ИЗМЕНЕНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ СИНАПСОВ В ПЕРЕДНЕМ КОРТИКАЛЬНОМ ЯДРЕ МИНДАЛЕВИДНОГО ТЕЛА МОЗГА САМОК КРЫС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ

Полный текст

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.

Об авторах

Индира Илдаровна Садртдинова

Башкирский государственный университет

Email: indira.ildarovna@mail.ru
кафедра физиологии человека и зоологии, биологический факультет 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Зухра Рашидовна Хисматуллина

Башкирский государственный университет

Email: hismatullinazr@mail.ru
кафедра физиологии человека и зоологии, биологический факультет 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Список литературы

Дополнительные файлы