ВНУТРИЯДЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА В КЛЕТКАХ ПУРКИНЬЕ МОЗЖЕЧКА ЧЕЛОВЕКА



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследовано распределение ионов железа в мозжечке людей (n=15) в возрасте 20-89 лет с помощью высокочувствительного варианта гистохимического метода Перлса. Повышенное содержание железа выявлено в белом веществе и клетках Пуркинье. В 10 из 15 исследованных случаев железо было обнаружено в ядрах клеток Пуркинье, причём в некоторых случаях железо наблюдалось в ядрышке.

Полный текст

Железо в головном мозгу является самым распространённым микроэлементом. Ионы железа участвуют в синтезе ряда нейромедиаторов, включая гамма-аминомасляную кислоту, катехоламины и серотонин, а также липиды, используемые для образования миелиновой оболочки нервных волокон. В то же время, несвязанное железо катализирует образование свободных радикалов, что может быть причиной патологических изменений, лежащих в основе нейродегенеративных заболеваний [8]. Вследствие этого выявление распределения железа в структурах мозга очень важно для понимания функций железа и механизмов поддержания его гомеостаза в нервной системе. Мозжечок хорошо известен как центр контроля регуляции движений, но установлено также участие этой структуры в когнитивных, аффективных и поведенческих функциях [2, 6, 7]. Поэтому целью настоящего исследования было изучение распределения железа именно в нейронах коры мозжечка человека. Материал и методы. Материалом для исследования служили фрагменты коры мозжечка (n=15) людей 20-89 лет из архива отдела общей и частной морфологии Научно-исследовательского института экспериментальной медицины (НИИЭМ). Программа исследований имеет положительное заключение локального этического комитета НИИЭМ. Материал был фиксирован в этаноле и цинкэтанол-формальдегиде, обезвожен и залит в парафин по общепринятой методике. Из архивных блоков готовили срезы толщиной 5 мкм. Выявление железа (Fe3+) осуществляли при помощи реакции Перлса. Для повышения чувствительности реакции применяли метод усиления диаминобензидином (DAB) [4]. Рабочий раствор DAB готовили, используя реагенты из наборов Reveal Polyvalent HPR DAB Detection System (SpringBioscience, США) и DAB+ (Dako, Дания). После проведения гистохимической реакции часть срезов докрашивали либо астровым синим (Merck, Германия), либо основным фуксином (BioOptica, Италия). Анализ полученных препаратов и фотосъемку выполняли, используя микроскоп Leica DM750 и цифровую фотокамеру ICC50 (Leica, Германия). Результаты исследования. Проведение гистохимической реакции на железо позволило выявить в мозжечке зону с повышенным содержанием этого микроэлемента. Она соответствует его белому веществу. В этой области наблюдается мелкогранулярное распределение продукта гистохимической реакции по ходу волокон. Цитоплазматическое окрашивание отмечается в отдельных олигодендроцитах. В слое грушевидных нейронов коры мозжечка в отдельных случаях наблюдается слабая положительная реакция в нейропиле вокруг клеток Пуркинье (КП). В двух случаях отмечена усиленная реакция корзинок нервных волокон, расположенных по периметру тел КП. В 10 из 15 исследованных случаев в ядрах КП был обнаружен крупногранулярный продукт гистохимической реакции (рисунок). В части исследованных нервных клеток реакцию на железо давало только ядрышко, однако таких нейронов было немного. В остальных КП не имелось никаких скоплений железа, выявляемых использованным методом. Анализ различных вариантов накопления железа в ядрах КП позволил выделить 5 вариантов клеток (см. рисунок): это - нейроны, не содержащие железа ни в ядре, ни в цитоплазме; нейроны с положительной мелкогранулярной реакцией в ядре, имеющие неокрашенное ядрышко; нейроны, в которых железо присутствует только в ядрышке; нейроны, в которых отмечается наличие железа как в ядрышке, так и в виде более мелких гранулах, расположенных в ядре клетки; сморщенные нейроны с многочисленными крупными внутриядерными гранулами. Обсуждение полученных данных. В ходе проведённой работы впервые изучен характер распределения железа в ядрах КП в мозжечке и установлено, что, как и в нейронах черного вещества [1], в этих клетках у человека присутствует нуклеолярное железо. Ранее железо было выявлено в ядрышках клеток растительных организмов [5]. В настоящем исследовании показано, что железо в случае его накопления в ядре нервной клетки не обязательно локализовано только в ядрышке. Внутриядерные гранулы, содержащие железо, которые ассоциированы с ядрышком, могут быть парануклеолярными тельцами. Белки, которые принимают участие в метаболизме железа в нейронах и способствуют накоплению негемовой формы этого микроэлемента в ядре клетки, в настоящее время неизвестны. Можно предполагать, что среди этих белков могут быть гемоксигеназа-1 [3] и специфические ядрышковые белки, для функционирования которых необходимо негемовое железо [9]. Накопление железа в ядрах погибающих нейронов указывает на вероятную взаимосвязь внутриядерной концентрации этого металла с нейродегенерацией. Таким образом, в ядрах КП коры мозжечка у человека обнаружено негемовое железо, которое может присутствовать как в ядрышке клетки (нуклеолярное железо), так и вне этой структуры. Скопление железа в ядрах сморщенных нейронов может быть косвенным свидетельством того, что избыточное накопление этого микроэлемента в ядре клетки может способствовать ее повреждению.
×

Об авторах

Дмитрий Эдуардович Коржевский

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН

Email: dek2@yandex.ru
лаборатория функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы, отдел общей и частной морфологии 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12

Елена Геннадьевна Сухорукова

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН

Email: len48@inbox.ru
лаборатория функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы, отдел общей и частной морфологии 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12

Валерия Владимировна Гусельникова

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН

Email: guselnicova.valeriia@yandex.ru
лаборатория функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы, отдел общей и частной морфологии 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12

Ольга Викторовна Кирик

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН

лаборатория функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы, отдел общей и частной морфологии 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12

Игорь Павлович Григорьев

Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН

лаборатория функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы, отдел общей и частной морфологии 197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12

Список литературы

  1. Сухорукова Е. Г., Григорьев И. П., Колос Е. А., Коржевский Д. Э. Ядрышко клетки - место накопления железа в нейронах черного вещества головного мозга человека // Морфология. 2012. Т. 142, вып. 6. С. 61-62.
  2. Bower J. M., Parsons L. M. Rethinring the lesser brain // Sci. Amer. 2003. Vol. 289, № 2. P. 51-57.
  3. Li Volti G., Ientile R., Abraham N. G. et al. Immunocytochemical localization and expression of heme oxygenase-1 in primary astroglial Cell. cultures during differentiation: effect of glutamate // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004. Vol. 315, № 2. P. 517- 524.
  4. Meguro R., Asano Y., Odagiri S. et al. Nonheme-iron histo chemistry for light and electron microscopy: a historical, theoretical and technical review // Arch. Histol. Cytol. 2007. Vol. 70, № 1. P. 1-19.
  5. Roschzttardtz H., Grillet L., Isaure M.-P. et al. Plant Cell nucleolus as a hot spot for iron // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286, № 32. P. 27863-27866.
  6. Schmahmann J. D. Cerebrocerebellar system: anatomic substrates of the cerebellar contribution to cognition and emotion // Int. Rev. Psychiatry. 2001. Vol. 13, № 2. P. 247-260.
  7. Schmahmann J. D., Caplan D. Cognition, emotion and cerebellum // Brain. 2006. Vol. 129, Pt. 2. P. 290-292.
  8. Youdim M. B., Stephenson G., Ben Shachar D. Ironing iron out in Parkinson’s disease and other neurodegenerative diseases with iron chelators: a lesson from 6-hydroxydopamine and iron chelators, desferal and VK-28 // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2004. Vol. 1012. P. 306-325.
  9. Yung B. Y., Yang Y. H., Bor A. M. Nucleolar protein B23 translocation after deferoxamine treatment in a human leukemia Cell line // Int. J. Cancer. 1991. Vol. 48, № 5. P. 779-784.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2015


Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.