Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Синаптическая пластичность при экспериментальных фармакологических воздействиях на дофаминергическую системы мозга (ультраструктурно-морфометрическое исследование)

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Синаптическая пластичность при экспериментальных фармакологических воздействиях на дофаминергическую системы мозга (ультраструктурно-морфометрическое исследование)"

il

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ имени ПАТРИСА ЛУМУШЫ

На правах рукописи УЖ 615.357.'152

КША10ВА Анна К^ьевнп

СЖАПТИЧЕСКАЯ ПЯАСТИЧЮТГЬ 11РИ ЭКСГЁН*СНТАЛЬНЫХ ФАРМАКПЛПГИЧЕСЮ1Х Р(Х(ЦЕПГГТБИЯХ НА Л.-фАКШНГ'ГИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ МГКГА (ультрпструктугно-ккчрфометричоское исследование!

$3.00 ГЗ • Гистология, цитология, эмбриология

Автореферат диссертации на соисг-лние учорой степени кмлдицат.ч биологических наук

\Ах:т\ - i99î

Работа выполнена в Институте клинической психиатрии Всесо юного научного центра психического адоровья Академии медицине них наук СССР.

Научный руководитель -

кандидат медицинских наук Н.Л. Уралова

Официальные оппоненты:

член-корреспондент АЖ СССР, профессор И.Г.Акыаев, доктор биологических наук Д.А.КЬшхов.

Ведущая организация - Институт моага АМН СССР.

Зашита диссертации состоится "^ui-fyct-^cjf 19Q2 г. в /7 часов на заседании специализированного совета Д 053.22.02 при Университете дружбы народов имени Патриса Луиумбы по адресу: 117198, КЬсква, ул. Шкпухо-Маклая, д.8.

С диссертацией моюю ознакомиться в научной библиотеке Университета дружбы народов имени Патриса ЛуиумСи по адресу: 11719В, КЬсква, ул. 1Ажлухо-Маклая, д.6.

Автореферат разослан V/ 1В92 г.

Ученый секретарь

специализированного совета

В.Э.ТОРБЕК

OUUlAil ХАРАКТШСШМ KALOi U

'" Актуальность теш. В настоящее время признано, что дофамин-^вдцмческая система ЦНС участвует в патогенезе ряда неврологических и психических заболеваний (Randrup A.JAinkvad I., 1974; Snyder S. ,1976; Seeman P. .1980; Carlsson A, 1988; Reynolds (3. P., 1989). Так, одной из центральных гипотез патогенеза иизофрении является дофаминовая гипотеза, согласно которой позитивные симптомы шизофрении (бред, галлюцинации и т.п.) связаны с гиперфункцией дофвминергической системы мозга (Bacopoulos N.G. et al, 1979; Bowers M. В., Swigar М.Е. ,1987; Reynolds G. P. ,C?.udek C., 1988; Reynolds G.P.,1989).

Наиболее убедительным свидетельством участия дофамина в патогенезе психических заболеваний является блокада дофаминерги-ческой передачи как общий механизм действия нейролептиков (Раевский К. С. .1976; Алликметс Л. X. и др. ,1984; Antelman S.M., Chi-odo L.А.,1981; Robinson Т.E..Becker G.B.,1986). Сукэствует прямая зависимость между степенью связывания дофаминовых Д2 рецепторов препаратом и его антипсихотическим эффектом, что непосредственно указывает на точку приложения действия нейролептиков (Creese I. et al., 1975.1983;Seeman P.,19ß0). СИи особенно эффективны при шизофрении, протекающей с позитивной симптоматикой. Кроме того, есть и другие доказательства роли дофамина в развитии психоза. Речь идет о гиперфункции дофаминергической системы мозга, вызываемой амфетамином,- амфетаминовой модели шизофрении. Амфетамин в больших дозах вызывает у здоровых людей состояние," близкое к параноидной шизофрении, а у психически больных - обострение позитивной симптоматики.

В настоящее время накоплено достаточно сведений о биохимических. фармакологических и физиологических изменениях в дофаминергической системе при е* гиперфункции, а также при действии ней ролептиков. Однако морфологические изменения системы, в частности перестройки нейрональных связей изучены далеко не полностью.

В последние годы появились наблюдения, свидетельствующие о нарушении межнейрональных связей, в частности, в структурах дофаминергической системы мозга и об изменении сииалтической организации в областях проекций дофаминергических нейронов при шизофрении (Beiies F. et al., 1983,19B0,1986; Bogerts В. et al.,1985;

Jacob H., Beekmam H.,1986; Kleinman J.E. et al.,1988; Kovelman J.A.. Scheibel A.B..1984). В процессе изучения структур дофаминергической системы мозга при шизофрении в лаборатории клинической нейроморфологии ЮМ клинической психиатрии ВЩПЗ (Ш СССР было также показано суиествование достаточно выраженных ультраструктурных изменений нервных клеток и межклеточных связей в структурах дофаминергической системы (Уранова H.A..Левите О.И.. 1967;Уранова H.A.,1988; Аганова Э.А..Уранова H.A., 1990). В связи с этими наблюдениями в литературе обсуждается вопрос о том, что установленные изменения могут быть обусловлены как основным патологическим процессом, так и влиянием лечебных средств. Выявление последних важно как для дальней- шей разработки вопросов патогенеза, эндогенных психозов, так и для изучения механизмов действия психофармакологических средств.

Известно, что многие воздействия, вызывающие гипо- или гиперфункции тех или иных систем мозга, отдельных идентифицированных нейронов структурно выражаются в изменении морфологии связей между нейронами (изменении параметров синаптических контактов) (Бабминдра В.П. ,1979; Боголепов H.H.,19755; Манина Т.А., 1976; Матвеев В.Ф. ,1976; Мэшков Д. А., 1988; Попова Э.Н. и др., 1976; Benes F. et al.,1983,1985; Bertoni-Freddari С. et al., 1986,1988; CotmanC.V., Nieto-Sampedro M. ,1984; Desmond N.,Levy V., 1983; Fifkova E.,Anderson C.L., 1081; Msshul C.K.,Casey. D.E., 1989; и др.). Центральным в нашем исследовании являлись вопросы о количественной оценке структуры синапсов и их изменчивости, обусловленной изменением эффективности синаптической передачи при стимулирующем и тормозящем влияниях. В качестве стимулирующего влияния используется амфетамин, а в качестве тормозящего -галоперидол. Наиболее общепринятой модель» гиперфункции дофаминергической системы является ам$еташновая модель (Randrup А., Munkvad I.,1967,1974; Ellinwood E.H.,1977,1983). Биохимические механизм* действия амфетамина в значительной степени известны и, в частности, сводятся к усилению выделения дофамина.

Цель'и задачи исследования. Цель данного исследования состояла в изучении морфологических коррелятов различного функционального состояния отдельных структур дофаминергической сис-теш. возникавшего при действии агониста (психостимулятора) и антагониста (нейролептика) дофамина, с помощью влектронномикро-

скопической и компьютерно-морфометрической оценки ультраструктурных изменений а межнейрональных связях. В работе поставлены следующие конкретные задачи:

1. Определить совокупность наиболее значимых для оценки си-наптических перестроек параметров синаптических контактов и разработать последовательность получения и статистической обработки данных на полуавтоматической системе анализа изображения "КОР-У1с1еор1ап".

2. Изучить ультраструктурные изменения в нейропиле медиальной лрефронтальной коры и обонятельного бугорка при длительном действии амфетамина,а также галоперидола в разных дозах при длительном введении и при отмене препарата

3. Провести сравнительный анализ данных, характеризующих состояние синаптических контактов в медиальной префронтальной коре при возбуждающем и тормозящем влияниях (при длительном введении амфетамина и галоперидола).

4. Оценить дозоэависимый эффект галоперидола и обратимость его действия в терапевтической дозе.

Научная новизна работы Комплексное использование елек-тронномикроекопического и мор^ометрического методов исследования дало возможность впервые доказать (¡¡акт разнонаправленных структурных перестроек синаптических контактов в областях проекций дофаминергических нейронов при 4армакологических влияниях противоположного действия (нейролептик и психостимулятор). Показано, что амфетамин, длительно вводимый в сравнительно низкой доз'® (2.5 мг/кг), приводит к пространственной реорганизации межнейрональных связей, которые свидетельствуют о повышении эффективности синалтической передачи в областях проекций дофаминергических нейронов. Впервые установлены закономерности динамических перестроек в отдельных звеньях дофаминергической системы после длительного воздействия ггйюперидолц в низкой доав (0.1 мт/кг) -увеличение плотности синаптических контактов в сочетании с уменьшением средних значений корфометрических параметров синапса, что в результате приводит к реорганизации афферентных входов В префронтапьную кору. Установлен дозоэависимый эффект действия галоперидола (на примере исследования действия двух доз галоперидола - 0.1 и 1.0 мг/кг), а также прослежены временные эффекты последействия галоперидола.

Практическая значимость работы. Наиболее важный результат работы состоит в выявлении количественных структурных основ си-налтической пластичности при стимулирующей и тормозящем дофашн-ергическую систему влияниях. Анализ полученных данных поаволил сделать вывод о закономерностях изменений различных синалтичес-ких параметров при повышении и понижении эффективности синалти-ческой передачи, а также о корреляционных отношениях мегэду си-наптическими параметрами, характеризующими функциональное состояние синапсов. Полученные результаты могут быть применены для оценки изменений синаптических связей в структурах дофаминерги-ческой системы моага при изучении патогенеза эндогенных психозов. Разработанный алгоритм полуавтоматического анализа изображения успешно применялся в исследованиях в лаборатории клинической нейроморфологии ВНЦЛЗ АКН СССР, а также при выполнении совместных работ с Институтом патобиохиыии Медицинской акадекзш (.Магдебурга (ГДР) и в лаборатории Научного фонда ЗЦЦИЯ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Длительная стимуляция дофаминовых систем мозга амфетамином и бло!«ада дофаыинергической передачи нейролептиком галопери-долои вызывают противоположно направленные изменения ультраструктуры синаптических контактов и реорганизацию синаптических связей в зонах проекций дофаминергических нейронов в префронтапьную кору.

2. Выявлен дозозависимый эффект галоперидола на синаптичес-кую пластичность.

3. Установлена временная динамика ультраструктурных изменений синаптических связей при действии амфетамина и галоперидола.

4. Пластически» изменения синаптических контактов сопровождаются гипертрофией отростков естроцитов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы били доложены и обсуждены на Пленуме Всесоюзной проблемной комиссии "Структурно-функциональные основы организации мозга в норме и патологии" . (г.Махачкала,1986 г.), на XIII Бсесоюзнбй конференции по электронной микроскопии (г. Звенигород, 1988 г.). Всесоюзном симпозиуме "Мэрфофункциональныэ исследования нейронов и синапсов" Сг.Пуиино, 1989 г.), иа 11 езвегодном съезде нейропатологов ГДР (г.Магдебург,ГДР,19В9 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 печатных

- Б -

работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на ?07 страницах машинописного текста, включающих 10 таблиц, 64 иллюстрации (алектроннограммы, графики, схемы! и библиографический указатель, содержащий 377 источников отечественной и зарубежной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Материалы и методы исследования.

Опыты были проведены на 80 крысах-самцах Wistar (массой 21Б+/-20г), которые содержались в стандартных клетках со свободным доступом к воде и еде, с 12-часовым световым режимом. Все крысы содержались в одинаковых условиях вивария Эксперименты выполнялись в один сезонный период, материал брали в одно и то иа время суток. Перед морфологическими исследованиями крысы подвергались поведенческим тестам, с помощью которых контролировалось действие препаратов. Эти тесты проводили сотрудники Института патобиохимии Медицинской академии Мчгдебурга (ГДР) в рамках совместной работы. Исследование проводили на двух областях дофа-ыинергической системы мозга' слое VI медиальной префронтапьной корн и обонятглмюм пугорко, п которых оклнчиппются многочислонные дофаыинергические проекции из комплекса черная субстанция -вентральная область покрытии среднего мозга (L.lndvall.BjoikUirxJ,' 1983).

Исследовали длительное действие психостимулятора амфетамина а дозе 2.5 мг/кг, выэ!даги>арй стереотипное поведение у животных, являющееся показателем гиперфункции дофаминергической системы, но не оказывающей сильного нейротоксического воздействия (Robinson, Becker, 1986). Действие нейролептика галоперидола изучали на двух дозах: 0.1 мг/кг(минимальная купирующая действие амфетамина на поведенческом уровней(Arerist,1983) и 1.0 мг/кг (значительно превышающая среднюю терапевтическую). Обратимость изменений. вызываемых действием нейролептика в дозе 0.1 мг/кг, изучали через " недели нося»1 отмены галоперидола. Морфометрическое исследование проводилось на синапсах префронтапьной коры, поскольку она относится к структурам. изменения н которых опооре-

- 6 -

дуют антипсихотический эффект нейролептиков.

Все препараты вводились в соответствующих доаах ежедневно Ь течение трех недель внутрибрюшинно в объеме 1 мл/100г веса животного. Контрольным животным вводили физиологический раствор в объеме, равном объему соответствующего препарата, по той as схеме. Проведенное исследование включало 3 группы экспериментов. Первая группа состояла из: 10 контрольных животных, 10 крыс -иньекдии амфетамина в дозе 2,6 »г/кг ежедневно в течение Зх недель, 10 крыс - иньекции гапоперидола ежедневно в дозе 0,1 мг/кг ежедневно в течение 3 недель и 10 крыс - введение галоперидола в дозе 0,1 мг/кг в течение Зх недель ежедневно, затем отмена препарата в течение 2х недель. Вторая группа включала- 10 контрольных животных и 10 крыс - иньекции галоперидола в дозе 1,0 мг/кг ежедневно в течение Зх недель. Третья группа: 5 контрольных животных, 5 животных, которых аабивап'и через 2 часа после введения 2,5 мг/кг амфетамина, 5 крыс - через 24 часа после такой же дозы и 5 крыс, которым амфетамин в дозе 2,5 мг/кг вводили ежедневно в течение 7 суток.

Для электронномикроскопических исследований животных перфу-зировали через восходящую аорту вначале физиологическим раствором с гепарином (1000 единиц на 1 литр раствора), а затем смесью 4% параформальдегида и 2.5% глютаральдегида на 0.1М фосфатном буфере (pH 7.4). Мозг навлекали из черепной коробки, на Фронтальных срезах левого полушария толщиной 0.5-1 мм выделяли кусочки префронтапьной коры и обонятельного бугорка (Курепина, 1981), которые дофиксировали IX ОбОц на 0.1М фосфатном буфере, обезвоживали в серии етанолов возрастающая концентрации и запивали в аралдит.

Ультратонкие срезы толщиной 45-55 нм получали на ультратомах фирм LKB (Швеция) и Reichert (Австрия). Срезы окрашивали спиртовым раствором уранилацетата и цитратом свинца по Рейнольдсу. Материал просматривали и фотографировали на электронном микроскопе ЕМ-420 фирмы Philips (Голландия).

Проводили количественные электронномикроскопические исследования синапсов слоя VI префронтапьной коры. Синапсы идентифицировали по следующим критериям: четкая синаптическая щ?ль, различимое постсинаптическое уплотнение, а также не менее 5 пузырьков в пресиналтической терминали. Исследовались аксо-дендритные

- г -

(АД) и аксо-шипиковые (АШ) синапсы нейропиля. Штик и/* ровался по шипиковому аппарату - комплексу взаимосвязан н&льцев (цистерн), расположенных в головке шипика или его d, При отсутствии шипикового аппарата в плоскости среза шипик ont деляли по совокупности его формы, грубо- или тонкогранулирован-ному иатриксу, отсутствию митохондрий и микротрубочек.

Измерения проводились с помощью системы полуавтоматического анализа изображений MDP-Videoplan (Kontron,Австрия) с негативов. Негативное изображение участков нейропиля получали, фотографируя ультратонкие срезы со стандартным увеличением х 18 500. Применялся "систематический случайный способ отбора образцов"(Veibel, 1979). Определяли численную плотность различных типов синапсов • то есть число синапсов того или иного типа(АД, АШ на головке или на шейке шипика) в единице площади нейропиля (Na). Для перехода к стереологическим величинам(численной плотности синапсов в единице объема ткани - Nv) использовалась формула Bertoni- Freddar1 et al.(1988) Nv - 8diNa/(PSD+t), где PSD - средняя длина постси-наттического уплотнения(ПСУ), ВМ-коэффициент DeHoff'a, вводимый в качестве формфактора (ОеНоГГ,13S8), t -толщина среза, в данном случае принимаемая за 0.05 мкм.

При морфометрическом анализе синаптических параметров предварительно определяли объем репрезентативной выборки, который обеспечивал бы уровень значимости статистических параметров не менее 9SX (Урбах,1975; Автандилов,1990). Измеряли следующие параметры в синапсах двух типов (АД и АИ): 1)Площадь сечения преси-наптичеекой терчинали; 2)Суммарная площадь сечения митохондрий в пресинаптической терминали; 3)Число сечений митохондрий в преси-наптичеекой терминали; 4)Число синаптических пузырьков, непосред ственно прилегающих к активной зоне; 5)Длина ПСУ; б) Площадь сече ния шипика (в АШ синапсах); 7)Огношение числа синаптических вези кул к длине ПСУ - арифметический параметр, который нами условно называется "плотность синаптических пузырьков у активной пони"

Статистическая обработ1са результатов проподилась на IBM PIV AT - совместимом компьютере фирмы "Walters" (Англия) с помошмо пакета программ "STATfiRAPHICS" Для оценки достоверности различий количественных данных использовали t-крнтерий Стькщентя и U-критерий Манна-Уитни. Анализ распределений проводили по крите риям X и Колмогорова-Смирнова. Графическое представление розу-

- в -

¡ьтатов осуществлялось с помощью редактора "Harvard Graphics", 'еэультаты статистического анализа представлены в виде таблиц и истограмм. В таблицах указаны значения средних, стандартных шибок средних и достоверность отличий между контрольными и акс-ериментальными группами.

Результаты исследования и их обсуждение.

1. Действие амфетамина на ультраструктуру нейролиля

медиальной префронтальной коры и обонятельного бугорка. Префронтальная кора. Для оценки динамики развития ультра-труктурных перестроек исследовали префронтальную кору при раа-ых сроках введения, амфетамина: через 2 и 24 часа после однореао ого введения амфетамина в доае 2.5 мг/кг, через 7 суток и через ! недели при ежедневных инъекциях препарата. Исследование нейро-иля через 2 и 24 часа не выявило заметных изменений в его уль-раструктуре. При ежедневном введении препарата в течение 7 дней бнаруживахггся отдельные дегенерирующие терминали. После трех едель ежедневного введения амфетамина в слое VI медиальной пре-ронтальной коры обнаруживается значительное число дегенерирую-цх по темному типу аксонных терминалей, в большинстве случаев ни образуют синаптические контакты с шипиками дендритов. Появ-яются также синапсы на дендритах с темной цитоплазмой, принад-ежацие гинерхромным нейронам, число которых по сравнению с норой заметно увеличивается при длительном введении амфетамина. Ги ертрофированные и набухше отростки астроцитов окружают дегене-ирующие и нормальные терминали. фи анализе формы ПСУ в АШ сина сах обнаружено, что при длительном введении амфетамина выпуклая инвагинированная в аксонную терминапь) форма ПСУ встречается в раза чапэ, чем в контроле (соответственно 23.IX и 11.4Х).

Длительное введение амфетамина вызывает повышение Nv АД инапсов (на 57%, р<0.01) и снижение Nv АШ синапсов (на 27Х, <0.05) (рис. 1а). Анаша Na АШ синапсов показал, что происходит остоверное снижение Na синапсов, образованных на шейке шипиков на 53Х, 0.001), в то время как Na синапсов на головке шипиков остоверно не изменяется (рис.16).

В результате трехнедельного введения амфетамина происходит остоверное увеличение средних значений части измеренных синап-

тических параметроз АД и A3 синапсов (табл.1): площади пресинап-тической терминали (на 35Z в АД синапсах и на 21t в АШ), длины ПСУ (на 15Х в АД синапсах и ка 17Х в ABD, плопэди постсинапти-ч ее кого шипика(на 20Х). Снижение шютности синаптических нуныръ ков у активной зоны (на 17Z в АД синапсах и на 21X в АШ синапсах) происходит вследствие того, что под действием амфетамина увеличивается длина ПСУ, в то время как число синаптических везикул достоверно не изменяется. Установлено, что достоверные корреляции между различными параметрами синапсов (площадью пре-синаптической терминали и длиной ПСУ, числом синаптических пузырьков и длиной ПСУ, площадью терминали и площадью находяемхея в ней митохондрий) сус^ствуют в контроле и сохраняются после длительного действия амфетамина.

•Тачим образок, при ультраструктурно-иорфометрическом исследовании нейропиля слоя VI преФронтальной коры обнаружено, что длительное «чшулируюгэе воздействие амфетамина вызывает увеличение значения ряда синаптических параметров и изменение плотности располояения синапсов обоих типов, свидетельствующие о пластических перестройках в этой структуре. Повишение плотности АД синапсов на 57Х и снижение плотности A3 синапсов на 27Z иоат спидетельствопеть 1) об образовании синапсов d& novo, en passant или 2) о релсяседш части синапсов с сипикоп на стволы дендритоа ?t?Jt результат изменения конфигурации Еастикоз.В пользу первого предполояения свидетельствует аналогичное повышение плотности синапсов при долговременной пссттетанической потенциации (ДТГП) (Lee et al.,1980; Charg.Greenoush,1094;Turner, Greenough, 1S85), а также имеющая место темнея дегенерация аксонов. Второе предположение возникает при анализе плотности разных типов АШ синапсов (на головке и на вейке): происходит резкое уменызение плотности синапсов, образованны* на пеЯке шпиков. Это может происходят вследствие укорочения или полного исчезновения шейки икпиков, в результате чего существсваввие синапсы, авляю^еся механически очень яееткии соединением, переиекыэтея на ствол дендрита.

Обонятельная бугорок(ОВ). ультраструктуру нейропиля СБ исследовали только при трехнедельном действии амфетамина в дозе 2.Бш-/кг. Во всех трэх слоях СО ебнаруяиваггея значительное число гиперхромных дендритов разных размеров, принадлежал»« темным нейронам, имеются дегенерирую®»® аксонные терминали. В изменении

TUnn I Оетювмме йпматткте параметры АД и AB сииавсоя в контроле, при дигщцио» введении амфетамина » Доз« 24 нг/кг, гмоперяяояв в nos» 0.1 и íjO иг/кг, • также черев 2 яге«дм после отмены шомтмм (0J яг/пг}.

Параметр

Коятро«» «Щ1ПМ.М иг/кг ««я. О.шг/кг г*«. LOmp/kp Гм отмп АКСОХКВДР«ТЯЫК С1ЯАВСМ

Пвгяида вресюмвт.

терминам (ики*| 0.294to,©« С|Ммиап^ань мягок«

В терминал* (Mini*) 0.034*0,006

уплотнения (яки) Плотность пуамрьнов Г активной аоям

Ласщадь и^'ивциич

0.540*0,013 И3**0.49

O^eOiO.OlO

терминали {мжм ) Сумм. шкаш мягок,

в термина а и (мкм*) 0.032*0,003 Длина оостапштга.

уплотнения (нки) 0,353*0,000 Вктюсп ауэмрыюв

у акгявио* кш zzjOHjtb Пвгтадь воеташав-

тяплшпкка (мкмЬ 0440*0,004

0.39et0,026*M 0,254*0,013« 0-Z42»0,00n 0,202*0,014

о.о»о*o.ooe o,oie«o,oo4« o,o?t*o.oo4 о.огт * о,оо$«

0.301*0,ОИ» 0,31M0,0I0« 0,Э1Т*0,006» 0.313 feO.OlO«

te¿4*0¿3> 23,e&O.S6« 21,ÏJ*0.2a 23,80*=0,4Т»

лвсоптковыж стнлпси

оззмо.огти o^sato.ojî о.го2*о.оот.« о,гвз*о,оов

0,044*0.004м 0,033*0,003 О.ОгвЛЭ.ООЗ« 0.030*0,003

0,41t*0,0t2*a 03et*«,012 0-121*0.007« 0,369 АО.ООТ

1Т.9ДО.23« 20,90*0,91 19.93*0.22« 23,M*0,25»

OpS10^0,000*M 0400*0,00« 0423*0.005« 0.173 ±0,006

0

1

« P<0.06, м p<Oj01, m p<0.00i (яостоверяоста отличил во сравнен*» с контроле«*.

Плотность синапсов м»

Плотность синапсов н»

ИЬ

%

щ

ш

л^м

£Эг«| СЗгмепст

в

Плотность синапсов

» т

М-

—

Плотное и» синапсов N0 (на «дмнииу (моиадм)

Плотность синопсоа

По

т

а~л мм i шм1»

• И** *»<МЧ

£5* ЕЗГ«А*|»ЛГ Огммотк

Плотность синопсоа N0

(на единицу плошав и)

Щ1

*-д а-д ___

в* СЭ ОпЛ чы/* С^^^шлл^^СЗш иамг

д е

Рис.1. Изменение численной плотности АД и АИ синапсов СИу и На) слоя VI медиальной префронтальной коры при длительном действии а и б) амфетамина, в и г) галоперидола а дозе 0.1 мг/кг и после его отмены, д и е) амфетамина и галоперидола в дозе 1.0 мг/кг, ШПИК" 1 - шссо-шипиковие синапсы на головке шпика, ЕИПЖ 2 - ка сэйке випика.

структуры синапсов имеются 2 тендешида: увеличение числа синаптических везикул вплоть до полного заполнения ими пресинаптической терминалы и резкое уменьшение их числа в пресинаптической терминам (кьк результат гиперстимуляции) .Реактивные синапсы окружены ньбухвими отростками астроцитов. Изменения ультраструктуры нейролилл ОБ под действием амфетамина совпадают с изменениями в префронтальной коре, но степень их выраженности больше.

Таким образом, амфетамин, длительно вводимый в сравнительно низкой дозе 2.5 мг/кг, вызывает структурные перестройки как в части клеточж« элементов префронтальной коры и ОБ, так и в различных учглтк&х нейропиля. Амфетамин действует в первую очередь на дофаминергическую систему мозга, повышая высвобождение Дофамина и £*:}ф?ктиьность синалтической передачи в ней. (Аииенями до-фаминерг-ичегкой иннерьации в исследуемых структурах являются ши-пики Пирамидных нейронов префронтальной коры, а также тела гранулярных и пирамидных нейронов СБ и их дендриты (5е«ие1а е1 а1., 1988;(ЗоМтап-Нак1с е1 а!.,1989) и именно ати структурные влемен-ты наиболее изменяются под влиянием витамина. Вызываемые амфетамином изменения свидетельствуют о комплексной реакции всех элементов нервной ткани на длительное Возбуждение дофаминерги-ческой системы мозга. Изменения ультраструктур« синапсов свидетельствуют о Повышении -«эффективности синалтической передачи при данном воздействии, а изменение плотности разных типов синапсов - о реорганиагщии синаптических связей, отчасти стимулируемой дегенерацией аксонных терминялей, которая обнаруживается при длительном введении амфетамина в обеих исследованных структурах.

2. Действие галоперидола на ультраструктуру нейропиля медиальной префронтальной коры и обонятельного бугорка.

Лрефронтальная коре После трех недель введения нейролептика е дозе 0.1 мг/кг во всех слоях префронтальной ксры не было обнаружено дегенерирующих термин&лей. Ультрдструктура синапсов практически не отличалась от нормы, не обнаружено их деструктивных изменений. Отмечено лишь исчезновение пресинаптичес-ких терминалей, содержащих гранулярные пузырьки, однако через 2 недели после отмены препарата частота их встречаемости соответствует контрольному уровню. В нейропиле выделялись несколько набухшие отростки астроцитов, содержащий повышенное количество

- 19 -

ьмтохондрий с осыиофильным матрикеом.

Длительное введение галоперидола вызывает повышение Ыу АД синапсов (на БОЛ, р<0.01), а Ну АШ синапсов снижалась не достоверно (Рис.1 в). Анализ На АШ синапсов показал, что происходит недостоверное снижение На синапсов на головке шипиков и достоверное снижение на 20Х Иа синапсов на шейке шипиков. Через г недели после отданы нейролептика Иу АД синапсов достоверно не отличается от контроля.

В результате длительного введения галоперидола значения сред них синаптических параметров достоверно изменяются только в АД синапсах (тайл.1), при этом в основном изменения происходят в сторону уменьшения: плоцади пресинаптической терминалы в АД синапсах (в среднем на 15Х) аа счет достоверного увеличения количества мелких тершнапей; числа терминалей, содержащих митохондрии в плоскости среза (на 20Х); средней длины ПСУ (на 10Х) - за счет достоверного уьеличении числа коротких активных а он. Досго верно увеличивается лишь плотность синаптических пузырьков у актизной зоны (на 10Х). В популяции АШ синапсов достоверных изменений синаптических параметров не обнаружено. Одна)» изучение корреляционных связей ыезду площадью пресинаптической терминалы и площздь» постсиннптического шипика при делении всех АШ синапсов из 2 субпопуляции - содеряедие митохондрии в пресинаптической части и несодергэдш - показало, что в синапсах I типа связь ¡.га.гду втнми параметрам» значительно повышается после введения галоперидола (йюнтр-0.26; Ропыт-О.47; р<0.01), а в синапсах II типа наблюдается обратная картина (1?контр-0.38; Копыт-О.ЗО; р<0.01), что мояет свидетельствовать о сук(ествовании двух популяций А!Л синапсов, реагирующих на введение галоперидола разнонаправленно.

При отмене приеиа гелоперидола восстанавливаются как ультраструктура тел нейронов, глиальных клеток и их отростков, так и плопэдь прэсинаптяческих терминалей в АД синапсах, однако осталь инв параметры остаются несколько снияэнньам по сравнению с контролен.

Обонятельный бугорок.' Влияние длительного введения галоперидола в дозе 0.1 ».г/кг'проявляется в изменении ультраструк-?урн нейропиля и глиальных клеток. В пресииаптических терминалах г.г^.чтп'чесгл исчезают гранулярные пузырьки, отмечается егглэти-

- м -

нация синаптических везикул, часто обнаруживаются инвагинации тонких дендритных веточек с образованными на них синапсами, что рассматривается как процесс синалсообраэовяния в ответ на блокаду синаптической передачи г&полеридолом. Глиальная реакция на длительное введение гаяоперидола, ярко выраженная в ОБ, заключается в гипертрофии и гиперплазии митохондрий в отростках астро-цитов, а также в набухании астроцитарных отростков.

Таким образом, в результате длительного тормозящего влияния гаяоперидола в дозе 0.1 мг/кг происходит повышение Nv АД синапсов в сочетании с увеличением числа терминалей с маленькой пло-цздью сечения, образующих АД синапсы. Такие сочетаннне изменения считаются признаком новообразования синапсов на дендритах (Benes et а). ,1983,1965). ЗДним из возможных объяснений снижения числа АШ синапсов может Сыть нарушение состояния цитоскелета, приводящее к "втягиванию" шипикоп в дендрит (Calverley, Jones, 1990). Обнаруженные нами изменения ультраструктуры синапсов на дендритах сходны с теми, которые наблюдаются в зрительной коре под влиянием монокулярной депринации, т.е. при снижении функциональной активности в афферентной системе волокон (Nlxdorf,Bischor, 1987; Tteman.l9B4). По нршему мнению, механизм антипсихотического действия нейролептиков мо*?т заключаться в совокупном уменьшении эффективности синаптической передачи ь АД синапсах и повышении плотности этого типа синапсов, что сопровождается активацией гли&пьных клеток.

3. Пластичность синапсов медиальной префронтальной коры при длительном введении галоперидола 1.0 мг/кг.

Трехнедельное введение галоперидола в высокой дозе вызывает появление в нейролкле преФронтальной коры дегенерирующих по темному типу аксонных терминалей. Nv АД синапсов достоверно возросла на 42Х (р<0.05), в то врем как Nv АШ синапсов достоверно не изменилась (Рис.1). Проведенный анализ численной плотности АШ синапсов на единицу площади (Na) выявил тот факт, что внутри популяции имеет место увеличение Na синапсов, образованных на го-лавке випиков. на 35Z (р<0.01), и достоверное снижение Na синапсов. образованных на шейке випика (р<0.05).

Значения площади пресинаптической терминали и длины ПСУ в АД синапсах, а также параметров АШ синапсов снижаются после дли-

- 15 -

тельного введения галоперидола в высокой дозе (Табл.1).

Таким образом, результаты нашего исследования показали, что дозозависимый эффект действия галоперидола выражается главным образом в снижении основных синалтических параметров в Affl синапсах. что не происходит при действии галоперидола в дозе 0.1 мг/кг, а также в появлении дегенерирующих по темному типу терми-налей.

выводу

1. При длительном введении СЗ недели) агониста дофамина -амфетамина и антагониста дофамина - галоперидола - основные синап-тические параметры изменяются противоположным образом.

2. Длительное введение амфетамина, оказывающее стимулирующее воздействие на дофаыинергическую систему, вызывает изменения ультраструктуры синапсов В области окончания вксонов дофаминовых нейронов среднего мозга. Ош выражаются в увеличении длины псст-синаптического уплотнения, увеличении гшмцади пресинаэтгической термннали, увеличении суииврной площади митохондрий в терминала, увеличении плоздзди шипика.

3. Блокада синаптнческой передачи при действии галоперидола в дозе 0.1 мг/кг выражается в снижении площади пресинаптической терминалы, уменьшении длины' постсинаптического уплотнения, уменьиении среднего числа сечений митохондрий в аксонных терминалах аксо-дендритных синапсов в области окончания дофаминерги-ческих проекций в VI слое префронтальной коры. Параметры аксо-шипиковых синапсов не изменяются в префронтальной коре при трехнедельном введении 0.1 мг/кг галоперидола.

4. После длительного действия галоперидола в терапевтической (0.1 мг/кг) дозе ультраструктурнье изменения в аксо-дендритных синапсах частично сохраняются в течение двух недель после отмены препарата (сниженная длина постсинаптического уплотнения, суммарная площадь сечения митохондрий а терминали, плотность пузырьков у актиёной зоны).

5. При введении галоперидола в большой дозе (1.0 ы/кг) досто верно снижаются значения параметров аксо-иипиковых синапсов, тогда как параметры ансо-дендритных синапсов в среднем остаются неизмененными. Тяким образом пмяплгм длаозаписимый пффгкт гополо-

ридола.

6. Понышение плотности аксо-дендритных синапсов и снижение плотности аксо-шипиковых синапсов (на шейке шипика) под действием гапоп*ридола(в дозах 0.1 и 1.0 мг/кг) и амфетамина свидетельствуют о пластических перестройках в префронтальной коре при стимулирующих и тормозящих воздействиях, однако механизм их возникновения различный.

7. По мере удлинения срока действия амфетамина (2 часа, 24 часа, 7 дней и 21 день) происходит нарастание степени выраженности изменений в нейропиле и максимальные изменения наблюдаются после трех недель введения препарата Длительное введение амфетамина вызывает изменение тинкториальных свойств нейронов префрон тапьной коры и пирамидного слоя обонятельного бугорка, выражаюиэ еся в появлении нейронов разной степени гиперхромии.

8. Степень выраженности изменений структур при действии агониста и антагониста дофамина больше в обонятельном бугорке по сравнению с префронтальной корой.

в. Введение амфетамина и галоперидола вызывает в обеих исследованных структурах набухание и гипертрофию отростков астро-уггов, что является признаком активации глии.

СШХМ. РАБОТ ПО ТЕЬЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А. Ю. Клинцояа, Н. А.Уранона, Х.Шенк, У.Хасельхорст. Ультраструктура синапсов в обонятельном бугорке при действии галоперидола // В сб. научных трудон Института мозга АШ СССР. М. ,1986. - С. 19-20.

2. А. Ю. Клинцоиа, Н.А.Уранова, X Шенк, У.Хасельхорст. Действие галоперидола на ультраструктуру некоторых областей дофяминерги-ческой системы мозга // Журнал невропатологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. - 1987. - Т. ЬХХХУП, N7. - С. 1028-1031.

3. А.Ю.Климцова, Н.А.Уранова, В.В.Истомин, Х.Шенк, У.Хасель-хорст. Ультраструктура префронтальной коры мозга при хроническом введении амфетамина // Журнал невропатологии и психиатрии им.С.С.Корсакова. - 1988. - Т. 1.ХХХУШ, N Г. - С. 71-76.

4. А.Ю.Клинцоиа, Н.А.Ураноиа, В.П Врук, Х.Ик>нк/ У.Хасель-хорст. Действие галоперидола при длительном введении: ультраструктурные перестройки в префронтальной коре // Курная невро-