CHANGES OF THE ULTRASTRUCTURE OF SYNAPSES IN THE ANTERIOR CORTICAL NUCLEUS OF THE AMYGDALA OF THE BRAIN OF FEMALE RATS DEPENDING ON THE LEVELS OF SEX HORMONES

Full Text

Известно, что функционирование ЦНС, обеспечивающее протекание процессов высшей нервной деятельности и их психических проявлений, определяется состоянием межнейрональных связей, отростков нейронов и синаптических контактов. В настоящее время синапсоархитектоника является одной из наиболее важных проблем в изучении мозга. Это объясняется тем, что организация межнейрональных связей лежит в основе системной деятельности мозга, механизмов адаптации, обучения, компенсации нарушенных функций [2]. Синапсы обладают стабильной пространственной организацией, высокой пластичностью и являются ключевым местом коммуникации между нейронами [5, 13, 14]. Миндалевидное тело (МТ) мозга занимает ведущее место в интеграции деятельности трех основных регуляторных систем организма - нервной, эндокринной и иммунной. Фундаментальные исследования МТ мозга в рамках проблем лимбической системы мозга показали, что оно участвует в организации адаптивного поведения человека и животных, формировании эмоций и памяти. Кроме того, МТ выполняет важную роль как звено репродуктивной системы организма [7]. К числу элементов нейроэндокринной системы мозга относится переднее кортикальное ядро (ПКЯ) МТ мозга [4, 7]. Поэтому целью настоящего исследования стало изучение изменений ультраструктуры синапсов в ПКЯ МТ мозга до и после овариэктомии и после заместительной гормональной терапии у крыс. Материал и методы . Исследование выполнено на половозрелых самках-крыс линии WAG/Rij массой 200-220 г в возрасте 6 мес (n=9). Крыс содержали в условиях вивария биологического факультета Башкирского государственного университета, характеризующихся постоянством комнатной температуры (20-22 ºC) и уровнем влажности. Животные находились в стандартных пластмассовых клетках по 3-4 особи, еду и питье получали ad libitum. Овариэктомию проводили по общепринятой методике [3]. Спустя 1 мес овариэктомированным животным вводили 17β-эстрадиол (в дозе 10 мкг/100 г массы тела), растворенный в стерильном персиковом масле 1 раз в сутки в течение 2 сут, а затем (на 3-и сутки) вводили 17β-эстрадиол в совокупности с прогестероном (в дозе 5 мг/100 г массы тела животного). Содержание животных и все экспериментальные манипуляции осуществляли в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденными приказом МЗ СССР от 12.08.1977 г. Животных декапитировали под эфирным наркозом. Для проведения электронно-микроскопических исследований материал фиксировали путем погружения в охлажденный 2,5% глутаральдегид на какодилатном буферном растворе (pH 7,2-7,4) и дополнительно в 2% растворе OsO4 на том же буфере, обезвоживали в этаноле восходящей концентрации и заливали в эпон-812. Ультратонкие срезы готовили на ультратоме LKB-III 8800 (LKB, Швеция), контрастировали 2% водным раствором уранилацетата и цитратом свинца (по Рейнольдсу) и изучали в трансмиссионном электронном микроскопе JEM1011CX II (JEOL, Япония). Структурно-функциональный анализ синапсов осуществляли согласно классификации, приведенной в монографии В. В. Семченко и соавт. [6]. Асимметричные и симметричные синапсы описывали согласно классификации В. В. Семченко и соавт. [6] и S. Matsuda и соавт. [9]. На электронных микроскопических фотографиях (общей площадью 1517 мкм2) было зарегистрировано 285 синапсов. Статистическую обработку данных проводили, используя программу «Statistica» v.7.0 (Stat Soft Inc., США). Для сравнения качественных признаков использовали z-критерий с поправкой Йетса на непрерывность. Различия считали статистически значимыми при P≤0,05. Результаты исследования . В ПКЯ МТ мозга на основании характера пресинаптической части и расположения контакта на нейроне были выявлены различные типы синапсов: аксосоматические, аксодендритные, аксошипиковые, дендродендритные и аксоаксонные. Чаще всего определялись аксодендритные синапсы, они располагались на основных стволах дендритов (рисунок, 1, а-д). В основном встречались дендриты крупных размеров со светлой цитоплазмой. В них отчетливо определялись митохондрии разной формы и размеров, эндоплазматическая сеть и рибосомы. Аксоны имели темную цитоплазму, в ее состав входили мультивезикулярные тельца и гранулы гликогена. Синаптические пузырьки имели округлую форму и разные размеры. В концевых расширениях аксонов находились митохондрии, обеспечивающие энергией, которая необходима для синаптической передачи. Компонентами аксоплазмы являлись нейрофиламенты и микротрубочки. На активное функциональное состояние контактов указывали наполненность синаптическими пузырьками аксонных терминалей с многочисленными митохондриями, наличие в шипиках хорошо выраженного шипикового аппарата и изменение кривизны синаптических мембран (см. рисунок, в). Об этом же свидетельствовало формирование сложных по строению синаптических комплексов дивергентного (см. рисунок, д) и конвергентного типов (см. рисунок, г). Аксосоматические аксонные и дендро-дендритные синапсы встречались довольно редко (табл. 1). В перикарионе нейронов определялись митохондрии, эндоплазматическая сеть, полирибосомы, комплекс Гольджи. В аксонах имелись синаптические пузырьки. Ширина синаптической щели не превышала 20 нм. По степени выраженности плотных проекций (специализированная часть цитоматрикса) синаптические контакты подразделялись на асимметричные и симметричные. Синапсы с асимметричными мембранами имели меньшую электронную плотность аксоплазмы. Они содержали, как правило, округлые синаптические пузырьки одного или нескольких размеров, которые часто группировались у пресинаптической мембраны. Асимметричные (возбуждающие) синапсы характеризовались увеличением постсинаптического утолщения в условиях усиленного функционирования. Симметричные (тормозные) синапсы имели синаптические пузырьки овальной или дисковидной формы и были менее многочисленны. Асимметричные синапсы чаще располагались на мелких дендритах и их шипиках (см. рисунок, б), у них значительнее выражена асимметрия и осмиофилия постсинаптической мембраны, симметричные синапсы - на телах нейронов, стволах дендритов, постсинаптическая мембрана имела слабо выраженную полоску осмиофильного вещества. Частота их встречаемости указана в табл. . По типу искривления плоскости синаптического контакта выявлены синапсы с плоским, положительно и отрицательно искривленным контактом (см. рисунок), что в большей степени связано с функциональным состоянием синапсов. Относительная встречаемость синапсов в зависимости от характера кривизны постсинаптической мембраны приведена в табл. 2. В большинстве случаев постсинаптические мембраны были сплошными, а иногда прерывистыми, такие синапсы, имеющие несколько активных зон, носят название перфорированных (см. рисунок, г). После заместительной терапии обнаружено увеличение их доли с 14,3±1,2 до 50,0±1,2% (P≤0,05). Анализ численности синапсов в ПКЯ МТ мозга у крыс линии WAG/Rij показал, что овариэктомия приводила к снижению общего количества синапсов, а заместительная гормональная терапия - к повышению. После овариэктомии мы наблюдали нарушение дискретности синаптических пузырьков - четкость их контуров терялась, мембраны многих из них выглядели «размытыми». Морфологические изменения после заместительной гормональной терапии свидетельствовали о наличии восстановительных процессов в ПКЯ МТ мозга. В ходе проведенного анализа были выявлены различные типы синапсов: аксодендритные, аксосоматические и аксоаксонные синапсы. Кроме того, были обнаружены количественные различия: по степени выраженности плотных проекций в контрольной группе и после овариэктомии преобладали асимметричные синапсы, по типу искривления плоскости синаптического контакта - синапсы с положительно искривленным контактом. После заместительной терапии наблюдалось незначительное снижение количества асимметричных синапсов, большинство из них имели отрицательно искривленный контакт. Определялись также сложные синаптические комплексы дивергентного и конвергентного типов, что свидетельствовало об активном функциональном состоянии контактов. Обсуждение полученных данных. Полученные данные показали, что количественное соотношение синапсов в ПКЯ МТ мозга у крыс линии WAG/Rij меняется в разных экспериментальных группах животных в зависимости от уровня женских половых гормонов, что согласуется с данными литературы [10, 11]. После овариэктомии наблюдается снижение общей численной плотности синапсов. После заместительной гормональной терапии происходит увеличение общего количества синапсов и числа перфорированных синапсов, что свидетельствует об эстрогенной активации синапсов [6], и это, возможно, приводит к повышению эффективности нейротрансмиссии [8]. Известно, что эстрадиол оказывает модулирующее влияние на нейрональную возбудимость, меняя пластические свойства терминалей аксонов, например, увеличивает нейрональную пластичность [10]. Под действием эстрадиола происходит изменение К+-тока через постсинаптическую мембрану нейронов МТ и потенцирование рецепторов АМРА (рецептор α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты, ионотропный рецептор глутамата) в пирамидных клетках поля СА1 гиппокампа [11]. Эстрадиол вызывает гиперполяризацию нейронов в медиальной части МТ и нейронов аркуатной области гипоталамуса, а также пластичность ГАМК-синапсов [12]. Выявленные в нашей работе изменения синапсов могут быть предпосылкой к их деструкции и полному исчезновению, а обнаруженные сближения и стыковки синаптических пузырьков и пресинаптической мембраны, возможно, нарушают выделение медиатора, ухудшают синаптическую передачу, т.е. приводят к нарушению их функциональной активности [1]. Таким образом, анализ синаптического аппарата ПКЯ МТ мозга крыс линии WAG/Rij позволяет заключить, что в результате недостатка женских половых гормонов, вызванного удалением яичников, через 1 мес выявляются как количественные (в сторону уменьшения), так и деструктивные изменения синапсов, что, возможно, приводит к нарушению функционального состояния организма в целом. Согласно полученным нами данным, заместительная гормональная терапия улучшает морфофункциональное состояние синаптического аппарата ПКЯ МТ мозга крыс линии WAG/Rij.

About the authors

I. I. Sadrtdinova

Bashkir State University

Email: indira.ildarovna@mail.ru

Z. R. Khismatullina

Bashkir State University

Email: hismatullinazr@mail.ru

References

Supplementary files