Лаборатория физиологии возбудимых мембран

Зав. лабораторией — 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:

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. Эти исследования проводятся с помощью методов локальной фиксации потенциала, органотипической культуры ткани, конфокальной и атомно-силовой микроскопии с использованием квантовохимических расчетов и математического моделирования. 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.

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, 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. Выделение общих фрагментов их аминокислотной последовательности позволило начать исследование антиноцицептивных эффектов коротких пептидов, способных претендовать на роль эффективных и безопасных анальгетиков.

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/