Характеристика морфологических изменений зубчатой извилины гиппокампа взрослых крыс при воздействии комбинированного стресса

Структуры головного мозга активно участвуют в реализации различных проявлений стрессовых реакций. В ответ на стресс происходит повышение секреции глюкокортикоидов – кортизола у человека и кортикостерона у крыс. Нейроны СА1 зоны и зубчатой извилины гиппокампа экспрессируют высокое количество глюкокортикоидных рецепторов и поэтому особенно восприимчивы к гормонам стресса [10]. Воздействие стресса или гормонов стресса влияет на синаптическую пластичность гиппокампа, нейрохимию, нейрогенез, морфологию и апоптоз нейронов [6, 8], а также нарушает гиппокамп-зависимые процессы обучения и памяти [5]. Зубчатая извилина является важным компонентом гиппокампальной цепи, принимает участие в эпизодической и пространственной памяти. Нейроны гранулярного слоя зубчатой извилины получают возбуждающие инпульсы из энтори-альной коры и передают возбуждающие проекции в СА3 зону гиппокампа. Экспериментальные данные показывают, что новообразованные нейроны гранулярного слоя зубчатой извилины образуются в субгранулярном слое при нейрогенезе у взрослых, благодаря своим уникальным свойствам, играют важную роль в определении образов [4]. Острый и хронический стресс, а также лечение кортикостероидами, как правило, подавляют нейрогенез путем воздействия на клеточную пролиферацию, дифференцировку и выживаемость нейронов [14], а лечение антидепрессантами может повысить количество нейронов в гранулярном слое зубчатой извилины [7]. Учитывая, что гиппокамп связан с регулированием гипоталамо-гипофизарно-надпочечникового механизма, (ГГНМ) исследования R. J. Schloesser и соавторов [13] показывают, что подавление нейрогенеза в зубчатой извилине приводит к усилению ответа со стороны ГГНМ после воздействия стрессора, предполагая, что новообразованные нейроны в зубчатой извилине принимают участие в регуляции ГГНМ.

Таким образом, морфофункциональные изменения в зубчатой извилине гиппокампа играют важную роль при стрессовом воздействии.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выявить структурные изменения в гранулярном слое зубчатой извилины взрослых 12-месячных крыс на фоне комбинированного стресса.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Моделирование комбинированного стресса (пульсирующий свет, громкий звук, вибрация) проводилось по методике [3] на 20 нелинейных крысах-самцах в возрасте 12 месяцев (ФГПУ Питомник лабораторных животных «Рапполово») с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ № 755 от 12.08.1977 г. МЗ СССР). Животные были разделены на 2 группы. Первая группа – контрольные крысы (n = 10), 2-я группа – стрессированные крысы (n = 10). Эвтаназию проводили с помощью гильотинного метода с использованием «Гильотины для крыс» (AE0702, производитель «Open Science»). Головной мозг фиксировали в нейтральном забуференном 10%-м формалине. Парафиновые срезы толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, тионином по методу Ниссля. Определяли степень повреждения нейронов методом подсчета удельного количества сморщенных нейронов с гиперхроматозом цитоплазмы в гранулярном слое зубчатой извилины.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакетов программ Statistica 6,0 (StatSoft, USA). Обобщенные данные представляли в виде медианы (Me) с указанием интерквартильного интервала [Q1; Q3], где Q1 – 25 процентиль, Q3 – 75 процентиль. Различия между группами оценивали по критерию Манна–Уитни (Mann-Whitney, U-test) и считали статистически значимыми при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При микроскопическом изучении отделов зубчатой извилины у контрольных животных было выявлено, что гранулярный слой состоял из 5–6 рядов компактно расположенных нейро-цитов, нейроны характеризовались округлой формой ядра и близкой к округлой формой перикариона, равномерным распределением субстанции Ниссля в цитоплазме. Обнаруживались лишь единичные сморщенные гиперхром-ные клетки (рис. 1).

Рис. 1. Гистологическое строение гранулярного слоя зубчатой извилины взрослой крысы в возрасте 12 мес. (контроль).

Окраска тионином по методу Ниссля. Ув. х400

У стрессированных животных часть нейронов гранулярного слоя зубчатой извилины характеризовалась разнообразными неспецифическими изменениями в виде гиперхроматоза, хроматолиза и сморщивания. Наблюдались участки очаговых выпадений нейроцитов, а также уменьшение, по сравнению с контролем, плотности расположения нейронов и ширины слоев.

Кроме того, выявлялись сморщенные нейроны с интенсивной базофилией цитоплазмы перикариона, а в ряде случаев кариопикно-зом, кариолизисом и уменьшением размеров перикариона (рис. 2). Удельное количество сморщенных нейронов с гиперхроматозом цитоплазмы составило 5 [0;15] % (р = 0,0006).

Рис. 2. Гистологическое строение гранулярного слоя зубчатой извилины взрослой крысы в возрасте 12 мес., находившейся в течение 7 суток под влиянием комбинированного стресса.

Окраска тионином по методу Ниссля. Ув. х400

Под воздействием комбинированного стресса в сосудах микроциркуляторного русла наблюдались неспецифические признаки нарушений кровообращения в виде полнокровия капилляров, спазма артериол, стаза эритроцитов.

Обнаруженные нами признаки структурных повреждений в нейронах гранулярного слоя зубчатой извилины гиппокампа косвенно соотносятся с выявленными морфологическими изменениями в СА3 поле гиппокампа при длительном комбинированном стрессовом воздействии [1, 2]. Механизмы повреждения нейронов гиппокампа могут быть связаны с эксайтотокси-ческим действием высокой концентрации глутамата, что ведет к его резкому возрастанию в окружающей синапс внеклеточной среде. Считается, что взаимодействие глутамата с экстра-синаптическими NMDA-рецепторами GluN2B запускает механизмы апоптоза путем активации сигнальных нейрональных комплексов смерти (NDC) [12, 15].

Другой механизм повреждения нейронов при стрессе может быть связан с нарушениями кровообращения в сосудах микроциркуляторного русла гиппокампа, что рассматривается нами как результат ишемии, снижения нейротрофных и нейропротекторных факторов эндотелия сосудов. Пролиферация нейронов в зубчатой извилине гиппокампа происходит в ограниченном кластере, расположенном рядом с сосудами. Нарушение процесса нейрогенеза часто сочетается с изменениями в ангиогенезе. Кроме того, оба этих процесса регулируются схожими модулирующими факторами, например, сосудистым эндотелиальным фактором роста (VEGF) и его рецептором FLK-1. Изменения в концентрации VEGF и экспрессии рецепторов VEGF приводят к изменению клеточной пролиферации и выживаемости как in vitro, так и в естественных условиях [9, 11].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что при длительном воздействии комбинированного стресса у 12-месячных крыс-самцов обнаруживаются признаки обратимых и необратимых повреждений нейронов гранулярного слоя зубчатой извилины гиппокампа, а также определяются признаки нарушений кровообращения в сосудах микроцир-куляторного русла.