WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Патоморфологические особенности головного мозга при моделировании алиментарного дефицита магния (экспериментальное исследование)

-- [ Страница 3 ] --

Рис. 2. Динамика средних абсолютных морфометрических параметров головного мозга при моделировании дефицита магния. Примечание: а – пирамидные нейроны моторной коры полушарий большого мозга; б – нейроны крупноклеточной части паравентрикулярного ядра гипоталамуса; в – нейроны мелкоклеточной части паравентрикулярного ядра гипоталамуса; г – нейроны супраоптического ядра гипоталамуса; д – пирамидные нейроны гиппокампа (поля СА1 и СА3); е – грушевидные нейроны коры мозжечка. На всех диаграммах: столбцы черного цвета – средняя площадь перикарионов нейронов, мкм2; столбцы светло-серого цвета – средняя площадь ядер нейронов, мкм2; столбцы темно-серого цвета – средняя площадь цитоплазмы перикарионов нейронов, мкм2. * – p<0,05; ** – p<0,001 по сравнению с контролем (ANOVA, критерий Фишера).

ретикулярного гигантоклеточного ядра также наблюдалось снижение уровня цитоплазматической экспрессии e-NOS. При иммуногистохимическом исследовании с использованием антител к i-NOS в опытных группах отмечалось увеличение удельного количества нейронов и эндотелиоцитов капилляров с усиленной иммунопозитивной реакцией цитоплазмы (степень 2) в коре полушарий большого мозга, гиппокампе и крупноклеточных ядрах гипоталамуса, в отличие от контроля, где преобладали иммунонегативные клетки (степень 0). Глиоциты были слабо позитивными во всех группах. При применении иммуногистохимического метода исследования с использованием антител к i-NOS у животных групп 2 и 3 отмечалось усиленное (степень 2) мозаичное накопление иммунореактивного материала в цитоплазме перикарионов и отростков, ядрах грушевидных нейронов коры мозжечка и ретикулярного гигантоклеточного ядра, в то время как среди нейронов контрольной группы преобладали иммунонегативные клетки (степень 0).

При иммуногистохимическом исследовании коры полушарий большого мозга, гиппокампа, базальных ганглиев, крупноклеточных ядер гипоталамуса, среднего мозга, нейронов ретикулярной формации ствола головного мозга и коры мозжечка с использованием антител к каспазе 3 в опытных группах в целом отмечалась иммунонегативная реакция как со стороны нейронов, так и нейропиля, при этом встречались единичные нейроны с усиленной экспрессией антигена в цитоплазме (степени 1-2).

При иммуногистохимическом исследовании коры полушарий большого мозга, крупноклеточных ядер гипоталамуса, гиппокампа, среднего мозга с использованием антител к GFAP в опытных группах отмечалось усиленное по сравнению с контролем иммунопозитивное окрашивание цитоплазмы астроцитов, при этом встречались в большем количестве по сравнению с контролем периваскулярно расположенные фибриллярные астроциты с выраженным усилением экспрессии GFAP (степень 2-3). Периваскулярный астроцитарный глиоз сочетался со снижением удельной площади перикарионов нейронов и увеличением удельной площади нейропиля в моторной коре полушарий большого мозга, гипоталамусе и гиппокампе (рис. 1, а-в).

При ультраструктурном исследовании ПВЯ и СОЯ у животных с моделируемым дефицитом магния встречались два типа нейронов: «светлые», которые характеризовались низкой электронной плотностью цитоплазмы, конденсацией рибосом на наружной ядерной мембране, в окружности которой отмечалось скопление митохондрий с разрежением матрикса, лизосом; «темные», для которых была характерна выраженная осмиофилия цитоплазмы, снижение количества и размеров внутриклеточных органелл с признаками их повреждения (вакуолизация, лизис крист митохондрий, деформация ядер и очаги разрушения ядерной оболочки). Наблюдалось уменьшение плотности аксодендритических синапсов в непосредственной близости от перикарионов нейронов по сравнению с контролем. Эти синапсы имели асимметричный тип по Грею, с нечетко выраженной синаптической щелью, неравномерным накоплением синаптических пузырьков с умеренным и слабо выраженным электронно-плотным содержимым. В нейропиле отмечалось относительное увеличение числа аксосоматических синапсов, представленных синапсами асимметричного типа по Грею, содержащих множество мембранных везикул с содержимым умеренной высокой электронной плотности диаметром около 80-100 нм в пресинаптических и постсинаптической частях. В некоторых отделах нейропиля при дефиците магния отмечался выраженный периаксональный отек, разрушение мембран отростков нейронов с накоплением лизосом и фаголизосом. Миелиновая оболочка в большей части волокон была разрыхлена, отмечалось увеличение расстояния между ламеллами. При ультраструктурном исследовании в эндотелии кровеносных капилляров при дефиците магния обнаруживалось увеличение количества пиноцитозных везикул с содержимым высокой электронной плотности, значительное уменьшение количества митохондрий. В некоторых эндотелиоцитах отмечались глубокие инвагинации ядра с формированием отдельных отшнуровавшихся ядерных сегментов. Отмечались признаки повреждения базальной мембраны: она имела неравномерную толщину по ходу сосудов с участками резкого истончения до 30-50 нм, в отличие от контрольной группы, где ее толщина составляла 100-120 нм; на большем протяжении происходило ее разволокнение с очаговыми надрывами, при этом наблюдалась более выраженная осмиофилия базальной мембраны по сравнению с контролем.

На основе полученных данных сформулирована концепция о разнонаправленном характере изменений фенотипа нейронов и синаптической пластичности в головном мозгу, что составляет ключевой морфофункциональный субстрат клеточного повреждения, репарации и компенсаторно-приспособительных процессов при моделируемом алиментарном дефиците магния.





Результаты проведенного исследования показали, что патоморфологические преобразования различных отделов головного мозга при моделировании алиментарного дефицита магния заключаются в стереотипном сочетании как преимущественно обратимого повреждения нейронов и глиоцитов, так и процессов компенсаторно-приспособительного характера (в виде атрофии перикарионов, диффузного или очагового гиперхроматоза в цитоплазме перикарионов и отростков нейронов, периваскулярного астроцитарного глиоза). Известно, что магниевая недостаточность в центральной нервной системе приводит к возникновению депрессивно-подобных и потенциированию лекарственных экстрапирамидных нарушений, судорожным и эпилептиформным расстройствам, отражая функциональные нарушения в промежуточном мозгу, лимбической системе и отделах головного мозга, контролирующих стереотипные и произвольные моторные реакции [Иежица И.Н. и др., 2007; Sartori S.B. et al., 2012; Torimitsu K. et al., 2012]. Преобладание обратимого повреждения нейронов в гипоталамусе, обнаруженное нами в мелкоклеточной части ПВЯ, сочетается с увеличением плотности активированных (GFAP-позитивных) астроцитов на фоне увеличения удельной площади нейропиля, что свидетельствует о развитии репаративной регенерации и, возможно, отражает нарушения общих нейро-эндокринных регуляторных путей, в частности, механизмов обратной связи. Это подтверждается уменьшением массы гипофиза у животных с 12-недельным дефицитом магния более чем на 40% (p<0,05) по сравнению с контрольной группой [Шмидт М.В. и др., 2012]. Кроме того, дефицит магния приводит к уменьшению ночной секреции кортиколиберина в мелкоклеточной части ПВЯ и, соответственно, кортизола в надпочечниках, а, значит, и к снижению активности гипоталамо-аденогипофизарной системы [Murck H., Steiger A., 1998; Held K. et al., 2002]. Выявленное нами стереотипные атрофические изменения перикарионов крупных нейронов ПВЯ и СОЯ сочетались с явлениями гиперхроматоза и хроматолиза в цитоплазме клеток, диффузно усиленной цитоплазматической и ядерной экспрессией TRPM6, отражая преобладание компенсаторно-приспособительных процессов, направленных на восстановление ионного дисбаланса. Обнаружение двух типов нейронов («светлых» и «темных») в крупноклеточных ядрах гипоталамуса при ультраструктурном исследовании также свидетельствует о комбинации процессов повреждения и адаптации при дефиците магния. При этом отмеченные признаки перестройки синаптического аппарата нейронов, которые, по нашему мнению, являются проявлениями нарушений синаптической пластичности, сопровождались мозаичным усилением цитоплазматической экспрессии TRPM7 и i-NOS при выраженном снижении экспрессии e-NOS. Известно, что нонапептидергические нейроны крупноклеточных ядер гипоталамуса, продуцирующие вазопрессин, играют важную роль в регуляции водно-электролитного обмена [Ткаченко Б.И. и др., 2009], в формировании механизмов краткосрочной и долгосрочной памяти [Kjaer A., 1993], в регуляции сосудистого тонуса, модулируют секрецию кортикостероидов в ответ на острый стресс [Jrgensen H. et al., 2003; Inoue T. et al., 2004]. Изменение функциональной активности TRPM7 вносят весомый вклад в нарушения процессов нейротрансмиссии (преимущественно, холинергической) и перестройку синаптического аппарата [Krapivinsky G. et al., 2006]. Согласно данным литературы, рецепторные комплексы TRPM7, экспрессирующиеся в цитоплазме перикарионов и отростков нейронов, играют ключевую роль в механизмах адаптации нейронов, определяя их способность к образованию межклеточных связей и взаимодействия с микроокружением [Nadler M.J. et al. 2001; Aarts M.M. et al., 2003; Su L.-T. et al., 2006; Penner R., Fleig A., 2007; Hanano T. et al., 2004; Clark K. et al., 2008; Dorovkov M.V. et al., 2008]. Известно, что усиление активности нейрональной нитрооксидсинтазы с увеличением продукции оксида азота (NO), важнейшего модулятора синаптической пластичности и одного из предикторов ранней постдеполяризации мембран нейронов головного мозга, является ведущим фактором, облегчающим проведение импульсов вплоть до индукции судорожных эквивалентов и эпилептиформных атак [Kovas R. et al., 2009; Torimitsu K. et al., 2012; Palacios-Prado N. et al., 2013; Sah N., Sikdar S.K., 2013; Xiao G. et al., 2013]. В то же время, сравнительное изучение свойств нейрональной и индуцибельной нитрооксидсинтазы в нейронах показало, что вклад последней в синтез NO превышает данный показатель второго фермента более чем в 200 раз [Murakami A., 2009]. Таким образом, смысл компенсаторно-приспособительных изменений в крупноклеточных популяциях нейронов гипоталамических ядер заключается в превалировании атрофических изменений на фоне мозаичного увеличения экспрессии белка TRPM7, что, по-видимому, усугубляет существующий водно-электролитный дисбаланс и приводит к функциональным последствиям в виде нарушения продукции нонапептидов и процессов синаптической пластичности.

Вазопрессинергические нейроны крупноклеточной части паравентрикулярных ядер гипоталамуса формируют проекционные связи с нейроцитами гиппокампа (полей СА2, CA3) и энторинальной коры, играющей роль релейного звена в обмене информацией между ассоциативными областями неокортекса и гиппокампом [Frokjaer V.G., Jernigan T.L., 2012]. Патоморфологическими особенностями гиппокампа при моделируемом алиментарном дефиците магния можно считать преобладание атрофии нейронов пирамидного слоя полей CA1 и CA3 при уменьшении удельной площади перикарионов нейронов и увеличении удельной площади нейропиля на фоне стереотипных изменений экспрессии маркеров TRPM6, TRPM7, e-NOS, i-NOS, прямо коррелирующими с аналогичными изменениями в гипоталамусе. Учитывая тесные структурно-функциональные взаимосвязи гипоталамуса и гиппокампа [Chen Y. et al., 2006], можно предположить, что нейроны крупноклеточных ядер гипоталамуса и пирамидные нейроны полей СА1 и СА3 гиппокампа при дефиците магния характеризуются сходными уникальными TRPM7-зависимыми механизмами нарушений синаптической пластичности [Krapivinsky G. et al., 2006], что в свою очередь выражается в изменении лимбико-гипоталамической регуляции гомеостаза.

Известно, что дефицит магния ухудшает формирование условно-рефлекторных и ассоциативных связей в когнитивной деятельности [Bardgett M.E. et al., 2007], в то время как введение магний-содержащих солей с развитием нормомагнезиемии улучшает синаптическую передачу в нейронах гиппокампа, отвечающих за выполнение теста в Т-образном лабиринте [Landfield P.W., Morgan G.A., 1984]. В исследовании изменений синаптической пластичности при магниевой депривации путем применения иммуногистохимического метода оценки содержания синаптофизина и синаптобревина в нейронах CA1 поля гиппокампа и зубчатой извилины наблюдалось уменьшение количества иммунопозитивных клеток [Geinisman Y., 2004; Burke C.A., Barnes C.A., 2006]. Следовательно, дефицит магния является важнейшим фактором нарушения синаптической пластичности в гиппокампе, и обнаруженное нами уменьшение экспрессии e-NOS и увеличение экспрессии i-NOS в нейронах пирамидного слоя CA1 и СА3 полей гиппокампа подтверждает ключевую роль NO-зависимых путей реализации судорожных эквивалентов при дефиците магния.

В проведенном исследовании выявленные различия структурных преобразований гиппокампа, крупных нейронов ПВЯ и СОЯ гипоталамуса в виде преобладания в них адаптивных изменений и изменений коры полушарий большого мозга, мелких нейронов ПВЯ, нейронов ганглионарного слоя коры мозжечка в виде преобладания в них процессов повреждения отражают их морфофункциональную неоднородность и, по-видимому, свидетельствуют о проявлении структурной гетерогенности рецепторных и ионо-опосредованных регуляторных механизмов функционирования головного мозга [Судаков К.В., 2010] в условиях магниевого дефицита. Согласно данным литературы, избыточная активация рецепторных комплексов TRPM6/TRPM7 с учетом их локализации во внутренней мембране митохондрий и наличием специфической -киназной активности цитоплазматического домена может свидетельствовать о вовлечении этих каналов в процессы аноксической дегенерации нейронов, вызванные кальциевой перегрузкой цитоплазмы и разобщением окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания в условиях кислородной или глюкозной депривации [Aarts M.M. et al., 2003; Jiang H. et al., 2008]. Следовательно, в отделах головного мозга с превалированием альтеративных процессов усиление экспрессии TRPM7 может отражать классические механизмы повреждения энергетического аппарата нейронов и глиоцитов в условиях моделируемого алиментарного дефицита магния.

Увеличение удельного количества нейронов гипоталамуса, гиппокампа, коры головного мозга и мозжечка с признаками гиперхроматоза (как проявления процессов компенсации, отражающих усиление процессов синтеза белка в виде увеличения количества цистерн гранулярной эндоплазматической сети) и хроматолиза (как отражения нарушения синтетических процессов) при окраске тионином по Нисслю сопровождается стереотипным мозаичным усилением цитоплазматической экспрессии TRPM6 в нейроцитах при дефиците магния. Усиление TRPM6-иммунопозитивной реакции в большинстве нейронов и глиоцитов различных отделов головного мозга в опытных группах отражает, по нашему мнению, адаптивные реакции при изменении магниевого гомеостаза, направленные на усиление трансцеллюлярного переноса ионов магния. Данное предположение согласуется с данными о клаудин-16-ассоциированном трансцеллюлярном транспорте ионов магния через каналы TRPM6 в дистальных почечных канальцах [Simon D.B. et al., 1999; Efrati E. et al., 2005].

Проведенный нами регрессионный анализ позволил установить закономерности преобразования морфометрических параметров нейронов головного мозга при дефиците магния. Так, прогрессирующее в динамике (к 12 неделе эксперимента) увеличение площади цитоплазмы перикарионов нейронов мелкоклеточной части ПВЯ сопровождалось снижением площади перикарионов нейронов крупноклеточной части ПВЯ (r = -0,99 при р<0,05) и площади перикарионов нейронов СОЯ (r = -0,97 при р<0,05), а также площади перикарионов нейронов пирамидного слоя гиппокампа (r = -1,0 при р<0,05), отражая обратные корреляции между этими параметрами. Уменьшение площади цитоплазмы перикарионов нейронов СА1 и СА3 гиппокампа прямо коррелировало со снижением содержания ионов магния в эритроцитах (r=0,99 при р<0,05); с уменьшением площади цитоплазмы нейронов СОЯ (r=0,99 при р<0,05); с уменьшением площади перикарионов крупных нейронов ПВЯ (r=0,98 при р<0,05).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 




Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.