ASCORBIC ACID EFFECTS ON THE MORPHOMETRIC PARAMETERS OF NEURONS IN THE MOTOR CORTEX AND THE CAUDATE NUCLEUS OF GUINEA PIGS AFTER MODELING A SURGICAL ABDOMINAL WALL WOUND

Full Text

Аскорбиновая кислота (АК), выступая в роли донора электронов, является мощным антиоксидантом [6]. В этом качестве она способна обеспечивать превентивные и терапевтические эффекты в отношении нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона [7, 9]. Экспериментальные исследования показали высокую степень накопления АК в различных структурах головного мозга [9]. Однако морфологические изменения в головном мозгу под влияния АК на сегодняшний день остаются неизученными. Известно, что хвостатое ядро, наряду с мозжечком, получает информацию от двигательной коры, отвечающей за реализацию произвольных сознательных движений [8]. Помимо управления двигательными функциями, хвостатое ядро активно участвует в нейрофизиологических механизмах обучения и памяти [13]. Кровоснабжение хвостатого ядра осуществляется сосудами (в основном ветвями средней и передней мозговой артерий), патология которых у человека наиболее часто приводит к инсульту [8]. Исследование выполнено на морских свинках, которые, подобно человеку, не способны синтезировать эндогенную АК и зависят от её поступления с пищей [6]. Известно, что в условиях хирургического стресса АК может демонстрировать противоположные прооксидантные свойства, приводя к увеличению образования перекиси водорода и высоко реактивных повреждающих гидроксильных радикалов [11]. Поэтому в настоящей работе эффекты АК изучались не только после её введения интактным животным, но и после моделирования операционной раны. Цель исследования заключалась в изучении влияния аскорбиновой кислоты на структуру хвостатого ядра и двигательной коры у морских свинок при моделировании раневого процесса брюшной стенки. Материал и методы. Работа выполнена на 13 морских свинках, подразделенных на 4 группы. Группа 1 включала интактных животных, группа 2 - животных, получавших 0,2 мл 5 % раствора АК подкожно каждый день. Морским свинкам групп 3 и 4 был произведен разрез брюшной стенки на протяжении 3 см с последующим наложением шва. Животным группы 4 ежесуточно вводили АК в течение 7 сут до и после операции. Все эксперименты выполнены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. № 755) и с рекомендациями Международного комитета по науке о лабораторных животных, поддержанных ВОЗ, директивой Европейского Парламента № 2010/63/EU от 22.09.2010 г. «О защите животных, используемых для научных целей» и разрешением регионального этического комитета КГМУ, протокол № 3 от 27.10.2015 г. Различия в концентрации АК определяли по уровню её экскреции с мочой дихлорлиндофеноловым способом. Значимо более высокий уровень АК в моче (в 1,5-2 раза) наблюдался во 2-йи 4-й группах по сравнению с 1-йи 3-й. Головной мозг морских свинок фиксировали в 10 % растворе нейтрального забуференного формалина и заливали в парафин. Серийные срезы толщиной 10 мкм окрашивали крезиловым фиолетовым ацетатом. В каждой изученной группе просмотрены 10 срезов. В качестве показателей метаболической активности определяли площадь сечения нейронов и их ядер в цитоархитектонических слоях двигательной коры [1-4]. Оценку трофики хвостатого ядра оценивали путём подсчёта плотности и площади кровеносных сосудов [5]. С помощью программы Image J при увеличении в 400 раз определяли площадь сечения перикарионов и их ядер, плотность расположения нейронов, площадь сечения сосудов и их плотность, площадь волокнистого компонента «patches» (на площади 1700 мкм2 в хвостатом ядре). При увеличении в 100 раз измеряли толщину двигательной коры. Микрофотографии препаратов выполнены с помощью микроскопа Leica CME 3-2 (Германия) и цифровой камеры Micromed MVV 5000 (Китай). На препаратах хвостатого ядра измерены 11 796 нейронов, в двигательной коре - 1718 нейронов. В каждом из изученных трех слоев двигательной коры проанализированы от 523 до 613 нейронов. Обработка полученных данных осуществлялась с помощью вариационной статистики. Для определения значимости различий между выборками применяли непараметрический тест Манна-Уитни. Различия считали значимыми при р<0,05. Результаты исследования. Микроструктура головного мозга животных, которым вводили АК, всегда была качественно лучше, чем у других животных. Это проявлялось более чётким разграничением границ матрикса и волокнистого компонента, отчётливыми контурами перикарионов и ядер нейронов, лучшей визуализацией вещества Ниссля (рис. 1, 2). После 14 сут введения АК морским свинкам (группа 2) размеры перикарионов и ядер нейронов в хвостатом ядре увеличивались на 11,0 и 18,8 % соответственно, а плотность расположения нейроцитов увеличивалась на 9,3 %; площадь сечения сосудов увеличивалась более чем в 2 раза по сравнению с интактными животными. Однако в исследованных выборках эти различия не были статистически значимыми (таблица). В хвостатом ядре после моделирования операционной раны размеры перикарионов уменьшались на 10,6 %, а ядер нейронов - на 17,0 %. При этом плотность нейронов в экспериментальной группе 3 значимо увеличивалась, а площадь сечения сосудов уменьшалась (р<0,05). Толщина двигательной коры (рис. 3) была значимо больше у животных группы 2, получавших АК, по сравнению с группой 4 послеоперационных животных, получавших АК. Размеры перикарионов нейронов двигательной коры после введения АК животным группы 2 значимо увеличивались во II, V и VI слоях (см. рис. 3), а плотность нейронов была меньше, чем в контрольной группе 1 и группе 4 послеоперационных животных, получавших АК. После моделирования операционной раны в группе 3 размеры перикарионов во всех слоях двигательной коры уменьшались по сравнению с контрольной группой 1. Различия между экспериментальной и контрольной группами были характерны для показателей III и IV цитоархитектонических слоев (р<0,05) (см. рис. 3). Обсуждение полученных данных. Анализ результатов нашего исследования показал, что наиболее выраженные эффекты АК при введении 0,2 мл 5 % раствора в течение 14 сут заключаются в увеличении размеров перикарионов во II-VI слоях двигательной коры (см. рис. 3, г) и увеличении площади сечения кровеносных сосудов в хвостатом ядре. Это свидетельствует об усилении метаболической активности нейронов на фоне приёма аскорбиновой кислоты, что, прежде всего, связано с улучшением трофики нейронов за счёт продемонстрированного в настоящей работе вазодилатирующего эффекта в отношении сосудов головного мозга. В свою очередь, как показали исследования других авторов, вазодилатирующий эффект аскорбиновой кислоты может быть связан с повышением концентрации оксида азота [12]. Более того, витамин С способен инициировать ангиогенез, образование новых кровеносных сосудов за счёт усиления пролиферации клеток сосудистой стенки и синтеза коллагена IV типа [14]. Не исключено, что увеличение общей площади сосудов в срезах хвостатого ядра является результатом сочетанного эффекта вазодилатации и неоангиогенеза. В свою очередь, увеличение метаболической активности может быть связано не только с улучшением трофики, но и участием аскорбиновой кислоты во внутриклеточных биохимических процессах в качестве ко-фактора ферментов и непосредственным воздействием на экспрессию генов [10]. Результаты настоящего исследования демонстрируют потенциальную необходимость более подробного изучения воздействия аскорбиновой кислоты на нейроны коры больших полушарий. После моделирования раневого процесса наблюдалось уменьшение толщины двигательной коры и размеров её перикарионов III и IV слоев. В хвостатом ядре увеличивалась плотность нейронов и уменьшалась площадь сечения кровеносных сосудов. Эти данные свидетельствуют о негативном влиянии операционного вмешательства и общего наркоза на метаболическую активность нейронов коры больших полушарий и ухудшение трофики нервной ткани в этих условиях. Введение аскорбиновой кислоты до и после операции лишь частично сглаживает последствия хирургического стресса, незначительно увеличивая размеры нейронов III-VI цитоархитектонических слоёв двигательной коры и площадь сечения сосудов в хвостатом ядре. Таким образом, аскорбиновая кислота способна увеличивать метаболическую активность нейронов двигательной коры и улучшать кровоснабжение хвостатого ядра, что можно рассматривать как профилактический эффект в отношении возникновения нейродегенеративных изменений и нарушений мозгового кровообращения. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: Т. А. И. Сбор и обработка материала: Н. А. Н., Т. А. И. Статистическая обработка данных: Н. А. Н., Т. А. И. Анализ и интерпретация данных: Н. А. Н., Т. А. И. Написание текста: Н. А. Н., Т. А. И. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

N. A. Nikishina

Kursk State Medical University

Department of Histology, Embryology, Cytology 3 K. Marx St., Kursk 305041

T. A. Ishunina

Kursk State Medical University

Email: ishunina@gmail.com
Department of Histology, Embryology, Cytology 3 K. Marx St., Kursk 305041

References

Supplementary files