Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности структурно-функциональной организации эпифиза крыс в постнатальном онтогенезе

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Новикова, Инна Александровна

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.IО

1.1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭПИФИЗА.

1.2. РАЗВИТИЕ ЭПИФИЗА В ПРОЦЕССЕ ОНТО- И ФИЛОГЕНЕЗА.

1.3. АНАТОМИЯ, МОРФОЛОГИЯ, ИННЕРВАЦИЯ ПИНЕАЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И ЧЕЛОВЕКА.

1.4. НЕЙРОСЕКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ЭПИФИЗА.

1.5. ЭПИФИЗ КАК ФОТОНЕЙГОЭНДОКРИННЫЙ ТРАНСДУКТОР.

1.6. ВЛИЯНИЕ ГИПО- И ГИПЕРФУНКЦИИ ЭПИФИЗА НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА.

1.7. ЮЛЬ ЭПИФИЗА В ФОРМИРОВАНИИ СТРЕСС-ОРГАНИЗУЮЩИХ И СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ ОРГАНИЗМА.

1.8. ОЖОСТАТИЧЕСКИЕ ВЛИЯНИЯ ЭПИФИЗА.

1.9. ИНВОЛЮТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ И СНИЖЕНИЕ ФУНКЦИИ ЭПИФИЗА В ХОДЕ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА.

1.10. ЮЛЬ ЭПИФИЗА В СВЕТЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМАХ СТАРЕНИЯ

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.2. ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРЕНХИМЫ

ЭПИФИЗА КРЫС

2.3. ГИСТОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПАРЕНХИ

МЫ ЭПИФИЗА С ПОМОЩЬЮ СВЕТОВОЙ МИКРОСКОПИИ.

2.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ И ОБЪЕМА ЭПИФИЗА КРЫС В СВЯЗИ С ВОЗ

РАСТОМ

2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТБК-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТКАНЯХ

ЭПИФИЗА.

2.6. МЕТОД КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ЭПИФИЗАРНОЙ ТКАНИ В ДИФФУЗИОН

НЫХ КАМЕРАХ.

2.7. МЕТОД ОЦЕНКИ СЕКРЕТОРНЫХ ПРОЦЕССОВ КЛЕТОК ЭПИФИЗА В УС

ЛОВИЯХ ПЕРЕЖИВАЮЩЕЙ КУЛЬТУРЫ ТКАНИ.

2.8. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛ ЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ЭПИФИЗА КРЫС В СВЯЗИ С ВОЗ

РАСТОМ.

3.1.1. МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ И ОБЪЕМА ЭПИФИЗА КРЫС В ПРОЦЕССЕ ОНТОГЕНЕЗА.

3.1.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СТРУКТУРЫ ПАРЕНХИМЫ ЭПИФИЗА КРЫС С ВОЗ

РАСТОМ.

3.1.3. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ УЛЬТРАСТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭПИФИЗА

КРЫС В ХОДЕ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА.

3.2. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПА

РЕНХИМЫ ЭПИФИЗА КРЫС РАЗНОГО ВОЗРАСТА ПРИ СТРЕССЕ.

3.3. ОСОБЕННОСТИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭПИФИЗА

КРЫС ПРИ ИНДУЦИРОВАННОМ ОНКОГЕНЕЗЕ.

3.4. ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИ

ДОВ В ЭПИФИЗЕ КРЫС РАЗНОГО ВОЗРАСТА, ПРИ ИНДУЦИРОВАННОМ КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ И В УСЛОВИЯХ СТРЕССА.

3.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИ

ЗАЦИИ КУЛЬТУРЫ ЭПИФИЗАРНОЙ ТКАНИ.

3.5.1. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КУЛЬТУРЫ ТКАНИ ЭПИФИЗА,

ВЫРАЩЕННОЙ В Д ИФФУЗИОННЫХ КАМЕРАХ.

3.5.2. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КЛЕТОК КУЛЬТУРЫ ТКАНИ ЭПИФИЗА, ВЫ

РАЩЕННОЙ В ДИФФУЗИОННЫХ КАМЕРАХ, И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПОД ВЛШШИИЕМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ш

3.5.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКСИТОЦИНА НА ШШ2ТОРНУЮ АКТИВНОСТЬ

КЛЕТОК ТКАНИ В МОДЕЛЬНЫХ ОПЫТАХ НА ЭКСПЛАНТАТАХ ЭПИФИЗА ш КРЫС.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности структурно-функциональной организации эпифиза крыс в постнатальном онтогенезе"

В настоящее время не вызывает сомнения то, что эпифиз или пинеальная железа, являясь церебральной железой внутренней секреции, занимает одно из центральных мест в эндокринной регуляции организма. В ходе эволюции эпифиз постепенно утрачивает фоторецепторную функцию, характерную для пинеального органа Апатта, и превращается у млекопитающих в настоящую нейроэндокрин-ную железу, секретирующую свои гормоны в кровь и/или ликвор. Эпифиз играет центральную роль в осуществлении приспособительных реакций организма к изменяющимся условиям внешней среды, в частности, устанавливает широкий спектр связей с периферическими эндокринными железами в процессе формирования четкого суточного и сезонного периодизма физиологических функций (Коваленко, 1993).

Активное исследование функций эпифиза началось лишь в 70-х годах XX века. В настоящее время известно, что гормоны эпифиза регулируют функции щитовидной железы, надпочечников, гонад, иммунной системы и гормонопоэз в гипоталамо-гипофизарной системе. Пинеальная железа играет важную роль в осуществлении стресс-организующих и стресс-лимитирующих механизмов, вовлекаясь в формирование множественных адаптационных ответов организма на стрес-сорное воздействие, главным образом, за счет влияний со стороны краниальных шейных симпатических ганглиев (КШГ) и ЦНС в 1-фазу и действия гормонов коры надпочечников во П-ю фазу общего адаптационного синдрома (МШп, 1981, 1984; Арушанян и др., 1993; Арушанян, 1996). При стрессе, когда активируется симпато-адреналовая система, гормоны эпифиза подтормаживают секрецию ингибирую-щих иммунокомпетентные клетки глюкокортикостероидов, оказывают онкоста-тический эффект и сонмогенное действие на структуры ЦНС.

Свои множественные модулирующие влияния на железы внутренней секреции и другие системы организма эпифиз осуществляет в основном посредством своих гормонов индольной и пептидной природы. Для мелатонина, долгое время считавшегося главным гормоном эпифиза, показана способность ослаблять негативное воздействие на организм окислительного, осмотического, психического и ряда других видов стресса (Слепушкин и др., 1982; Арушанян и др., 1993). Этот нейрогормон обладает также антигонадотропными, антиканцерогенными, антиок-сидантными и иммуномоделирующими свойствами (Морозов и др., 1996; Хавин-сон, 1996; Reiter et al., 1999; Аниеимов и др., 1999). Антигонадотропная активность других ивдоламинов эпифиза значительно меньше, чем у мелатонина, а остальные свойства этих метоксииндолов остаются малоизученными (Reiter, 1984,1988; Ebels et al., 1986). Для эпифизарных пептидов показаны сходные, а в некоторых случаях и превосходящие мелатонин эффекты. Пептидные препараты эпифиза повышают функциональную акшвность тимуса, нормализуют ряд нарушений углеводно-жирового обмена, обладают антиокислительными свойствами (Слепушкин и др., 1982; Галанцев и др., 1995; Cagnoli et al., 1995). Однако механизмы их секреции, физиологическая роль в организме и взаимоотношения с индоламинами требуют дальнейшего изучения.

Эпифиз является одним из важнейших компонентов гомеостаз-поддерживающей системы организма. Этот нейроэндокринный орган участвует в запуске стрессорной реакции, а также в ограничении ее последующего развития с предотвращением появления неблагоприятных для организма последствий. Динамика изменений структуры эпифиза при стрессе изучена недостаточно. Особенно это касается реакций пинеальной железы на гипоксические воздействия. Среди проблем физиологии эпифиза несомненный интерес представляет и возрастной аспект исследования морфофункциональных реакций этого органа на стрессорные воздействия, поскольку известно, что пинеальная железа претерпевает в процессе онтогенеза значительные и довольно рано начинающиеся перестройки инволютив-ного характера.

Огромный практический и теоретический интерес для клинической онкологии, фундаментальной биологии и физиологии представляет вопрос о влиянии эпифиза на опухолевый рост. В основе развития последнего лежат, с одной стороны, потеря контроля процессов пролиферации и дифференцировки и, с другой стороны, дефектность иммунологических механизмов противоопухолевой защиты. И так как эпифиз имеет прямое отношение к регуляции данных физиологических процессов, то его участие в онкогенезе сейчас не подвергается сомнению. Показано, что мелатонин и эпифизарные пептиды, стимулируя клетки иммунной системы организма, замедляют ее старение и предупреждают развитие спонтанных и индуцируемых различными химическими канцерогенами и ионизирующей радиацией новообразований (Анисимов, Reiter, 1990; Акисимов и др., 1993; Анисимов и др., 1997). Кроме того, мелатонин угнетает образование в организме агрессивных метаболитов канцерогенов, веществ, способных вызывать рак (Reiter et al., 1995). В последнее время большое число исследований направлено на изучение характера взаимодействий и взаимовлияний в системе опухоль - организм-опухоленоситеяь. В литературе, наряду с констатацией антионкогенных свойств эпифизарных гормонов, имеются прямые указания на нарушение функциональной активности пинеальной железы у раковых больных (Петров, 1984). Однако морфологическая и ультраструктурная основа этих функциональных нарушений, их динамика в процессе опухолеобразования, остается не изученной, а отдельные сообщения противоречивыми. Выяснение тонких механизмов взаимовлияния эпифиза и развивающейся опухоли помогут адекватно использовать лекарственные средства на основе эпифизарных экстрактов для лечения различных форм рака.

Еще одной приоритетной областью исследования эпифизарных функций является область геронтологии. В отношении эпифиза принято говорить о циркад-ных или сезонных часах старения (Pierpaoli et al., 1994; Анисимов, 1997). В целом, старение может быть определено как общая десинхронизация функций организма, снижение его адаптивных возможностей к изменениям условий среды, а также нарушение восстанавливающих возможностей гомеостаза. Среди многих предложенных теорий старения в последние годы наиболее плодотворно разрабатывается свободнорадикальная теория, объясняющая не только сам механизм процесса старения, но и ряд связанных с ним патологий - сердечно-сосудистых заболеваний, возрастных иммунодепрессий и дисфункций мозга, катаракту, рак (Cutler, 1991; Harman, 1994; Martin et al., 1996). Такие агрессивные агенты как супероксидный анион, пероксид водорода, гидроксильный радикал, и, возможно, синглетный кислород, продуцируемые главным образом в митохондриях, ускользая от ферментной защиты, повреждают клеточные макромолекулы - ДНК, белки, липиды. Полагают, что именно накопление в клетках организма свободнорадикапьных повреждений лежит в основе старения и связанных с ним заболеваний. Одной из наиболее активных структур, обеспечивающих продукцию эндогенных антиоксидантов, необходимых для защиты клеточных макромолекул, является эпифиз. Так показано, что мелатонин в опытах in vitro в 5-14 раз активнее связывает свободные радикалы, чем глютатион пероксидаза (Reiter et al., 1995), обладает антиокислительными свойствами in vivo (Reiter et al., 1995; Анисимов и др., 1996). У животных эпита-ламин - полипептидный препарат эпифиза - более эффективно, чем мелатонин, угнетает свободно-радикальные процессы, активируя супероксиддисмутазу, фермент, играющий ключевую роль в системе антиоксидантной защиты организма (Анисимов и др., 1998; Хавинсон и др., 1999).

Эпифиз является сложной полиморфной структурой, претерпевшей в ходе эволюции значительные структурно-функциональные перестройки. Для него характерны многотипность клеток, строгая упорядоченность в расположении клеточных тел и поляризация отростков, направляющихся к кровеносным капиллярам или Ш желудочку мозга. Особенности структуры эпифиза и дифферендировки его клеток, возрастных изменений его морфофункциональной организации до настоящего времени изучены недостаточно и требуют дальнейшего исследования. Очевидна и необход имость конкретизации механизмов влияния отдельных физиологически активных веществ на секреторные процессы в клетках эпифиза, что удобно изучать в условиях культуры ткани, где исключаются другие воздействия со стороны организма. Так, например, в эпифизе были обнаружены окситоцин-содержащие волокна и их окончания (Buiys et al., 1980), приходящие предположительно из паравен-трикулярных ядер гипоталамуса (Partington et al., 1987). Нельзя исключить и возможности того, что окситоцин синтезируется клетками самого эпифиза (Liu et al., 1987). Разработка данной гипотезы представляет несомненный интерес для изучения механизмов контроля деятельности эпифиза.

Эпифиз, будучи вовлеченным в столь широкий спектр организации приспособительных гомеостатических реакций организма, секретирующий гормоны с ге-ропротекторными, адаптогенными, иммунномоделирующими, антиоксидантными и онкостатическими свойствами, стал привлекательным объектом для исследования учеными разных специальностей - морфофизиологами, биохимиками, иммунологами, геронтологами, онкологами и т.д. Изучение функциональной активности секреторных клеток эпифиза, до сих пор остающихся мало исследованными, имеют бесспорную теоретическую ценность для фундаментальной физиологии, а также несомненную практическую значимость для медицины и фармакологии, так как 9 позволит более активно и адекватно применять препараты на основе эпифизарных экстрактов для лечения больных.

В связи с изложенным цель работы состояла в исследовании особенностей структурно-функциональной организации эпифиза крыс в ходе посшатального онтогенеза. Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

1. Изучение организации паренхимы эпифиза крыс в различные периоды постаа-тального онтогенеза;

2. Исследование характера морфофункциональных изменений в эпифизе крыс разного возраста в ответ на стрессорные воздействия, в частности, при индуцированном канцерогенезе;

3. Оценка интенсивности процессов перекисного окисления липидов в эпифизе крыс разного возраста, при индуцированном канцерогенезе и в условиях стресса;

4. Анализ реакций клеток культуры ткани эпифиза на воздействия гормональных препаратов, воспроизводящих регуляторные влияния в организме.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Новикова, Инна Александровна

ВЫВОДЫ

1. В процессе постнатального онтогенеза у крыс происход ит поэтапная смена клеточного состава паренхимы эпифиза. У молодых крыс, в период до полового созревания, преобладают высоко функционально активные «промежуточные» пинеалоциты. У половозрелых крыс присутствуют примерно в равном соотношении «светлые» активные и «темные» пинеалоциты с признаками угнетения секреторных процессов. У старых крыс «темные» пинеалоциты составляют 9,2%, «светлые» - 90,8%, среди которых 30% обнаруживают признаки дегенерации.

2. Комплексный стресс, шщуцированный принудительным погружением крыс разного возраста под воду, приводит к перераспределению кровотока (уменьшению просвета капилляров, возрастанию их количества) в эпифизе, а также к активации синтеза и выведения веществ белково-пептидной природы пинеалоцитами. У половозрелых крыс стресс вызывает преобразование «светлых» и «темных» пинеалоцитов в наиболее высокоактивный «промежуточный» тип, отсутствующий в контроле. Такие же клетки при стрессе появляются в небольшом количестве в эпифизе старых животных, свидетельствуя о гиперактивации сохранивших морфофункциональную целостность секреторных клеток.

3. Показано, что у половозрелых крыс на ранних стадиях индуцированного канцерогенеза, когда опухоли в толстой кишке еще отсутствуют, наблюдается значительная гиперфункция эпифиза, выражающаяся в преобладании «светлых» пинеалоцитов с повышенной биосинтетической и секреторной активностью. На более поздних стадиях канцерогенеза, когда в толстой кишке обнаруживаются оформленные опухоли, паренхима эпифиза претерпевает глубокие дегенеративные изменения, сходные с инволютавными старческими преобразованиями.

142

4. Дегенеративные изменения в эпифизе старых крыс и животных с индуцированным канцерогенезом сочетаются с накоплением в тканях железы продуктов перекисного окисления липидов. Достоверная активация свободноради-кального окисления при стрессе имела место в эпифизе только половозрелых крыс.

5. Гомогенная популяция пинеалоцитов эпифиза новорожденных крысят при культивировании в диффузионных камерах, имплантированных половозрелым крысам, дифференцируется на «светлые» и «темные» клетки. Окситоцин в концентрации, сопоставимой с содержанием этого гормона в крови крыс при стрессе, вызывает усиление биосинтетической активности, и угнетение экструзии веществ белково-пептидной природы пинеалоцитами, приводя к превращению «темных» клеток в «светлые». Данные экспериментов in vitro, а также закономерности структурно-функциональной организации паренхимы эпифиза в ходе постнатального онтогенеза свидетельствуют о том, что выявленные типы пинеалоцитов являются функциональными вариантами единой клеточной популяции.

ГЛАВА 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ результатов наших исследований, выполненных с применением световой и электронной микроскопии, морфометрии, а также биохимических методов, позволяет сделать заключение о следующем ходе морфофункцио-нальных преобразований основных гормонпродуцирующих клеток паренхимы эпифиза крыс - пинеалоцитов с возрастом. На ранних стадиях постнатального развития, по крайней мере в 1-месячном возрасте в наших экспериментах, паренхима эпифиза крыс состоит из мономорфной популяции ПЦ, представляющих собой «промежуточные» (по использованной нами терминологии) по своим структурным и ультраструктурным характеристикам клетки. Эти клетки обладают высокой функциональной активностью, о чем свидетельствуют самый большой показатель ядерно-ядрышкового коэффициента и прекрасно развитые цитоплазматические структуры. В связи с этим можно полагать, что в «промежуточных» клетках эпифиза молодых животных интенсивно протекают метаболические и биосинтетические процессы. Так, известно, что синтез МЛТ в пинеальной железе крыс имеет место уже с конца первой недели постнатального развития, а в плазме его определяют с 9 дня жизни (2Йоиш, 1995).

Выявленные нами «промежуточные» ПЦ многочисленны, обладают небольшими размерами и плотно прилежат друг к другу, к сосудам и соединительно-тканным трабекулам. С учетом данных о том, что ПЦ теряют способность к пролиферации ко второй неделе постнатального развития, а в эпифизе взрослых половозрелых крыс выявляются уже две четко различающиеся по своим структурным и ультраструктурным характеристикам популяции ПЦ -«темные» и «светлые», закономерно сделать предположение о переходе «промежуточных» ПЦ в О-стадию клеточного цикла и инициации процесса дальнейшей их дифференцировки, приводящей к формированию двух клеточных типов ПЦ. Возможно, в случае второй возрастной группы (5 месяцев), мы наблюдали уже конечный этап вышеописанного процесса дифференцировки, выявляя только «темные» и «светлые» ПЦ без каких-либо переходных форм, нередко отмечаемых другими исследователями (Колесникова, 1995).

Таким образом, при наибольшей функциональной активности эпифиза крыс в период, предшествующий половому созреванию, паренхиму органа составляют «промежуточные» ПЦ, обладающие высоким уровнем метаболической, биосинтетической и, вероятно, секреторной активности. У взрослых половозрелых крыс функционально более активны «светлые» ПЦ, тогда как биосинтетические и секреторные процессы в «темных» ПЦ существенно снижены. Вместе с тем, ультраструктурные исследования показывают, что внутриклеточные органеллы в «темных» ПЦ не подвержены деструктивным изменениям. Исходя из полученных данных, мы предполагаем, что «темные» ПЦ представляют собой некий «потенциал» («запас») и со временем или в связи с потребностями организма, как в случае сильного стрессорного воздействия, переходят в функционально активное состояние, занимая место деградирующих в силу длительной гиперфункции «светлых» ПЦ. Морфологически такой переход соответствует превращению «темной» клетки в «светлую».

Даже на очень поздних стадиях онтогенеза (22 месяца) в эпифизе крыс на фоне многочисленных «светлых» ПЦ, находящихся на разных стадиях деградации, часть паренхимы сохраняет свою структурную и функциональную целостность. В пинеальной железе старых крыс все еще выявляются, хотя и в крайне малом количестве, «темные» клетки.

Аналогичную ситуацию, связанную с возрастными преобразованиями эпифиза крыс, мы наблюдали и при индуцированном ДМГ канцерогенезе у половозрелых животных, у которых старческие деградационные изменения паренхимы сдвинуты на гораздо более ранние стадии онтогенеза. Подобный процесс, очевидно, имеет место в условиях воздействия канцерогена и формирования опухоли в следствие длительной функциональной гиперактивности органа, вызванной вовлечением железы в систему антионкогенной защиты организма.

Известно, что интенсификация процессов перекисного окисления липи-дов повышает вероятность образования агрессивных метаболитов кислорода (супероксид, пероксид водорода, синглетный кислород, гидроксильный радикал), способствующих повреждению клеточных макромолекул и, тем самым, накоплению клетками изменений деструктивного характера. В наших экспериментах активация процессов ПОЛ наблюдалась в эпифизе на поздних стадиях онтогенеза, а также в результате действия на организм стрессорных факторов, в частности - при индуцированном канцерогенезе. Следует отметить, что наиболее выраженная активация ПОЛ в эпифизе крыс имеет место именно в процессе опухолеобразования.

Существование двух типов ПЦ - «светлых» и «темных» - показано нами в культуре ткани эпифиза крыс, выращенной в диффузионных камерах. И хотя в данном эксперименте для получения культуры были использованы эпифизы новорожденных крысят, мы предполагаем, что организм половозрелой крысы-реципиента оказал на формирующуюся культуру влияния, послужившее толчком к процессу дифференцировки ПЦ с формированием в последствии двух клеточных типов, характерных для паренхимы пинеальной железы взрослых животных.

Необходимо отметить, что, несмотря на крайне скептические взгляды большинства исследователей, нам удалось показать с помощью метода Голь-джи существование нейроноподобных клеток в паренхиме эпифиза молодых крыс, а также в культуре ткани пинеальной железы, выращенной в диффузионных камерах. Эти клетки имеют овально-удлиненные тела и 2-3 длинных отростка с характерными для дендритов ветвлениями.

В культуре ткани, выращенной в диффузионных камерах, мы изучали эффекты воздействия ОТ на изменение объема разных типов ПЦ. Известно, что пусковым фактором увеличения синтеза и экзоцитоза ОТ являются осма-тические нагрузки, функциональные состояния организма, сопряженные с повышением осмотического давления плазмы крови или других жидкостных сред и иные стрессорные факторы. Подобные функциональные состояния, возможно, имели место в исследовавшихся нами процессах канцерогенеза, формировании опухоли, старении и в условиях острого стрессорного воздействия. В связи с этим представляло интерес изучить непосредственные влияния ОТ на функциональную активность изолированных клеток паренхимы эпифиза крыс - железы, вырабатывающей биологически активные вещества с антистрессорными, антионкогенными и иммуномоделирующими свойствами. Эффекты ОТ носили дозозависимый характер в отношении «светлых» ПЦ.

Только аппликации гормона в концентрации 1x10"9 г/мл, соответствующей его уровню в крови при стрессе, вызывали достоверное увеличение объема «светлых» клеток по сравнению с контролем. Полученные данные в определенной мере свидетельствуют об интенсификации секреторных процессов в «светлых» ПЦ под воздействием ОТ. На «темные» клетки ОТ в обеих исследованных концентрациях (1х10"9 г/мл и 1x10"11 г/мл) оказывал одинаковые влияния - клеточный объем возрастал в гораздо большей степени, чем в отношении «светлых» клеток. Результаты этих экспериментов подтверждают гипотезу о регулирующем влиянии ОТ на функциональную активность пине-альной железы.

Столь выраженную реакцию «темных» ПЦ на аппликации гормона можно объяснить интенсификацией под его влиянием биосинтетической и, вероятно, секреторной активности этих клеток. Подобная интенсификация может иметь место в целостном организме при сильных стрессорных воздействиях (например, при гипоксии). Стрессорные воздействия могут служить толчком к активации функционально малоактивных «темных» ПЦ и превращению их в «светлые» клетки. Аналогичный процесс мы наблюдали при исследовании эпифизов подвергнутых принудительному погружению под воду крыс второй возрастной группы. Паренхима эпифиза этих животных состояла из моно-морфной популяции высоко функционально-активных ПЦ, в отличие от соответствующего возрастного контроля, где выявлялись и «светлые» и функционально мало активные «темные» клетки.

Таким образом, представленные в настоящей работе экспериментальные результаты расширяют представления о структурно-функциональной организации эпифиза и ее преобразованиях в ходе постнатального онтогенеза. Они убедительно продемонстрировали единую направленность изменений функционирования клеток паренхимы эпифиза при старении организма, формировании опухолей и сильных стрессорных воздействиях. Выявленные особенности изменения соотношения популяций «светлых» и «темных» ПЦ представляется перспективным для оценки эффектов различных биологически активных веществ в качестве онкостатиков и геропротекторов.

141

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Новикова, Инна Александровна, Санкт-Петербург

1. Авцин А.П., Шахламов В.А. Ультраструктурные основы патологии клетки,- М.; Медицина, 1979. 316 с.

2. Агейченко Ф.Е. Анатомо-физиологические особенности детского возраста. М.: Биомедгиз, 1935. - 229с.

3. Айрапетянц М. Г. Циркуляторная церебральная гипоксия в патогенезе неврозов // Hypoxia medical journal -1996. N. 2. - С. 16.

4. Успехи физ. Наук. -1996. Т.27(3). - С.31-50. 13. 'Бабичев В.Н. Нейроэндокринная регуляция репродуктивной системы // Пущину: ОИТИ ПНЦ РАН. -1995. - 227 с.

5. Блинков СМ., Глезер И.И. Мозг человека в цифрах и таблицах Л.: Медицина, 1964. - 367с.17л Бондаренко Л.А. Некоторые биохимические аспекты функцианирования пинеальной железы в онтогенезе II Онтогенез. 1991. - Т.22(1) - С.57-62.

6. Дильман ВМ. Эндокринологическая онкология. Изд. 2-е. Л.: Медицина, 1983.-408 с.

7. Дилъман В.М. Большие биологические часы. Изд. 2-е. Л.: Медицина, 1986.-256 с.

8. Загустжа JI.A. О взаимоотношениях гормонов эпифиза и половых стероидов в процессе гипоталамической регуляции гонадотропной функции гипофиза // Веста. ЛГУ. 1981. - Вып.З. - С. 123-124.

9. Карат Ю.М., Стрелков Р.Б., Чижов А.Я. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации. М.: Медицина, 1988. - 153 с.

10. Коваленко Р.И., Загустина Л.А., Степанова H.A. О механизмах антигонадотропного действия полипептидов эпифиза // Вопр. нейроэндокринол. Л.: Изд-во ЛГУ. - 1983. Нервная система. - Вы п. 4. -С.46-52.

11. Лебкова Н.П., Чижов А.Я., Бобков Ю.И. Адаптационные внутриклеточные механизмы регуляции энергетического гомеостаза при прерывистой нормобарической гипоксии // Физиол. ж. им. И.М.Сеченова. -1999. Т.85.(3). - С.403-411.

12. Лебкова НИ. Изменение ультраструктуры митохондрий при общей и местной гипоксии. В кн.: Вопросы морфологии и экспериментальной хирургии сердца и сосудов. М., 1969. — С.43-47.

13. Медведев Ю.А. К гистофизиологии эпифиза при кислородном голодании (кариометричеекие исследования) // Научные труды Ленинградского ГИДУВа. Вып. 100. Ленинград, 1970. - С.175-182.

14. Ноздрачов А.Д., Остова Н.С., Чернышева МЛ. Роль окситоцина в формировании асимметрии ростральных структур головного мозга крыс в условиях осмотического стресса // Физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 1992. -Т. 78(2). - С.269-272.

15. Отеллии В.А. Синаптические и несинаптические межнейронные связи как основа интегративных процессов в ЦНС // Современные проблемы нейробиологии. Тбилиси, 1986. С.287-288.

16. Отеллгш В.А. Межклеточное пространство и несинаптические межнейронные связи головного мозга млекопитающих // Арх. анат. -1987. -N.9. С.5-19.

17. Отешии В.А., Арушанян Э.Б. Нигрострионигральная система. М: Медицина, 1989. - 270 с.

18. Петров C.B. Морфофункциональная характеристика пинеальной железы при раках различной локализации // Вопр. онкол. -1984. N.9. - С. 29-34.

19. Попов С.М. Клеточные механизмы регуляции секреторного процесса в молочной железе. Ленинград: издательство Ленинградского университета, 1989. - 197с.

20. Пруцков В.И. Некоторые аспекты изучения переднегипоталамических образований в культуре ткани // Физиол. ж. СССР. 1984. - Т.70. - N.10. -С. 1374-1380.

21. Ром-Бугословская Е.С. Эпифиз и щитовидная железа // Вестник АМН СССР. 1985. -N.8. - С.88-93.

22. Ромеж Б. Микроскопическая техника. М.: Иностранная литература, 1953.-416 с.

23. Чазов Е.И., Исаченков В.А. Эпифиз: место и роль в системе нейроэндокрииной регуляции. М.: Наука, 1974. - 236 с".56. " Чернышева МЛ. Гормоны животных. СПб.:Глаголъ, 1995. - 296 с.

24. Хавинсон В.Х. Итоги изучения и применения пептидных биорегуляторов в геронтологии // Материалы международного симпозиума «Геронтологические аспекты пептидной регуляции функций организма». СПб.: Наука, 1996. - С.84.

25. Хелимский A.M. Эпифиз. М.: Медицина, 1969. - 286 с.

26. Хелимский А.М. Вместилище души //Химия и жизнь. 1980. - N.12. -С.51-54.

27. Хмельницкий O.K., Ступина А.С. Функциональная морфология эндокринной системы при атеросклерозе и старении. М.: медицина, 1989. 248 с.

28. ХэмА., КормакД. Эпифиз//Гистология. Т.5.- М.: Мир, 1982. С.119-123.

29. Algire С., Weaver!., Prehn R. Growth of cells in vivo in diffusion chambers. -I. Survival of homodrafts in immunised mice // Nature. 1954. - V.15. -P.493-508.

30. Anisimov V.N. Carcinogenesis and Aging// Boca Raton: CRC Press. 1987. -V.1&2. - 165 p.; 148 p.

31. Balemans M.G.M. Indole Metabolism in the Pineal Gland of the Rat I I The Pineal Gland of Vertebrates Including Man. Some Regulatory Aspects. Progr. of Brain Res. 1979. - V.52. - P.221-229.

32. Bergmann W. Die epiphysis cerebri // Handbuch der mikroskopische Anatomie des Menschen. Berlin. - 1943. - V.6. - N.4. - P.309.

33. Bhatnagar K.P., Frahm KD., Stephan H. The pineal organ of bats: A comparative morphological and volumetric investigation // J. Anat. -1986. V.147. - P. 143-161.

34. Calvo J., Boya J. Ultrastructure of the pineal gland in the adult rat // J. Anat. -1984. VI37. - N.3. - P.405-409.

35. Conti A., Maestroni G.J. The clinical neuroimmunotherapeutic role of melatonin in oncology // J. Pineal Res. 1995. - V.3. - P. 103-110.

36. Cutler R. Human longevity and aging: possible role of reactive oxygen species

37. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1991. - V. 621. - P. 1-28.

38. Dafny N. Electrophysiological evidence of photic, acustic and central input to the pineal gland and hypothalamus // Exp. Neurol. 1977. - V.55. - N.3. -P.449-457.

39. Diebl B.J.M. The problem of a Cortex and Medulla in the Rat Pineal // J. Anat. 1972. - V.68. - P.69-75.

40. Dilman V.M. Age-associated elevation of hypothalamic threshold to feedback control and its role in development, aging and disease // Lancet. 1971. - V.l. -P.1211-1219.

41. Dilman V.M., Anisimov V.N., Ostroumova M.N. et al. Increase in life span of rats following polipeptide pineal extract treatment // Exp. Pathol. 1979. -V.17. - P.539-545.

42. Gardner J.H. Innervation of pineal glend in hooded rat // J. comp. Neurol. -1953.-V.99.-P.319-327.

43. Heving M. Pinealocytes contacting the cerebrospinal fluid of the suprapineal recess in the mongolian gerbill // Cell Tiss. Res. 1982. - V.222. - N.l. - P.177-I85.

44. Hodde K.C. The vascularization of the rat pineal organ. In: The pineal gland of vertebrates including man. it Progr. Brain Res. 1979. - V.52. - P.39-44.

45. Humbert W., Pevet P. Calcium contened concretions of pineal glands of young and old rats // Ceil Tissue Res. 1991. - V.263. - P.593-596.105 .^Humbert W., Pevet P. The decrease of Pineal Melatonin Production with Age //

46. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1994. - V.719. - P.43-63.

47. Iguchi H., Kato K., Ibayashi H. Age-dependent reduction in serum melatonin concentration in healthy human subjects // J. Clin. Endocr. Metab. 1982. -V.55. -N.l. -P.27-29.

48. Kenny G.C.T. The "nervus conarii" of the monkey I I J. Neuropath. Exp. Neurol. -1961. V.20. - P.563-570.

49. Kenny G.C.T. The innervation of mammalian pineal body // Prok. Aust. Assoc. Neurol. 1965. - V.3. - P.133-140.

50. Kenny G.C.T. The mammalian pineal organ: a review of its comparative anatomy and the rithmicity of its indolamine metabolism // Neurosci. Lett. 1983. - V.11.-N.5.-P.513-520.

51. King T.S., Richardson B.A., Reiter R.J. Age-associated chenges in pineal serotonin N-acetiltransferase activity and melatonin content in the male gerbil //Endocr. Res. Comm. 1981. - V.8. -P.253-282.

52. S.'Kiyama et al. // Neuroend. 1994. - V.59, - N.2. - P. 152.

53. Kvetnoi /., Sctndvik A.K., Waldum H.L. The diffuse neuroendocrine system and extrapineal melatonin // J. Molecular. Endocr. 1997. - V. 18. - P. 1-3.

54. Matsushima S., Morisana G. Ultrastructural observations in the pineal gland of the Chinese hamster, Cricetulus griseus // Cell Tiss. Res. 1982. - V.222. -N.3. -P.531-546.

55. MeNulty J. A., Prechel M. M., Audhya T.C., Taylor D., Fox L. Pineal ultrastructure and indole profiles spanning the summer rise in arginine vasotocin immunoreactivity // Endocrinology. 1985. - V.l 17. - N.3. - P.1035-1042.

56. Mess B., Trentini G.P., Time L. Role of the pineal gland in regulation of ovulation // Studies biologica hungarica. Budapest: Publ.House Hung. Acad.Sci, 1978.-V.16.-97p.

57. Moller M., Korf H.-W. The central inervation in pineal gland of guinea pigs. I I Cell Tissue Res. 1980. - V.222. - P.301-309.

58. Niles L.P., Brown G.M., Mishra R.K. Effects of blinding and pinealectomy on regional brain monoamine concentration // J. Neurosci. Res. 1983. - V.10. -N.l. -P.53-60.

59. Noteborn H.P.J.M., Roubos E.W., Ebels I. et al. Ultrastructural demonstration of secretion by exocytosis in rat pinealocytes with the use of the tannic acid method // Cell Tissue Res. 1986. -V.245. - P.223-225.

60. Oksche A. Aspects of evolution of the pineal organ // In The Pineal gland and its endocrine role. J.Axelrod, F.Fraschini & G.P.Velo (eds) Plenum, N.Y., 1983. - P 15-35.

61. Pevet P., Juillard M.T., Smith A.R., Kappers J.-A. The pineal gland of the mole (Talpa europaea L.), Ill (A fluorescence histochemical study) if Cell Tissue Res.- 1976. V. 165. - P.297-306.

62. Pevet P. Sesretory processes in the mammalian pinealocyte under natural and experimental conitions It The pineal gland of vertebrates including man. Progr.Brain Res. Amsterdam-N.Y.: Elesvier, 1979. V.52. - P. 149-194.

63. Pevet P. Ultrastructure of the mammalian pinealocyte. In: Reiter R.J. (ed.) The pineal gland. V.l. Anatomy and biochemistry. Chapter 5. - CRC Press. Boca Raton., 1981. -P.126-148.

64. Polak J., Van Noorden. An surroucton to Immunocytochemistry Current Techniques and Problems. Oxford University Press Microscopical Society, 1984. - 58p.

65. Prosenc N., Cervos-Novarro J. Ultrastructural morfology of the aged pineal // Ann. N. Y. Acad. S. 1994. - V.719. - P.64-76.

66. Quay W.B., Levine. Pineal growth and mitotic activity in the rat and the effects of colchicine and sex hormones it The anatomical record. 1957. - V.129. -P.65-77.

67. Quay W.B. Pineal Chemistry in Cellular and Physiological Mechanisms -Thomas Springfield,III, 1974. -P.137-201.

68. MA:Reiter RJ. The pineal and its hormones in the control of reproduction in mammals I I Endocr. Rev. 1980. - V. 1. - N. 1. - P.l 09-131.

69. Reiter R.J. Pineal indoles: production, secretion and actions //

70. Neuroendocrine perspectives, Amsterdam, Elesvie. 1984. - V.3. - P.345-347.

71. Reuss S. Effects of chemical and surgical ganglionectomy on electrical activity of the pineal gland of male rats. // J. Pineal Res. 1986. - V.3. - N.l. - P.87-94.

72. Romijn H.J. Structure and Innervation of the Pineal Gland of the Rabbit, Oryctolagus cuniculus (L.), with some Functional Considerations // Thesis, University of Amsterdam. 1973. - P. 1-79.

73. Romijn H.J. Parasympathetic innervation of the rabbit pineal gland I I Brain Res. 1973. - V.55. - P.431-436.

74. XM.Romijn H.J., Celsema A.J. Electron microscopy of the rabbit pineal organ in vitro. Evidence of norepinephrine-stimulated secretory activity of the Golgi apparatus // Cell Tiss. Res. 1976. - V.172. - P.365-377.

75. Roonekleiv O.K. Distribution in the macaque pineal of nerve fibers containing immunoreactive substance P, vasopressin, oxytocin and neurophysins // J. Pineal Res. 1988. - N.5. - P.259-271.

76. Sakei Y., Matsushima S. Effect of continuous darkness on circadian morphological rithms in pinealocytes of Chinese hamster // Cell Tiss. Res. -1986. V.245. -N.l. - P.127-134.

77. Sl.'Samis H.V., Jr. Aging: loss of temporal organization // Biol. Med. 1968. -V.3. -P.95-102.

78. Sato T., Koneko M., Fujieda et al. Analisis of the heterogeneity within bovine pineal gland by immunogistochemistry and in city hybriolizatia // Cell Tissue Res. 1984. - V.135. - P.234-248.

79. Scharrer E. Poto-neuro-endocrine systems: general concepts // Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1964.- V.117.-N.l.-P.13-22.

80. Sugden D. Melatonin biosynthesis in the mammalian pineal gland // Experientia. 1989. - V.45. - N.10. - P.922-936.

81. Szcrepanska-Szyburska /., Guzek J.W. Kmiec K. The hypothalamic and neurohypophyseal vasopressin content in pinealectomized male rats // Neuropeptides and Neural Transm. Proc. N. Y., 1980. P.359-363.

82. Viticchi C., Bulian D., Pierpaoli W., Piantanelli L. Melatonin Treatment Mimics Pineal Graft Action in Regulating Brain Cortex Adrenoceptors in Aging Mice // Ann. N. Y. Acad. S. 1994. - V.732. - P.358-362.

83. Vollrath L. The pineal organ // Handbuch der mikroskopischen Anatomie der Menschen. Berlin etc.: Springer, 1981. V.6. - P.220-223.

84. VriendJ. Evidence for pineal gland modulation of neuroendocrine-thyroid axis IINeuroendocrinology. 1983. - V.36. -N.l. - P.67-78.

85. Wartenberg H. The mammalian pineal gland: electron microscopic studies of the fine structure of pinealocytes, glial cells and of the perivascular compartment II Z.Zellforsch. Microskop. Anat. 1968. - Bd.86. - H.l. - S.74-97.

86. Watkins W.B., PeetJ.C. Immunochemical recognition to L-polyelencyl-glycine amide II Neuros. Left. 1985. - V. 54. - N.23. - P.283-288.201 :Wurtman R.J., Axelrod J., Kelly D. The pineal. N.Y.-Lond., Acad. Prss., 1968. - 497 p.