Гистологические характеристики нейронов неокортекса и гиппокампа крыс в позднем онтогенезе
Автор: Бонь Е.И., Аладьева Т.Л.
Журнал: Тюменский медицинский журнал @tmjournal
Статья в выпуске: 1 т.22, 2020 года.
Бесплатный доступ
Цель работы - сравнительное изучение гистологических характеристик пирамидных нейронов гиппокампа, лобной и теменной фронтальной коры головного мозга 2,5-летних крыс. Эксперименты выполнены на 12 самцах беспородных белых крыс с начальной массой 270 ± 20 г. Забор материала осуществлялся спустя 2,5 года после рождения. На поздних этапах постнатального онтогенеза в нейронах происходят деструктивные изменения, проявляющиеся на гистологическом уровне уменьшением размеров и деформацией перикарионов, гиперхроматозом, гипохроматозом и сморщиванием клеток. Наиболее явны выявленные нарушения в неокортексе, наименее - в гиппокампе.
Онтогенез, старение, неокортекс, гиппокамп, нейроны
Короткий адрес: https://sciup.org/140303366
IDR: 140303366 | DOI: 10.36361/2307-4698-2020-22-1-46-49
Текст научной статьи Гистологические характеристики нейронов неокортекса и гиппокампа крыс в позднем онтогенезе
Актуальность. Возрастная перестройка коры больших полушарий головного мозга происходит в течение всей жизни, причем в раннем постнатальном периоде преобладают процессы пролиферации и дифференцировки нервных элементов с усложнением их структуры, а в период старения – инволюционные процессы [4, 9, 13]. Вообще, возрастные изменения нейронов изучены недостаточно. Особенно их старческая инволюция в филогенетически разных отделах коры головного мозга.
Крыса часто используется в качестве объекта экспериментов по изучению головного мозга, что связано со схожестью цитоархитектоники их мозга с человеческим [1, 3]. Средняя продолжительность жизни крысы составляет 2-3 года. Для изучения гистологических особенностей стареющих нейронов избрали срок 2,5 года. В качестве предмета исследования были выбраны такие филогенетически разные отделы коры головного мозга крысы как гиппокамп, относящийся к старой (палеокортекс) коре и различные области не-окортекса (лобная и теменная кора) [1, 3, 7].
Гиппокамп обеспечивает пространственную ориентацию и запоминание определенных мест в пространстве, играет важную роль в обонятельных реакциях, а именно в запоминании запахов, а также в обеспечении процессов обучения и памяти [1, 7].
В области лобной коры находится центральный отдел анализатора кинестетических раздражений, исходящих от костей, суставов, скелетных мышц и их сухожилий. Здесь замыкаются двигательные условные рефлексы, находится ядро двигательного анали- затора, имеющего отношение к сочетанному повороту головы и глаз в противоположную сторону и ядро осязательной, болевой и температурной чувствительности, происходит анализ импульсов, идущих от внутренних органов и сосудов.
Одной из функций лобной коры является формирование доминирующей мотивации, участие в регуляции целенаправленной селекции действий, социальном взаимодействии и выборе линии поведения [1, 3, 7].
Теменная кора снабжена системой эфферентных путей как к другим, корковым формациям рострального полюса больших полушарий, так и к подкорковым образованиям: ядрам таламуса, гипоталамусу, ядрам экстрапирамидной системы, а также к спинному мозгу по путям пирамидного тракта. В ней находится центральная часть двигательного анализатора, который регулирует целенаправленные комбинированные движения, выработанные практикой индивидуальной жизни [1, 3, 7].
Целью настоящей работы было сравнительное изучение гистологических характеристик пирамидных нейронов гиппокампа, лобной и теменной фронтальной коры головного мозга 2,5-летних крыс.
Методика эксперимента. Эксперименты выполнены на 12 самцах беспородных белых крыс с начальной массой 270 ± 20 г. Все опыты проведены с учетом «правил проведения работ с использованием экспериментальных животных». На данное исследование получено разрешение комитета по биомедицинской этике Гродненского государственного медицинского университета. Животные находились на стандартном
Рис. 1. Гиперхромные сморщенные нейроны в лобной (А) и теменной (Б) коре 2,5-летних крыс. Обозначены стрелками. Окраска по Нисслю. Цифровая микрофотография. Увеличение 400
Изучение гистологических препаратов и их микрофотографирование проводили с помощью микроскопа Axioscop 2 plus (Zeiss, Германия), цифровой видеокамеры (LeicaDFC 320, Германия) и программы анализа изображения ImageWarp (Bitflow, США). Расположение гиппокампа, лобной
Рис. 2. Деформация перикарионов и нейропиля нейронов теменной коры 2,5-летних крыс. Обозначено стрелками. Окраска по Нисслю. Цифровая микрофотография. Увеличение 400
и теменной коры в гистологических препаратах мозга крыс определяли с помощью стереотаксического атласа [16].
Результаты и обсуждение. В неокортексе 2,5-летних крыс преобладают гиперхромные сморщенные нейроны (рис. 1).
Этот тип нейронов часто встречается при церебральной ишемии. Интенсивная окраска цитоплазмы объясняется конденсацией содержимого в связи со сморщиванием перикариона вследствие водно-электролитных нарушений. Гиперхромные сморщенные нейронырасцениваютсякакдеструктивно-измененные клетки, их функциональная активность значительно снижена. При электронной микроскопии установлено, что их митохондрии лишены крист, а органеллы синтеза, такие как эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи, фрагментированы и дезорганизованы [2, 5, 6, 10, 11, 12, 14, 15]. Следственно, в гиперхромных нейронах нарушены энергетические и синтетические
Рис. 3. Сателлитоз и нейронофагия нейронов лобной (А) и теменной (Б) коры 2,5-летних крыс. Обозначено стрелками. Окраска по Нисслю. Цифровая микрофотография. Увеличение 400
процессы, необходимые для образования медиаторов и передачи нервного импульса.
В нейронах не-окортекса также наблюдалась деформация нейропиля, связанная, скорее всего, с нарушением цитоскелета нейронов (рис. 2).
Деструктивные формы нейронов с нарушенным метаболизмом элими- рационе вивария [8]. Забор материала осуществлялся спустя 2,5 года после рождения. После декапитации быстро извлекали головной мозг, кусочки переднего отдела коры больших полушарий фиксировали в жидкости Карнуа. Серийные парафиновые срезы окрашивали 0,1% толуидиновым синим по методу Ниссля.
нируются клетками микроглии. На гистологических препаратах были выявлены признаки сателлитоза, при котором клетки глии располагаются на поверхности нейрона и нейронофагии (проникновение клеток глии в тело погибающего нейрона) [10], рисунок 3.
Кроме гиперхромных сморщенных нейронов, были обнаружены и гипохромные сморщенные клетки (рис. 4).
Рис. 4. Гипохромные сморщенные нейроны теменной коры 2,5-летних крыс. Обозначены стрелками. Окраска по Нисслю. Цифровая микрофотография. Увеличение 400
Бледное окрашивание их цитоплазмы тионином по методу Ниссля связано, возможно, с распадом цистерн гранулярной эндоплазматической сети. Данный тип нейронов образуется либо из гиперхромных сморщенных нейронов при их дальнейшей инволюции, либо из гипохромных клеток.
В гиппокампе изменения были минимальны. В популяции преобладали нормохромные нейроны, гиперхромные сморщенные были единичными (указаны стрелками на рисунке 5). В предыдущих наших исследоваях по изучению ишемии головного мозга, также была установлена устойчивость гиппокампа, как филогенетически более древней структуры, к гипоксии [5].
Рис. 5. Нейроны гиппокампа 2,5-летних крыс. Стрелками указаны гиперхромные сморщенные нейроны. Окраска по Нис-слю. Цифровая микрофотография. Увеличение 400
Заключение. Таким образом, на поздних этапах постнатального онтогенеза в нейронах происходят деструктивные изменения, проявляющиеся на гистологическом уровне уменьшением размеров и дефор- мацией перикарионов, гиперхроматозом, гипохрома-тозом и сморщиванием клеток.
Выявленные морфологические признаки лежат в основе ряда неврологических нарушений и снижения когнитивных процессов, наблюдаемых при старении организма. Наиболее явны выявленные нарушения в неокортексе, наименее – в гиппокампе.
Список литературы Гистологические характеристики нейронов неокортекса и гиппокампа крыс в позднем онтогенезе
- Бонь Е. И., Зиматкин С. М. Анатомические особенности коры мозга крысы // Новости медико-биологических наук. – 2016. – Т. 14. – № 4. – С. 49-54.
- Бонь Е. И., Зиматкин С. М. Изменения хроматофилии цитоплазмы больших пирамидных нейронов новой коры мозга крысы в постнатальном онтогенезе // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. – 2019. – № 1. – С. 10-16.
- Бонь Е. И., Зиматкин С. М. Микроскопическая организация изокортекса крысы // Новости медико-биологических наук. – 2017. – № 4. – С. 80-88.
- Бонь Е. И., Зиматкин С. М. Онтогенез коры головного мозга крысы // Новости медико-биологических наук. – 2014. – № 4. – С.238-244.
- Бонь Е. И., Максимович Н. Е., Зиматкин С. М. Гистологические изменения нейронов теменной коры головного мозга крыс с субтотальной и тотальной ишемией // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. – 2020. – Т. 19. № 2. – С. 23-27.
- Зиматкин С. М. Темные нейроны мозга / С. М. Зиматкин, Е. И. Бонь // Морфология. – 2017. – Т. 152, № 6. – С.81-86.
- Зиматкин С. М., Бонь Е. И. Строение и развитие коры головного мозга крысы: монография. – Гродно, ГрГМУ, 2019. – 155 с.
- Каркищенко Н. Н., Грачева С. В. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. – М.: Профиль-2С. – 2010, 241 с.
- Оленев С. Н. Развивающийся мозг. – Л.: Наука. – 1978. – 220 с.
- Попова Э. Н. Морфология приспособительных изменений нервных структур: монография. – Москва. Изд. Медицина. – 1976. – С. 62-82.
- Gallyas F. Novel cell-biological ideas deducible from morphological observations on “dark” neurons revisited // Ideggyogy.Sz. – 2007. – V.78. – P. 212-222.
- Ishida K., Shimizu H., Hida H., Urakawa S. Argyrophilic dark neurons represent various states of neuronal damage in brain insults: some come to die and others survive // Neuroscience. – 2004. – V. 125. – P. 633-644.
- Jellinger K. A. Cell death mechanisms in neurodegeneration // Cell. mol. med. – 2001. – Vol. 5, № 1. – P 1-17.
- Kovesdi E., Pal J, Gallyas F. The fate of “dark” neurons produced by transient focal cerebral ischemia in a nonnecrotic and non-excitotoxic environment: neurobiological aspects // Brain Res. – 2007. – V. 1147. – P. 272-283.
- Ooigawa H., Nawashiro H., Fukui S., Otani N., Osumi A. The fate of Nissl-stained dark neurons following traumatic brain injury in rats: difference between neocortex and hippocampus regarding survival rate // Acta Neuropathol. – 2006. – V. 112. – P. 471-481.
- Paxinos G., Watson C. The Rat Brain in stereotaxic coordinates. – Academic Press, Australia, 1998. – 242 p.
