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.

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.

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.