Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Шушпанова Т.В.

Лаборатория нейробиологии НИИ психического здоровья Сибирского отделения РАМН, Томск;
лаборатория физиологии, молекулярной и клинической фармакологии НИИ фармакологии Сибирского отделения РАМН, Томск

Солонский А.В.

Лаборатория нейробиологии НИИ психического здоровья Сибирского отделения РАМН, Томск;
лаборатория физиологии, молекулярной и клинической фармакологии НИИ фармакологии Сибирского отделения РАМН, Томск

Синаптогенез и формирование бензодиазепиновых рецепторов мозга человека в условиях пренатальной алкоголизации

Авторы:

Шушпанова Т.В., Солонский А.В.

Подробнее об авторах

Прочитано: 3312 раз

Как цитировать:

Шушпанова Т.В., Солонский А.В. Синаптогенез и формирование бензодиазепиновых рецепторов мозга человека в условиях пренатальной алкоголизации. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2012;112(1):60‑67.
Shushpanova TV, Solonskiĭ AV. Synaptogenesis and formation of benzodiazepine receptors in the human brain in conditions of prenatal alcoholization. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2012;112(1):60‑67. (In Russ.)

Рекомендуем статьи по данной теме:
Осо­бен­нос­ти па­ра­мет­ров моз­го­вой ге­мо­ди­на­ми­ки у боль­ных ал­ко­го­лиз­мом с раз­ной гиб­кос­тью ког­ни­тив­ных фун­кций. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2025;(2):96-100
Ин­га­ля­ция ксе­но­ном у лиц с отя­го­щен­ным ал­ко­голь­ным анам­не­зом: се­рия слу­ча­ев из эк­спертной прак­ти­ки. Су­деб­но-ме­ди­цин­ская эк­спер­ти­за. 2024;(5):42-50
Ха­рак­те­рис­ти­ка пос­мер­тных из­ме­не­ний го­лов­но­го моз­га. Су­деб­но-ме­ди­цин­ская эк­спер­ти­за. 2024;(6):56-61
Вли­яние ней­ро­биоуп­рав­ле­ния по β-рит­му го­лов­но­го моз­га на ха­рак­те­рис­ти­ки вни­ма­ния у спортсме­нов с раз­ной тре­ни­ро­воч­ной нап­рав­лен­нос­тью. Воп­ро­сы ку­рор­то­ло­гии, фи­зи­оте­ра­пии и ле­чеб­ной фи­зи­чес­кой куль­ту­ры. 2024;(6-2):20-25

Пренатальное воздействие алкоголя может привести к развитию алкогольного синдрома плода, или фетального алкогольного синдрома (ФАС), проявляющегося комплексом расстройств со стороны соматической и психической сфер, который отражает нарушение развития нервной системы [17, 22, 32]. Было установлено, что развитие этого синдрома связано в большой мере с нарушением развития мозга плода, начиная с самых ранних стадий нейрогенеза и формирования его структур, что ведет к задержке миграции и дифференциации нейронов, а также изменению синаптогенеза [1, 2, 4—6, 12, 19, 21, 24, 35]. Однако влияние алкоголизации матери на развитие эмбрионального мозга человека, возможные механизмы его действия на формирование нервной ткани, развитие синаптических структур и рецепторных систем мозга изучены недостаточно.

Длительное время считалось, что отрицательное действие этанола связано в основном с его влиянием на липидный компонент нейрональной мембраны. В настоящее время принята точка зрения, согласно которой негативное влияние этанола связано также с его взаимодействием со специфическими белками, ионными каналами и рецепторами, что ведет к изменению их функции [13, 14, 20, 27—31]. Так, установлена способность этанола при взаимодействии с рецепторными белками изменять нейрональную возбудимость. Многие авторы предполагают, что в механизмах действия этанола значительную роль играют ГАМК и ГАМКергическая нейромедиаторная передача. Напомним, что ГАМК-рецептор является одним из наиболее широко распространенных ингибиторных рецепторов в ЦНС. Важным в функционировании ГАМК-рецепторного комплекса является то, что этот олигомерный белковый комплекс содержит различные аллостерические места связывания, которые модулируют активность рецептора. Эти аллостерические места связывания являются мишенями для различных препаратов, включая бензодиазепины и этанол. Бензодиазепины, связываясь со специфическими местами — бензодиазепиновыми рецепторами (БДР) на ГАМК-рецепторе, изменяют его конформацию и аффинитет [34]. В связи с этим считают, что в основе седативного и анксиолитического эффектов как алкоголя, так и бензодиазепинов лежит потенциация ингибиторного эффекта ГАМК путем гиперактивации ГАМК-рецепторов. Воздействие алкоголя в условиях острого опыта усиливает ГАМКергическую трансмиссию, повышает сродство бензодиазепиновых рецепторов к [3H]-диазепаму; хроническая алкоголизация повышает селективность связывания обратных агонистов БДР [36, 37].

Приведенные данные указывают на наличие связи между действием этанола и функционированием ГАМК-БД-рецепторного комплекса. Изучение характера этой связи особенно важно в свете алкогольной патологии развивающегося мозга, тем более что ГАМК относится к нейротрофным агентам и является одним из ключевых медиаторов, участвующих в развитии мозга человека и животных, в частности в формировании нервной трубки, миграции и дифференциации нейронов [10, 11, 15—18, 25, 26, 29].

Поскольку процессы развития мозга тесно связаны с функционированием ГАМКергической системы, важно изучить влияние этанола (имеющего выраженное влияние на ГАМК-активное действие) на развитие ЦНС, в частности на синаптогенез и формирование синаптосомальных бензодиазепиновых рецепторов. Пока исследований, касающихся влияния алкоголя на ГАМК- и бензодиазепиновые рецепторы человека, особенно в отношении развивающегося мозга человека, очень мало [7—9, 31, 33].

Цель настоящего исследования — изучение формирования синаптических контактов и бензодиазепиновых рецепторов в процессе развития головного мозга эмбрионов и плодов человека 8—15-й недели развития, полученных от женщин, страдавших алкоголизмом с использованием компьютерной морфометрии синаптических контактов, изучение функции бензодиазепиновых рецепторов и установлением корреляций между ними.

Материал и методы

Изучали головной мозг эмбрионов и плодов человека 8—15-й недели развития, которые были получены в соответствии с требованиями этического комитета с согласия пациенток в процессе проведения операций по прерыванию беременности по медицинским показаниям.

От больных алкоголизмом женщин получено 33 эмбриона и плода, которые составили основную группу.

Возраст больных алкоголизмом женщин — 26—39 лет, длительность заболевания — от 3 до 13 лет. Во всех случаях была диагностирована II стадия алкоголизма (по МКБ-10 рубрики F 10.201; F 10.202). Диагноз алкоголизма был установлен сотрудниками отделения аддиктивных состояний НИИ психического здоровья СО РАМН.

В контрольную группу вошли эмбрионы и плоды от здоровых женщин, не имевших неврологических и психических заболеваний в анамнезе. Женщины контрольной группы были сопоставимы по возрасту с больными алкоголизмом.

Для получения достоверной информации эмбриональный материал для исследования брали только в случаях, когда отсутствовали вредные воздействия, оказывающие дополнительное влияние на развитие мозга эмбрионов (радиация, химические вещества, некоторые лекарственные средства, а также заболевания матери в период беременности — грипп, краснуха, токсоплазмоз и т.д.).

Образцы головного мозга эмбрионов и плодов фиксировали и заливали в аралдит по описанной нами ранее методике [2, 4, 5]. Ультратонкие срезы изготавливали на ультратоме Ultracut-E (Австрия), контрастировали уранил­ацетатом и цитратом свинца по Рейнольдсу и просматривали в электронных микроскопах JEM-100B и JEM-100CX. Для исключения возможных ошибок снимки делали с одним и тем же увеличением (36 000 или 48 000). Это связано с такими особенностями эмбриональной ткани, как незначительное количество синапсов на ранних стадиях развития и величиной самих синаптических соединений. Электронно-микроскопически исследовали промежуточный слой стенки переднего мозга, который представляет собой скопление нейро-, глиобластов (включая микроглиальные клетки), между которыми начинают прорастать кровеносные сосуды. Морфометрическому анализу подвергали фотоотпечатки с негативов формата 6 9 см, полученных с помощью электронного микроскопа. Отпечатки с негативов делали контактным способом 1:1, затем изображение сканировали в градациях серого с разрешением 300 dpi, с сохранением в формате TIFF без компрессии. Часть негативов оцифровывали с помощью сканера без промежуточных бумажных фотокопий. На снимках при помощи программы Scion Image for Windows, разработанной в National Institute of Health фирмой «Scion Corporation», были исследованы площадь пресинаптической терминали, ее периметр, а также длина постсинаптического уплотнения.

Для проведения количественной оценки с помощью компьютерно-морфометрического анализа электронные микрофотографии синапсов эмбрионального мозга были подразделены на 4 группы соответственно сроку развития эмбрионов: 7—8, 9—10, 10—11 и 11—12 нед. Соответствующее разделение материала проводили как в основной, так и в контрольной группах (табл. 1). Для анализа брали по 5 случаев из каждого возрастного периода в контрольной и опытной группах. Из каждого случая использовали по 15—20 микрофотографий различных участков промежуточного слоя. Результаты измерений представлены в относительных значениях, выражающих число пикселов (p), при оценке длины, и число пикселов изображения в квадрате (p2) при оценке площади структурных компонентов синапсов.

БДР исследовали методом радиорецепторного связывания селективного лиганда [3Н]-флунитразепама («Amersham», Ки) с грубой синаптосомальной фракцией ГМ эмбрионов [3], в конечных концентрациях 0,2—10 нМ. Конечная концентрация мембран по белку составила 0,3 мг/мл. Неспецифическое связывание определяли в присутствии нерадиоактивного лиганда в концентрации 10 мкМ. Радиоактивный анализ количества связанного лиганда проводили в сцинтилляционном β-счетчике Rack-beta (LKB). Константу диссоциации (Кд) и максимальное число мест специфического связывания (Вмакс.) определяли методом анализа кривых насыщения в координатах Скэтчарда.

Распределение признаков достоверно не отличалось от нормального, поэтому для статистической обработки данных применяли параметрический метод вариационной статистики (критерий Стьюдента) с использованием программы Statistica 8.0, различия считали значимыми (p<0,05). Для изучения корреляционных связей применяли анализ Спирмена.

Результаты и обсуждение

class="title" style="clear: both">Морфометрическое исследование синапсов

Анализ морфометрических показателей синапсов был начат с общей оценки основной и контрольной групп без разделения материала по срокам развития. Было обнаружено достоверное (p<0,01) снижение всех параметров развивающихся синаптических структур в опытной группе по сравнению с группой контроля.

Затем был произведен более детальный анализ параметров синапсов с учетом срока развития эмбрионов и плодов (рис. 1—3).

Рис. 1. Морфометрические показатели периметра пресинаптических терминалей в контрольной и основной группах по неделям развития.
Рис. 2. Морфометрические показатели площади пресинаптических терминалей в контрольной и основной группах в динамике развития.
Рис. 3. Морфометрические показатели длины постсинаптических уплотнений в контрольной и основной группах в динамике развития.

Период в 7—8 нед развития оказался наиболее трудным для анализа, поскольку к этому сроку развития количество синаптических соединений весьма невелико. Результаты исследования показали, что на 7—8-й неделе развития длина постсинаптического уплотнения была меньше, чем в контроле, но различия статистически недостоверны (p>0,1). Недоступными для анализа в этом периоде оказались периметр пресинаптической терминали и ее площадь, так как к этому сроку развития пресинаптический отдел синаптических соединений локализуется, как правило, на крупных дендритах. Таким образом, на стадии 7—8 нед развития нами выявлено незначительное уменьшение длины постсинаптического уплотнения в опытной группе, но эти различия не достигают уровня значимости.

Период 9 нед развития характеризовался бо`льшим развитием синаптических соединений, особенно на верхней границе промежуточного слоя. Длина постсинаптического уплотнения и периметр пресинаптических терминалей в основной группе и площадь пресинаптической терминали были достоверно меньше (p<0,01), чем в контроле.

Период 10 нед также характеризовался отклонениями в сторону уменьшения значений некоторых морфометрических параметров в основной группе по сравнению с контрольной, т.е. имелось уменьшение длины постсинаптических уплотнений и площади пресинаптических терминалей (p<0,01), но количественные параметры периметра пресинаптических терминалей от контроля не отличались.

В группе 11—12 нед развития были выявлены достоверные отличия от контроля всех морфометрических параметров — длины постсинаптических уплотнений синаптических контактов (p<0,01), уменьшения площади пресинаптической терминали в основной группе исследования (p<0,01), а также периметра пресинаптических терминалей (p<0,01).

Дополнительно к приведенным количественным показателям было отмечено, что большинство проанализированных синапсов в сроки развития 11—12 нед были представлены аксодендритическими положительно изогнутыми синапсами с небольшим количеством синаптических пузырьков и одиночными митохондриями в пресинаптических отделах синапсов.

Таким образом, морфометрический анализ показал, что мозг эмбрионов и плодов от больных алкоголизмом женщин характеризуется задержкой развития синапсов, отражающей их структурную незрелость. Она может быть связана с прямым эффектом алкоголя на нервные клетки, в первую очередь за счет его мембранотропного действия.

class="title" style="clear: both">Бензодиазепиновые рецепторы мозга

Исследование свойств БДР головного мозга человека при сроке развития 8—9 нед показало, что плотность мест специфического связывания [3Н]-флунитразепама (Вмакс.) была выше в основной группе, чем в контрольной (табл. 2, рис. 4). Отмечалось снижение аффинности рецепторов или их сродства к селективному лиганду [3Н]-флунитразепаму в основной группе, что выражалось в увеличении абсолютных значений показателя Кд (константа диссоциации лиганд-рецепторного комплекса) (см. табл. 2, рис. 5). Величина, характеризующая аффинность рецепторов, является обратной константе диссоциации лиганд-рецепторного комплекса — 1/Кд. Это свидетельствует о снижении аффинности рецепторов, т.е. сродства БДР и увеличении их числа в головном мозге эмбрионов человека под влиянием алкоголизации матери.

Рис. 4. Показатели плотности связывания [3H]-флунитразепама с синаптосомальными мембранами эмбрионального мозга человека в динамике в контрольной и основной группах соответственно неделям развития.
Рис.5. Показателиаффинностисвязывания [3H]-флунитразепама с синаптосомальными мембранами эмбрионального мозга человека в динамике в контрольной и основной группах соответственно неделям развития.

При сроке развития 10—11 нед в контрольной группе плотность бензодиазепиновых рецепторов (Вмакс.) повышалась с увеличением срока развития эмбрионов, в то же время отмечалось снижение сродства (аффинности) рецепторов к своему лиганду, что выражалось в увеличении абсолютных значений Кд (см. табл. 2, рис. 4, 5). Полученные данные свидетельствуют об изменении аффинности и плотности рецепторов по мере роста и развития нервной ткани головного мозга эмбрионов. В основной группе на этом сроке развития сохранялась та же тенденция, что и при более ранней стадии развития плода, что выражалось в повышении плотности рецепторов и снижении их аффинности по сравнению с контролем. Однако следует отметить, что динамика изменений плотности рецепторов носит нелинейный характер. На 10-й неделе развития отмечаются незначительные изменения показателей характеристик связывания [3Н]-флунитразепама в контрольной и опытной группах. Плотность рецепторов увеличивается незначительно между 9-й и 10-й неделями развития плода, причем в основной группе под влиянием алкоголя на развивающийся мозг не выявлено достоверных различий плотности БДР при этом сроке развития. Отмечается некоторое отставание увеличения плотности рецепторов (см. табл. 2, рис. 4), особенно в основной группе. Это коррелирует с показателями морфометрической оценки синапсов: уменьшением площади пресинаптических терминалей и длины постсинаптических уплотнений (см. табл. 1, рис. 2, 3) в основной группе по сравнению с контрольной (табл. 3). Алкоголь уже в этот самый ранний период развития (8—9-я неделя, по нашим данным) нарушает формирование межклеточных контактов и рецепторов и соответственно их функциональной и нейромедиаторной активности.

Из изложенного видно, что изменение плотности БДР между сроками 8—9 и 10—11 нед незначительно и только на 12—13-й и 14—15-й неделях развития наблюдался более выраженный рост абсолютных значений показателя Вмакс., что подтверждает значительное повышение плотности синаптических БДР в этот период. Увеличение плотности рецепторов в контрольной группе с 8—9 до 14—15 нед развития происходит почти на 200%, с некоторым замедлением на 10-й неделе.

Плотность рецепторов в основной группе оказалась выше, чем в контрольной при соответствующих сроках развития, при этом наибольшие различия с контрольной группой отмечены на более поздних сроках развития — 12—13 и 14—15 нед, что коррелирует с морфометрическими показателями синапсов — длиной постсинаптических уплотнений синаптических контактов, площадью пресинаптической терминали, а также периметром пресинаптических терминалей (p<0,01).

Полученные данные подтверждают общую закономерность, заключающуюся в повышении числа рецепторов по мере возрастания срока развития эмбрионов и плодов человека в онтогенезе. Аффинность БДР также изменяется, отражая тенденцию к снижению по мере увеличения срока развития. Следовательно, сродство рецепторов к лиганду, характеризующее их чувствительность, оказывается максимальным на самых ранних сроках развития и самыми чувствительными и уязвимыми к действию алкоголя являются ранние стадии развития мозга человека.

Динамика изменения аффинности, или сродства, БДР к селективному лиганду в головном мозге эмбрионов и плодов человека в онтогенезе в контрольной группе имеет характер роста, близкий к линейному (см. рис. 5), и выражается в снижении сродства рецепторов с увеличением срока развития эмбрионов и плодов и приближением к показателям взрослого мозга. В зрелом мозге сродство рецепторов к лиганду несколько ниже по сравнению с выявляемой аффинностью на самых ранних сроках развития. В нашем исследовании выявленная аффинность рецепторов головного мозга у эмбрионов и плодов в период развития от 8—9 до 14—15 нед понижалась, т.е. значения показателя Кд увеличивались от 1,5 до 2,12 нМ.

В основной группе выявленная аффинность БДР в синаптосомальных мембранах, выделенных из головного мозга эмбрионов и плодов человека, полученных от матерей, страдавших алкоголизмом, была ниже на каждой изучаемой нами стадии развития, чем в контрольной группе, что выражалось в повышении абсолютных значений показателя Кд в период от 8—9 до 14—15 нед и составила от 1,59 до 2,45 нМ соответственно. Кроме того, динамика изменения имела несколько иной характер и в более поздние сроки развития — 14—15 нед — показатель Кд превысил таковой в контрольной группе: 2,12 и 2,45 нМ соответственно (см. табл. 2). Рецепторы головного мозга плодов в основной группе в нашем исследовании при сроке развития 14—15 нед оказались менее аффинными, чем рецепторы зрелого мозга взрослого человека в норме [7].

Снижение способности рецептора связываться с лигандами-агонистами, нарушает соотношение лиганд—рецепторный белок, что приводит к снижению связывания основного нейромедиатора ГАМК и нарушению синаптической передачи. Снижение аффинности рецепторов можно рассматривать как результат частичного ингибирования бензодиазепиновых рецепторов за счет образования пептида DBI (diazepam binding inhibitor — ингибитор синтеза диазепама) и его метаболитов. Воздействие алкоголя может привести к изменению конформации БДР с увеличением аффинности к обратным агонистам. Кроме того, показано, что эндогенный пептид DBI обладает анксиогенным действием, т.е. является обратным агонистом БДР [23]. Возможно, алкоголь стимулирует синтез эндогенного полипептида, взаимодействующего с БДР и снижающего аффинность связывания их с агонистом ГАМК — [3Н]-флунитразепамом.

На фоне выявленного нами снижения образования синаптических структур в головном мозге плода на разных стадиях развития под влиянием материнского алкоголизма по сравнению с нормой (по данным морфометрической оценки) и одновременного снижения аффинности синаптосомальных БДР тенденцию увеличения плотности рецепторов можно оценить как компенсаторную реакцию, направленную на адаптацию нервной системы эмбриона и плода в условиях функциональной недостаточности ГАМКергической нейротрансмиссии.

Полученные результаты подтверждают, что употребление матерями алкоголя, который оказывает влияние на процессы синаптогенеза и формирование синаптосомальных БДР, модулирующих функцию ГАМК-рецепторов, нарушает развитие мозга эмбриона и плода и может приводить к различным соматическим и психическим нарушениям, включая развитие алкогольного синдрома плода.

Подтверждение e-mail

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

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.