Рзаева Н.М.

Институт физиологии им. А.И. Караева Национальной академии наук Азербайджана, Баку

Роль гипоталамуса в механизме регуляции функции сетчатки

Журнал: Вестник офтальмологии. 2016;132(3): 32-36

Просмотров : 89

Загрузок :

Как цитировать

Рзаева Н. М. Роль гипоталамуса в механизме регуляции функции сетчатки. Вестник офтальмологии. 2016;132(3):32-36. https://doi.org/10.17116/oftalma2016132332-36

Авторы:

Рзаева Н.М.

Институт физиологии им. А.И. Караева Национальной академии наук Азербайджана, Баку

Все авторы (1)

В настоящее время проблема компенсаторных возможностей мозга является весьма актуальной не только для нейрофизиологов, но и клиницистов, исследующих клинические нарушения мозга, связанные с его поражением. Согласно нейрофизиологическим и нейрофармакологическим данным, с учетом структурно-функциональной пластичности межнейронных связей, компенсаторно-восстановительные процессы способствуют восстановлению поврежденной структуры, тем самым обеспечивая ее нормальное функционирование [1, 2]. Решение этой весьма сложной проблемы требует проведения разносторонних экспериментальных исследований, которые позволили бы не только выявить механизмы резервных возможностей мозга, но и найти способы их восстановления.

Впервые в 1892 г. Ramon Cajal. S. выдвинул «хемоаффинную теорию», охарактеризовав ее как нейротрофический фактор. Автор полагал, что это вещество, которое стимулирует рост и ветвление нейронов. Его гипотеза, применительная к процессам дегенерации и регенерации нервной системы, в настоящее время весьма перспективна. В этом направлении интересные работы были проведены R. Levi-Montalcini [3, 4]. Было обнаружено, что после перерезки симпатических нервных клеток куриного эмбриона наблюдалось перерождение и последующее весьма выраженное развитие их в условиях пересадки в куриный зародыш опухолевых клеток. Эти исследования позволили автору прийти к заключению, что в раковых клетках есть вещества, способные активизировать рост нервной ткани, т. е. фактор роста нервов (Nerve Growth Factor — NGF). Это явилось началом понимания механизма тех сложных процессов в клетке, которые весьма значимы не только для роста, развития и старения, но и патологии. Этот процесс был обнаружен во всех средах организма, но в большей степени он представлен в нервной ткани. В этом направлении ведутся фундаментальные и весьма перспективные исследования [5, 6].

С учетом тесных морфофункциональных связей сетчатки с гипоталамусом, о чем свидетельствуют как экспериментальные, так и клинические данные (7—12), нами была поставлена цель: исследовать на бодрствующих кроликах существование компенсаторных процессов SO- и SCH-ядер гипоталамуса в условиях их односторонней электрокоагуляции. Показатель этих процессов — формирование электроретинограммы (ЭРГ) сетчатки.

Материал и методы

В условиях хронического эксперимента на 10 бодрствующих кроликах исследовали ЭРГ, для регистрации которой использовали контактную линзу с вмонтированным в нее стальным электродом, снабженную щитками-векорасширителями. Чтобы исключить возможное влияние изменения диаметра зрачка на ЭРГ, его приводили в состояние мидриаза с помощью 1% раствора атропина. Для обезболивания предварительно в глаз закапывали 2% раствор лидокаина. Линзу заполняли физиологическим раствором. Животное фиксировали в специальном станке и помещали в звуко- и светонепроницаемую экранированную камеру. Световую стимуляцию обеспечивали в режиме одиночных вспышек (1,4 Дж, длительность 150 мкс). Исследования проводили в условиях темновой адаптации. Для создания очагов повреждения SO- и SCH-ядер гипоталамуса использовали метод электрокоагуляции. Опытным путем подбирали оптимальную интенсивность напряжения (4 В) и длительность его воздействия (1 мин). Степень повреждения (односторонняя коагуляция) исследуемых ядер контролировали электрографически — регистрацией ЭРГ через 15—30 мин, а также через 3, 5, 10, 15 и 30 дней. Регистрацию ЭРГ осуществляли с контралатеральной стороны. В статье представлены средние статистические данные об амплитудных параметрах ЭРГ в абсолютных величинах (мкВ).

Результаты и обсуждение

Как показали опыты, электрокоагуляция уже через 15—30 мин оказывала весьма выраженное и разнонаправленное влияние на формирование компонентов ЭРГ.

Особенность этих влияний заключалась в том, что практически во всех случаях регистрировалась ЭРГ с облегченной b-волной и, напротив, полным отсутствием a-волны. При этом b-волна в условиях коагуляции SO-ядра увеличивалась до 344±5 мкВ (контроль 240±4 мкВ), SCH-ядра — до 278±7 мкВ (контроль 210±8 мкВ) (рис. 1, 2). В статье приводятся усредненные данные 10 животных, а на рисунках показана ЭРГ, зарегистрированная в процессе эксперимента на 1 животном.

Рис. 1. ЭРГ в условиях односторонней электрокоагуляции SO-ядра гипоталамуса (кролик № 10). 1 — ЭРГ контроль; 2 — через 15 мин после коагуляции; 3 — 3-й день; 4 — 5-й день; 5 — 10-й день; 6 — 15-й день; 7 — 30-й день. Калибровка 125 мкВ, 50 мс.

Рис. 2. ЭРГ в условиях односторонней электрокоагуляции SCH-ядра гипоталамуса (кролик № 5). 1 — ЭРГ контроль; 2 — через 15 мин после коагуляции; 3 — 3-й день; 4 — 5-й день; 5 — 10-й день; 6 — 15-й день; 7 — 30-й день. Калибровка 125 мкВ, 50 мс.

С чем же связано такое разнонаправленное изменение компонентов ЭРГ?

Известно, что на уровне амакриновых клеток сетчатки в процесс обработки зрительной информации вовлекаются различные структуры мозга, осуществляя ее центрифугальный контроль. Механизм этого контроля в условиях патологии действует по одному и тому же принципу: в процесс активно подключаются нейромедиаторы сетчатки, ответственные за ее нормальное функционирование [6, 13—16].

Возможно, в данном случае на первом этапе причиной таких весьма резких и характерных изменений компонентов ЭРГ является стресс-фактор (электрокоагуляция), который в первую очередь оказал влияние на активность нейромедиаторов амакриновых клеток. В то же время хорошо известно, что они имеют прямые связи с горизонтальными клетками. Согласно литературным данным [13], эта связь осуществляется преимущественно дофаминергическими амакриновыми клетками. Если это так, то угнетение a-волны ЭРГ, в генерации которой принимают участие внутренние сегменты фоторецепторов и горизонтальные клетки, связано именно с усилением активности единственного тормозного медиатора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), осуществляющей передачу возбуждения с горизонтальных клеток на фоторецепторы.

Что касается влияния коагуляции исследуемых ядер на формирование b-волны ЭРГ, то увеличение ее амплитуды скорее всего является результатом ослабления активности тормозного медиатора глютамата, который, как известно, является единственным медиатором в передаче сигнала с фоторецепторов на горизонтальные клетки и основным — во внутреннем ядерном слое сетчатки [13]. Однако нельзя исключить участие и других медиаторов этого слоя, а также нейромедиаторов амакриновых клеток.

Подтверждением этому являются и наши предыдущие работы, посвященные исследованию осцилляторных потенциалов сетчатки [17, 18]. Так, в условиях введения нембутала, стимулирующего тормозной медиатор ГАМК, локализованной не только в горизонтальных клетках, как было указано выше, но и в амакриновых клетках, имеющих двойную связь с биполярами, она приводила к полной блокаде формирования второго и третьего ОП, в генерации которых принимает участие биполяр — амакриновая система. В то же время облегчение первого ОП свидетельствует о полном выключении активности амакриновых клеток сетчатки и высвобождении биполяров из-под их тормозного влияния.

В нашем случае логично предположить, что облегчение b-волны ЭРГ, генерируемой биполярами, в условиях коагуляции SO- и SCH-ядер является результатом не только ослабления тормозного влияния глютамата, но и частичного ослабления тормозного влияния амакриновых клеток на биполяры. По-видимому, немаловажную роль в этом процессе играют серотонинаккумулирующие амакриновые клетки, имеющие двойную связь с биполярами.

Дальнейшие исследования показали, что уже на 3-й день после коагуляции регистрировалась ЭРГ со всеми присущими ей компонентами (a- и b-волнами) (см. рис. 1, 2)(см. таблицу). Однако ее суммарная амплитуда была меньше контрольной. Так, при коагуляции SО-ядра она составляла 250±3 мкВ (контроль 389±5 мкВ), SCH-ядра — 238±6 мкВ (контроль 376±10 мкВ). На 5-й день ее амплитуда составляла соответственно 240±3 и 210±4 мкВ, а на 10-й день она уменьшилась соответственно до 220±5 и 175±3 мкВ. К 15-му дню амплитуда ЭРГ составляла: для SO-ядра 277±7 мкВ, a SCH-ядра — 220±5 мкВ. К 30-му дню она увеличивалась и достигала соответственно 300±16 и 280±10 мкВ. Хотелось бы обратить внимание на тот факт, что в условиях коагуляции SO- и SCH-ядер динамика восстановления ЭРГ, несмотря на некоторую разницу ее амплитудных параметров, была практически идентична. Это еще раз подтверждает тот факт, что центрифугальные волокна исследуемых ядер конвергируют на одни и те же либо близко расположенные нейроны сетчатки. Об этом свидетельствуют и наши работы, в которых изучалось влияние электрической стимуляции SO- и SCH-ядер на ЭРГ. Ответы на тестирующий — световой стимул независимо от модальности обусловливающего стимула, будь то SO- или SCH-ядра, формировались практически при одних и тех же либо весьма близких межстимульных интервалах [19—21].

Динамика формирования ЭРГ в условиях коагуляции SO- и SCH-ядер гипоталамуса

Таким образом, из полученных данных следует, что подавление функциональной активности SO- и SCH-ядер при односторонней электрокоагуляции существенным образом отражалось на работе сетчатки. Следовательно, для ее нормального функционирования гипоталамический контроль необходим, а в условиях нарушения этого контроля наступает декомпенсация.

Что же является причиной частичного восстановления ЭРГ? Полученный экспериментальный материал дает нам основание считать, что восстановление ЭРГ базируется на способности мозга запускать компенсаторные механизмы, приводящие хотя бы к частичному восстановлению функции исследуемых ядер. Согласно литературным данным [22—24], такая способность мозга связана с нейропластичностью, обеспечивающей его компенсаторную, т. е. восстановительную, функцию: формирование новых синапсов, а также изменение структуры и активности нейрональной конфигурации дендритов и т. д. Во всех этих процессах значительная роль отводится нейротрофическому фактору. Так, перерезка нервного волокна в нейронах оказывает весьма существенное влияние на синтез NGF, для которого характерен контроль процессов на уровне ядерного аппарата клетки, стимулируя создание новых клеточных структур. Особая роль в этом принадлежит нейротрофинам. Это крупные полипептиды, выполняющие сигнальную функцию посредников в большом спектре физиологических процессов. Они участвуют в росте аксонов и дендритов, в высвобождении нейромедиаторов, а также в образовании и контроле синаптических процессов в нервной системе [25, 26]. Так, взаимодействие глютамата и нейротрофинов обеспечивает функциональную стабильность и синаптическую устойчивость нервной системы [2, 27].

Представленные исследования, однако, не позволяют исключить и тот факт, происходит ли частичное восстановление только за счет пораженной области или же в процесс подключаются и контралатеральные ядра, интактность которых необходима для существования более полного компенсаторного процесса. В то же время необходимо учитывать также возможное участие в этом и других как специфических, так и неспецифических структур мозга, имеющих либо прямые, либо опосредованные связи с гипоталамусом.

Таким образом, из представленного материала и литературных данных следует, что мозг в условиях его патологии обладает удивительно уникальной способностью включать компенсаторные процессы, что свидетельствует о существовании сложных резервных механизмов, которыми он располагает. Не исключено, что пластичность в контролировании гена NGF в нейронах может модулироваться фармакологическими агентами, действующими по тому же пути, что и регуляция его синтеза и релизинга. Следовательно, гибель нейронов (апоптоз) может быть связана со снижением уровня NGF и его экзогенная поддержка или же стимуляция эндогенного продуцирования фармакологическими средствами дает возможность открыть подходы к коррекции зрения как в процессе старения, так и при различных патологиях зрительной системы.

Все это позволяет сделать определенные выводы о механизмах, лежащих в основе сложных процессов, составляющих основу их взаимодействия при самых различных физиологических состояниях организма.

Заканчивая статью, хотелось бы привести высказывание доктора биологических наук профессора заслуженного деятеля науки лауреата Государственной премии Нины Алексеевны Гаджиевой: «Работа одной клетки мозга — это работа целой фабрики величиной с город, и трудно точно сказать, где и когда произойдет сбой и что поможет ей с этим справиться».

Выводы

1. Выявлена определенная динамика формирования ЭРГ в условиях коагуляции SO- и SCH-ядер гипоталамуса.

2. Одностороннее выключение исследуемых ядер свидетельствует о том, что в норме их проекции оказывают регулирующее влияние на сетчатку и несут «ответственность» за прием и обработку зрительной информации, осуществляя ее нормальное функционирование.

3. Частичное восстановление ЭРГ в условиях коагуляции SO- и SCH-ядер дает возможность выявить существование компенсаторных процессов на уровне гипоталамуса и определить их значимость.

Конфликт интересов отсутствует.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail