Особенности морфометрических показателей неокортекса у крыс с увеличенной массой головного мозга в молочном периоде онтогенеза

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ Дальневосточный ГМУ Минздрава России

Особенности морфометрических показателей неокортекса у крыс с увеличенной массой головного мозга в молочном периоде онтогенеза

Д.И. Жильников, Б.Я. Рыжавский

г. Хабаровск

Резюме

Изучался головной мозг (ГМ) 14-суточных крыс с экспериментальной акселерацией, обусловленной уменьшением численности пометов (3 различных группы). Установлено, что животные всех подопытных групп имели увеличенную массу мозга и полушарий. В неокортексе собственно теменной доли, во 2-м слое, у крыс выявлено уменьшение числа нейронов в стандартной площади среза, а также увеличение числа глиоцитов, в том числе, сателлитоцитов. В 5-м слое изменения этих показателей наблюдались не во всех экспериментальных группах. Высказывается предположение, что выявленные изменения могут служить для установления некоторых механизмов, определяющих опережающее развитие неокортекса при акселерации, а также для объяснения особенностей функциональных свойств ГМ при его опережающем развитии.

Ключевые слова: головной мозг, акселерация, морфометрия, нейроны, глия.

Abstract

FEATURES OF MORPHOMETRIC PARAMETERS OF THE NEOCORTEX IN RATS WITH INCREASED BRAIN MASS IN THE LACTIC PERIOD OF ONTOGENESIS

I. Zhilnikov, B.Ya. Ryzhavskiy

Far Eastern State Medical University, Khabarovsk

The brain of 14-day-old rats with experimental acceleration due to a decrease in the number of litters (3 different groups) was studied. It was found that the animals of all experimental groups had an increased mass of the brain and hemispheres. In the neocortex of the parietal lobe, in the 2nd layer, a decrease in the number of neurons in the standard cross-section area was found in rats, as well as an increase in the number of gliocytes, including satellite cells. In the 5th layer, changes in these indicators were not observed in all experimental groups. It is suggested that the detected changes can serve to establish some mechanisms that determine the advanced development of the neocortex during acceleration, as well as to explain the features of functional properties of the brain during its advanced development.

Key words: brain, acceleration, morphometry, neurons, glia.

Аннотация

В ранее выполненных работах [5, 6 ] было показано, что крысы, имеющие в неонатальном, молочном, препубертатном периодах онтогенеза признаки акселерации (большую, чем в контроле, массу и длину тела, гонад), характеризовались так же ускоренными темпами роста массы головного мозга (ГМ), полушария, большей концентрацией липидов в белом веществе, свидетельствующем об опережающем развитии ГМ. При этом нами были разработаны и применены несколько моделей экспериментальной акселерации. В частности, они базировались на уменьшении численности крысят в пометах как в пренатальном, так и в постнатальном периодах онтогенеза, что, по-видимому, обусловливало лучшую их обеспеченность нутриентами, большее внимание матери, меньшую стрессогенность среды [5]. Настоящая работа является продолжением исследований особенностей развития ГМ при акселерации.

Материалы и методы исследования

В работе исследованы 14-суточные крысы линии Вистар - потомство интактных самцов и самок, разделенные на следующие группы: 1) контрольные, 5 пометов (в помете - 8-12 крысят), 2) животные из пометов, в которых через сутки после родов было оставлено по 6 крысят (3 помета), 3) потомство самок, у которых за 1-1,5 месяца до спаривания был удален правый рог матки для уменьшения числа развивающихся эмбрионов/плодов, а через сутки после родов в пометах было оставлено по 5-6 крысят, 4) крысы, родившиеся в пометах (n=3) малой численности (5-6 крысят). Крысы всех групп содержались в одинаковых условиях вивария, корм и воду получали ad libitum. Содержание животных и эвтаназия проводились согласно «Правилам проведения работ с экспериментальными животными» (Приложение к приказу МЗ СССР №755 от 12.09.1977 г.). Определялись масса тела, ГМ, полушария. Левое полушарие фиксировалось в жидкости Карнуа, заливалось в парафин. Из области собственно теменной доли (СТД) готовились парафиновые срезы толщиной 7 мкм, которые окрашивались метиленовым синим и галлоцианином. Окуляр-микрометром МОВ-15 измерялась толщина коры, на аппарате Мекос (медицинские компьютерные системы) фотографировали по 5 полей стандартной площади в слое II и V СТД. В каждом из них определяли число нейронов, глиоцитов и, отдельно, сателлитоцитов и рассчитывали их количество на 10000 мкм2. Кроме того определяли глиоцито-нейрональный и сателлитоцито-нейрональный индексы. Полученные данные обрабатывали в программе Statistica, используя опцию «дескриптивная статистика». Межгрупповые различия считали статистически достоверными при P<0,05.

Результаты и обсуждение

Полученные данные свидетельствуют о том, что масса тела подопытных крысят всех экспериментальных групп была значительно большей, чем в контроле. Параллельно с этим масса ГМ и его полушарий у экспериментальных животных этих групп достоверно превышала их у контрольных животных. Таким образом, по этим критериям ГМ животных из пометов уменьшенной численности характеризовался опережающими темпами развития. При этом толщина коры у подопытных крыс была больше, чем у контрольных, только в группе, где уменьшение численности пометов проведено через сутки после рождения крысят. Оценивая это, следует учитывать, что масса (а вместе с ней и размеры) полушарий у крысят подопытных групп были большими, чем у контрольных, что должно обусловливать увеличение суммарного объема коры даже при равной ее толщине. головной мозг неокортекс акселерация

Известно [5, 7, 8], что в процессе постнатального развития коры плотность расположения в ней нейронов уменьшается, что обусловливается увеличением размеров этих клеток, увеличением объема, приходящегося на волокна и глиоциты. Полученные в работе данные говорят о том, что во всех экспериментальных группах в слое II численная плотность нейронов была достоверно ниже, чем в контрольной; в слое V это наблюдалось только у животных из пометов, численность которых была уменьшена через сутки после родов. Таким образом, по этому показателю ГМ животных из экспериментальных групп так же обладал признаками опережающего развития, причем они были присущи слою II, где расположены ассоциативные корковые нейроны и - в меньшей степени - слою V, содержащему эфферентные кортикальные нейроны [3] (табл.).

Численная плотность глиоцитов, в том числе сателлитоцитов, у животных подопытных групп так же отличалась от контроля. Эти отличия были характерны преимущественно для слоя II. Количество данных клеток здесь в ГМ крыс всех экспериментальных групп превышало имевшееся в контроле. В сочетании с уменьшением здесь численной плотности нейронов это приводило к достоверному повышению соотношения глиоциты/нейроны и сателлитоциты/нейроны (табл.). В слое V это наблюдалось в группах крыс, где производилось экспериментальное уменьшение численности пометов (табл.). Соотношение глия/ нейроны и сателлитоциты/нейроны в результате имевшихся изменений численной плотности нейронов и клеток глии достоверно возрастало в слое II коры ГМ у животных всех экспериментальных групп. В слое V изменения численной плотности глиоцитов, сателлитоцитов и соотношений ее с численной плотностью нейронов у подопытных крыс разных групп не было однотипным (табл.).

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что у животных 3 экспериментальных групп, включавших в себя пометы уменьшенной численности, характеризовавшихся увеличенной массой ГМ и полушария, выявлялись так же отличия от контрольных показателей численной плотности нейронов и глиоцитов. При этом представляет интерес тот факт, что выявленные особенности были четко выражены в мозге подопытных крыс всех экспериментальных групп только в слое II. При этом направленность отличий от контроля была разной у данных клеток: число нейронов в поле зрения уменьшалось, число глиоцитов - возрастало, вследствие чего глиоцито-нейрональное соотношение увеличивалось. Уменьшение численной плотности нейронов может быть следствием увеличения объема нейропиля, обусловленного большим числом глиоцитов, наблюдавшимся нами, а также увеличением размеров нейронов коры при экспериментальной акселерации [5, 6]. Поскольку при этом имеется увеличение массы полушария, уменьшение плотности расположения нейронов не является свидетельством уменьшения их суммарного количества в неокортексе. Увеличение численной плотности глиальных клеток в мозге животных экспериментальных групп, по-видимому, можно расценивать как результат более интенсивного, чем в контроле, глиогенеза. Такое предположение базируется на данных о его высокой активности в неонатальном и молочном периодах онтогенеза [1, 2, 9, 10]. Увеличение при этом глиально-нейронального индекса может рассматриваться как механизм, обусловливающий условия для описанного ранее опережающего развития корковых нейронов у животных при экспериментальной акселерации.

Отсутствие однотипных в разных экспериментальных группах изменений численной плотности как нейронов, так и глиоцитов в слое V может расцениваться как отражение принципа гетерохронности, характерной для органогенеза ГМ, разных отделов неокортекса [2, 7].

Таким образом, в работе установлены особенности численной плотности разных популяций клеток (нейроны, глиоциты) в нео- кортексе СТД ГМ крыс с экспериментальной акселерацией, показаны их различия в его разных слоях. Мы полагаем, что выявленные изменения могут служить для установления некоторых механизмов, определяющих опережающее развитие неокортекса при акселерации, а также для объяснения особенностей функциональных свойств ГМ при его опережающем развитии [5, 6].

Литература

1. Гомазков О.А. Нейрогенез как организующая функция взрослого мозга. Достаточно ли доказательств? //Успехи современной биологии. - 2016. Т.136. №3. - С. 227-246.

2. Максимова °Е.В. Онтогенез коры больших полушарий. М.: Наука, 1990. - 183 с.

3. Мотавкин, П.А. Введение в нейробиологию. - Владивосток: Медицина ДВ, 2003. - 252 с.

4. Ревищин Ф.В., Пустогаров Н.А., Нерадовский А.В., Павлова Г.В. Нейрогенные ниши взрослого мозга млекопитающих //Цитология. - 2016. - Т. 58. №6. - С.478-481.

5. Рыжавский Б.Я. Головной мозг при экспериментальной акселерации. - Хабаровск: 2015. - Издательство ДВ ГМУ. - 114 с.

6. Рыжавский Б.Я., Ткач О.В. Морфологические особенности головного мозга крыс при акселерации в неонатальном и молочном периодах онтогенеза //Тихоокеанский медицинский журнал. - 2016. - №2. - С. 93-96.

7. Цехмистренко Т.А., Васильева В.А., Шумейко С. Структурные преобразования коры большого мозга у детей и подростков// Физиология человека, 2017. - N 2. - С. 5-14.

8. Цехмистренко Т.А., Черных Н.А., Шеховцев И.К. Структурные преобразования цито- и фиброархи- тектоники фронтальной коры мозга человека от рождения до 20 лет// Физиология человека, 2010. N 1. - С. 32-40.

9. Biran V., Joly L.M., Hйron A. et al. Glial activation in white matter following ischemia in the neonatal P7 ratbrain//Exp Neurol. - 2006. - Vol. 199. №1. - Р.103- 12.

10. Buono K.D., Goodus M.T., Guardia ClausiM.Jiang Y. et al. Mechanisms of mouse neural precursor expansion after neonatal hypoxia-ischemia// J Neurosci. 2015. Vol. 35. №23. - Р. 8855-8865.

References

11. Gomazkov O.A. Nejrogenez kak organizuyushchaya funkciya vzroslogo mozga. Dostatochno li dokazatel'stv? [Neurogenesis as an organizing function of the adult brain. Is there enough evidence?]. Uspekhi sovremennoj biologii. [Successes of modern biology]. 2016, t.136, n. 3, pp. S. 227-246. (In Russ.)

12. Maksimova° E.V. Ontogenez kory bol'shih polusharij. [Ontogenesis of the cerebral cortex]. Moscow, The science, 1990. 183 р. (In Russ.)

13. Motavkin, P.A. Vvedenie v nejrobiologiyu. [Introduction to Neurobiology]. Vladivostok: Medicine DV, 2003, 252 p. (In Russ.)

14. Revishchin F.V., Pustogarov N.A., Neradovskij A.V., Pavlova G.V. Nejrogennye nishi vzroslogo mozga mlekopitayushchih. [Neurogenic niches of the adult mammalian brain]. Citologiya [Cytology]. 2016, t. 58, n. 6, pp. 478-481. (In Russ.)

15. Ryzhavskij B.YA. Golovnoj mozg pri eksperimental'noj akseleracii. [The brain during experimental acceleration]. Publishing house DV GMU. Khabarovsk: 2015, 114 p. (In Russ.)

16. Ryzhavskij B.YA., Tkach O.V. Morfologicheskie osobennosti golovnogo mozga krys pri akseleracii v neonatal'nom i molochnom periodah ontogeneza. [Morphological features of the rat brain during acceleration in the neonatal and milk periods of ontogenesis]. Tihookeanskij medicinskij zhurnal. [Pacific Medical Journal]. 2016, n. 2, pp. 93-96. (In Russ.)

17. Cekhmistrenko T.A., Vasil'eva V.A., SHumejko N.S. Strukturnye preobrazovaniya kory bol'shogo mozga u detej i podrostkov. [Structural transformations of the cerebral cortex in children and adolescents]. Fiziologiya cheloveka. [Human Physiology]. 2017, n. 2, pp. 5-14. (In Russ.)

18. Cekhmistrenko T.A., CHernyh N.A., SHekhovcev I.K. Strukturnye preobrazovaniya cito- i fibroarhitektoniki frontal'noj kory mozga cheloveka ot rozhdeniya do 20 let. [Structural transformations of the cyto- and fibroarchitectonics of the human frontal cortex from birth to 20 years]. Fiziologiya cheloveka. [Human Physiology]. 2010, n. 1, p. 32-40. (In Russ.)

19. Biran V., Joly L.M., Hйron A. et al. Glial activation in white matter following ischemia in the neonatal P7 ratbrain//Exp Neurol. Exp Neurol. 2006, Vol, 199, n. 1, pp. 103-12.

20. Buono K.D., Goodus M.T., Guardia ClausiM.Jiang Y. et al. Mechanisms of mouse neural precursor expansion after neonatal hypoxia-ischemia. J Neurosci. 2015. Vol. 35, n. 23, pp. 8855-8865.

Размещено на Allbest.ru