д., Крылов Б.В. Исследование молекулярных механизмов модуляции ноцицептивных сигналов: применение методов локальной фиксации потенциала, конфокальной и атомно-силовой микроскопии // Рос. физиол. журн. им. И . М . Сеченова . – 2018. – Т . 104, № 6. – С . 701-708. DOI : 10.7868/ S 0869813918060138
24. Плахова В. Б., Пеннияйнен В. А., Рогачевский И.В., Калинина А.Д., Подзорова С. А., Крылов Б. В. Роль донора молекул NO в регуляции ответов первичного сенсорного нейрона // Сенсорные системы. – 2019. – Т. 33, № 2. – С. 135-141. DOI: 10.1134/S0235009219020069.
25. Тимощук К.И., Халисов М.М., Пеннияйнен В.А., Крылов Б.В., Анкудинов А.В. Исследование механических характеристик нативных фибробластов с помощью атомно-силового микроскопа // Письма в ЖТФ. – 2019. – Т. 45, В. 18. – С. 44-47. DOI : 10.21883/ PJTF .2019.18.48238.17878.
26. И . В . Рогачевский , А . Д . Калинина , В . А . Пеннияйнен , С . Г . Терехин , С . А . Подзорова , Б . В . Крылов , В . Б . Плахова . Возможный механизм модуляции короткими пептидами медленных натриевых каналов мембраны сенсорного нейрона // Биофизика - 2021 - Т.66, № 4 –с.684-695. ( Scopus Q 4) DOI : 10.31857/ S 0006302921040074 Переводнаястатья I . V . Rogachevsky , A . D . Kalinina , V . A . Penniyainen , S . G . Terekhin , S . A . Podzorova , B . V . Krylov , and V . B . Plakhova A Possible Mechanism of Modulation of Slow Sodium Channels in the Sensory Neuron Membrane by Short Peptides // Biophysics . – 2021. - Vol . 66, No . 4, - P . 579–588 DOI : 10.1134/ S 0006350921040205 Крылов Б.В., Дербенев А.В., Подзорова С.А., Людыно М.И., Пеннияйнен В. А., Плахова В.Б., Рогачевский И.В., Терехин С. Г., Подзорова С. А., Крылов Б. В. Участие протеинкиназы С в рецептор-опосредованных сигнальных процессах // Сенсорные системы – 2019. – Т. 33, № 3. – С. 204-211. DOI: 10.1134/S0235009219030089
27. В.Б. Плахова, И.В. Рогачевский, В.А. Пеннияйнен, С.А. Подзорова, А.Д. Калинина, Б.В. Крылов, А.Д. Ноздрачев «Модуляция потенциалочувствительности медленных натриевых каналов синтетическим циклическим пептидом //Физиология человека. 2021, Т . 47, N 5, С . 102–109. (Scopus Q4) Переводнаястатья V. B. Plakhova, I. V. Rogachevskii, V. A. Penniyaynen, S. A. Podzorova, A. D. Kalinina, B. V. Krylov, and A. D. Nozdrachev. Modulation of Voltage Sensitivity of Slow Sodium Channels by a Synthetic Cyclic Peptide //Human Physiology, 2021, Vol. 47, No. 5, p. 575–581.
28. В.А.Пеннияйнен, В.Б.Плахова, С.А. Подзорова, С.Г.Терехин, Б.В.Крылов. Возможная физиологическая функция эндогенного уабаина // Интегративная физиология. - 2021 - Т.2.,№1.- с.96-101 DOI: https://doi.org/10.33910/2687-1270-2021-2-1-96-101