MorphologyMorphologyМорфология1026-35432949-2556Eco-Vector39898610.17816/morph.398986ArticlesСтатьиROLE OF NITRIC OXIDE IN APOPTOSIS OF RETINAL NEURONS IN HUMAN FETUSESРОЛЬ ОКСИДА АЗОТА В АПОПТОЗЕ НЕЙРОНОВ СЕТЧАТКИ ГЛАЗАПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКАMatveevaN YuМатвееваН Ю

Кафедра гистологии (зав. - проф. П.А. Мотавкин), лаборатория цитофизиологии (зав. - канд. биол. наук МА. Ващенко) и физиологии (зав. - канд. биол. наук С.Л. Кондрашов); Владивостокский государственный медицинский университет, Институт биологии моря ДВО РАН

KalinichenkoS GКалиниченкоС Г

Кафедра гистологии (зав. - проф. П.А. Мотавкин), лаборатория цитофизиологии (зав. - канд. биол. наук МА. Ващенко) и физиологии (зав. - канд. биол. наук С.Л. Кондрашов); Владивостокский государственный медицинский университет, Институт биологии моря ДВО РАН

PushchinI IПущинИ И

Кафедра гистологии (зав. - проф. П.А. Мотавкин), лаборатория цитофизиологии (зав. - канд. биол. наук МА. Ващенко) и физиологии (зав. - канд. биол. наук С.Л. Кондрашов); Владивостокский государственный медицинский университет, Институт биологии моря ДВО РАН

MotavkinP AМотавкинП А

Кафедра гистологии (зав. - проф. П.А. Мотавкин), лаборатория цитофизиологии (зав. - канд. биол. наук МА. Ващенко) и физиологии (зав. - канд. биол. наук С.Л. Кондрашов); Владивостокский государственный медицинский университет, Институт биологии моря ДВО РАН

MatveyevaN Yu

; Vladivostok State Medical University, RAS Far-Eastern Branch Institute of Marine Biology

KalinichenkoS G

; Vladivostok State Medical University, RAS Far-Eastern Branch Institute of Marine Biology

PushchinI I

; Vladivostok State Medical University, RAS Far-Eastern Branch Institute of Marine Biology

MotavkinP A

; Vladivostok State Medical University, RAS Far-Eastern Branch Institute of Marine Biology

Владивостокский государственный медицинский университет, Институт биологии моря ДВО РАНVladivostok State Medical University, RAS Far-Eastern Branch Institute of Marine Biology150320061291NO1 (2006)№1 (2006)424909052023Copyright ©; 2006, Eco-VectorCopyright ©; 2006, Эко-Вектор2006Eco-VectorЭко-Векторhttps://j-morphology.com/1026-3543/article/view/398986

The localization ofNADPH-diaphorase (NADPH-d), inducible NO-synthase (iNOS) and TUNEL-immunoreactive neurons was studied in the retina of human fetuses in the I-III trimesters of pregnancy. High NADPH-d activity was found in internal segments of photosensory cells, amacrine and ganglion cells. The population of NADPH-d-positive amacrine cells included three types of neurons. Neurons of the 1st type had large size and scarce dendritic field, occupying the inner nuclear and outer plexiform layers. Small neurons of the 2nd type were located in the inner plexiform layer. Ectopic amacrine cells of 3rd type could be found in the outer part of the ganglion cell layer. High density of the NADPH-d-positive neurons was detected in the central portion of retina surrounding fovea centralis and the optic disk area. The activity of NADPH-d was found to grow progressively in ontogenesis and to correlate with the appearance of immunoreactive iNOS in neurons. Immunoreactive iNOS marked a subpopulation of amacrine and ganglion cells which appeared in weeks 20-21 of gestation and attained maximal immunoreactivity by the end of the III trimester. TUNEL-immunoreactive nuclei of the neurons with the signs of the apoptotic destruction were found in weeks 30-31 of gestation. The highest apoptotic index was found in the population of ganglion cells. The data obtained strongly suggest that NO is a factor, mediating the neuronal apoptosis during the critical period of a differentiation of interneuronal connections in the human retina.

Исследовали локализацию NADPH-диафоразы (NADPH-d), индуцибельной NO-синтазы (iNOS) и TUNEL-иммунореактивных нейронов в сетчатке плодов человека триместров беременности. Высокая активность NADPH-d обнаружена во внутренних сегментах фотосенсорных клеток, амакриновых и ганглионарных клетках. Популяция NADPH-d-позитивных амакриновых клеток включает 3 типа нейронов. Нейроны первого типа имеют большой размер и бедное дендритное поле, занимающее внутренний ядерный и наружный сетчатый слои. Мелкие нейроны второго типа локализуются во внутреннем сетчатом слое. Эктопированные амакриновые клетки третьего типа выявляются в наружном отделе ганглионарного слоя. Высокая плотность NADPH-d-позитивных нейронов наблюдается в центральной части сетчатки, окружающей центральную ямку и область диска зрительного нерва. Активность NADPH-d в онтогенезе прогрессивно возрастает и коррелирует с появлением в нейронах иммунореактивной iNOS. Последняя маркирует субпопуляцию амакриновых и ганглионарных клеток, которые появляются на 20-21-й неделе развития и достигают максимума иммунореактивности к концу III триместра. TUNEL-иммунореактивные ядра нейронов с признаками апоптотической деструкции обнаруживаются на 30-31-й неделе беременности. Наибольший апоптотический индекс определяется в популяциях ганглионарных и амакриновых клеток. Полученные данные позволяют рассматривать NO как фактор, опосредующий апоптоз нейронов в критический период дифференцировки межнейронных связей сетчатки глаза человека.

apoptosisnitric oxideamacrine cellsganglion cellsphotoreceptorsneurogenesis of the human retinaапоптозоксид азотаамакриновые клеткиганглионарные клеткифотосенсорные клеткинейрогенез сетчатки глаза человекаБрюне Б., Сандау К. и фон Кнетен А. Апоптотическая гибель клеток и оксид азота: механизмы активации и антагонистические сигнальные пути (обзор). Биохимия, 1998, т. 63, вып. 7, с. 966-975.Лушников Е.Ф. и Абросимов А.Ю. Гибель клетки (апоптоз). М., Медицина, 2001.Матвеева Н.Ю. Апоптоз: морфологические особенности и молекулярные механизмы. Тихоокеанский мед. журн., 2003, № 4, с. 12-16.Матвеева Н.Ю. Ультраструктурная характеристика апоптоза ганглиозных клеток сетчатки плодов человека. Тихоокеанский мед. журн., 2004, № 3, с. 21-23.Матвеева Н.Ю. и Романова Н.Е. Онтогенетические различия ганглиозного слоя сетчатки глаза плодов человека. Тихоокеанский мед. журн., 2004, № 2, с. 26-28.Челышев Ю.А., Черепнев Г.В. и Сайткулов К.И. Апоптоз в нервной системе. Онтогенез, 2001, т. 32, № 2, с. 118-129.Школьник-Яррос Е.Г. и Калинина А.В. Нейроны сетчатки. М., Наука, 1986.Ahmad I., Leinders-Zufall Т., Kocsis J.D. et al. Retinal ganglion cells express a cGMP-gated cation conductance activatable by nitric oxide donors. Neuron, 1994, v. 12, p. 155-165.Bahr M. Live or let die - retinal ganglion cell death and survival during development and in the lesioned adult CNS. Trends. Neurosci., 2000, v. 23, p. 483-490.Barrett G.L. The p75 neurotrophin receptor and neuronal apoptosis. Prog. Neurobiol., 2000, v. 61, p. 205-229.Chen H. and Weber A.J. BDNF enhances retinal ganglion cell survival in cats with optic nerve damage. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2001, v. 42, p. 966-974.Contestabile A. Roles of NMDA receptor activity and nitric oxide production in brain development. Brain Res. Rev., 2000, v. 32, p. 476-509.Frade J.M. and Barde Y.A. Genetic evidence for cell death mediated by nerve growth factor and the neurotrophin receptor p75 in the developing mouse retina and spinal cord. Development, 1999, v. 126, p. 683-690.Frade J.M., Bovolenta P., Martinez-Morales J.R. et al. Control of early cell death by BDNF in the chick retina. Development, 1997, v. 124, p. 3313-3320.Frade J.M., Bovolenta P. and Rodriguez-Tebar A. Neurotrophins and other growth factors in the generation of retinal neurons. Microsc. Res. Tech., 1999, v. 45, p. 243-251.Gally J.A., Montague P.R., Reeke G.N., Jr. and Edelman G.M. The NO hypothesis: Possible effects of a short-lived, rapidly diffusible signal in the development and function of the nervous system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, v. 87, p. 3547-3551.Goldstein I.M., Ostwald P. and Roth S. Nitric oxide: a review of its role in retinal function and disease. Vision Res., 1996, v. 36, p. 2979-2994.Hope B.T. and Vincent S.R. Histochemical characterization of neuronal NADPH-diaphorase. J. Histochem. Cytochem., 1989, v. 37, № 5, p. 653-661.Kim I.-B., Oh S.-J. and Chun M.-H. Neuronal nitric oxide synthase immunoreactive neurons in the mammalian retina. Microsc. Res. Tech., 2000, v. 50, p. 112-123.Klocker N., Cellerino A. and Bahr M. Free radical scavenging and inhibition of nitric oxide synthase potentiates the neurotrophic effects of brain-derived neurotrophic factor on axotomized retinal ganglion cells in vivo J. Neurosci., 1998, v. 18, p. 1038-1046.Klocker N., Kermer P., Gleichmann M. et al. Both the neuronal and inducible isoforms contribute to upregulation of retinal nitric oxide synthase activity by brain-derived neurotrophic factor. J. Neurosci., 1999, v. 19, p. 8517-8527.Klocker N., Kermer P. Weishaupt J.H. et al. Brain-derived neurotrophic factor-mediated neuroprotection of adult rat retinal ganglion cells in vivo does not exclusively depend on phosphatidyl-inositol-3'-kinase/protein kinase B signaling. J. Neurosci., 2000, v. 20, p. 6962-6967.Kuan C.-Y., Roth K.A., Flavell R.A. and Rakic P. Mechanisms of programmed cell death in the developing brain. Trends Neurosci., 2000, v. 23, p. 291-297.Liepe B.A., Stone C., Koistinaho J. and Copenhagen D.R. Nitric oxide synthase in Muller cells and neurons of salamander and fish retina. J. Neurosci., 1994, v. 14, p. 7641-7654.Lipton S.A. Neuronal protection and destruction by NO. Cell Death Differ., 1999, v. 6, p. 943-951.Lossi L., and Merighi A. In vivo cellular and molecular mechanisms of neuronal apoptosis in the mammalian CNS. Prog. Neurobiol., 2003, v. 69, p. 287-312.LoTurco J.J., Owens D.F., Heath M.J.S. et al. GABA and glutamate depolarize cortical progenitors cells and inhibit DNA synthesis. Neuron, 1995, v. 15, p. 1287-1298.Mey J. and Thanos S. Intravitreal injections of neurotrophic factors support the survival of axotomized retinal ganglion cells in adult rats in vivo. Brain Res., 1993, v. 602, p. 304-317.Miller F.D. and Kaplan D.R. Neurotrophin signalling pathways regulating neuronal apoptosis. Cell Mol. Life Sci., 2001, v. 58, p. 1045-1053.Monti B., Zanghellini P. and Contestabile A. Characterization of ceramide-induced apoptotic death in cerebellar granule cells in culture. Neurochem. Int., 2001, v. 39, p. 11-18.Nakazawa T., Tamai M. and Mori N. Brain-derived neurotrophic factor prevents axotomized retinal ganglion cell death through MAPK and PI3K signaling pathways. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2002, v. 43, p. 3319-3326.Oppenheim R.W. Programmed cell death. In: Fundamental Neuroscience. San Diego, Academic, 1999, p. 581-609.Oppenheim R.W., Flavell R.A., Vinsant S. et al. Programmed cell death of developing mammalian neurons after genetic deletion of caspases. J. Neurosci., 2001, v. 21, p. 4752-4760.Papermaster D.S. Apoptosis of the mammalian retina and lens. Cell Death Differ., 1997, v. 4, p. 21-28.Perry V.H., Henderson Z. and Linden R. Postnatal changes in retinal ganglion cell and optic axon populations in the pigmented rat. J. Comp. Neurol., 1983, v. 219, p. 356-368.Pieper A.A., Verma A., Zhang J. and Snyder S.H. Poly (ADP-ribose) polymerase, nitric oxide and cell death. Trends Pharmacol. Sci., 1999, v. 20, p. 171-181.Rakic S. and Zecevic N. Programmed cell death in the developing human telencephalon. Eur. J. Neurosci., 2000, v. 12, p. 2721-2734.Takahata K., Katsuki H., Kume T. et al. Retinal neuronal death induced by intraocular administration of a nitric oxide donor and its rescue by neurotrophic factors in rats. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2003, v. 44, p. 1760-1766.Yamamoto R., Bredt D.S., Snyder S.H. and Stone R.A. The local- ization of nitric oxide synthase in the rat eye and related cranial ganglia. Neuroscience, 1993, v. 54, p. 189-200.Zhang C.-W., Lu Q., You S.-W. et al. CNTF and BDNF have similar effects on retinal ganglion cell survival but differential effects on nitric oxide synthase expression soon after optic nerve injury. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2005, v. 46, p. 1497-1503.