Вплив екзокринної панкреатичної недостатності та її корекції на стан нейронів СА1 зони гіпокампа

9. Goncharova K. Exocrine pancreatic insufficient pig as an animal model to study brain structure and function during pancreatic insufficiency in humans: Effect of pancreatic-like enzyme replacement therapy / S.G. Pierzynowski, T. Kovalenko, I. Osadchenko, K. Goncharova, G. Ushakova, G. Skibo, J. Botermans, J. Svendsen // Proceedings of the 23rd International Pig Veterinary Society (IPVS) Congress, Cancun, Mexico, 8-11 June 2014. - Abstract book. - P. 51.

10. Goncharova K. The development of a pig model to test the role of exogenous lipase in fat absorption when fed human infant milk formula / S.G. Pierzynowski, K. Goncharova, T. Kovalenko, I. Osadchenko, G. Ushakova, G. Skibo, A.-Ch. Olsson, J. Svendsen // Proceedings of the 23rd International Pig Veterinary Society (IPVS) Congress, Cancun, Mexico, 8-11 June 2014. - Abstract book. - P. 50.

11. Goncharova K. A novel point of care lipase (ALCT-460) increases fat hydrolysis and omega-3 fat absorption in pigs with Exocrine Pancreatic Insufficiency (EPI) / C. Martin, D. Grujic, K. Goncharova, K. Szwiec, S. Kirko, S. Pierzynowski, S. Freedman // The 37th European Cystic Fibrosis Conference, Gothenburg, Sweden, 11-14 June 2014. - Abstract book. - P. 408.

12. Goncharova K. The effects of pancreatic-like enzymatic replacement therapy (PERT) on the brain function in EPI pigs / K. Goncharova, S.G. Pierzynowski, T. Kovalenko, I. Osadchenko, G. Ushakova, G. Skibo // The 9th FENS Forum of Neuroscience, Milan Italy, 5-9 July 2014. - Abstract book. - P. 443.

13. Goncharova K. Brain structure and behavior in old Mongolian gerbils under influence of long-term 2-oxoglutarate and pancreatic-like enzyme supplemented diet / G. Skibo, T. Kovalenko, I. Osadchenko, K. Goncharova, S.G. Pierzynowski // The 9th FENS Forum of Neuroscience, Milan Italy, 5-9 July 2014. - Abstract book. - P. 390.

АНОТАЦІЯ

Гончарова К.О. Вплив екзокринної панкреатичної недостатності та її корекції на стан нейронів СА1 зони гіпокампа. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини та тварин. Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2015.

Дисертація присвячена дослідженню впливу експериментальної екзокринної панкреатичної недостатності та її корекції на формування морфо-функціональних особливостей гіпокампа піддослідних тварин. Робота проведена на двох видах тварин - свинях свійських та піщанках монгольських. Штучна екзокринна панкреатична недостатність у свиней була стимульована накладанням лігатури на протоку підшлункової залози. Новонароджені поросята та старі пісчанки монгольські були використані для моделювання фізіологічного стану ЕПН, пов'язаного із віком. Виявлено, що при фізіологічній інактивації панкреатичних ферментів у ранньому постнатальному періоді штучне вигодовування спричинює негативні зміни у процесах міграції нейронів та мікрогліальних клітин у гіпокампі новонароджених свиней. Продемонстровано, що стан екзокринної панкреатичної недостатності спричинює порушення поведінкових реакцій свиней та піщанок монгольських та зменшення кількості пірамідних нейронів і деструктивні ультраструктурні зміни СА1 зони гіпокампа у свиней та піщанок. Подібні зміни обумовлені порушенням розщеплення та абсорбції поживних речовин. Отримані дані дозволяють припустити, що як коротко-, так і довготривала терапія ферментами мікробіального походження, подібними до панкреатичних, коригує поведінкові порушення та структурні зміни СА1 зони гіпокампа, як в умовах фізіологічної, так і штучної екзокринної панкреатичної недостатності.

Ключові слова: екзокринна панкреатична недостатність, CА1 зона гіпокампа, імуноглобуліни, ферменти мікробіального походження, подібні до панкреатичних, нейропротекція.

АННОТАЦИЯ

Гончарова Е.А. Влияние экзокринной панкреатической недостаточности и ее коррекции на состояние нейронов СА1 зоны гиппокампа. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. Институт физиологии им. А.А. Богомольца НАН Украины, Киев - 2015.

Диссертация посвящена изучению влияния экспериментальной экзокринной панкреатической недостаточности (ЭПН) и ее коррекции на формирование морфо-функциональных особенностей гиппокампа экспериментальных животных. Работа проведена на двух видах животных - свиньях домашних и песчанках монгольских. Искусственная ЭПН была смоделирована наложением лигатуры на проток поджелудочной железы. Новорожденные поросята и старые песчанки монгольские были использованы для моделирования физиологической возрастной ЭПН.

Полученные нами данные говорят о том, что в условиях физиологической ЭПН новорожденные поросята, которых кормили молозивом, имели достаточный уровень иммуноглобулинов в плазме крови (17-30 мг/мл) на третьи сутки постнатального развития, в то время, как у животных, вскормленных базовой диетой (БД), иммуноглобулины в плазме крови отсутствовали. Также у поросят, вскормленных БД, был отмечен сниженный уровень нейроспецифических белков и уменьшение количества нейронов СА1 зоны гиппокампа на 50% по сравнению с новорожденными животными.

В ходе наших исследований мы также оценили влияние заместительной терапии ферментами микробиального происхождения, сходными с панкреатическими (ФМПП) на поведение и морфо-функциональный статус гиппокампа свиней с экспериментальной ЭПН. Результаты поведенческих тестов продемонстрировали патологическое возрастание активности свиней с ЭПН, которое может быть обусловлено рядом различных факторов, в том числе, и дефицитом расщепления и абсорбции питательных веществ в условиях ЭПН. Согласно полученным морфологическим и биохимическим данным, ЭПН ведет к уменьшению количества пирамидных нейронов в СА1 зоне гиппокампа до 50% от нормы, а также к снижению концентрации нейрональной молекулы клеточной адгезиии (NCAM). Подобные патологические изменения успешно корректировались кратковременной заместительной терапией ФМПП.

Физиологическая ЭПН, которая сопровождает процесс старения, согласно полученным нами результатам, также влияет на когнитивную функцию и структуру СА1 зоны гиппокампа. Старые песчанки монгольские, активность панкреатических ферментов в гомогенате поджелудочной железы которых была патологически повышена, демонстрировали нарушения поведения и соматосенсорной функции, прогрессирующие со временем. Также у старых животных контрольной группы было выявлено наименьшее количество nestin/NeuN - позитивных клеток в СА1 зоне гиппокампа. Долговременная терапия ФМПП приводила к достоверному увеличению количества nestin/NeuN-позитивных клеток в СА1 зоне гиппокампа старых песчанок монгольских. Что же касается ультраструктурных изменений в СА1 зоне гиппокампа, у старых животных было зафиксировано снижение количества синаптических везикул по сравнению с животными зрелого возраста, что указывает на связанное с процессами старения ухудшение процесса рециклизации синаптических везукул. Обогащение стандартной диеты животных ФМПП может скорректировать упомянутые ультраструктурные изменения. Полученные нами данные также продемонстрировали, что экспрессия NCAM в гиппокампе песчанок монгольских с возрастом снижается почти в два раза, таким образом, отображается потеря синаптических контактов, которая была продемонстрирована в ходе ультраструктурного анализа. Результаты экспериментов показали, что диета, обогащенная ФМПП предупреждает снижение уровня мембранной формы NCAM в ткани гиппокампа старых песчанок. Можно сделать вывод, что долговременное употребление ФМПП улучшает метаболизм NCAM и синаптическую передачу. Таким образом, можно предположить, что терапия сенильных расстройств с помощью ФМПП имеет высокий терапевтический потенциал.

Таким образом, в ходе исследования было выявлено, что при физиологической инактивации панкреатических ферментов в раннем постнатальном периоде искусственное вскармливание приводить к негативным изменениям в процессах миграции нейронов и микроглиальных клеток в гиппокампе новорожденных поросят. Также было продемонстрировано, что ЕПН вызывает нарушения поведения свиней и песчанок монгольских, а также уменьшение количества пирамидных нейронов и деструктивные ультраструктурные изменения СА1 зоны гиппокампа. Подобные изменения могут быть обусловлены нарушением расщепления и абсорбции питательных веществ.

Полученные данные позволяют предположить, что как коротко- так и долговременная терапия ФМПП корректирует поведенческие нарушения и структурные изменения СА1 зоны гиппокампа в условиях как искусственной, так и физиологической экзокринной панкреатической недостаточности.

Ключевые слова: экзокринная панкреатическая недостаточность, СА1 зона гиппокампа, иммуноглобулины, ферменты микробиального происхождения, сходные с панкреатическими, нейропротекция.

SUMMARY

Goncharova K.O. The influence of exocrine pancreatic insufficiency and its correction on the neurons of CA1 hippocampal area. - Manuscript.

The thesis for the defense of scientific degree of candidate of biology sciences in speciality 03.00.13. - human and animals physiology. Bogomoletz Institute of Physiology, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2015.

The thesis deals with the study of the effects of exocrine pancreatic insufficiency and its correction on the formation of hippocampal morpho-functional peculiarities in experimental animals. The research was carried out on the two animal species - domestic swine and Mongolian gerbil. The artificial exocrine pancreatic insufficiency was induced by pancreatic duct ligation. Newborn piglets and old gerbils were used for modeling of age-related exocrine pancreatic insufficiency. It was shown that artificial feeding under the physiological inactivation of pancreatic enzymes causes negative changes in the processes of neuronal and microglial migration in the hippocampus of newborn pigs. Also it was demonstrated that exocrine pancreatic insufficiency ameliorates behavioral reactions both in pigs and gerbils, leads to the decrease in the number of pyramidal neurons and causes destructive ultrastructural changes. All mentioned changes could be caused by maldigestion and malabsorption of nutrients. The data obtained allow to suggest that both short- and long-term replacement therapy with pancreatic-like enzymes of microbial origin corrects the deficits in behavior and structural changes in the CA1 hippocampal area both under the artificial and physiological exocrine pancreatic insufficiency.

Key words: exocrine pancreatic insufficiency, CA1 hippocampal area, immunoglobulines, pancreatic-like enzymes of microbial origin, neuroprotection.

Размещено на Allbest.ru