Взаимосвязь активности моноаминоксидазы Б и количества астроцитов в развивающемся мозге человека

Введение. Моноаминоксидаза (МАО) является одним из основных ферментов нейромедиаторного обмена в нервной системе и играет важную роль в контроле эмоций и поведения [1, 2, 3]. Помимо этого, МАО играет важную роль в морфо-функциональном созревании мозга на этапах раннего постнатального онтогенеза человека [4]. Основная часть МАО-активности головного мозга (ГМ) связана с моноаминоксидазой-Б, экспресси-рущейся главным образом в клетках астроглии [5, 6]. Долгое время астроцитам отводилась вспомогательная роль поддержания структуры нервной ткани и обеспечения активности нейронов [7]. Но последние исследования показали, что астроциты очень важны в регуляции таких процессов как синаптическая передача, проницаемость гематоэнцефалического барьера, регуляция циклов сон-бодрствование, развитие нервной системы [7, 8]. Известно, что прогрессивное нарастание активности МАО-Б на этапах старения человека тесно связано с параллельным увеличением числа глиальных клеток в различных церебральных регионах [4, 5, 6, 9]. На ранних этапах постнатального онтогенеза человека взаимосвязь между возрастной динамикой МАО-Б и количеством клеток астроглии остается практически неизученной.

Цель исследования - анализ возрастной динамики активности МАО-Б в сопоставлении с количеством астроцитов в разных отделах ГМ человека на начальных этапах онтогенеза.

Материал и методы исследования. Препараты ГМ получены при аутопсии 153 трупов людей, погибших в возрасте от 1 дня до 21 года от заболеваний и травм, не связанных с первичным поражением ГМ. Материал для исследования предоставлен Челябинским областным бюро

Таблица 1.

Возрастная динамика активности мао-б (нм/мг/мин × 10-3) и количества астроцитов (в 0,01 мм3 ткани) в головном мозге на ранних этапах онтогенетического развития человека [m±m]

Возраст	-	Отделы ГМ
	-	Хвостатое ядро	Кора (поле 6)	Кора (поле 17)	Таламус	Средний мозг
Плоды второй половины	МАО АЦ	2,8±0,37 700,29±19,56	2,5±0,28 345,45±21,44	2,6±0,22 395,64±13,36	3,7±0,60 408,11±7,83	3,8±0,64 468,81±27,42
Новорожденные	МАО АЦ	3,4±0,50 712,60±11,26	4,3±0,751 381,56±10,32	2,0±0,28 450,91±17,45	3,0±0,47 406,84±14,73	3,5±0,71 583,53±24,631
Грудной ребенок	МАО АЦ	3,7±0,36 767,28±29,56	2,5±0,392 675,48±25,601,2	2,3±0,21 516,52±24,75	4,0±0,37 565,16±26,651,2	4,4±0,79 799,8±17,761,2
Раннее детство	МАО АЦ	3,6±0,49 727,84±29,80	2,7±0,31 573,75±29,781,2,3	4,0±0,552,3 499,33±17,10	4,0±0,25 623,74±15,271,2	4,4 ± 0,61 690,56±36,441,2,3
Первый период детства	МАО АЦ	3,9±0,49 672,87±21,233	2,5±0,272 546,00±18,011,2,3	3,7±0,421,2,3 494,15±34,73	4,0±0,52 577,83±17,121,2,4	4,7±0,66 628,42±13,761,3
Второй период детства	МАО АЦ	3,3±0,55 698,14±14,45	2,9 ± 0,48 558,71±26,371,2,3	3,2±0,45 481,52±30,75	5,1±0,802 530,71±14,091,2,4,5	3,0±0,355 661,26±20,011,2,3
Подростковый возраст	МАО АЦ	4,2±0,561 661,07±15,972,3	2,7 ± 0,33 593,31±25,971,2,3	2,8 ± 0,33 484,08±26,76	5,2±0,57 532,14±30,71124	4,2±0,69 641,03±21,971,3
Юношеский возраст	МАО АЦ	4,2±0,451 664,08±11,082,3	3,0±0,51 563,38±15,751,2,3	2,2±0,234,6 496,16±38,69	5,4±0,611,2 553,51±18,041,2,4	4,2±0,39 610,23±32,681,3

Примечание: р < 0,05 U-критерий Манна-Уитни – ¹ – с группой «плоды»; ² – с группой «новорожденные»; ³ – с группой «грудной возраст»; ⁴ – с группой «раннее детство»; ⁵ – с группой «первый период детства»; ⁶ – с группой «второй период детства»; ⁷ – с группой «подростковый возраст» при значимой неоднородности показателей (р > 0,05; критерий Краскелла-Уоллеса).

судебно-медицинской экспертизы и областным детским патологоанатомическим бюро. Наиболее частой причиной смерти явилась механическая асфиксия (n = 70), реже – утопление (n = 35), в 48 случае смерть наступила в результате пневмонии, травм и отравлений. Препараты фетального ГМ получены при аутопсии 20 плодов, погибших в результате прерывания беременности по медицинским показаниям на 25-30-й неделях гестации. Во всех случаях образцы ГМ для биохимического исследования получали не позднее 12 часов с момента наступления смерти и для морфологического исследования не позднее 24 часов. Из исследования исключали препараты нервной ткани с признаками ишемического, геморрагического и травматического поражения.

В соответствии с возрастной периодизацией

[10], полученные образцы ГМ были разделены на 8 групп: плоды 2-й половины беременности, новорожденные (1-10 дней), грудной ребенок (от 11 дней до 1 года), раннее детство (от 1 года до 3 лет), 1-й период детства (3 – 7 лет), 2-й период детства (8 – 12 лет для мальчиков, 8 – 11 лет для девочек), подростковый возраст (13 – 16 лет для мальчиков, 12 – 15 лет для девочек), юношеский возраст (17 – 21 лет для мужчин, 16 – 20 лет для женщин).

Активность МАО-Б и количество астроцитов изучали в двух участках коры (поля 6 и 17), головке хвостатого ядра, медиальных ядрах таламуса, сосцевидных телах гипоталамуса, задней доле мозжечка, в ядрах передней части варолиевого моста, красном ядре среднего мозга и в ядре нижней оливы продолговатом мозге. Активность

Таблица 2.

Возрастная динамика активности мао-б (нм/мг/мин × 10-3) и количества астроцитов (в 0,01 мм3 ткани) в головном мозге на ранних этапах онтогенетического развития человека [m±m]

Возраст		Отделы ГМ
		Гипоталамус	Мост	Мозжечок	Продолговатый мозг
Плоды второй половины	МАО АЦ	3,0±0,62 437,13±19,59	2,3±0,26 362,00±17,49	2,8±0,44 336,68±5,17	4,5±0,60 462,70±25,77
Новорожденные	МАО АЦ	4,4±0,87 412,98±16,16	3,6±0,73 588,09±24,071	2,5±0,44 374,12±11,781	5,5±1,29 420,44±16,34
Грудной ребенок	МАО АЦ	4,5±0,81 546,40±22,431,2	3,3±0,54 599,73±18,081	2,7±0,41 595,71±23,051,2	7,0±0,781 584,04±10,671,2
Раннее детство	МАО АЦ	5,5±0,491 581,78±22,941,2	4,4±0,251 629,93±15,921	4,3±0,431,2,3 727,88±23,451,2,3	3,9±0,39 3 557,49±15,051,2
Первый период детства	МАО АЦ	4,8±0,501 590,39±19,051,2	3,4±0,291 587,65±25,771	2,5±0,284 732,36±24,501,2,3	3,9±0,373 549,44±8,881,2,3
Второй период детства	МАО АЦ	8,3±0,1,601 617,15 ± 10,571,2,3	4,4±0,631 575,95±13,571,4	4,4 ± 0,761,5 746,20±16,901,2,3	4,9±0,76 534,45±12,961,2,3
Подростковый возраст	МАО АЦ	7,6±0,941,2,3,5 593,56 ± 8,9512	4,3±0,841 569,66±10,2814	3,7±0,47 722,81±14,631,2,3	5,2±0,68 586,73±15,391,2,6
Юношеский возраст	МАО АЦ	6,6±0,941 518,48±19,811,2	6,8±0,631-6 567,68±20,031,4	3,7±0,60 710,47±19,561,2,3	6,2±0,86 559,43±20,761,2

Примечание: р < 0,05 U-критерий Манна-Уитни – ¹ – с группой «плоды»; ² – с группой «новорожденные»; ³ – с группой «грудной возраст»; ⁴ – с группой «раннее детство»; ⁵ – с группой «первый период детства»; ⁶ – с группой «второй период детства»; ⁷ – с группой «подростковый возраст» при значимой неоднородности показателей (р < 0,05; критерий Краскелла-Уоллеса).

МАО-Б в гомогенатах названных отделов мозга определяли спектрофотометрическим методом с использованием в качестве субстрата солянокислого бензиламина [11]. Для выявления астроцитов использовали методику Снесарева [12]. Подсчет количества глиальных клеток производился на микроскопе Leica DMRXA с помощью компьютерной программы анализа изображения Image Scope, Leica (Германия). Статистическую сопоставимость (однородность) сформированных возрастных групп в целом оценивали по критерию Краскел-ла-Уоллиса. В случае выявления статистической неоднородности изученных выборок межгрупповые различия уточнялись по U-критерию Манна-Уитни. Изучение взаимосвязей проводили путем расчета коэффициентов корреляции по Спирмену (rs). Проверку статистических гипотез проводили при критическом уровне р=0.05.

Результаты исследования и их обсужде- ние. Результаты проведенного исследования показали, что активность МАО-Б и количество астроцитов в исследованных структурах ГМ существенно отличались топически и по возрастным группам. В гипоталамусе, мозжечке и понто-бульбарных структурах изучаемые показатели продемонстрировали статистическую неоднородность. Анализ, проведенный при помощи критерия Краскелла-Уоллиса, не позволил исключить принадлежность к одной статистической группе для таких показателей как активность МАО-Б в коре полушарий ГМ, хвостатом ядре, таламусе и среднем мозге, а также для количества астроцитов в поле 17 коры больших полушарий (табл. 1).

Наибольшая активность МАО-Б регистрировалась в гипоталамусе (табл. 2), где ферментная активность нарастала по мере увеличения возраста. В раннем детском возрасте уровень МАО-активности достоверно увеличивался до 226 %

Рис. 2. Астроциты сосцевидных тел гипоталамуса. Фронтальный срез. Ж., 3 месяца.

Окраска по Снесареву. Об. 40, ок. 10.

относительно показателей плодов 2-й половины беременности. Во 2-м периоде детства ферментная активность в сосцевидных телах гипоталамуса продолжала расти, оставаясь выше пренатальных значений. К юношескому возрасту активность МАО-Б в гипоталамусе достигала максимальных значений, увеличиваясь в 3,1 раза по сравнению с фетальными показателями.

Прирост МАО-активности в промежуточном мозге характеризуется параллельным увеличением количества астроцитов (табл. 2). Уже на первом году жизни число астроцитов в гипоталамусе достоверно выше значений плодов 2-й половины беременности и новорожденных (рис. 1). Это увеличение прослеживается вплоть до 2-го периода детства, когда показатель содержания астроцитов в сосцевидных телах достигает максимальных значений. В возрасте от 12 лет до 21 года количество астроцитов в гипоталамусе демонстрирует незначительную тенденцию к снижению относительно 2-го периода детства, но остается достоверно выше соответствующих показателей плодов 2-й половины беременности и новорожденных. В гипоталамусе выявлены положительные корреляции активности МАО-Б с календарным возрастом (rs = 0.499; p < 0.001) и количества астроцитов с календарным возрастом (rs = 0.659; p = 0.009). Стандартизация медианных показателей активности МАО-Б и числа астроцитов по показателям плодов 2-й половины беременности и последующий корреляционный анализ позволили установить значимую взаимосвязь между изучаемыми показателями (рис. 2). Возрастное нарастание диэнцефальной МАО-Б-активности происходит параллельно увеличению числа астроцитов в сосцевидных телах гипоталамуса.

Установленная для гипоталамуса закономерность не соблюдалась в мозжечке и понто-бульбарных отделах. В продолговатом мозге не удалось выявить универсального однонаправленного возрастного прироста МАО-активности по мере увеличения возраста (табл. 2). Данный параметр транзиторно увеличивался в грудном возрасте, а затем достоверно снижался в период от 1 года до 7 лет. В юношеском возрасте наблюдалось повторное повышение МАО-активности до 143 % относительно значений у плодов 2-й половины беременности. На этом фоне число медуллярных астроцитов однонаправлено увеличивалось на протяжении изученных возрастных периодов (табл. 2). Это проявилось прямой корреляцией с календарным возрастом (rs = 0.459; p = 0.001).

Несколько иная ситуация наблюдалась на уровне варолиева моста, где активность МАО-Б достоверно коррелировала с календарным возрастом (rs = 0.560; p = 0.001), а количество астроцитов претерпевало фазные изменения (табл. 2). Начиная с раннего детства, активность МАО-Б в данной стволовой структуре достоверно выше значений плодов 2-й половины беременности. К юношескому возрасту - ферментная активность увеличивалась до 314 % по сравнению с фетальными показателями. Значимое увеличение количества астроцитов моста отмечалось сразу после рождения. Дальнейшее нарастание изучаемого показателя происходило в течении 1-го года жизни, достигая максимальных значений к 3-м годам. В последующие изученные возрастные периоды число астроцитов моста снижалось, и со 2-го периода детства изучаемый параметр в данном отделе ГМ остался на уровне достоверно ниже значений раннего детства, но превосходя пренатальные показатели.

На уровне мозжечка динамика изучаемых показателей весьма напоминала продолговатый мозг (табл. 2). Подсчет количества астроцитов в мозжечке продемонстрировал их двукратное увеличение в юношеском возрасте по сравнению с пренатальными значениями. Нарастание данного параметра отмечалось сразу после рождения, и, начиная с раннего детства, число астроцитов оставалось на одном уровне, достоверно превосходя значения плодов 2-й половины беременности, новорожденных и грудных детей. Количество астроцитов мозжечка прямо коррелировало с календарным возрастом (rs = 0.689; p = 0.001).

Мозжечок характеризуется относительно невысоким уровнем МАО-активности. В данном отделе заднего мозга ферментная активность достоверно увеличивается в раннем детстве относительно значений у плодов 2-й половины беременности, грудных и новорожденных детей. В возрасте 3 – 7 лет изучаемый показатель снижается в 1,8 раза по сравнению с ранним детским возрастом и повторно нарастает во 2-м периоде детства. В юношеском возрасте активность МАО-Б в мозжечке в 2 раза превосходит фетальные значения.

Обсуждение результатов исследования. В целом, полученные результаты продемонстрировали, что четкая прямая зависимость между числом астроцитов и активностью МАО-Б в развивающемся мозге человека прослеживается только на диэнцефальном уровне. Возрастное увеличение МАО-активности в структурах моста, продолговатого мозга и мозжечка не коррелирует с числом астроцитов в этих мозговых компартмен-тах. В тоже время, вектор изменений показате- лей остается однонаправленным, демонстрируя увеличение количества астроцитов и активности МАО-Б в головном мозге на ранних этапах развития человека. Данная закономерность качественно соответствует динамике числа глиоцитов и активности МАО-Б у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов [9, 13]. По-видимому, на ранних этапах онтогенеза этот процесс играет важную роль в регуляции нейрогенеза и возможно апоптотической элиминации нейроцитов [14]. В то же время, на поздних этапах онтогенеза данный процесс следует рассматривать как значимый механизм сенильной инволюции нервной ткани [13].