MORPHOMETRIC EVALUATION OF THE NEUROPROTECTIVE EFFECT OF THE EXTRACT OF ASTRAGALUS MEMBRANACEUS ON THE BRAIN OF RATS SUBJECTED TO IMMOBILIZATION STRESS

Full Text

Актуальной проблемой в современной медицине является профилактика и лечение стрессовых состояний, являющихся фактором и нередко сопутствующим фоном множества психоневрологических, терапевтических и хирургических заболеваний [8, 12, 14]. В борьбе со стрессовыми состояниями представляется необходимым применение растительных средств, оказывающих нейромодулирующее, антиоксидантное, нейропротективное комплексное действие [3, 5]. Астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus) издавна широко используется в традиционной медицине Китая, Кореи и Монголии как адаптогенное, тонизирующее и восстановительное средство при усталости, общей слабости, многих хронических, в частности, неврологических и сердечно-сосудистых заболеваниях [5, 6]. Широкий диапазон лечебного действия указанного растения обусловлен содержанием различных групп биологически активных соединений: изофлавоноидов, тритерпеновых сапонинов, полисахаридов, а также аминокислот и микроэлементов [3, 5]. Astragalus membranaceus обладает нейромодулирующей, антиоксидантной и вазодилатирующей активностью [9, 15-17], оказывает нейропротективное действие при острой ишемии головного мозга [7, 11]. Однако его влияние на морфофункциональное состояние головного мозга при стрессорном воздействии мало изучено. Цель настоящего исследования - анализ морфологических изменений в головном мозгу у крыс при иммобилизационном стрессе и морфометрическая оценка нейропротективного действия экстракта Astragalus membranaceus (ЭА). Материал и методы. В работе использовали крыс линии Вистар массой 180-200 г обоего пола, разделенных на 3 группы (по 6 животных в каждой группе): 1-ю группу составили интактные крысы; 2-ю (контрольную) группу - крысы, подвергавшиеся иммобилизационному стрессу; 3-ю группу - крысы, получавшие ЭА и подвергнутые иммобилизационному стрессу. Средство из Astragalus membranaceus (Fish.) Bunge получали путем экстракции измельченных корней этанолом (60%), концентрирования и высушивания в вакуум-сушильном шкафу. Сухой ЭА разводили дистиллированной водой, вводили крысам внутрижелудочно в дозе 50 мг/кг однократно в течение 7 сут, последнее введение осуществляли за 1 ч до начала эксперимента. Животным контрольной группы вводили дистиллированную воду по аналогичной схеме. Иммобилизационный стресс у крыс вызывали путем фиксации их конечностей в положении лежа на спине к деревянной платформе в течение 18 ч. После эксперимента крыс мгновенно декапитировали, извлекали головной мозг и помещали на 1 мес в 10% раствор нейтрального формалина, вырезали из него фронтальные участки на уровне передних теменных областей. Образцы после стандартной гистологической обработки заливали в парафин, делали срезы толщиной 5 мкм и окрашивали крезиловым фиолетовым [2]. Гистологический и морфометрический анализ микропрепаратов головного мозга проводили с использованием светового микроскопа Motic DMW-B1-223 ASC (Мotic, Китай), программы «Мotic Images, 2000»: в III-V слоях коры большого мозга и области СА1 гиппокампа (на площади 150×300 мкм) [1] подсчитывали количество и определяли доли неизмененных, гиперхромных сморщенных нейронов и нейронов с признаками дистрофии. Оценку статистической значимости полученных данных проводили по t-критерию Стьюдента. Результаты исследования. У крыс контрольной группы в коре большого мозга были отмечены спазм, дистония микрососудов, отек эндотелия и расширение периваскулярных пространств, а также повреждение нейронов (рисунекроза, отличались окрашиванием цитоплазмы в темно-синий цвет и темным плохо различимым ядром неправильной формы - «гиперхромные сморщенные нейроны». Были обнаружены также погибающие нейроны с признаками необратимой дистрофии (аутофагия): отчетливо выраженной вакуолизацией цитоплазмы, изменением формы тела, эксцентричным положением ядра. Нередко отмечался перицеллюлярный отек, цитолиз, сопровождающийся, как правило, нейронофагией. Наряду с указанными повреждениями, были видны участки нервной ткани, содержавшие неизмененные нейроны. Они имели правильную форму тела, хорошо различимое округлое ядро и светлую цитоплазму. При морфологическом исследовании гиппокампа у животных контрольной группы обнаружено, что острый иммобилизационный стресс приводил к изменениям его структуры преимущественно в поле СА1, где были отмечены дезинтеграция пирамидного слоя, повреждение нейронов с образованием гиперхромных сморщенных и с признаками дистрофии (см. рисунок, в). У крыс, получавших ЭА, изменения сосудов, периваскулярный отек были незначительными, а повреждения нейронов менее выраженными, чем в контроле: в коре полушарий большого мозга доля гиперхромных сморщенных нейронов была значимо меньше (таблица); нейроны с признаками дистрофии характеризовались обратимыми изменениями в виде слабой вакуолизации цитоплазмы, острого набухания нейронов (см. рисунок, б). Доля неизмененных нейронов в гиппокампе (см. рисунок, г) была значимо больше, чем в контроле (см. таблицу). Морфометрический анализ показал, что ЭА оказывал нейропротективное действие: в коре большого мозга доля неизмененных нейронов была больше в 2 раза, гиперхромных сморщенных нейронов - в 3 раза меньше, чем в контроле; доля нейронов с признаками дистрофии была равной показателю в контроле, но признаки дистрофических изменений нейронов в большинстве случаев свидетельствовали об их обратимости в отличие от таковых в контроле. В гиппокампе доля неизмененных нейронов была больше в 2 раза, гиперхромных нейронов - в 4,6 раза меньше, а с признаками дистрофии - меньше в 1,5 раза, чем в контроле (см. таблицу), доля неизмененных нейронов (см. рисунок, г) в гиппокампе была сопоставима с таковой у интактных крыс. Обсуждение полученных данных. В наших исследованиях острый иммобилизационный стресс у крыс вызывал повреждение нейронов в коре передней теменной области и поля СА1 гиппокампа, что согласуется с данными литературы [10, 13]. Нейроны указанных областей крайне чувствительны к стрессу из-за высокой плотности рецепторов глутамата, а также особенностей ангиоархитектоники и локального кровоснабжения [8]. Стресс вызывает избыточный выброс глутамата из окончаний перевозбужденных нейронов, что приводит к запуску серии патологических механизмов: гиперактивации рецепторов глутамата, развитию глутамат-кальциевого каскада реакций, генерации свободных радикалов [13]. Они, вероятно, являются основными причинами повреждения и гибели нейронов. К повреждающим факторам относят и уменьшение кровоснабжения указанных участков мозга из-за гиперчувствительности локальных микрососудов к вазоконстрикторному действию избытка катехоламинов при их стресс-индуцированной гиперсекреции [4]. Принимая во внимание, что стрессовые повреждения структур головного мозга обусловлены развитием цепи разных взаимосвязанных патологических процессов, становится очевидным, что нейропротекторное действие лекарственного средства будет более выраженным при комплексном воздействии на них. Как уже было отмечено выше, Astragalus membranaceus содержит группы активных соединений: сапонины (астрагалозиды), полисахариды, изофлавоноиды, они обладают разным спектром фармакологических свойств. Показано, что Astragalus membranaceus, его действующие соединения проявляют нейромодулирующую, противоглутаматную, антиоксидантную, вазорелаксирующую активность в экспериментах in vitro и in vivo. Так, изофлавоноиды растения оказывают антиоксидантное, противоглутаматное, нейропротективное влияние на культуры нейронов при нейротоксическом воздействии глутаматом [15, 16]. Выделенное из растения вещество - астрагалозид IV обладает нейропротективной активностью при острой ишемии головного мозга [7, 11]. Экстракт растения и его активные соединения полисахариды защищают эндотелий сосудов, дают вазорелаксирующий эффект при повреждении их вазоконстрикторными агентами [17]. Наличие указанных фармакологических свойств у данного растения характеризует его как потенциально эффективное средство, способное предупреждать развитие основных механизмов повреждения структур головного мозга при стрессовых расстройствах. Проведенные гистологические и морфометрические исследования показали, что введение ЭА при остром иммобилизационном стрессе оказывало защитное действие на нейроны коры большого мозга и гиппокампа крыс. Очевидно, что нейропротективное влияние Astragalus membranaceus на структуры мозга обусловлено комплексным действием его активных соединений на цепь базисных патологических процессов при состоянии, индуцированном стрессом.

About the authors

S. M. Gulyaev

Institute of General and Experimental Biology, RAS Siberian Branch

Email: s-gulyaev@inbox.ru

L. N. Shantanova

Institute of General and Experimental Biology, RAS Siberian Branch

E. T. Batotsyrenova

Institute of General and Experimental Biology, RAS Siberian Branch

Email: elvibato.uu@yandex.ru

References

Supplementary files