Изменение пространственных взаимоотношений катехоламин- и нитроксидергических нейронов в ядрах каудальной части ствола мозга при развитии артериальной гипертензии

Симпатическая нервная система (СНС) традиционно рассматривается в качестве важнейшего патогенетического звена при развитии артериальной гипертензии (АГ). Увеличение тонуса СНС зачастую является пусковым механизмом повышения артериального давления (АД) [1—3]. Предполагается, что повышение активности бульбарного отдела вазомоторного центра при АГ связано с активацией моноаминергических механизмов мозгового ствола, морфологически представленных небольшими группами норадреналинергических нейронов, расположенных между ядрами каудального отдела ствола мозга [4—6]. В последние годы появились сообщения, что центральные вазомоторные эффекты СНС во многом обеспечивают модулирующие влияния оксида азота (NO): экспериментальные воздействия, вызывающие повышение или снижение концентрации этой сигнальной молекулы, неизменно приводят к изменениям электрической активности симпатических нервов и гемодинамическим сдвигам [7, 8]. Поэтому все большую актуальность приобретает информация о роли различных нейротрансмиттеров в центральных механизмах регуляции вазомоторики при развитии сосудистой патологии. Однако в приведенных выше и других аналогичных сообщениях отсутствуют сведения о распределении катехоламинергических (КА) и NO-ергических нейронов, обеспечивающих реализацию этих механизмов, в вазомоторных центрах в процессе развития АГ.

Цель работы — изучение пространственных взаимоотношений КА- и NO-нейронов в вазомоторных ядрах области продолговатого мозга крыс в различные периоды реноваскулярной АГ (РВГ).

Исследование было выполнено на 40 половозрелых крысах самцах линии Вистар массой 200—240 г с вызванной РВГ, а также 5 ложнооперированных крысах (контроль) с нормальными показателями АД (116,9±7,2 мм рт.ст.), содержащихся на стандартном рационе в одинаковых условиях лабораторного вивария. Для моделирования РВГ крысам под эфирным наркозом выделяли почки, под сосудистую ножку левой почки заводили лигатуру и перевязывали почечные артерию и вену. Справа почку прошивали 8-образным хирургическим швом на границе верхней и средней трети. Затем рану ушивали и проводили ее послеоперационную обработку. В течение 1-х суток после операции развивался тотальный инфаркт левой и верхней трети правой почки, сопровождающийся трехкратным уменьшением почечной массы. В результате этих процессов уже на 2-е сутки наблюдалось повышение активности ренин-ангиотензиновой системы — обязательное патогенетическое звено в РВГ, увеличивался тонус артериальных сосудов [2]. Экспериментальные манипуляции производили в соответствии с требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных»^​1​᠎.

Крыс с РВГ изучали через 2, 4, 8, 12, 16, 20, 24 нед (по 5 животных в каждой группе) после операции, когда АД достигало устойчиво высокого уровня (на 2-й неделе после операции АД составляло 134,8±8,9, на 4-й — 145,9± 10,6, на 6-й — 153,2±9,6, на 8-й — 169,6±10,4, на 12-й — 177,4±9,3, на 16-й — 186,8±11,2, на 20-й — 184,5±10,3, на 24-й — 182,1±12,5 мм рт.ст.). Систолическое давление измеряли при помощи неинвазивного мониторирования кровяного давления у крыс MLU/4c501 методом хвостовой манжеты («Med Lab», Китай).

Животных выводили из эксперимента передозировкой 3% раствора тиопентала-натрия, извлекали из полости черепа головной мозг, отделяли продолговатый мозг, который фиксировали при 4 °C в течение 4 ч в 4% растворе параформальдегида, приготовленном на 0,1 М натрийфосфатном буфере (рН 7,4), после чего пропитывали в холодном 30% растворе сахарозы на 0,1 М фосфатном буфере, готовили криостатные срезы толщиной 30—40 мкм. Затем препараты обрабатывали для иммуноцитохимического выявления тирозингидролазы (ТН) и нейрональной формы синтазы NO (nNOS) — ферментов, участвующих в синтезе соответственно КА и NO в нейронах. Препараты просматривали под световым микроскопом «Carl Zeiss, Jena» (Германия) со встроенным осветителем, соединенным с фотокамерой Sony Сyber-shot DSC-HX5V (разрешение матрицы 10.0 Mega Pixels) в положении трансфокатора 3×.

Изучали ядро солитарного тракта (ЯСТ), ретикулярные гиганто- (РГЯ) и мелкоклеточное (РМЯ) ядра. Для этого в серии последовательных срезов один окрашивали метиленовым синим, второй — для исследования КА, третий — nNOS. Пространственные отношения КА (ТН-позитивные) и NO (nNOS-позитивные) нейронов в пределах границ каждого ядра изучали описанным ранее методом [9].

В проекции среза ядер находили среднюю площадь профильного поля нейронов (в мкм²), их общее количество при окраске препаратов метиленовым синим и долю, приходящуюся отдельно на ТН- и nNOS-позитивные нейроны. Средний показатель оптической плотности преципитата в нейронах (СПОП) находили в соответствии с разработанным ранее алгоритмом [10]. Количественную обработку материала проводили с использованием автоматизированной системы анализа изображений Allegro-MC [11]. Данные количественного анализа представляли в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего, полученных при обработке соответствующих образцов каждого животного. Для оценки значимости цифровых данных применяли t-критерий Стьюдента. Значения доверительного интервала р<0,05 считали статистически достоверными.

КА- и NO-нейроны выявлялись в проекции всех исследованных ядер (рис. 1).

Подавляющее число КА находилось в проекции РГЯ, доля ТН-позитивных нейронов в котором достигает 15% (рис. 2, а).

В отличие от КА- NO-ергические нейроны образовывали компактные скопления на разном уровне организации ядер, поэтому выраженных отличий содержания nNOS-позитивных клеток в какой-то одной части ядра нами не установлено. При этом наиболее резкие отличия величины соответствующих показателей между двумя ферментами определялись в РМЯ (см. рис. 2). Доля NO-нейронов и концентрация в них nNOS в этом ядре были намного больше соответствующих значений, вычисленных среди ТН-позитивных нейронов (р<0,05). В ЯСТ также преобладали NO-нейроны, но указанные различия были выражены в меньшей степени: экспрессия nNOS наблюдалась в 12,6% клеток, ТН — в 8,3% (р<0,05). В РГЯ, наоборот, доля нейронов и СПОП, вычисленные среди КА, в 1,5—2 раза (р<0,05) превышала соответствующие значения, установленные для NO-нейронов (см. рис. 2).

По мере развития РВГ во всех ядрах наблюдались последовательные изменения доли обоих типов исследованных нейронов, а также значений в них СПОП, выраженность и направленность которых зависела не только от времени, прошедшего после операции, но и в значительной степени от исследованного фермента — nNOS или ТН (рис. 3).

Среди nNOS-позитивных нейронов до 4-й недели РВГ достоверных изменений величины исследованных показателей не происходило (р>0,05). Между 4-й и 24-й неделями РВГ во всех ядрах наблюдалась общая тенденция к снижению СПОП и в меньшей степени — численности клеток (см. рис. 3). Более ранние и глубокие изменения величины показателей отмечались в ЯСТ, в котором сокращение СПОП достигало достоверного уровня на 6-й неделе РВГ, а абсолютного количества и доли клеток — на 8-й (р<0,05). В РГЯ и РМЯ значимые изменения величины соответствующих показателей определялись между 8-й и 16-й неделями (р<0,05), но снижение СПОП или числа NO-нейронов выражено меньше, чем в ЯСТ. Так, в большинстве ядер минимальные значения количественных параметров определялись на 12—16-й неделе развития РВГ. В ЯСТ в этот период величина показателей уменьшалась почти в 2 раза по сравнению с контролем (р<0,05). Среди ретикулярных ядер наибольшее сокращение как доли NO-нейронов, так и СПОП, было установлено в РМЯ, но и они по сравнению с контролем менялись не более чем на 18—20% (р<0,05).

В РГЯ, начиная с 16-й недели РВГ и до окончания срока наблюдения, величина количественных показателей стабилизировалась на достигнутом уровне (см. рис. 3).

Иная динамика преобразований величины показателей в процессе развития РВГ в исследуемых ядрах отмечалась среди КА-нейронов (см. рис. 3). В РГЯ значимое увеличение СПОП и численности клеток, экспрессирующих ТН (р<0,05), начинала определяться с 8-й недели. Затем величина показателей после короткого периода стабилизации снижалась, достигая минимальных цифр между 20-й и 24-й неделями развития РВГ. В ЯСТ и РМЯ на всем протяжении наблюдений СПОП и количество ТН-позитивных нейронов с небольшими колебаниями удерживались на постоянном уровне, мало отличающемся от контрольных значений (р>0,05), хотя АД в этот период оставалось существенно выше контрольных цифр (р<0,05).

Результаты исследования показывают, что в пространственные взаимоотношения между вазомоторными ядрами вовлечены КА- и NO-нейроны, создающие необходимый субстрат для реализации разнообразных функций мозга, включая регуляцию гемодинамики. Однако хотя рассматриваемые нами ядра входят в единую интегративную систему центральной регуляции гемодинамики [4], каждое из них имеет собственную временную шкалу изменений изучаемых параметров, выраженность и направленность которых тесно связана не только с периодом формирования АГ, но и типом нейронов, вырабатывающих тот или иной нейротрансмиттер.

До 4-й недели РВГ достоверных изменений численности КА- и NO-нейронов, а также концентрации в них ферментов не происходит, хотя уже со 2-й недели регистрируется значительное повышение уровня А.Д. Видимо, в этот период главная роль в регуляции кровообращения принадлежит местным рефлекторным и сосудистым механизмам, поскольку уже на 2-й неделе развития РВГ отмечены выраженные компенсаторные преобразования артериальных ветвей мягкой мозговой оболочки [12]. Поэтому не совсем оправданно видеть причины повышения тонуса СНС и связанные с этим фактором изменения гемодинамики только в усилении активности центральных механизмов [7].

Позднее в вазомоторных ядрах проявляются изменения количества nNOS- и ТН-позитивных нейронов, содержания в них ферментов. Характерной особенностью этого периода является разная глубина, продолжительность, а иногда и направленность изменений величины количественных показателей среди каждого типа нейронов. Так, доля NO-позитивных нейронов по мере развития РВГ во всех ядрах довольно значительно сокращается, что приводит к перераспределению клеток в направлении от компактной «очаговой» локализации к более или менее равномерному (диффузному) распределению их в ядре (рис. 4).

Среди КА-нейронов в одноименных ядрах наблюдается другая динамика изменений значений доли клеток и концентрации ТН. В РГЯ доля ТН-позитивных нейронов и СПОП вначале незначительно увеличиваются (с 8-й недели РВГ), а затем сокращаются. В двух других ядрах значения исследованных параметров остаются на уровне контрольных значений. За счет отмеченных особенностей преобразований каждого из двух типов клеток происходят изменения пространственных отношений КА- и NO-систем в ядрах (см. рис. 4), провоцируя ремоделирование вазомоторного центра. В результате вновь образованной пространственной структуры нейронов различной медиаторной принадлежности формируется иной характер связей между ними как в отдельно взятом ядре, так и между функционально различными ядрами, итогом чего является перестройка работы нервного центра в целом. Видимо, на ранних стадиях развития АГ изменение пространственных отношений между клетками, аккумулирующими различные нейротрансмиттеры, имеет положительное значение, поскольку может приводить к компенсаторному замещению недостаточности функции одних медиаторных систем другими [8, 13] и, как следствие, к временной стабилизации А.Д. Дальнейшее сокращение концентрации nNOS в нейронах, а затем и количества клеток поддерживает длительно текущую гиперактивацию СНС не только на центральном, но и периферическом уровнях, способствуя ремоделированию сосудистой стенки [14, 15], повышению АД и стабилизации его на новом уровне. Неоднократно отмечалось, что уменьшение синтеза NO в вазомоторных ядрах сопровождается гиперактивацией СНС и повышением АД [9]. Заметную роль в этом процессе может играть ЯСТ, сокращения величины показателей в котором среди NO-нейронов проявляются раньше, чем в других ядрах, а выражены значительнее. Известно также, что в физиологических условиях NO облегчает процессы передачи сенсорной информации внутри ЯСТ, обеспечивая тем самым барорецепторное торможение СНС и стабильный уровень АД [8]. Микроинъекции в это ядро блокаторов синтеза NO, напротив, стимулируют увеличение электрической активности симпатических нервов и повышение АД [16, 17].

Таким образом, в пространственные отношения между вазомоторными ядрами вовлечены КА- и NO-нейроны, представляющие необходимый субстрат для реализации разнообразных функций мозга, включая регуляцию гемодинамики. Инициирующим фактором в развитии РВГ может выступать NO. Существенное уменьшение числа NO-нейронов и концентрации в них nNOS приводит к сокращению синтеза NO в воспринимающей (ЯСТ) и передающей (РМЯ) системах вазомоторного центра, создавая условия для активации СНС и развития АГ.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: chertokv@ mail.ru