ИЗОМЕТРИЧЕСКАЯ РЕТРАКЦИЯ И ОТРОСТКИ-НЕВИДИМКИ НЕРВНЫХ КЛЕТОК



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В последнее время в большом количестве физиологических исследований, посвященных стрессу и гибернации, отмечен необычный морфологический феномен быстрого исчезновения и восстановления апикальных дендритов пирамидных нейронов гиппокампа, префронтальной коры и других отделов мозга. В статье сделана попытка объяснить это явление, базируясь на морфологическом анализе естественных эластических свойств нейроплазмы и кинетике структуры частично сохраненных отростков живых изолированных нейронов. Установлено движение нейроплазмы в отростках при её бидирекциональном токе. Описано новое физиологическое явление - изометрическая ретракция отростков нервных клеток, при которой токи нейроплазмы направлены в противоположные стороны, что приводит к резкому истончению их средних отделов и утолщению обоих концов. Высказано представление о том, что предельно истонченные отростки могут достигать субмикроскопических размеров, при которых они становятся невидимыми под световым микроскопом. Повторное обратимое «исчезновение» и «появление» отростков продемонстрировано прижизненно в культуре нейронов и клеток нейробластомы С-1300. Уменьшение диаметра отростков до предела их видимости показано на примере естественного растяжения последних. Этот же эффект отмечен в участках между обратимыми варикозностями отростков. Такие участки становятся предельно тонкими, а затем невидимыми. Истончаясь, отростки способны резко удлиняться. Обзор имеющейся литературы и собственные данные позволяют высказать положение о том, что феномен исчезновения апикальных дендритов объясняется их изометрической ретракцией, которая приводит к появлению «отростков-невидимок».

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Олег Семенович Сотников

Институт физиологии им. И. П. Павлова

Email: ossotnikov@mail.ru
лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6

Надежда Юрьевна Васягина

Институт физиологии им. И. П. Павлова

Email: vasy-nadezhda@yandex.ru
лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6

Татьяна Викторовна Краснова

Институт физиологии им. И. П. Павлова

Email: kratka27@yandex.ru
лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6

Список литературы

  1. Гуляева Н. В. Влияние стрессорных факторов на функционирование гиппокампа взрослого организма: молекулярноклеточные механизмы и дорсовентральный градиент // Росс. физиол. журн. 2013. Т. 99, № 1. С. 3-16.
  2. Лесгафт П. Ф. Основы теоретической анатомии. СПб.: Т-во Художественной печати, 1905.
  3. Сотников О. С. Функциональная морфология живого мякотного нервного волокна. Л.: Наука, 1976.
  4. Al-Jahdari W. S., Saito S., Nakano T. et al. Propofol induces growth cone collapse and neurite retractions in chick explant culture // Canad. J. Anaesthesia. 2006. Vol. 53, № 11. P. 1078- 1085.
  5. Arendt T., Stieler J., Strykstra A. M. et al. Reversible paired helical filament-like phosphorylation of tau is an adaptive process associated with neuronal plasticity in hibernating animals // J. Neurosci. 2003. Vol. 23, № 18. P. 6972-6881.
  6. Baas P. W., Ahmad F. J. Force generation by cytoskeletal motor proteins as a regulator of axonal elongation and retraction // Trends Cell Biol. 2001. Vol. 11, № 6. P. 244-249.
  7. Billuart P., Winter C. G., Maresh A. et al. Regulating axon branch stability: the role of p190 RhoGAP in repressing a retraction signaling pathway // Cell. 2001. Vol. 107, № 2. P. 195-207.
  8. Bloss E. B., Puri R., Yuk F. et al. Morphological and molecular changes in aging rat prelimbic prefrontal cortical synapses // Neurobiol. Aging. 2013. Vol. 34, № 1. P. 200-210.
  9. Bray D. Mechanical tension produced by nerve cells in tissue culture // J. Cell Sci. 1979. Vol. 37. P. 391-410.
  10. Bray D. Axonal growth in response to experimentally applied mechanical tension // Dev. Biol. 1984. Vol. 102, № 2. P. 379-389.
  11. Brown S. M., Henning S., Wellman C. L. Mild, short-term stress alters dendritic morphology in rat medial prefrontal cortex // Cereb. Cortex. 2005. Vol. 15, № 11. P. 1714-1722.
  12. Cook C. S., Wellman C. L. Chronic stress alters dendritic morphology in rat medial prefrontal cortex // J. Neurobiol. 2004. Vol. 60, № 2. P. 236-248.
  13. Eiland L., Ramroop J., Hill M. N. et al. Chronic juvenile stress produces corticolimbic dendritic architectural remodeling and modulates emotional behavior in male and female rats // Psychoneuroendocrinology. 2012, Vol. 37, № 1. P. 39-47.
  14. Fenoglio K. A., Brunson K. L., Baram T.Z. Hippocampal neuroplasticity induced by early-life stress: functional and molecular aspects // Front. Neuroendocrinol. 2006. Vol. 27, № 2. P. 180-192.
  15. Fernandez-Moran H. The submicroscopic organization of vertebrate nerve fibers: an electron microscopic study of myelinated and unmyelinated nerve fibers // Exp. Cell Res. 1952. Vol. 3, № 2. P. 282-359.
  16. Grutzendler J., Kasthuri N., Gan W. B. Long-term dendritic spine stability in the adult cortex // Nature. 2002. Vol. 420, № 6917. P. 812-816.
  17. Hill M. H., Hillard C. J., McEwen B. S. Alterations in corticolimbic dendritic morphology and emotional behavior in cannabinoid CB1 receptor-deficient mice parallel the affects of chronic stress // Cereb. Cortex. 2011. Vol. 21, № 9. P. 2056-2064.
  18. Kilinc D., Gallo G., Barbee K. A. Mechanical membrane injury induces axonal beading through localized activation of calpain // Exp. Neurol. 2009. Vol. 219, № 2. P. 553-561.
  19. Magarinos A. M., Li C. J., Gal Toth J. et al. Effect of brain-derived neurotrophic factor haploinsufficiency on stress-induced remodeling of hippocampal neurons // Hippocampus. 2011. Vol. 21, № 3. P. 253-264.
  20. Malkinson G., Spira M. E. Clustering of excess growth resources within leading growth cones underlies the recurrent «deposition» of varicosities along developing neurites // Exp. Neurol. 2010. Vol. 225, № 1. P. 140-153.
  21. Martínez-Tellez R., Gómez-Villalobos M. J., Flores G. Alteration in dendritic morphology of cortical neurons in rats with diabetes mellitus induced by streptozotocin // Brain Res. 2005. Vol. 1048, № 1-2. P. 108-115.
  22. McCall T., Weil Z. M., Nacher J. et al. Depletion of polysialic acid from neural cell adhesion molecule (PSA-NCAM) increases CA3 dendritic arborization and increases vulnerability to excitotoxicity // Exp. Neurol. 2013. Vol. 241. P. 5-12.
  23. Miller M. M., Morrison J. H., McEwen B. S. Basal anxiety-like behavior predicts differences in dendritic morphology in the medial prefrontal cortex in two strains of rats // Behav. Brain Res. 2012. Vol. 229, № 1. P. 280-288.
  24. Mudrakola H. V., Zhang K. Optically resolving individual microtubules in live axons // Structure. 2009. Vol. 17, № 11. P. 1433- 1441.
  25. Myers K. A., Tint I., Nadar C. V. et al. Antagonistic forces generated by cytoplasmic dynein and myosin-II during growth cone turning and axonal retraction // Traffic. 2006. Vol. 7, № 10. P. 1333-1351.
  26. Nimchinsky E. A., Sabatini B. L., Svoboda K. Structure and func tion of dendritic spines // Annu. Rev. Physiol. 2002. Vol. 64. P. 313-353.
  27. Popov V. I., Bocharova L. S. Hibernation-induced structural changes in synaptic contacts between mossy fibres and hippocampal pyramidal neurons // Neuroscience. 1992. Vol. 48, № 1. P. 53-62.
  28. Radley J. J., Rocher A. B., Miller M. et al. Repeated stress induces dendritic spine loss in the rat medial prefrontal cortex // Cereb. Cortex. 2006. Vol. 16, № 3. P. 313-320.
  29. Ramon y Cajal S. Degeneration, Regeneration of the Nervous System. N. Y.: Haften Publishing Co. 1959.
  30. Shansky R. M., Hamo C., Hof P. R. et al. Stress-induced dendritic remodeling in the prefrontal cortex is circuit specific // Cereb. Cortex. 2009. Vol. 19, № 10. P. 2479-2484.
  31. Sotnikov O. S. Use of cell culture to prove syncytial connection and fusion of neurons / Biomedical Tissue Culture. Chapter 6. Rijeka. INTECH. 2012. P. 83-114.
  32. Sotnikov O. S., Vasyagina N. Yu., Sergeeva S. S. Traumatic retraction of living neural processes and its inhibition / Axons: Cell Biology, Molecular Dynamics and Roles in Neural Repair and Rehabilitation. New York: Nova Biomedical. 2013. P. 1-94.
  33. Sotnikov O. S., Vasyagina N. Yu., Sergeeva S. S. et al. Simultaneous axonal flows of opposite direction in neurites / Bio logical Motility. New facts and hypotheses. Pushchino. Russian Academy of Sciences, 2014. P. 289-292.
  34. Suter D. N., Miller K. E. The emerging role of forces in axonal elongation // Prog. Neurobiol. 2011. Vol. 94, № 2. P. 91-101.
  35. Swetman C. A., Leverrier Y., Garg R. et al. Extension, retraction and contraction in the formation of a dendritic cell dendrite: distinct roles for Rho GTPases // Eur. J. Immunol. 2002, Vol. 32, № 7. P. 2074-2083.
  36. Turina D., Loitto V. M., Björnström K. et al. Propofol causes neurite retraction in neurons // Br. J. Anaesth. 2008. Vol. 101, № 3. P. 374-379.
  37. Von der Ohe C. G., Smith C. D., Garner C. C. et al. Ubiquitous and temperature-dependent neural plasticity in hibernators // J. Neurosci. 2006. Vol. 26, № 41. P. 10590-10598.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2015


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 0110212 от 08.02.1993.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах