Герштейн Л.М.

Научный центр неврологии РАМН, Москва

Татаринцева И.М.

Научный центр неврологии РАМН, Москва

Сергутина А.В.

Рахманова В.И.

Научный центр неврологии РАМН, Москва

Морфохимические особенности реакции нейронов гиппокампа на гипофункцию дофаминергической системы

Журнал: Медицинские технологии. Оценка и выбор. ;(): 57-59

Просмотров : 3

Загрузок :

Как цитировать

Герштейн Л. М., Татаринцева И. М., Сергутина А. В., Рахманова В. И. Морфохимические особенности реакции нейронов гиппокампа на гипофункцию дофаминергической системы. Медицинские технологии. Оценка и выбор. ;():57-59.

Авторы:

Герштейн Л.М.

Научный центр неврологии РАМН, Москва

Все авторы (4)

В литературе имеются многочисленные данные о немоторных расстройствах на ранних стадиях болезни Паркинсона, патогенез которой, как известно, связан с нарушением обмена дофамина. Среди таких расстройств значительное место занимают нарушения когнитивных функций, обусловленные патологией гиппокампа [7—9]. Установлено, что нейроны гиппокампа [поля СА1 и СА3] в силу их морфофункциональных и метаболических особенностей по-разному реагируют на различные воздействия, в том числе применение фармакологических препаратов и пептидов [13—16].

Известно, что крысы генетической линии Август предрасположены к длительному стрессу, но устойчивы к кратковременному. Это отличает их от крыс линии Вистар, которые устойчивы к длительному стрессу, но чувствительны к кратковременному. Считают [10], что это определяется особенностями их метаболизма, в частности обмена дофамина. Ранее нами [5, 6, 11] было показано морфохимическое различие гиппокампа крыс линий Август и Вистар. Было выявлено, что в поле СА3 гиппокампа мозга крыс линии Август активность аминопептидазы, глутаматдегидрогеназы и моноаминоксидазы (субстраты триптамин и серотонин) ниже, чем в поле СА3 гиппокампа мозга крыс линий Вистар. У крыс линии Август оказались меньше, чем у крыс линии Вистар, размеры цитоплазмы и ядер нейронов поля СА3 гиппокампа, содержание и концентрация в них белка [ 11 ]. Это привело к предположению об особенностях морфохимических изменений нейронов гиппокампа в различных типах нервной системы при нарушении нейромедиаторных процессов в адаптивных и патологических реакциях организма.

Цель работы — изучение морфохимических показателей (размеры цитоплазмы и ядер, содержание и концентрация в них структурированных белков) в пирамидных нейронах функционально различных полей СА1 и СА3 гиппокампа крыс линии Август в условиях гипофункции дофаминергической системы.

Материал и методы

Гипоактивность дофаминергической системы создавали хроническим введением нейролептика галоперидола, блокирующего дофаминовые Д2-рецепторы, создавая патологическое состояние ЦНС, которое можно рассматривать как модель паркинсонизма.

Исследование было выполнено на крысах-самцах линии Август массой 160—180 г. Все процедуры проводили с соблюдением правил обращения с лабораторными животными.

Крысы были разделены на 2 группы по 5 особей: в 1-й группе контрольным крысам внутрибрюшинно вводили физиологический раствор в течение всего эксперимента; во 2-й — ежедневно в течение 30 дней внутрибрюшинно инъецировали галоперидол по 0,5 мг («Гедеон Рихтер», Венгрия).

Животных декапитировали под легким эфирным наркозом. Их мозг фиксировали в жидкости Карнуа и после гистологической проводки заключали в парафиновые блоки и изготавливали срезы толщиной 7 мкм [4]. Интерферометрически на микроскопе Peraval interphako в монохроматическом свете при длине волны 535 нм в цитоплазме и ядрах нейронов гиппокампа (поля СА1 и СА3) определяли сухую массу плотных веществ, которые на фиксированном материале отражают содержание и концентрацию структурированных белков в нейронах и в сопоставлении с их размерами рассматриваются как один из интегральных показателей функционального состояния исследованных нейронов [1]. Одновременно окуляр-микрометром МОВ-1-15 измеряли площади профильных полей ядер и цитоплазмы нейронов. Морфологическим контролем служили срезы, окрашенные крезиловым-фиолетовым по И.В. Викторову [2].

В каждой группе исследовано по 150 нейронов. Результаты обрабатывали по программе «Протеин», ранее созданной в лаборатории цитохимии НИИ мозга РАМН[1]. Для статистической обработки использовали программу Statistica 6.

Результаты и обсуждение

Сопоставление пирамидных нейронов поля СА1 с нейронами поля СА3 в контроле показало, что площади профильных полей нейронов поля СА1 (ядро и цитоплазма) значимо меньше — на 29 и 35% соответственно. Нейроны поля СА1 по содержанию белковых веществ характеризовались также достоверно меньшим их содержанием (в ПГ): в ядре на 30%, в цитоплазме на 26%. Вместе с тем концентрация белковых веществ (в пг/мкм3) в цитоплазме нейронов поля СА1 значимо выше (на 15%), чем в нейронах поля СА3 (рис. 1).

Рис. 1. Морфохимические показатели нейронов полей СА3 и СА1 гиппокампа в контроле.
Примечание. Сравнение проведено как отношение показателей нейронов полей СА1 и СА3 в %. За 100% приняты показатели нейронов поля СА3.Здесь и на рис. 2: 1 - площадь ядра (мкм2); 2 - площадь цитоплазмы (мкм2); 3 - содержание белка в ядре (пг); 4 - содержание белка в цитоплазме (пг); 5 - концентрация белка в ядре (пг/мкм3); 6 - концентрация белка в цитоплазме (пг/мкм3).* - достоверность различий между СА1 и СА3 на уровне p<0,01

Под влиянием галоперидола в нейронах поля СА3 крыс линии Август значимо возрастало содержание (на 27,5 и 60%) и концентрация (на 35 и 72%) белков в ядрах и цитоплазме соответственно; при уменьшении площади ядер — на 28% и цитоплазмы — на 7%. Вместе с тем нейроны поля СА1 крыс Август характеризуются по всем исследованным показателям значимым увеличением содержания (на 98 и 104%) и концентрации (на 91 и 50%) белков в ядрах и цитоплазме соответственно. Это сопровождается увеличением площади цитоплазмы на 34% и ядер на 6% (рис. 2).

Рис. 2. Влияние галоперидола на морфохимические показатели нейронов полей СА3 и СА1 гиппокампа.

]]>
Примечание. Сравнение проведено между показателями нейронов в контроле (100%) и после действия галоперидола для каждого из полей гиппокампа и выражено в % по отношению к контролю.Светлые столбики - показатели нейронов поля СА3 после действия галоперидола в % по отношению к контролю; темные - показатели нейронов поля СА1 после действия галоперидола в % по отношению к контролю.* - достоверность отличий от контроля на уровне p<0,01.

Таким образом, нейроны полей СА1 и СА3 гиппокампа у крыс линии Август имеют свои особенности в ответной реакции на состояние гипоактивности дофаминергической системы.

Нейроны поля СА1 гиппокампа в условиях гипоактивности дофаминергической системы находятся в активном функциональном состоянии, о чем свидетельствует значимое увеличение всех исследованных показателей (размеры ядер и цитоплазмы, содержание и концентрация в них структурированных белков) по сравнению с контролем. Для пирамидных нейронов поля СА1 в отличие от поля СА3 характерно восприятие всевозможной сенсорной информации, которая поступает через многообразные связи с такими образованиями, как маммилярные тела, атриовентрикулярное ядро таламуса и цингулярная кора. Через волокна этих образований гиппокамп получает дофаминовую иннервацию. Вхождение нейронов поля СА1 в гиппокампо-цингулярную систему условно обозначают «информационным» циклом.

Пирамидные нейроны поля СА3 входят в гиппокампально-ретикулярную систему, условно называемую «ретикулярным» циклом [3]. Хроническое введение галоперидола приводит к увеличению содержания и концентрации белков в цитоплазме и ядрах с одновременным уменьшением их размеров, что, по-видимому, отражает изменение «ретикулярного цикла» гиппокампа.

Основываясь на нейронной организации, электрофизиологических данных о клеточной активности, ранней геноактивации и компьютерном моделировании, установлено тесное взаимодействие между пирамидами полей СА1 и СА3 и зубчатой фасцией, которая посылает мшистые волокна к пирамидам поля СА3. Это два основных ассоциативных пути гиппокампальной формации, соединяющей воедино его основные элементы.

Таким образом, изученные морфохимические показатели, именно взаимоотношения содержания и концентрации белковых веществ с одновременной оценкой размеров ядер и цитоплазмы пирамид полей СА1 и СА3 позволило сделать заключение об отличиях в ответной реакции на гипоактивность дофаминергической системы.

Нейроны поля СА1, участвующие в функциях «информационного» цикла, при гипоактивности дофаминергической системы, находятся в активном функциональном состоянии, о чем свидетельствует значимое возрастание всех исследованных показателей по сравнению с контролем. В поле СА3, отвечающем за «регуляторные» циклы, наблюдается увеличение содержания и концентрации белков в нейронах по отношению к контролю с одновременным уменьшением размеров ядер и цитоплазмы.

В связи с этим наблюдаемые изменения можно расценить как результаты структурных перестроек в нейронах, в частности как начало дегенеративных изменений [ 8 ].

Известно, что на различные воздействия нейроны поля СА1 реагируют активно и значительно сильнее, чем поля СА3 [17]. Также было показано, что влияние галоперидола на активность аминопептидазы и глутаматдегидрогеназы в нейронах гиппокампа поля СА3 не вызывает отклонений от контрольного уровня в мозге крыс линий Август и Вистар в тех же условиях эксперимента, что и в данной работе [12]. Наблюдаемые различия в ответной реакции нейронов полей СА1 и СА3 можно объяснить их функциональными особенностями, так как нейроны СА1 ответственны за перевод кратковременной памяти в долговременную, увеличивают эффективность синаптической активности во внутригиппокампальных системах (коллатерали Шафера — поле СА1) [13, 15, 16]. Нейроны поля СА1 занимают промежуточное положение по своим функциональным свойствам между корковыми и поля СА3. Нейроны поля СА3 представляют собой более однородную группу, что позволяет им синхронно и достаточно стабильно реагировать на гипофункцию дофаминергической системы [17].

Ранее нами при хроническом введении галоперидола крысам были выявлены различия в ответной реакции корково-подкорковых структур (сенсомоторная кора, хвостатое ядро) двигательной системы. Это проявлялось между сенсомоторной корой и хвостатым ядром, а также корковыми нейронами различных морфофункциональных типов (слои III и V).

В нейронах слоя III, которые в основном осуществляют внутрикорковые связи, содержание и концентрация структурированных белков возрастают, а размеры этих нейронов не изменяются. В нейронах слоя V, выполняющих эфферентно-проекционные функции и обеспечивающие широкую сеть аксодендритических связей при гипоактивности ДА-системы характеризуются меньшими по сравнению с контролем морфохимическими показателями. В этих же условиях в хвостатом ядре наблюдается уменьшение размеров нейронов с одновременным возрастанием содержания и концентрации в них белковых веществ [5].

Таким образом, на основании полученных нами результатов и данных литературы [6, 13, 14] об участии белков в обучении, памяти и поведении белковый метаболизм можно рассматривать как интегральный показатель при оценке функционального или патологического состояния нейронов гиппокампа и определять их роль и участие в интегративной деятельности мозга. Соответственно, полученные нами изменения состояния нейронов в гиппокампе крыс линии Август как представителей центральной нервной системы с непереносимостью длительного стресса [10] могут характеризовать особенности их реагирования на блокаду Д2-рецепторов галоперидолом.



[1] В настоящее время эта лаборатория входит в структуру Научного центра неврологии РАМН.

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