NEUROPEPTIDE Y-ERGIC NEURONS OF THE SMALL INTESTINE IN POSTNATAL ONTOGENESIS



Cite item

Full Text

Abstract

Objective - to demonstrate the localization, percentage and morphometric characteristics of NPY-immunoreactive (IR) neurons in the intramural ganglia of the myenteric (MP) and submucous neural plexus (SP) of the small intestine in rats of different age groups. Material and methods. The work was performed on 1-, 10-, 20-, 30-, 60-day-old and 2-year-old rats using immunohistochemical methods. Results. NPY-IR neurons were detected in the small intestine from the moment of birth and throughout all studied age periods. In the intramural ganglia of the MP, their number was very small and did not change significantly during ontogenesis. In the SP, NPY-IR neurons were detected in large numbers in newborns; the maximal number of the neurons was observed at 20-30 days. The average cross-sectional area of the NPY-IR cells in the SP was significantly larger than such area of immunonegative neurons in 10-day-old and older rats. Conclusions. Thus, neuropeptide Y is fairly common in various parts of the autonomic nervous system, including sympathetic, parasympathetic and metasympathetic, and plays an important role in the processes of age-related neuronal development.

Full Text

Введение. Нейропептид Y (НПY) участвует в регуляции различных процессов, включая насыщение, эмоциональное состояние, артериальное давление, гастроинтестинальную секрецию [2]. НПY играет роль нейротрансмиттера в автономной нервной системе и в большом количестве обнаруживается в волокнах, иннервирующих сердце, коронарные и мозговые артерии, сосуды скелетных мышц и кожи у крысы, кошки, морской свинки, человека [7, 14]. Также НПY широко распространен и в пищеварительном тракте, в том числе выявляется в волокнах, направляющихся к слизистой и мышечной оболочкам, а также гладким мышцам сосудов [2, 5, 6]. В симпатических ганглиях и интрамуральных ганглиях сердца НПY определяется с момента рождения, при этом в онтогенезе процент НПY-позитивных нейронов возрастает в течение 1-го месяца жизни [1, 9, 10]. Тем не менее, возрастные аспекты экспрессии нейропептида Y в метасимпатических интрамуральных энтеральных ганглиях остаются неясными. Целью настоящей работы явилось определение локализации и морфометрических характеристик НПYпозитивных нейронов в интрамуральных ганглиях двенадцатиперстной кишки крыс разного возраста от момента рождения до старости при помощи иммуногистохимических методов. Материал и методы. Работа выполнена на новорожденных, 10-, 20-, 30-, 60-суточных, 2-летних крысах (по 5 в каждой возрастной группе). Исследование проводили с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ № 775 от 12.08.1977 г. МЗ СССР). На проведение исследования получено разрешение этического комитета Ярославского государственного медицинского университета (№ 29 от 21.02.2019 г.). После введения летальной дозы уретана (3 г/кг внутрибрюшинно) животных перфузировали транскардиально раствором стандартного фоcфатно-cолевого буфеpа (PBS, 0,01М, pH 7,4) (БиолоТ, Россия), затем 4 % pаcтвоpом паpафоpмальдегида (Sigma, США) на PBS. После перфузии участок двенадцатиперстной кишки длиной 0,5 см извлекали и помещали в ту же фиксирующую смесь, в которой производили перфузию, на 1-2 ч. Серии срезов толщиной 12 мкм изготавливали на криостате. Для выявления нейронов, содержащих НПY, использовали первичные антитела кролика (Abcam, США, разведение 1:500), вторичные антитела были конъюгированы с флюорохромом - индокарбоцианином (Cy3, Jackson, США, разведение 1:100), дающим красную флюоресценцию. Для расчета доли иммунопозитивных нейронов, кроме метки к НПY, производили иммуномечение всей нейронной популяции при помощи антител от морской свинки к протеиновому генному продукту 9,5 (PGP9.5, Abcam, США, разведение 1:200), вторичные антитела были конъюгированы с флюорохромом флюоресцеин-изотиоцианатом (FITC, разведение 1:100, Jackson Immunoresearch, США), дающим зеленую флюоресценцию. Анализ препаратов проводили на флюоресцентном микроскопе Olympus BX43 (Токио, Япония) с соответствующим набором светофильтров и охлаждаемой цифровой CCDкамерой Tucsen TCC 6.1ICE c программным обеспечением ISCapture 3.6 (Китай). Для анализа размеров и процентного соотношения иммунопозитивных нейронов на цифровых изображениях гистологических препаратов использовали программу Image J (NIH, США, http://rsb.info.nih.gov/ij/). Долю иммунопозитивных нейронов определяли как их отношение к общему числу нейронов, которое принимали за 100 %. Анализу подлежали нервные клетки, срез которых прошел через ядро с ядрышком. Для определения площади сечения нейронов в случайном порядке брали 100 нейронов, иммунопозитивных к каждому из исследованных маркеров в каждой возрастной группе. Математическая обработка данных проведена с использованием пакета прикладных программ Sigma Plot (StatSoft, USA). Все величины представлены как средняя арифметическая ± ошибка среднего. Значимость различий средних величин определяли по методикам ANOVA, критериям Вилкоксона и Манна-Уитни. Достоверными считали различия при р<0,05. Результаты исследования. НПY-иммунореактивные (НПY-ИР) нейроны обнаруживали в тонкой кишке в интрамуральных ганглиях межмышечного сплетения (МС) уже с момента рождения и на протяжении остальных изучаемых возрастных периодов. Тем не менее, количество их было весьма небольшим и значимо в онтогенезе не менялось (табл. 1). В ПС НПY-ИР-нейроны выявляются в большем проценте с момента рождения (рисунок, см. табл. 1). Их доля значимо увеличивалась в возрасте 20-30 сут, а затем уменьшалась у 2-месячных (p<0,05) и значимо не менялась у старых 2-летних крыс (p>0,05). Среднее значение площади сечения НПY-ИРнейронов увеличивалось в онтогенезе с момента рождения в течение первых 2 мес жизни (табл. 2). В ПС средние значения площадей сечения НПY-ИР-клеток были значимо больше таковых иммунонегативных нейронов у 10-суточных и более взрослых крыс (р<0,05). В МС средние площади сечения НПY-ИР-и иммунонегативных нейронов значимо не отличались друг от друга (р>0,05). Обсуждение полученных данных. Таким образом, результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что нейроны интрамуральных метасимпатических ганглиев кишки к моменту рождения содержат НПY. Результаты нашей работы подтверждают ранее полученные сведения о преимущественной локализации НПY в нейронах ПС по сравнению с МС [6, 12]. Cчитается, что у грызунов ПС формируется лишь после 1-й недели жизни [1, 6], однако, мы обнаружили НПY-ИР-нейроны в ПС в большом количестве уже у новорожденных. Доля НПY-ИР-нейронов в ПС не остается постоянной, наблюдаются подъем и последующий спад в возрасте 20-30 сут по сравнению с другими возрастными группами. В отличие от этого у грызунов наблюдается возрастание доли НПY-ИР-нейронов в симпатических ганглиях в течение 1-го месяца жизни [9]. Наиболее выраженное увеличение доли НПY-ИР-нейронов ранее отмечено нами в интрамуральных ганглиях сердца, где НПY экспрессируют свыше 90 % нейронов [10]. В онтогенезе размеры нейронов ганглиев автономной нервной системы возрастают [1, 8-11]. Основное увеличение размеров нейронов интрамуральных ганглиев тонкой кишки, в том числе НПY-ИР, мы наблюдали в первые 10 сут жизни, которое продолжалось до конца 2-го месяца жизни, что соответствует нашим ранее полученным данным [11]. Согласно литературным данным, большинство НПY-ИР-нейронов содержат фермент синтеза ацетилхолина - холинацетилтрансферазу [5, 12]. НПY оказывает прямое тормозящее влияние на моторику и секрецию кишечника. Ингибирующее влияние НПY на секреторную функцию кишки реализуется путем активации Y1-постсинаптических рецепторов энтероцитов и нейрональных пресинаптических Y2-рецепторов. НПY тормозит моторику кишки, ингибируя выделение ацетилхолина из терминалей. При этом действие реализуется за счет Y2-рецепторов [5, 6, 15]. Учитывая, что нейроны ПС участвуют в регуляции секреции, можно предположить, что в возрасте 20-30 сут происходит окончательное формирование секреторной функции тонкой кишки, связанное с переходом с молочного питания на самостоятельное. При этом НПY может играть особую роль в становлении функции тонкой кишки, действуя не только в качестве котрансмиттера, но и как трофический фактор. Кроме влияния на тонус сосудов, деятельность сердца, секреторную и моторную функцию пищеварительного тракта, нейропептид Y дает трофические эффекты, в частности способствует нейрогенезу, ангиогенезу, гипертрофии миокарда [2, 3, 13]. В кишке НПY играет также важную роль в модулировании функций иммунных клеток и эпителиального барьера. При воспалении кишечника содержание НПY снижается [4]. Заключение. Таким образом, в большинстве ганглиев автономной нервной системы у грызунов в процессе возрастного развития происходит увеличение доли НПY-содержащих нейронов. Этот процесс в различных ганглиях протекает гетерохронно. Наибольшее увеличение отмечается в интрамуральных ганглиях сердца, минимальное - в интрамуральных метасимпатических ганглиях кишки. Наряду с этим, НПY играет важную роль в процессах возрастного развития нейронов автономной нервной системы. Детальное исследование НПY-ергической системы позволит существенно расширить представления о нейропептидной системе регуляции функций организма. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: П. М. М. Сбор и обработка материала: А. Ф. Б. Статистическая обработка данных: А. Ф. Б. Анализ и интерпретация данных: А. Ф. Б., П. М. М. Написание текста: П. М. М. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.
×

About the authors

P. M. Maslyukov

Yaroslavl’ State Medical University

Department of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000

P. A. Vyshnyakova

Yaroslavl’ State Medical University

Department of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000

D. A. Aryaeva

Yaroslavl’ State Medical University

Department of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000

A. F. Budnik

Department of Normal and Pathological Anatomy 173 Chernyshevskogo St., Nalchik 360004

References

  1. Маслюков П. М., Будник А. Ф., Ноздрачев А. Д. Нейрохимические особенности узлов метасимпатической системы в онтогенезе // Успехи геронтологии. 2017. Т. 30, № 3. С. 347-355.
  2. Ноздрачев А. Д., Маслюков П. М. Нейропептид Y и автономная нервная система // Журн. эволюцион. биохим. и физиол. 2011. Т. 47, № 2. С. 105-112.
  3. Czarnecka M., Lu C., Pons J., Maheswaran I., Ciborowski P., Zhang L., Cheema A., Kitlinska J. Neuropeptide Y receptor interactions regulate its mitogenic activity // Neuropeptides. 2019. Vol. 73. P. 11-24. doi: 10.1016/j.npep.2018.11.008
  4. Chandrasekharan B., Nezami B. G., Srinivasan S. Emerging neuropeptide targets in inflammation: NPY and VIP // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2013. Vol. 304, № 11. G949-G957.
  5. Cox H. M. Neuropeptide Y receptors; antisecretory control of intestinal epithelial function // Auton. Neurosci. 2007. Vol. 133, № 1. P. 76-85.
  6. Furness J. B. The enteric nervous system. Oxford: Blackwell Publishing, 2006.
  7. Hodges G. J., Jackson D. N., Mattar L., Johnson J. M., Shoemaker J. K. Neuropeptide Y and neurovascular control in skeletal muscle and skin // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2009. Vol. 297, № 3. R546-555.
  8. Masliukov P. M., Emanuilov A. I., Moiseev K., Nozdrachev A. D., Dobrotvorskaya S., Timmermans J. P. Development of non-catecholaminergic sympathetic neurons in para- and prevertebral ganglia of cats // Int. J. Dev. Neurosci. 2015. Vol. 40. P. 76-84.
  9. Masliukov P. M., Konovalov V. V., Emanuilov A. I., Nozdrachev A. D. Development of neuropeptide Y-containing neurons in sympathetic ganglia of rats // Neuropeptides. 2012. Vol. 46, № 6. P. 345-352.
  10. Masliukov P.M., Moiseev K., Emanuilov A. I., Anikina T.A., Zverev A. A., Nozdrachev A. D. Development of neuropeptide Y-mediated heart innervation in rats // Neuropeptides. 2016. Vol. 55. P. 47-54.
  11. Masliukov P. M., Moiseev K., Budnik A. F., Nozdrachev A. D., Timmermans J.-P. Development of calbindin- and calretininimmunopositive neurons in the enteric ganglia of rats // Cell Mol. Neurobiol. 2017. Vol. 37, № 7. P. 1257-1267.
  12. Mongardi Fantaguzzi C., Thacker M., Chiocchetti R., Furness J. B. Identification of neuron types in the submucosal ganglia of the mouse ileum // Cell Tissue Res. 2009. Vol. 336, № 2. P. 179-189.
  13. Saraf R., Mahmood F., Amir R., Matyal R. Neuropeptide Y is an angiogenic factor in cardiovascular regeneration // Eur. J. Pharmacol. 2016. Vol. 776. P. 64-70.
  14. Tan C. M.J., Green P., Tapoulal N., Lewandowski A. J., Lee-son P., Herring N. The Role of Neuropeptide Y in Cardio vascular Health and Disease // Front. Physiol. 2018 Vol. 9. P. 1281. doi: 10.3389/fphys.2018.01281
  15. Tough I. R., Forbes S., Tolhurst R., Ellis M., Herzog H., Bornstein J. C., Cox H. M. Endogenous peptide YY and neuropeptide Y inhibit colonic ion transport, contractility and transit differentially via Y1 and Y2 receptors // Br. J. Pharmacol. 2011. Vol. 164. P. 471-484.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Maslyukov P.M., Vyshnyakova P.A., Aryaeva D.A., Budnik A.F.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 0110212 от 08.02.1993.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies