NEUROPEPTIDE Y-ERGIC NEURONS OF THE SMALL INTESTINE IN POSTNATAL ONTOGENESIS
- Authors: Maslyukov P.M.1, Vyshnyakova P.A.1, Aryaeva D.A.1, Budnik A.F.2
-
Affiliations:
- Yaroslavl’ State Medical University
- Issue: Vol 156, No 5 (2019)
- Pages: 55-58
- Section: Articles
- URL: https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/101858
- DOI: https://doi.org/10.17816/morph.101858
- ID: 101858
Cite item
Full Text
Abstract
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 UniversityDepartment of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000
P. A. Vyshnyakova
Yaroslavl’ State Medical UniversityDepartment of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000
D. A. Aryaeva
Yaroslavl’ State Medical UniversityDepartment of Normal Physiology 5 Revolutsionnaya St., Yaroslavl’ 150000
A. F. Budnik
Department of Normal and Pathological Anatomy 173 Chernyshevskogo St., Nalchik 360004
References
- 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.
- Ноздрачев А. Д., Маслюков П. М. Нейропептид Y и автономная нервная система // Журн. эволюцион. биохим. и физиол. 2011. Т. 47, № 2. С. 105-112.
- 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
- 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.
- Cox H. M. Neuropeptide Y receptors; antisecretory control of intestinal epithelial function // Auton. Neurosci. 2007. Vol. 133, № 1. P. 76-85.
- Furness J. B. The enteric nervous system. Oxford: Blackwell Publishing, 2006.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.