Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфофункциональная характеристика сосудистых сплетений головного мозга крыс на этапах постнатального онтогенеза

ВАК РФ 03.03.04, Клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат диссертации по теме "Морфофункциональная характеристика сосудистых сплетений головного мозга крыс на этапах постнатального онтогенеза"

На правах рукописи

САМОДЕЛКИНА АННА АЛЕКСАНДРОВНА

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСУДИСТЫХ СПЛЕТЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС НА ЭТАПАХ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

7 НОЯ 2013

00553Iооо

АСТРАХАНЬ - 2013

005537536

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель:

Сентюрова Людмила Георгиевна

доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой биологии ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздрава России

Официальные оппоненты:

Дубовая Татьяна Клеониковна

доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой гистологии, эмбриологии, цитологии лечебного факультета ГБОУ ВПО «Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова» Минздрава России Журавлёва Галина Фёдоровна доктор медицинских наук, профессор кафедры биотехнологии и биоэкологи ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Ведущая организация:

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Тверская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится «22» ноября 2013 г. в 10.00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан ««¿/» октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Ю.В. Нестеров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Для оптимальных условий функционирования организма в целом особое значение имеют различные структуры центральной нервной системы (ЦНС), среди которых сосудистым сплетениям головного мозга (ССГМ) отводится немаловажная роль (Автандилов Г.Г., 1962; Сентюрова Л.Г., 1998; Бабик Т.М., 2008; Дарий A.A., 2010; Юнеман O.A., 2012; Deane R. et al., 2004).

Известно, что сосудистые сплетения в организме млекопитающих образуют функционально целостную структуру, состоящую из сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга. Их основная функция заключается в секреции и частичной резорбции цереброспинальной жидкости, как важнейшего регулятора состава внутренней среды ЦНС (Иваненко М.Г., 1988; Отеллин В.А. с соавт., 1998; Коржевский Д.Э., 2001; Добровольский Г.Ф., 2006; Redzic Z.B., Segal М.В., 2004; Praetorius J, 2007).

Кроме того, ССГМ являются элементом гематоликворного барьера, реализация тонких механизмов функционирования которого возможна благодаря особой организации этих структур ЦНС, нашедшей свое отражение в работах ряда исследователей (Бредбери М., 1983; Мотавкин П.А. с соавт., 1985; Гурин В.Н., Арчакова Л.И., 1991; Ткачева Н.В., 2004; Рыжавский Б.Я., Задворная О.В., 2012; Nataf S. et al., 2006; Mathew T.C., 2007). Однако, многие вопросы функционирования морфологического субстрата ССГМ млекопитающих остаются до сих пор не раскрытыми.

Крайне важно иметь более четкое представление об изменении функциональной активности хориоэпителиоцитов (ХЭ) ССГМ млекопитающих во временном аспекте. Свидетельством тому является динамика накопления белка в клетках (Бекча-нов А.Н., 1980; Бродский В.Я., Нечаева Н.В., 1988; Комаров Ф.И., 1989; Фельдман Б.В., 2006; Рапопорт С.И., 2012). Учитывая, что содержание общего белка в ХЭ ССГМ является объективным показателем, можно определить морфофункциональное состояние органа в определенный промежуток времени. Нельзя не принимать во внимание при этом уровень активности сопряженных ферментов (сукцинатдегидрогена-зы, щелочной и кислой фосфатаз). Вместе с тем, в научной литературе сведения, посвященные исследованию метаболических механизмов, протекающих в клеточных элементах ССГМ млекопитающих, малочисленны (Польский В.И., 1970; Мотавкин П.А. с соавт., 1983; Сентюрова Л.Г., 2004; Бабик Т.М., 2008; Smith D.E. et. al., 2004), а

конкретизирующие их структурно-функциональное состояние в определенный промежуток времени, отсутствуют.

Таким образом, изучение динамики содержания общего белка в ХЭ ССГМ млекопитающих с морфометрической и гистохимической оценкой их метаболизма в течение суток на этапах постнатального онтогенеза крайне актуально.

Целью работы является проведение сравнительного анализа структурно-функциональной организации хориоэпителиоцитов во временном аспекте для детализации гистофизиологических особенностей функционирования сосудистых сплетений головного мозга крыс.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

1. Изучить циркадианную динамику морфометрических параметров (объемов ядер и цитоплазмы) ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14-, 28-суточных крыс.

2. Исследовать циркадианную динамику содержания общего белка в ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14-, 28-суточных крыс.

3. Определить уровень активности сукцинатдегидрогеназы, щелочной и кислой фосфатаз клеточных элементов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс во временном аспекте.

4. Провести возрастной сравнительный анализ морфофункциональной организации ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14-, 28-суточных крыс.

Научная новизна исследования заключается в том, что впервые был проведен комплексный анализ морфофункциональной организации ХЭ сосудистых сплетений всех желудочков головного мозга во временном аспекте.

Впервые, с помощью современных методов исследования, определены количественные характеристики ХЭ ССГМ в течение суток на этапах постнатального онтогенеза.

Получены новые сведения по содержанию и распределению общего белка в ХЭ ССГМ на протяжении суток и в постнатальном онтогенезе, позволившие охарактеризовать метаболизм в конкретный промежуток времени.

Детально проанализирован уровень активности наиболее важных в функциональном отношении ферментов: сукцинатдегидрогеназы, щелочной и кислой фосфа-таз в ХЭ сосудистых сплетений боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс в течение суток до периода проявления тендерных различий.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Содержание общего белка и показатели морфометрических параметров ХЭ ССГМ, отражающие уровень синтетических процессов, подвержены циркадианным изменениям, специфичным для периода новорожденное™, 7-, 14-, 28-и суткам жизни.

2. Для постнатального онтогенеза характерна тенденция стабилизации и синхронизации синтетических процессов в ХЭ ССГМ к 28-и суткам, выражающаяся в снижении показателей объемов ядра, цитоплазмы, общего белка.

Теоретическая и практическая значимость. Настоящая работа относится к фундаментальным исследованиям в области нейрогистологии.

Полученные результаты позволяют значительно расширить имеющиеся представления об особенностях структурно-функциональной организации ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга, детализировать механизмы их функционирования.

Данные морфометрического и гистохимического анализа функционирования ХЭ ССГМ, полученные в результате исследования, служат основанием для углубленного изучения гистофизиологии сосудистых сплетений при нормальных и патологических условиях.

Материалы диссертации включены в учебный процесс по гистологии, биологии, нормальной физиологии ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России. Результаты исследования могут быть использованы при написании монографий, руководств по гистологии, биологии, физиологии и служить в качестве методической основы для дальнейших исследований в этой области.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: научно-практических конференциях с международным участием «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (г. Астрахань - Москва, 2006; 2010); конференции молодых ученых ГОУ ВПО АГМА Росз-драва (г. Астрахань, 2007); заседаниях Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (г. Астрахань, 2007; 2009); VI Всероссийском съезде ана-

томов, гистологов, эмбриологов (г. Саратов, 2009); итоговых научно-практических конференциях сотрудников академии, врачей города и области (г. Астрахань, 2009; 2012); X Конгрессе Международной ассоциации морфологов (г. Ярославль, 2010); II Международной научной конференции, посвященной 80-летию академика РАЕН, Заслуженного работника высшей школы РФ, доктора биологических наук, профессора Д.Л. Теплого (Астрахань, 2011); международной конференции, посвященной памяти профессора Р.И. Асфандиярова (Астрахань, 2012).

Апробация работы проведена на расширенном совместном заседании с участием сотрудников кафедр ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России, ФГБОУ ВПО АГУ, ФГБУ «НИИЛ» Минздрава России.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 в журналах, рецензируемых ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, пяти глав собственных результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы. Библиографический список включает 273 источника, из них 114 отечественных и 159 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 33 таблицами и 74 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные исследования проведены на 350 нелинейных белых крысах обоего пола (табл. 1) на базе кафедры биологии ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России.

Таблица 1. Сводные данные по объекту и методике исследований

Методы исследования Возраст животного, сут Количество животных

Окрашивание гематоксилин-эозином 1; 7; 14; 28 36

Гистохимическое исследование (окрашивание прочным зеленым) 1; 7; 14; 28 252

Гистохимическое исследование (окрашивание прочным синим 1Ш, Нитро-ТС) 28 62

Всего 350

Животных содержали в стандартных условиях вивария при естественном освещении на полнорационной сбалансированной диете (ГОСТ Р 50258-92) и свободном доступе к воде и пище. Содержание животных соответствовало правилам лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ 351000.3-96 и 51000.4-96) и Приказу МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г «Об утверждении правил лабораторной практики» с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных (1997). Настоящее исследование оценено этической комиссией ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России (заключение № 3 от 6 марта 2012 года).

Перед началом эксперимента животных взвешивали, затем декапитировали под эфирным наркозом на 1-, 7-, 14- и 28-е сутки жизни через каждые 4 часа, начиная с 4 часов первых суток и заканчивая 4 часами следующих, по 9 животных на каждую временную точку. Извлекали головной мозг.

Для изучения общей морфологии сосудистых сплетений головного мозга ау-топсийный материал фиксировали в 10% нейтральном формалине с последующей заливкой в парафин, готовили срезы толщиной 10 мкм. Парафиновые срезы монтировали на предметные стекла, обработанные адгезивным покрытием. Гистологические препараты окрашивали гематоксилином и эозином по общепринятой методике (Кор-жевский Д.Э., Гиляров A.B., 2010).

Морфометрическое исследование было проведено в соответствии с принципами системного количественного анализа (Автандилов Г.Г., 1990) на автоматизированном комплексе «Морфолог», включающим бинокулярный микроскоп "Axioskop 20" (Zeiss) с фиксированной на нем цифровой высокоразрешающей телекамерой VK-C370 (Hitachi) и персонального компьютера IBM 286 Pentium IV с установленным пакетом программ БиоМорфометрика (С. Кудреватых, МедБиоИнформ, Минск, 1995). После выбора поля зрения и трансформации его изображения в цифровой формат осуществлялось выделение контуров клетки и ядра. В каждом микропрепарате методом случайной выборки оценивали 10 полей зрения. Контроль проводили с помощью окуляр- и объект микрометра (ГОСТ 7513-75). Для каждой исследуемой структуры определяли следующие параметры: минимальный, средний и максимальный диаметр ядра, высоту и ширину клетки. На основании полученных данных, используя формулы, предложенные К. Ташкэ (1980) и Г.Г. Автандиловым (1990), вы-

числялись объемы ядер и цитоплазмы клеток с учетом возрастных особенностей структур (табл. 2).

Таблица 2. Формулы для расчета параметров структур

Возраст животного, сут Объем ядра (У_Мис) Объем клетки (V_Cyl) Объем цитоплазмы (VCyt)

1,7, 14 У_№дс=—ЬВ2=0,523ЬВ2,где 6 Ь-максимальный диаметр, В-минимальный диаметр ядра (1) V_Cyl = abb, где а - высота, b - ширина клетки (3) V Cyt = =V Cyl - V Nue (5)

28 У_№с = 0,52303, где О-диамстр ядра (2) V_Cyl = aJ, где а -сторона клетки (4)

Для определения общего белка в ХЭ аутопсийный материал фиксировали в жидкости Карнуа, заливали в парафин, готовили парафиновые срезы толщиной 7-10 мкм. Депарафинированные срезы окрашивали по M. Alfert, I. Geschwind (1953) 0,1% раствором прочного зеленого (Green Fast SF, C.I.Nr. 42053, Chemische fabric GMBH) на 1% уксусной кислоте (pH = 2,2). Анализ микропрепаратов осуществляли на автоматизированном комплексе «Морфолог». Содержание общего белка оценивали по оптической плотности цитоплазмы в условных единицах (Сенченков Е.В., Молодцов В.Н., Белостоцкая Г.Б., Бажанова Е.Д., 2003).

Для определения уровня активности ключевых ферментов готовили срезы толщиной 10 мкм на микротоме-криостате МК-25 ТУ 64-1-856-72. Срезы инкубировали в соответствующих субстратах:

а) щелочную фосфатазу определяли по Пирсу в модификации 3. Лойда с соавт. (1982). В качестве основного субстрата применяли 0,1 % раствор а-нафтилфосфата с использованием 1 % раствора диазония прочного синего RR на Трис-буфере pH 9,2 (ООО «БиоВитрум, Россия);

б) кислую фосфатазу определяли по Берстону в модификации 3. Лойда с соавт. (1982). В качестве основного субстрата применяли 0,1 % раствор а-нафтилфосфата на ацетатном буфере pH 5,0 с использованием красителя прочного синего RR в качестве 0,1% раствора в той же среде (ООО «БиоВитрум, Россия);

в) сущинатдегидрогеназу определяли по Нахласу. В качестве субстрата применяли 1,35 % раствор сукцината натрия на Трис-буфере pH 7,4 с использованием красителя Нитро-ТС 0,1 % раствора (ООО «БиоВитрум, Россия).

Контрольные срезы инкубировали в среде, лишенной сукцината или предварительно нагревали до 100° С в течение 1 минуты для инактивации фермента.

Интенсивность гистохимической реакции, характеризующую ферментативную активность клеток, оценивали визуально с применением окулярной сетки Г.Г. Автандилова (1972) в 700 клетках с увеличением 400. В одном деление окулярной сетки подсчитывали количество гранул и принимали их отсутствие за отрицательную степень, 3-5 гранул - за низкую, 6-9 гранул - за умеренную, 10 - 12 - за высокую и более 12 - за очень высокую степень активности фермента. Проводили по десять таких замеров на каждом микропрепарате.

Статистическую обработку результатов исследования проводили на персональном компьютере с использованием пакета «Анализ данных» в рамках программы Microsoft Excel и BioStat 2008 Professional 5.8.4. В зависимости от характера полученных результатов использовали параметрический метод с определением t-критерия Стью-дента с поправкой Бонферрони и Ньюмена-Кейлса для множественных сравнений.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологическое исследование сосудистых сплетений головного мозга (ССГМ) крыс показало, что сосудистое сплетение боковых желудочков новорожденных, 7-, 14- и 28-суточных крыс имеет листовидную форму и практически лишено соединительной ткани. Полученные нами данные подтверждают результаты Г.Г. Автандилова (1962), В.В. Куликова (1968), М. Бредбери (1983), А. Хема, Д. Кормака (1983), Л.Г. Сентюровой Л.Г. (1998), Т.М. Бабика (2008). Сосудистое сплетение третьего желудочка, в отличие от сплетения боковых желудочков, анатомически с возрастом может менять свою форму. Так, у новорожденных крыс оно имеет вид треугольника; у 7-суточных - овальную форму; у 14-суточных - более уплощенную, а к 28-суткам жизни относительно увеличивается в объеме. Анатомической особенностью сосудистого сплетения четвертого желудочка головного мозга, исследуемых возрастных групп, является наличие мощных складок, вторичных ворсин и обилие кровеносных сосудов. Таким образом, несмотря на схожесть функций, ССГМ имеют индивидуальные, отчасти возрастные, анатомические особенности.

Гистологически сосудистые сплетения желудочков идентичны и представлены одним слоем хориоэпителиоцитов (ХЭ), лежащих на хорошо выраженной базальной мембране и подлежащей соединительной ткани, которая сопровождается кровеносными сосудами и нервными волокнами (Автандилов Г.Г., 1962; Дарий А.А., 1988, 2008; Коржевский Д.Э., 1998; Сентюрова Л.Г., 1998; Бабик Т.М., 2008; 8. е1 а1., 2006). Для новорожденных, 7- и 14-суточных крыс характерны ХЭ призматической формы, ядра которых эллипсовидные; у 28-суточных животных клетки - кубические, ядра - округлые. Сведения о возрастных особенностях формы ядер и ХЭ в научной литературе разноречивы. Так, по данным большинства исследователей, ХЭ в дефинитивном состоянии имеют кубическую форму (Сентюрова Л.Г., 1998; Коржевский Д.Э., 2001; Согпйгс! Е.М. е1 а1., 1997; Бего! 1М. е! а!., 2001). В.В Куликова, Н.В Галкина (1972), А.А Дарий (1988) различают эпителиоциты кубической и уплощенной формы. Г.А Константиновский, Л.А Стеченко (1983) считают, что ворсинки покрыты высокими эпителиальными клетками. Т.М. Бабик (2008) установил, что форма ХЭ сосудистых сплетений является различной и во многом определяется их локализацией на поверхности ворсинок.

На поверхности ХЭ могут располагаться единичные макрофаги (клетки Колме-ра, эпиплексусные клетки), что согласуется с литературными данными (Сентюрова Л.Г. с соавт., 2004). По мнению ХМ. Бек^ с соавт. (2001), Р.О. МсМепатт (1999), Р.О. МсМепатт с соавт. (2003) макрофаги локализуются в строме сосудистых сплетений.

Особенностью циркадианной динамики содержания общего белка в ХЭ сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга новорожденных крыс является его двукратное увеличение, зарегистрированное в 16 и 24 часа: к 16-и часам показатели общего белка возрастали на 34,8 % относительно минимума (12 часов), а к 24-м часам - на 37,7 % по сравнению с предыдущим показателем, достигая максимума (рис. 1). Каждому повышению параметра предшествует временная точка, характеризующаяся снижением показателей общего белка: в 12 часов на 28 %, р<0,05 от контрольного значения (4 часа первых суток) и в 20 часов - на незначительную величину.

Рисунок 1. Циркадианная динамика содержания общего белка и объема цитоплазмы хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга у новорожденных крыс.

Примечание: • - р < 0,05, • • - р < 0,01, ••• - р < 0,001 - для параметра «общий белок»; Д - р < 0,05, ДД - р < 0,01 - для параметра «объем цитоплазмы» в сравнении с «4 часами первых суток».

Профили циркадианной динамики содержания общего белка и объема цитоплазмы ХЭ сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга новорожденных крыс имеют аналогичные тенденции и кинетика последнего параметра приближена к таковой общего белка.

Объем ядер подвергается меньшим динамическим изменениям: увеличиваясь однократно в 16 часов на 66,6 % по отношению к минимуму, он остается относительно стабильным в течение длительного времени (на протяжении 12-и часов). Уменьшение ядер в объеме на 44,9 %, р<0,001 относительно исходного значения приходится на 12-часовую точку исследования, что по времени совпадает с минимальными значениями объема цитоплазмы и общего белка (рис. 2).

Рисунок 2. Циркадианная динамика объема ядер хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга у новорожденных крыс. Примечание: ** - р < 0,01, *** - р - < 0,001 в сравнении с «4 часами первых суток».

4000 -3500 -' 3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -

12 16 20 24 время суток, ч

-общий белок — объем цитоплазмы

1400 1200 1000 800 600 400 200

К. °

в

Гистохимически интенсивность окраски цитоплазмы ХЭ меняется от светлой (в 8 и 12 часов) и умеренной (в 16 и 20 часов) до насыщенной в 24 часа. Локализация ядерных зон так же специфична: они занимают центральное положение в момент, когда синтетический процесс только начинается (в 12 часов) и вступает в активную фазу (в 16, 20 часов), затем перемещаются в базальном направлении за счет сконцентрированных у апикального полюса белковых гранул - в 24 часа.

В ХЭ сосудистого сплетения третьего желудочка головного мозга новорожденных крыс исследуемые параметры так же подвергаются динамическим изменениям. В

4 часа первых суток отмечается увеличение показателей общего белка до максимальных цифр (2217,1±65,5 усл.ед.). Повторный рост параметра зарегистрирован в 16 часов (на 18,5 % от минимума). Уменьшается данный показатель дважды: в 8 и 24 часа в среднем на 26 % (р<0,001 от контроля). Кинетика объема цитоплазмы схожа с кинетикой содержания общего белка (рис. 3).

Рисунок 3. Циркадианная динамика содержания общего белка и объема цитоплазмы хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения третьего желудочка головного мозга у новорожденных крыс.

Примечание: • - р < 0,05, • • - р<0,01, ••• - р < 0,001-для параметра «общий белок»; ДДД - р < 0,001 - для параметра «объем цитоплазмы» в сравнении с «4 часами первых суток».

Как и в боковом желудочке, объем ядер клеток хориоидного сплетения третьего желудочка, увеличивается однократно: в интервале от 4-х до 20-и часов - плавно, с последующим резким скачком до максимума в 24 часа, что выше значения в контрольной точке более, чем в 2 раза (р<0,001) (рис. 4).

Рисунок 4. Циркадианная динамика объема ядер хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения третьего желудочка головного мозга у новорожденных крыс. Примечание: ** - р < 0,01, *** - р < 0,001 в сравнении с «4 часами первых суток».

. зооо Э

5 2500

? 2000

| 1500

I 1000

ю

° 500

ж ••ДДД ДДД

. •••ДДД •••ДДД •ДДД •••ДДД ^

"".......

1400 1200 ; 1000 : 800 | \ 600 К. | 400 |

200 I

12 16 20 24 время суток, ч

-общий белок «-«А™"объем цитоплазмы

Гистохимическая картина клеток такова: в 8 и 24 часа, когда показатели количества общего белка минимальны, цитоплазма имеет светлую окраску. В 4 часа - она становится интенсивно окрашенной за счет синтезированных белковых гранул, что коррелирует с результатами количественного исследования, отражающего максимальные значения данного параметра. В интервале 12-20 часов цитоплазма характеризуется умеренной степенью окраски и, в совокупности с показателями общего белка, может свидетельствовать о собственно синтетическом процессе. Зоны ядер в период синтеза белка занимают центральное положение, а в период накопления секрета

- перемещаются в базальном направлении за счет сгруппировавшихся у апикального полюса клеток белковых гранул.

Оценка динамики морфометрических параметров клеток хориоидных сплетений четвертого желудочка головного мозга новорожденных крыс показала, что содержание общего белка и объем цитоплазмы изменяются синхронно, увеличиваясь незначительно в 4 часа и интенсивно - с 16 до 20-и часов (рис. 5).

Рисунок 5. Циркадианная динамика содержания общего белка и объема цитоплазмы сосудистого сплетения четвертого желудочка головного мозга у новорожденных крыс. Примечание: • - р < 0,05, • • - р <0,01, ••• -р<0,001 -для параметра «общий белок»; Д - р < 0,05, ДДД - р < 0,001- для параметра «объем цитоплазмы» в сравнении с «4 часами первых суток».

Повышение содержания общего белка в 20 часов достигло 73,4% к значению предыдущей временной точки, что является статистически достоверным и по отношению к контролю. Объем цитоплазмы возрос на 92 % относительно 16-и часов и составил 754,7 ± 57,4 мкм3. Визуально цитоплазма клеток в эту временную точку отличается интенсивной окраской, зоны ядер занимают базальное положение, что по совокупности данных свидетельствует о стадии накопления белковых гранул в апикальной части клеток. Резкому повышению показателей общего белка предшествует временной интервал с 4 до 16 часов, отличающийся отсутствием выраженной кинетики параметра. Объем цитоплазмы также остается относительно стабильным. Гисто-химически цитоплазма клеток умеренно окрашена специфическим красителем, ядерные зоны располагаются центрально. Представляется, что в течение этого времени клетки находятся в состоянии относительного функционального покоя, мобилизуя энергетические ресурсы для «синтетического скачка» (в 20 часов).

В динамике объема ядер зарегистрировано три временных интервала, для которых характерна относительная стабильность: с 4-х до 8-и, с 12-и до 16-и и с 24-х до 4-х часов следующих суток (рис. 6). Максимальный объем ядер по времени совпадает с максимальными значениями общего белка и объема цитоплазмы, соответствуя 20-и часам.

время суток, ч

Рисунок 6. Циркадианная динамика объема ядер хориоэпи-телиоцитов сосудистого сплетения четвертого желудочка у новорожденных крыс. Примечание: * - р < 0,05, *** - р < 0,001 в сравнении с «4 часами первых суток».

Профили кинетических кривых, отражающих циркадианную динамику морфо-метрических параметров и содержание общего белка в хориоэпителиоцитах сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 7-суточных крыс представлены восходящей частью, которая включает данные во временном интервале с 12-и до 20-и часов при максимуме в 20 часов, и значениями с 24-х до 4-х часов вторых суток, которые формируют нисходящую часть профиля, указывающую на снижение активности синтетического процесса (рис. 7).

й белок, усл.ед ........ I4 800 5 • 600 | | 400 % 200 з 80 1 70 | 60 ° 50 40 -

___.„-А"'" ^^--- -----— '-А

а 1000 • ° 500 •

4 8 12 16 20 24 4 время суток, ч —О— общий белок -"А-- - объем цитоплазмы 4 8 12 16 20 24 4 время суток, ч

Рисунок 7. Циркадианная динамика морфометрических параметров и содержания общего белка в хориоэпителиоцитах сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга у 7-суточных крыс. Примечание: • - р < 0,05,•• - р < 0,01, ••• - р < 0,001 - для параметра «общий белок»; ДДД - р < 0,001- для параметра «объем цитоплазмы»;* - р < 0,05 - для параметра «объем ядер» в сравнении с «4 часами первых суток».

На этом возрастном этапе для клеточных структур ХЭ характерна динамичность, вследствие закономерностей, определяющихся процессом синтеза протеина, что подтверждает гистохимическая картина каждой временной точки.

В клетках хориоидных сплетений третьего желудочка 7-суточных крыс максимальные значения параметров соответствуют 12-и часам, тогда как минимальные приходятся на 24 часа. Следует отметить, что с 12-и до 16-и часов показатели общего белка и, соответственно, объем цитоплазмы, хотя и снижаются, но остаются достаточно высоким: 2209,7±88,3 усл.ед. (общий белок), 566,8±40,2 мкм3 (объем цитоплазмы) - в 12 часов и 2102,4±38,9 усл.ед. (общий белок), 559,4±28,2 мкм3, отражая напряженность продолжающегося синтетического процесса (рис. 8).

Рисунок 8. Циркадианная динамика морфометрических параметров и содержания общего белка в хориоэпите-

лиоцитах сосудистого сплетения третьего желудочка головного мозга у 7-суточных крыс. Примечание: • - р < 0,05, •• - р < 0,01, ••• - р < 0,001 - для параметра «общий белок»; Д - р < 0,05 - для параметра «объем цитоплазмы»; * - р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001- для параметра «объем ядер» в сравнении с «4 часами первых суток».

В ХЭ сосудистого сплетения четвертого желудочка головного мозга 7-суточных крыс повышение параметров до максимальных значений отмечается с 8-и до 16-и часов, тогда как их снижение наблюдается к 4-м часам. В 8 часов все параметры имеют минимальные значения (рис. 9).

^ 3000

1 2500

* 2000

ю 1500

I 1000

° 500

Рисунок 9. Циркадианная динамика морфометрических параметров и содержания общего белка в хориоэпите-лиоцитах сосудистого сплетения четвертого желудочка головного мозга у 7-суточных крыс. Примечание: •• - р < 0,01, ••• р < 0,001 - для параметра «общий белок»; Д - р < 0,05, - для параметра «объем цитоплазмы»;* - р < 0,05, *** - р < 0,001- для параметра «объем ядер» в сравнении с «4 часами первых суток».

Гистохимическая картина ХЭ сосудистых сплетений третьего и четвертого желудочков головного мозга 7-суточных крыс схожа с таковой сосудистого сплетения боковых желудочков (с учетом фактора времени).

Таким образом, у 7-суточных крыс профили циркадианной динамики морфо-функциональных параметров ХЭ ССГМ модифицируются, принимая вид синусоиды с хорошо выраженной амплитудой. Обращает на себя внимание тот факт, что в отличие от новорожденных, у 7-суточных крыс ритмические профили всех трех параметров схожи, что прослеживается и на следующих возрастных этапах (14- и 28-е сутки).

Отличительной чертой циркадианной динамики содержания общего белка в цитоплазме ХЭ сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 14-суточных крыс является его незначительное снижение в период с 8-и до 12 часов, которое при этом остается статистически достоверно выше контрольного значения на 37,3 %(рис. 10).

время суток, ч

Рисунок 10. Циркадианная динамика содержания общего белка в хо-риоэпителиоцитах сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга у 14-суточных крыс. Примечание:

• • • - р < 0,001 в сравнении с «4 часами первых суток».

Особенностью циркадианной динамики морфофункциональных параметров ХЭ ССГМ двухнедельных крыс является смещение их крайних значений во времени. Если у 7-суточных животных в клетках сплетения боковых желудочков минимальные показатели общего белка и объемов структур зарегистрированы в 8 часов, а максимальные - в 20 часов, то у 14-суточных крыс эти значения соответствуют 4-м и 16-и часам (рис. 11). В ХЭ сплетений третьего желудочка наблюдается смещение минимальных значений с 24-х часов на 4 часа вторых суток, максимальных - с 12-и на 16 часов в сравнении с показателями 7-суточных крыс; в клетках хориоидного сплетения четвертого желудочка смещение минимальных показателей с 8-и на 4 часа, максимальные остаются в той же временной точке (рис. 12, 13).

Сосудистое сплетение боковых желудочков

*ллл "Дгл ""ддд ДМ

АДА

Сг

4 8 12 16 20 -■-*•--• 7-е —О™ 14-е 24 4

Рисунок 11. Циркадианная динамика содержания общего белка в хориоэпителиоцитах 7- и 14-сугочных крыс.

Сосудистое сплетение третьего желудочка Сосудистое сплетение четвеотого желудочка

Рисунок 12. Циркадианная динамика содержания Рисунок 13. Циркадианная динамика содержания общего белка в хориоэпителиоцитах общего белка в хориоэпителиоцитах

7- и 14-сугочных крыс. 7- и 14-сугочных крыс.

Примечание: * - р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001 - для 7-сугочных крыс; ДД - р < 0,01, ДДД - р < 0,001 - для 14-суточных крыс в сравнении с «4 часами».

По сути, гистохимическая картина ХЭ ССГМ 14-суточных крыс существенно не меняется, изменяются (или точнее смещаются) во времени лишь точки, в которых зафиксированы крайние значения (минимальные и максимальные) параметров.

Таким образом, данные, полученные в ходе исследования ХЭ ССГМ 14-суточных крыс, свидетельствуют, что синусоидная форма профилей циркадианной динамики содержания общего белка, объемов ядер и цитоплазмы сохраняется, наблюдается лишь смещение максимальных и минимальных значений параметров на четыре часа, за исключением максимальных значений клеток сплетения четвертого желудочка, которые остаются в той же временной точке. Обращает на себя внимание тот факт, что между минимальными и максимальными значениями параметров устанавливается временной промежуток равный 8-и часам, т.е. двум временным контрольным интервалам.

Сравнивая профили циркадианной динамики содержания общего белка, объемов ядер и цитоплазмы эпителиоцитов хориоидных сплетений головного мозга 14- и 28-суточных крыс, мы пришли к выводу, что их синусоидная форма, в основном, сохраняется, но становится более сглаженной за счет уменьшения амплитуды.

Проведенная нами гистохимическая оценка клеточных элементов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс показала, что на протяжении исследуемого времени уровень активности сукцинатдегидрогеназы остается умеренным, за исключением значений в 24 часа, когда показатели активности фермента становятся статистически достоверно выше контрольного значения. Это свидетельствует об увеличении активности аэробного пути расщепления глюкозы в данное время. По данным Ф.И. Комарова (1989) у интактных крыс ферменты, непосредственно участвующие в процессах цикла Кребса в печени, наиболее активны в темновом периоде суток.

Уровень активности неспецифической щелочной фосфатазы регистрируется как относительно стабильно высокий, что может говорить о постоянстве функционирования этой ферментной системы, обеспечивающей трансмембранный перенос веществ. В тоже время уровень активности кислой фосфатазы в ХЭ по сравнению с макрофагами остается относительно низким. Этот факт доказывает высокий уровень гидролиза, осуществляемый в клетках Колмера, по сравнению с таковыми в ХЭ.

Данные, полученные в результате проведенного комплексного исследования ХЭ ССГМ крыс первого месяца жизни, показывают, что профили циркадианной динамики содержания общего белка и объема цитоплазмы у новорожденных крыс имеют двухволновую форму. Их особенностью является соответствие максимальных и минимальных значений параметров в разных желудочках разным временным точкам. Это может быть объяснено незрелостью регуляторных механизмов, контролирующих, в данном случае, белковый синтез. В противоположность нашим исследованиям, суточный ритм содержания общего белка в сетчатке глаза (Хасанов Р.И., 1999; Нева-ленная Л.А., 1999; Фельдман Б.В., 2006), в пинеалоцитах (Хужахметова Л.К., 2001), в супрахиазматическом ядре (Матасова Н.Ю., 2000; Аношкина Е.В., 2001) у крыс впервые регистрируется в 7-дневном возрасте.

К 7-м суткам кинетические кривые циркадианной динамики содержания общего белка и объема цитоплазмы трансформируются, принимая вид синусоиды, которая сохраняет свою форму до конца первого месяца жизни. Данная модификация ритмических профилей, на наш взгляд, объясняется снижением интенсивности синтетических процессов, в частности синтеза белка, в ХЭ сосудистых сплетений желудочков головного мозга у 7-, 14- и 28-суточных крыс.

Синусоидная форма кинетических кривых исследуемых параметров ССГМ у 7-суточных животных характеризуется наличием хорошо выраженной амплитуды, которая имеет тенденцию к снижению с увеличением возраста крыс. Этот факт может быть объяснен как возрастающей в онтогенезе степенью синхронизации процессов синтеза и секреции белка одной клеткой, так и накоплением в полости желудочков факторов, обуславливающих синхронное функционирование ХЭ ССГМ в целом. На синхронность процессов синтеза общего белка в ганглионарных нейронах сетчатки глаза сусликов указывают исследования Б.В. Фельдмана (2006).

У новорожденных крыс крайние значения параметров (минимальные и максимальные) в разных желудочках зарегистрированы в разные временные точки. С возрастом отмечается изменение профилей ритма, обусловленное смещением крайних значений в следующем направлении: минимальные значения параметров стремятся к 4-м часам, максимальные - к 16-и. Наблюдающийся сдвиг можно объяснить постепенным приближением млекопитающего к 28-суточному возрасту, когда организм

крысы проходит стадии физиологической адаптации и начинает приобретать черты взрослой особи (Западнюк И.П. с соавт., 1983).

Согласно литературным данным, спонтанная локомоторная активность крыс в силу того, что они являются ночными животными, повышается во второй половине дня и снижается к утру. Результаты экспериментальных исследований показывают, что в период бодрствования в организме позвоночных на разных уровнях организации (в том числе на клеточном) преобладают процессы, необходимые для осуществления жизнедеятельности (Комаров Ф.И., 1989). Именно в этот период активно расходуются вещества, в том числе и белок, обеспечивающие энергоёмкие процессы. Соответственно, в первой половине дня процессы синтеза и накопления белка осуществляются интенсивнее. Наименьшие показатели содержания общего белка в ХЭ всех сплетений головного мозга 28-суточных крыс по нашим данным регистрируются в 4 часа угра, а наибольшие соответствуют 16-и часам. Этот факт косвенно согласуется с данными Г.Д. Губина, Е.Ш. Гер-ловина (1980), выявивших пик функциональной активности гепатоцитов у крыс и мышей во второй половине суток, а минимальные показатели обмена веществ в ночные и утренние часы.

Сравнительный анализ данных морфофункциональных параметров ХЭ ССГМ крыс первого месяца жизни, доказывает, что во всех возрастных группах показатели объемов ядер, цитоплазмы и общего белка преобладают в клетках сплетения боковых желудочков (табл. 3).

Таблица 3. Возрастные показатели объемов ядер (У_К[ис), цитоплазмы (У_С>1) и общего белка (М_белка) в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетений желудочков

_головного мозга крыс (М ± т, п = 9)__

Возраст, сут Название желудочка У_>}ис, мкм3 мкм3 М_белка, усл. ед.

1-е боковой (контроль) 67,8 ± 1,8 806,3 ±27,4 2533,6 ± 54,8

третий 65,8 ±2,1 603,4 ±30,4*** 1844,8 ±37,1***

четвертый 60,2 ± 1,8** 507,5 ± 17,8*** 1618,1 ±41,6***

7-е боковой (контроль) 71,3 ± 1,8 603,5 ± 16,7 2043,1 ±43,5

третий 64,7 ±2,1* 463,8 ± 15,7*** 1590,8 ±43,1***

четвертый 53,8 ± 1,8*** 478,2 ± 14,1*** 1514,6 ±28,4***

14-е боковой(контроль) 63,6 ± 2,2 557,6 ± 20,3 1864,4 ±48,4

третий 59,3 ± 1,7 447,4 ± 15,5*** 1556,0 ±29,9***

четвертый 51,6± 1,8*** 412,3 ± 14,4*** 1496,6 ±40,7***

28-е боковой(контроль) 51,7 ± 1,7 399,2 ± 8,2 1489,5 ± 30,9

третий 49,5 ±1,3 388,8 ±9,1 1209,7 ±23,0***

четвертый 50,7 ± 1,4 375,8 ± 10,0 1277,8 ±28,0***

Примечание: * - р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001 в сравнении с контролем ^-критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони и Ньюмена-Кейлса для множественных сравнений)

Наблюдающаяся общая тенденция уменьшения значений морфофункциональ-ных параметров прослеживается во всех сплетениях к 28-м суткам жизни.

Таким образом, несмотря на преобладающий темп уменьшения средних показателей морфофункциональных параметров хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга крыс, как в отдельно взятых возрастных группах, так и в онтогенезе, у 28-суточных животных они остаются выше, нежели в клетках хориоидных сплетений третьего и четвертого желудочков крыс того же возраста. Это свидетельствует о ведущей роли сплетений боковых желудочков в процессе функционирования ССГМ млекопитающих.

ВЫВОДЫ

1. Морфометрические параметры (объемы ядер и цитоплазмы) и содержание общего белка в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетениях боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга крыс в постнатальном онтогенезе имеют пространственно-временную организацию, специфичную для каждого возраста.

2. Новорожденные крысы отличаются от крыс других возрастов более интенсивно протекающими процессами синтеза белка в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетений всех желудочков головного мозга с максимумами в 16, 24 часа в клетках сплетения боковых желудочков, в 4, 16 часов - третьего желудочка и в 4, 20 часов - четвертого желудочка.

3. К 7-м суткам постнатального онтогенеза в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетений головного мозга крыс наблюдается стабилизация синтетических процессов, выражающаяся в модификации профилей циркадианной динамики содержания общего белка и соответствии его минимальных (1556,7±85,2 усл.ед.) и максимальных (2300,2±70,4 усл.ед.) значений 8 и 20 часам (в клетках боковых желудочков); 1212,9±24,1 усл.ед. и 2209,7±88,3 усл.ед. - 24 и 12 часам (третьего желудочка); 1274,1±50,6 усл.ед. и 1989,7±32,5 усл.ед. - 8 и 16 часам (четвертого желудочка).

4. В процессе постнатального онтогенеза в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетений всех желудочков головного мозга крыс наблюдается становление синтетических процессов с максимумом в 16 часов и минимумом - в 4 часа; к 28-и суткам амплитуда циркадианных колебаний содержания общего белка в хориоэпителиоцитах сосудистого сплетения боковых желудочков снижается на 60 %, третьего желудочка - на 20 %, четвертого желудочка - вдвое.

5. Хориоэпителиоциты сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга к концу первого месяца жизни на протяжении суток демонстрируют умеренную активность сукцинатдегидрогеназы (с максимумом в 24 часа); низкую - кислой фосфатазы и высокий уровень активности щелочной фосфатазы, не претерпевающих значительных колебаний в течение суток.

6. Период постнатального онтогенеза для хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга характеризуется более высокими показателями объёмов ядер, цитоплазмы, общего белка, чем для клеток сплетений третьего и четвертого желудочков, свидетельствуя о ведущей роли сплетений боковых желудочков в процессе функционирования сосудистых сплетений головного мозга млекопитающих.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Лапина (Самоделкина) A.A. Морфо-гистохимическая характеристика сосудистых сплетений головного мозга при острой и хронической алкогольной интоксикации в эксперименте / A.A. Лапин, A.A. Лапина (Самоделкина) // Естественные науки: журнал фундаментальных и прикладных исследований. - 2006. - № 3 (12). - С. 27 -29.

2. Лапина (Самоделкина) A.A. Хронобиологические аспекты активности сукцинатдегидрогеназы в сосудистых сплетениях головного мозга крыс / A.A. Лапина (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова, A.A. Лапин // Труды Астраханской государственной медицинской академии. - 2006. - Том 33. - С. 55 - 57.

3. Лапина (Самоделкина) A.A. Структурно-функциональная организация сосудистых сплетений головного мозга крысы / A.A. Лапина (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова, A.A. Лапин // Астраханский медицинский журнал. - 2007. - № 2. - Том 2. -С. 111-112.

4. Лапина (Самоделкина) A.A. Роль щелочной фосфатазы в обеспечении постоянства секреторной функции сосудистых сплетений головного мозга крыс / A.A. Лапина (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова, A.A. Лапин // Сборник научных трудов «Фундаментальные исследования в биологии и медицине». - 2007. - С. 44 - 46.

5. Лапина (Самоделкина) A.A. Распределение гистохимической активности кислой и щелочной фосфатаз в сосудистых сплетениях головного мозга крыс /

A.A. Лапина (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова // Тезисы работ молодых ученых Астраханской государственной медицинской академии. - 2007. - С. 31 - 32.

6. Крутилова (Самоделкина) A.A. Активность некоторых ферментных систем в эндотелиоцитах сосудистых сплетений головного мозга крыс / A.A. Крутилова (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова // Научно-теоретический медицинский журнал «Морфология». - 2009. - № 4. - Том 136. - С. 84 - 85.

7. Крутилова (Самоделкина) A.A. К вопросу о структурно-временной организации сосудистых сплетений головного мозга у млекопитающих / Л.Г. Сентюрова, A.A. Крутилова (Самоделкина) // Труды Астраханской государственной медицинской академии. - 2009. - Том 40. - С. 16-17.

8. Крутилова (Самоделкина) A.A. Морфофункциональные показатели активности хориоидальных эпителиоцитов в сосудистых сплетениях головного мозга крыс / Л.Г. Сентюрова, A.A. Крутилова (Самоделкина) // Научно-теоретический медицинский журнал «Морфология». - 2010. - № 4. - Том 137. -С. 106-107.

9. Крутилова (Самоделкина) A.A. Ферменты хориоидальных эпителиоцитов головного мозга млекопитающих / Л.Г. Сентюрова, A.A. Крутилова (Самоделкина) // Материалы 7-й международной научно-практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины». - 2010. -С. 136- 138.

10. Крутилова (Самоделкина) A.A. Характеристика хориоэпителиоцитов сосудистых сплетений головного мозга у новорожденных крыс / A.A. Крутилова (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова, В.А. Шаталин // Материалы II Международной научной конференции, посвященной 80-летию академика РАЕН, заслуженного работника высшей школы РФ, доктора биологических наук, профессора Д.Л. Тёплого. - 2011. -С. 55-57.

11. Крутилова (Самоделкина) A.A. Морфофункциональные особенности сосудистых сплетений головного мозга в онтогенезе / A.A. Крутилова (Самоделкина), Л.Г. Сентюрова // Астраханский медицинский журнал. - 2011. - № 2. -С. 256 - 257.

12. Самоделкина A.A. Структурно-временная организация хориоэпителиоцитов сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга новорожденных

крыс / A.A. Самоделкина, Л.Г. Сентюрова, В.А. Шаталин // Астраханский дицинский журнал. - 2012. - № 4. - Том 7. - С. 225 - 227.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЦНС - центральная нервная система ХЭ - хориоэпителиоцит

ССГМ - сосудистое сплетение головного мозга

Подписано в печать 15.10.2013. Уч.-изд. л. 1,4 Усл. печ. л. 1,3. Заказ № 2838. Тираж 100 экз.

Оттиражировано в Издательском доме «Астраханский университет» 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а Тел. (8512) 48-53-47 (отдел маркетинга), 48-53-45, тел. 48-53-44, тел./факс (8512) 48-53-46 E-mail: asupress@yandex.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Самоделкина, Анна Александровна, Астрахань

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АСТРАХАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ

АКАДЕМИЯ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

На правах рукописи 04201 452730 <£52^-

САМОДЕЛКИНА АННА АЛЕКСАНДРОВНА

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСУДИСТЫХ СПЛЕТЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС НА ЭТАПАХ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА

03.03.04 - КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ, ЦИТОЛОГИЯ, ГИСТОЛОГИЯ

ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ДОКТОР МЕДИЦИНСКИХ НАУК, ПРОФЕССОР СЕНТЮРОВА Л.Г.

АСТРАХАНЬ - 2013

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. Обзор литературы........................................................................................................9

1. Морфофункциональная характеристика сосудистых сплетений

головного мозга млекопитающих..........................................................................................9

1.1. Эпителий сосудистых сплетений..........................................................................11

1.2. Соединительная ткань сосудистых сплетений..........................................22

1.3. Васкуляризация сосудистых сплетений..........................................................31

1.4. Морфология нервного аппарата сосудистых сплетений..................35

1.5. Гистоэнзимология сосудистых сплетений....................................................36

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования............................................................40

2.1. Хронобиологический метод........................................................................................40

2.2. Гистологический метод..................................................................................................41

2.3. Морфометрический метод............................................................................................41

2.4. Гистохимические методы..............................................................................................42

ГЛАВА 3. Морфофункциональная характеристика сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга крыс на этапах

постнатального онтогенеза..................................................................................................................44

3.1. Особенности общей морфологии сосудистого сплетения боковых желудочков..........................................................................................................44

3.2. Циркадианная динамика морфометрических параметров хориоэпителиоцитов боковых желудочков..................................................46

3.3. Циркадианная динамика содержания общего белка в хориоэпителиоцитах боковых желудочков..................................................53

3.4. Гистохимическая характеристика сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс............65

ГЛАВА 4. Морфофункциональная характеристика сосудистого сплетения третьего желудочка головного мозга крыс на этапах

постнатального онтогенеза................................................................................................................70

4.1. Особенности общей морфологии сосудистого сплетения третьего желудочка...................................................... 70

4.2. Циркадианная динамика морфометрических параметров хориоэпителиоцитов третьего желудочка........................... 73

4.3. Циркадианная динамика содержания общего белка в хориоэпителиоцитах третьего желудочка........................... 80

ГЛАВА 5. Морфофункциональная характеристика сосудистого сплетения четвертого желудочка головного мозга крыс на этапах постнатального онтогенеза........................................................ 89

5.1. Особенности общей морфологии сосудистого сплетения четвертого желудочка................................................... 89

5.2. Циркадианная динамика морфометрических параметров хориоэпителиоцитов четвертого желудочка........................ 91

5.3. Циркадианная динамика содержания общего белка в хориоэпителиоцитах четвертого желудочка........................ 98

ГЛАВА 6. Динамика морфометрических параметров и содержания общего белка в хориоэпителиоцитах сосудистых сплетений головного

мозга крыс на этапах постнатального онтогенеза............................ 107

ГЛАВА 7. Обсуждение результатов исследования.......................... 115

ВЫВОДЫ.............................................................................. 131

ЛИТЕРАТУРА........................................................................ 133

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Для оптимальных условий функционирования организма в целом особое значение имеют различные структуры центральной нервной системы (ЦНС), среди которых сосудистым сплетениям головного мозга (ССГМ) отводится немаловажная роль (Автандилов Г.Г., 1962; Арчакова Л.И. с соавт., 1989; Сентюрова Л.Г., 1998; Бабик Т.М., 2008; Дарий А.А., 2010; Юнеман О.А., 2012; Dohrmann G.J., 1970; Keep R.F. et al., 1997; Gabrion J.B. et al., 1998; Deane R. et al., 2004).

Известно, что сосудистые сплетения образуют функционально целостную структуру, состоящую из сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга. Их основная функция заключается в секреции и частичной резорбции цереброспинальной жидкости, как важнейшего регулятора состава внутренней среды ЦНС (Иваненко М.Г., 1988; Отеллин В.А. с соавт., 1998; Коржевский Д.Э., 2001; Добровольский Г.Ф., 2006; Nishino J. et al., 1999; Rao V.V. et al., 1999; Redzic Z.B., Segal M.B., 2004; Praetorius J, 2007).

Кроме того, ССГМ являются элементом гематоликворного барьера, реализация тонких механизмов функционирования которого возможна благодаря особой организации этих структур ЦНС, нашедшей свое отражение в работах ряда исследователей (Бредбери М., 1983; Мотавкин П.А. с соавт., 1985; Турин В.Н., Арчакова Л.И., 1991; Квитницкая-Рыжова Т.Ю., 1992; Беляева И.А. с соавт., 1999; Погорелов Ю.В., 2001; Ткачева Н.В., 2004; Рыжав-ский Б.Я., Задворная О.В., 2012; Nakamura S. et al., 1982; Strazielle N., Ghersi-Egea J.F., 2000; Serot J.M. et al., 2001; Nataf S. et al., 2006; Mathew T.C., 2007). Однако, многие вопросы функционирования морфологического субстрата ССГМ млекопитающих остаются до сих пор не раскрытыми.

Крайне важно иметь более четкое представление об изменении функциональной активности хориоэпителиоцитов (ХЭ) ССГМ млекопитающих во временном аспекте. Свидетельством тому является динамика накопления белка в клетках (Бекчанов А.Н., 1980; Бродский В.Я., Нечаева Н.В., 1988;

Комаров Ф.И., 1989; Берлякова Е.М., 1994; Неваленная Л.А., 1999; Хасанов Р.И., 1999; Матасова Н.Ю., 2000; Аношкина Е.В., 2001; Хужахме-това Л.К., 2001; Рожкова И.С., 2002; Сентюрова Л.Г. с соавт., 2003; Фельдман Б.В., 2006; Рапопорт С.И., 2012). Учитывая, что содержание общего белка в ХЭ ССГМ является объективным показателем, можно определить морфофункциональное состояние органа в определенный промежуток времени. Нельзя не принимать во внимание при этом уровень активности сопряженных ферментов (сукцинатдегидрогеназы, щелочной и кислой фосфа-таз). Вместе с тем, в научной литературе, сведения, посвященные исследованию метаболических механизмов протекающих в клеточных элементах ССГМ млекопитающих, малочисленны (Польский В.И., 1970; Мотавкин П.А. с соавт., 1983; Сентюрова Л.Г., 2004; Бабик Т.М., 2008; Smith D.E. et. al., 2004), а конкретизирующие их структурно-функциональное состояние в определенный промежуток времени, отсутствуют.

Таким образом, изучение динамики содержания общего белка в ХЭ ССГМ млекопитающих с морфометрической и гистохимической оценкой их метаболизма в течение суток на этапах постнатального онтогенеза крайне актуально.

Целью работы является проведение сравнительного анализа структурно-функциональной организации хориоэпителиоцитов во временном аспекте для детализации гистофизиологических особенностей функционирования сосудистых сплетений головного мозга крыс.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

1. Изучить циркадианную динамику морфометрических параметров (объемов ядер и цитоплазмы) ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14- и 28-суточных крыс.

2. Исследовать циркадианную динамику содержания общего белка в ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14- и 28-суточных крыс.

3. Определить уровень активности сукцинатдегидрогеназы, щелочной и кислой фосфатаз в клеточных элементах сосудистого сплетения боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс во временном аспекте.

4. Провести возрастной сравнительный анализ морфофункциональной организации ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга новорожденных, 7-, 14- и 28-суточных крыс.

Научная новизна исследования заключается в том, что впервые был проведен комплексный анализ морфологии, морфометрии и функциональной активности ХЭ сосудистых сплетений всех желудочков головного мозга во временном аспекте.

Впервые, с помощью современных методов исследования, определены количественные характеристики ХЭ ССГМ в течение суток на этапах пост-натального онтогенеза.

Получены новые сведения по содержанию и распределению общего белка в ХЭ ССГМ на протяжении суток и в постнатальном онтогенезе, позволившие охарактеризовать метаболизм в конкретный промежуток времени.

Детально проанализирован уровень активности наиболее важных в функциональном отношении ферментов: сукцинатдегидрогеназы, щелочной и кислой фосфатаз в ХЭ сосудистых сплетений боковых желудочков головного мозга 28-суточных крыс в течение суток до периода проявления тендерных различий.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Содержание общего белка и показатели морфометрических параметров ХЭ ССГМ, отражающие уровень синтетических процессов, подвержены циркадианным изменениям, специфичным для периода новорожденно-сти, 7-, 14- и 28-и суткам жизни.

2. Для периода постиатального онтогенеза характерна тенденция стабилизации и синхронизации синтетических процессов в ХЭ ССГМ к 28-суткам, выражающаяся в снижении показателей объемов ядер, цитоплазмы, общего белка.

Теоретическая и практическая значимость. Настоящая работа относится к фундаментальным исследованиям в области нейрогистологии.

Полученные результаты позволяют значительно расширить имеющиеся представления об особенностях структурно-функциональной организации ХЭ сосудистых сплетений боковых, третьего и четвертого желудочков головного мозга, детализировать особенности их функционирования.

Данные морфометрического и гистохимического анализа функционирования ХЭ ССГМ могут служить базой для дальнейшего изучения гисто-физиологии сосудистых сплетений при нормальных и патологических условиях.

Материалы диссертации включены в учебный процесс по гистологии, биологии, нормальной физиологии ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России. Результаты исследования могут быть использованы при написании монографий, руководств по гистологии, биологии, физиологии и служить в качестве методической основы для дальнейших исследований в этой области.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: научных заседаниях кафедры медицинской биологии ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России; проблемной комиссии ГОУ ВПО АГМА Росздрава «Морфофункциональная организация систем организма в норме, патологии и индивидуальном развитии»; Ученом Совете лечебного факультета ГОУ ВПО АГМА Росздрава; научно-практических конференциях с международным участием «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (г. Астрахань - Москва, 2006; 2010); конференции молодых ученых ГОУ ВПО АГМА Росздрава (г. Астрахань, 2007); заседаниях Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (г. Астрахань, 2007; 2009); VI Всероссийском съезде анатомов,

гистологов, эмбриологов (г. Саратов, 2009); итоговых научно-практических конференциях сотрудников академии, врачей города и области (г. Астрахань, 2009; 2012); X Конгрессе Международной ассоциации морфологов (г. Ярославль, 2010); II Международной научной конференции, посвященной 80-летию академика РАЕН, Заслуженного работника высшей школы РФ, доктора биологических наук, профессора Д.Л. Теплого (Астрахань, 2011); международной конференции, посвященной памяти профессора Р.И. Ас-фандиярова (Астрахань, 2012).

Апробация работы проведена на расширенном совместном заседании с участием сотрудников кафедр медицинской биологии, анатомии человека, гистологии и эмбриологии, нормальной и патологической физиологии, ботаники, фармакогнозии, фармацевтической технологии, биологической химии с курсом клинической лабораторной диагностики и оперативной хирургии с топографической анатомией ГБОУ ВПО АГМА Минздрава России, ФГБОУ ВПО АТУ, ФГБУ НИИЛ Минздрава России.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в периодической печати в виде 12 работ, в том числе 4 в журналах перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикаций результатов кандидатских и докторских диссертаций.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, пяти глав, выводов, списка литературы. Библиографический список включает 273 источника, из них 114 отечественных и 159 зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 33 таблицами и 74 рисунками.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Морфофункциональная характеристика сосудистых сплетений головного мозга млекопитающих.

Сосудистые сплетения желудочков головного мозга млекопитающих функционально представляют собой единую систему, которая анатомически подразделяется на три отдела: сосудистое сплетение боковых желудочков, сосудистое сплетение третьего желудочка и сосудистое сплетение четвертого желудочка головного мозга.

Сосудистыми сплетениями продуцируется до 90 % ликвора, заполняющего желудочки и подпаутинное пространство головного и спинного

л

мозга. Их общая площадь составляет 150 - 300 см , т. е. до 60 % общей внутренней поверхности мозга (Добровольский Г.Ф., 2006).

Изучение структурно-функциональной организации сосудистых сплетений головного мозга (ССГМ) берет свое начало с фундаментального труда Г.Г. Автандилова (1962) «Сосудистые сплетения головного мозга (морфология, функция, патология)». По данным автора, обобщившего имеющиеся на тот момент сведения по этому вопросу, сосудистое сплетение боковых желудочков включает две части - гроздевидную или ворсинчатую и корень или гладкую. Гроздевидная часть состоит из большого количества ворсин, покрытых однослойным эпителием. На крупных ворсинах располагаются мелкие ворсинки, образующие пышные разветвления. В центре крупных ворсин залегает сосуд, окруженный широкопетлистой сетью волокон; в малых ворсинках проходят капилляры с широким просветом и эпителий непосредственно прилегает к стенке сосуда. В основании сплетения (в негроздевидной части) под однослойным эпителием находится своеобразная рыхлая строма, представляющая собой видоизмененную мягкую мозговую оболочку, которая сопровождается кровеносными сосудами и нервными волокнами (Бабик Т.М., 2008).

A E.B. Капустина (1960) в ворсинчатой части сосудистого сплетения боковых желудочков выделяет 5 участков: передний полюс, расположенный в области межжелудочкового отверстия; задний полюс, прилежащий к вершине нижнего рога желудочка; передний и задний отделы, находящиеся в центральной части и нижнем роге желудочка; гломус (сосудистый клубок) -расширение сплетений в области коллатерального треугольника желудочка. По мнению А. Хема и Д.'Кормака (1983) сосудистые сплетения - это многочисленные, сопровождающиеся мелкими артериями или артериолами, листовидные отростки, на поверхности которых расположены ворсинки, образованные извилистыми капиллярами. У М. Бредбери (1983) это «бахромки» и «ворсинчатые отростки». По В.В. Куликову (1968) поверхностные структуры ССГМ делятся на 4 типа и именуются «ворсинками 1-го, 2-го, 3-го и 4-го типа». Л.Г. Сентюрова (1990) описывает структуру ССГМ как «многократно ветвящиеся ворсинки».

На современном этапе в ССГМ морфологически выделяют следующие структурно-функциональные компоненты:

• эпителий, расположенный на базальной мембране (Автандилов Г.Г., 1962; Дарий A.A., 1988, 2008; Коржевский Д.Э., 1998; Сентюрова Л.Г., 1998; Strazielle N., Ghersi-Egea J.F., 2000; Nataf S. et al., 2006);

• подлежащая соединительная ткань, которая вместе с сосудами и нервными волокнами образует строму данного органа (Автандилов Г.Г., 1962; Дарий A.A., 1988, 2008; Сентюрова Л.Г. с соавт., 2004). По данным O.A. Юнеман (2012) в строме сосудистых сплетений нервные волокна отсутствуют;

• поверхностные клетки - клетки Колмера или эпиплексусные клетки (Na-kamura S. et al., 1982);

• непостоянные компоненты ССГМ - слоистые кальцификаты или псам-момные тельца I и II типа, аморфные кальцификаты ворсинок и эпителиальные трубочки (Автандилов Г.Г., 1962; Коржевский Д.Э., 1997; Юнеман O.A., 2012).

1.1. Эпителий сосудистых сплетений.

Большинство авторов считают, что эпителиоциты сосудистых сплетений являются производными эпендимоцитов (Сентюрова Л.Г. с соавт., 2001; Peraldi-Roux S. et al., 1990; Bouille С. et al., 1991; Tarlow M.J. et al., 1993; Gabrion J.B. et al., 1998). Д.Э. Коржевский (2001) связывает отсутствие единообразия в терминологии в отношении данного вида эпителия с несовершенством классификаций тканей нейроэктодермального происхождения, предложенных Н.Г. Хлопиным (1946), К.И. Пыльдвере (1983), и рассматривает данный вид эпителия, как эпителий нейрального происхождения эпен-димо-глиального гистогенетического типа.

�