Изменения морфометрических показателей нейронов медиальных мелкоклеточных субьядер паравентрикулярных ядер гипоталамуса крыс при световой депривации

Timofei O.V., Bulyk R.Y., Lomakina Y. V., Vlasova E. V.

CHANGES IN MORPHOMETRIC INDICES OF MEDIAL SMALL CELL SUBNUCLEI NEURONS OF PARAVENTRICULAR NUCLEI IN RATS’ HYPOTHALAMUS UNDER THE CONDITION OF LIGHT DEPRIVATION

Bukovinian State Medical University, Department of medical biology, genetics and pharmaceutical botany, Chernivtsi, Ukraine

Abstract: The light deprivation effect on the morphometric indices of the medial smallcell sub- nuclei (msPVN) of the paraventricular nucleus in rats’ hypothalamus at different time of the day has been studied. While performing the research, we revealed a disturbance of hypothalamus neurons activity rhythmicity, which manifested it by decreasing morphometric indices of the msPVN neurons in the daytime, and increasing them at night as compared with the control.

Key words: paraventricular nucleus of the hypothalamus, light deprivation.

Тимофей О.В., Булык Р.Е., Ломакина Ю.В., Власова Е.В.

ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕЙРОНОВ МЕДИАЛЬНЫХ МЕЛКОКЛЕТОЧНЫХ СУБЬЯДЕР ПАРАВЕНТРИКУ ЛЯРНЫХ ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА КРЫС ПРИ СВЕТОВОЙ ДЕПРИВАЦИИ

Буковинский государственный медицинский университет, кафедра медицинской

биологии, генетики и фармацевтической ботаники,

г. Черновцы, Украина

Аннотация. Исследовано влияние световой депривации на морфометрические показатели медиальных мелкоклеточных субъядер (ммПВЯ) паравентрикулярного ядра гипоталамуса крыс в разные периоды суток. В ходе выполненных исследований выявлены нарушение ритмичности активности нейронов ммПВЯ гипоталамуса, которое проявлялось снижением морфометрических показателей нейронов ммПВЯ в дневной, и возрастанием в ночной период наблюдения по сравнению с контролем. Ключевые слова: паравентрикулярные ядра гипоталамуса, световая депривация.

Содержание. Паравентрикуляр-

ные ядра (ПВЯ) гипоталамуса являются вегетативным центром координации функций и состоят из ряда нейронных популяций - субъядер, отличающихся

структурно-функциональными особенностями и характером нервных связей с различными отделами нервной и нейроэндокринной систем [3, 5].

—---------д^СФС^з------------—

~237~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).

При изучении стрессовых реакций и действии стресс-лимитирующих факторов (в частности, мелатонина) важными являются исследования указанных субпопуляций нейронов ПВЯ гипоталамуса, синтезирующих стресс-рилизинг гормоны, инициирующие стрессорные реакции организма [4, 10]. Основными пептидами, проявляющими совместный эффект в регуляции секреции АКТГ, являются кортикотропин-рилизинг фактор (КРФ) и вазопресин (ВП). КРФ- иммуно-реактивная метка обнаружена в основном в медиальном мелкоклеточном субъядре (ммПВЯ), а ВП-иммунореак-тивная метка - в латеральном крупноклеточном субядре (лкПВЯ).

Среди широкого комплекса параметров среды фотопериодизм является надежным и стабильным синхронизирующим фактором для гомойотермных животных, включая человека [2, 8] . Нарушение светового режима (длительное освещение, постоянная темнота) вызывает в ПВЯ немедленные изменения экспрессии гена с-Ю [6, 7, 11]. Усиление его экспрессии интенсифицирует синтез соответствующого иммуноспецифиче-ского белка с-Боб [5, 9]. Упомянутый пептид участвует в механизмах синхронизации данной активности внешними циклическими воздействиями, в частности циркадианными, связанными с чередованием света и темноты [1, 4]. Вызывает интерес выяснение влияния световой депривации на морфометрическое состояние ммПВЯ паравентрикулярного ядра гипоталамуса крыс в разные периоды суток.

Цель исследования заключалась в изучении влияния световой депривации (содержание животных в условиях постоянной темноты (00С:24.00Т) в течении 7 дней) на морфометрические показатели ммПВЯ паравентрикулярного

ядра гипоталамуса крыс в разные периоды суток (14.00 и 02.00 ч).

Работа выполнена на 24 половозрелых самцах беспородных белых крыс массой 150-180 г. Животные разделены на две группы, каждая из которых, в свою очередь, состояла из двух подгрупп (по шесть животных). Животные первой группы (контроль) находились семь суток в условиях обычного светового режима (свет-темнота 12.00С: 12.00Т, освещение с 08.00 до 20.00 с помощью люминесцентных ламп, уровень освещенности в клетках с животными 500 лк). Крысы второй группы находились в течение семи суток в условиях постоянной темноты (световая депривация, 00С:24.00Т, индукция эпифизарной гиперфункции).

Для изучения морфометрических характеристик нейронов гипоталамуса на ротационном микротоме готовили серийные гистологические срезы по стандартной методике. Морфомометриче-ский анализ нейронов гипоталамуса и количественный анализ содержания в них РНК проводили на компьютерной системе цифрового анализа изображения УШЛ8-386 в видимом спектре.

Поскольку в условиях световой депривации (длительной темноты) повышается функциональная

способность шишковидной железы относительно синтеза мелатонина часть животных удерживали именно в таких условиях. В первой группе этой серии крыс в 14.00 ч. площадь нейрона составляла 55,11 ± 0,608 мкм2 и была достоверно ниже на 9,3 ± 1,08 % чем аналогичный параметр в контрольных крыс. Такие изменения обусловлены снижением площади ядра на 22,8 ± 2,85% и ядрышка нейрона на 20,1 ± 2,18% сравнительно с контролем. Несмотря на достоверное снижение

—---------д^СФС^з------------—-

~238~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).

площади исследуемого трансдуктора ммПВЯ площадь его цитоплазмы достигала 28,78 ± 0,320 мкм2 и была на

10.8 ± 2,53% больше, чем в контрольной группе животных (г = 0,83).

Увеличение площади цитоплазмы нейрона отразилось возможным ростом ее удельного объема относительно сомы нейрона на фоне значительного снижения удельного объема ядра. В свою очередь, это стало причиной достоверного снижения ядерноцитоплазматического соотношения, составляющего 0,96 ± 0,015 ед. и было на

29.9 ± 2,05 % ниже контрольного показателя в дневной интервал наблюдения.

В этот суточный период регистрировали достоверно низкую концентрацию РНК в ядре (на 14,8 ± 1,75 %) и ядрышке (на 12,5 ± 1,19 %) нейрона. Полученные величины свидетельствуют о снижении функциональной и синтетической активности нейронов ммПВЯ в дневной период наблюдения на фоне гиперфункции шишковидной железы. Исследования, проведенные в 02.00 ч, когда при физиологических условиях концентрация мелатонина находится в пределах максимальных значений, позволили установить интересный факт. В ночное время эксперимента наблюдали достоверное увеличение площади тела нейрона на 10,2 ± 3,17 % относительно таковой в интактных животных и на 10,8 ± 3,42% относительно крыс, находившихся в условиях световой депривации в 14.00. Если в первом случае сома нейрона ммПВЯ увеличивалась вследствие вероятного повышения площади цитоплазмы на 27,3 ± 5,19 % (г=0,83), то во втором - это происходило за счет роста площади не только ядра (г = 0,90),

а и ядрышка (г=0,86) нейрона на 17,4 ± 3,90% и 16,5 ± 3,58% соответственно.

Ядерно-цитоплазматическое соотношение составляло 1,12±0,020 ед., удельный объем ядра нейрона -

52,96±0,924% и был достоверно ниже по сравнению с величинами контрольных животных, 22,22±3,01% и 10,56± 1,74% соответственно. В этот временной

промежуток удельный объем

цитоплазмы составлял 47,04±0,856% от общего объема клетки. При этом достоверных изменений относительно контроля не наблюдали. Несмотря на увеличение площади тела нейрона и его компонентов, в ночное время по сравнению с дневным, в ядре

регистрировали достоверно низкую

концентрацию РНК (на 32,04±3,25%) за счет ее снижения в ядрышке (на 22,01±2,09%). В то же время содержание РНК достоверно снижалось и в

цитоплазме, где ее концентрация

составляла 0,104±0,0011 е.о.п.

Результаты ночного этапа

эксперимента у животных,

содержавшихся в условиях эпифизарной гиперфункции указывают на нарушение ритмичности активности нейронов ммПВЯ гипоталамуса и смещение максимальных величин с дневных на ночные часы. Эти изменения можно

объяснить присутствием в этом интервале времени повышенного количества в крови эпифизарного хронобиотика - мелатонина, который в качестве стресс-лимитирующего

фактора ингибирует продукцию кортикотропин-рилизинг гормона

медиальными мелкоклеточными

субядрами ПВЯ гипоталамуса.

—---------д^СФС^з------------—

~ 239 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).

ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анисимов В.Н. Мелатонин: перспективы применения для профилактики рака и преждевременного старения / В. Н. Анисимов // Вестник восстановительной медицины. - 2007. - №1 (19). - С.4-

7.

2. Бондаренко Л.А. Влияние постоянного освещения на суточный ритм мелатонина и структуру пинеальной железы у кроликов / Л.А. Бондаренко, Г.И. Гу-бина-Вакулик, Н. Н. Сотник // Пробл. ендокринної патології. - 2005. - №4. -С.38-45.

3. Гениатулина М. С. Ультраструктура субпопуляций нейронов паравент-рикулярных ядер гипоталамуса при стрессе и стресс-лимитирующем действии импульсного электрического тока / М. С. Гениатулина, Ю. Н. Королев// Морфология. - 1996. - Т. 110, № 4. - С. 3741.

4. Заморский И. И. Функциональная организация фотопериодической системы головного мозга / И. И. Заморский, В. П. Пишак // Успехи физиол. наук. -2003. - Т.34, №4. -С.37-53.

5. Коррекция иммунно-эндокринных нарушений при экспериментальном сахарном диабете введением гипоталами-ческих нейропептидов / Ю. М. Колесник, А. В. Абрамов, В. А. Жулинский [и

gp.] // Knrn. Ta eKcnepHM. naTon. - 2006. -T. 3, № 2. -C. 120-123.

6. Arendt J. Melatonin: characteristics, concerns, and prospects / J.Arendt // J. Biol. Rhythms. - 2005. - Vol.20. - P.291-303.

7. Ekmekcioglu C. Melatonin receptors in humans: biological role and clinical relevance / C. Ekmekcioglu // Biomed. Pharmacother. - 2006. - Vol.60, N3. -P.97-108.

8. Golombek D.A. Neurochemistry of

mammalian entrainment: Signal

transduction pathways in the suprachiasmatic nuclei / D.A.Golombek, G.A.Ferreyra, M.E Katz // Biol. Rhythm Res. -2000. - Vol.31, N1. - P.56-70.

9. Hannibal O. Light-dependent induction of c-Fos during subjective day and night in PACAP-containing ganglion cells of the retinohypothalamic tract / O.Hannibal, N. Vrang. - J. Biol. Rhythms. - 2001. - Vol. 16, No. 5. - P.457-470.

10. Kalsbeek A., Cutrera R., van Heerikhuize G. et al. GABA release from suprachiasmatic nucleus terminals in necessary for the light-induced inhibition of nocturnal melatonin release in the rat // Neuroscience. - 1999. Vol.91. -P.453-461.

11. Reiter R. J. Melatonin: clinical

relevance / R. J. Reiter // Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab. - 2003. - Vol. 17, N 2. - P.273-280.

—---------д^СФС^з-------------—-

~240~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).