Структурно-функциональная реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете

Юрченко, Наталья Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональная реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете
ВАК РФ 03.00.25, Гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональная реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете"

На правах рукописи

Юрченко Наталья Владимировна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РЕОРГАНИЗАЦИЯ СЕНСОМОТОРНОЙ КОРЫ БОЛЬШОГО МОЗГА БЕЛЫХ КРЫС ПРИ АЛЛОКСАНОВОМ ДИАБЕТЕ

03.00.25 — гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Тюмень-2004

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Омская государственная медицинская академия МЗ РФ"

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Семченко Валерий Васильевич Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Логвинов Сергей Валентинович, доктор медицинских наук, профессор Ерениев Степан Иванович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации".

Защита состоится "_"_2004 г. в_часов на

заседании диссертационного совета К 208.101.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменской государственной медицинской академии Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Тюменской государственной медицинской академии Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54.

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученыйсекретарь диссертационного совета

С.А. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Выяснение структурных основ интегратив-но-пусковой деятельности мозга при физиологических и патологических состояниях является важнейшей проблемой нейроморфологии (Косицин Н.С., 1976; Аврущенко М.Ш., 1994;Семченко В.В.идр., 1999;Yoshimoto Т., Siesjo В .К., 1999). Согласно современным представлениям интегратив-но-пусковая деятельность мозга определяется состоянием нервных клеток, их отростков и межнейронных синапсов (Боголепов Н.Н., 1975,1979; Шеперд Г, 1987; Сотников О.С. и др., 1994;СуцаковК.В., 1997; Самойлов М.О., 1999). При большом количестве работ, посвященных морфологии нейронов и синапсов в норме и при различных патологических состояниях, остаются недостаточно освещенными вопросы, касающиеся особенностей реализации структурных механизмов реактивности и пластичности нервной ткани при тяжелых метаболических состояниях (Логвинов СВ. и др., 1994; Аврущенко М.Ш. и др., 1990,2000; Аврущенко М.Ш., Волков А.В., 1997;СемченкоВ.В.идр., 1999; ПугаченкоНБ., 2000; CatverleyR.K.S., JonesD.G., 1990; Abraham W.C.,TateW.R, 1997; Trojan S.,PokornyJ., 1997; TullyТ., 1997; Matus A., 2000; Boroojerdi B. et al., 2001; Poirazi P., Mel B.W., 2001; Segal M., 2001). В этой связи значительный интерес представляет изучение закономерностей реорганизации цито- и синаптоархитектоники различных отделов головного мозга при выраженных метаболических нарушениях. Самым распространенным заболеванием, сопровождающимся метаболическими изменениями, является сахарный диабет.

Сахарный диабет становится все более серьезной проблемой современной медицины, затрагивающей лиц всех возрастов, имеет тенденцию к повышению частоты распространения среди людей молодого возраста. Одним из наиболее тяжелых осложнений этого заболевания является диабетическая энцефалопатия, нередко приводящая к ухудшению качества жизни, ограничению трудоспособности и ивалидизации (Дедов И.И. и др., 2003). Имеются литературные данные о значительных повреждениях при сахарном диабете интрацеребральных сосудов, которые сопровождаются дистрофическими и некробиотическими изменениями нейронов и глиальных клеток различных отделов головного мозга (Chen J. et al., 1997).

Однако в доступной литературе отсутствует информация о динамике и характере системных структурных изменений нейронального и синапти-ческого пула центральных отделов двигательного анализатора головного мозга при развитии сахарного диабета. Это ограничивает разработку патогенетически обоснованной коррекции неврологических нарушений при сахарном диабете.

Цель исследования. Установить закономерности реорганизации цито-и синаптоархитектоники различных отделов и слоев сенсомоторной коры большого мозга белых крыс в динамике развития аллоксанового диабета для выяснения структурных механизмов пластичности мозга и разработки патогенетической терапии. ................

РОС SLMAb

Задачи исследования.

1. Изучить цитоархитектонику соматосенсорной и моторной коры большого мозга белых крыс в процессе развития (1, 3, 7, 14, 21 и 30 суток) аллоксанового диабета.

2. Определить закономерности реорганизации синаптоархитектони-ки соматосенсорной и моторной коры большого мозга белых крыс в процессе развития (1,3,7,14,21 и 30 суток) аллоксанового диабета.

3. Провести системный статистический анализ структурных изменений в соматосенсорной и моторной коре большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете.

4. Изучить цито- и синаптоархитектонику соматосенсорной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете в условиях введения эмоксипина.

Новизна исследования. Впервые установлены структурно-функциональные механизмы реорганизации и пластичности центрального отдела двигательного анализатора (соматосенсорная и моторная кора большого мозга) головного мозга белых крыс в процессе развития аллоксанового диабета. Выявлена более высокая чувствительность вторичного проек-ционно-ассоциативного комплекса (слои Ш-ГУ) соматосенсорной коры, обеспечивающего восприятие и передачу афферентной импульсации. Показано, что по степени повреждения нейронов изученные отделы сен-сомоторной коры располагаются в следующем порядке: 1) слои Ш-ГУ со-матосенсорного поля, 2) слои Ш-ГУ моторного поля, 3) слой У моторного поля и 4) слой V соматосенсорного поля. Максимальная реорганизация межнейронных отношений характерна для слоев Ш-ГУ соматосенсорного поля, которая проявляется более выраженным уменьшением общей численной плотности синапсов и увеличением содержания высокоэффективных перфорированных синапсов. Установлено, что использование ан-тиоксидантной терапии (эмоксипин) наиболее эффективно на начальных этапах аллоксанового диабета (через 14-21 сутки после введения аллок-сана).

Теоретическое и практическое значение работы. Показано, что ведущими механизмами реорганизации межнейронных отношений в сенсо-моторной коре большого мозга при формировании сахарного диабета с одной стороны является прогрессирующее повреждение нейронов и синапсов, а с другой стороны - активация процессов репаративной синап-тической пластичности. Степень выраженности этих механизмов реорганизации межнейронных отношений в различных отделах и слоях сен-сомоторной коры имеет качественные и количественные отличия. В максимальной степени реорганизация межнейронных отношений происходит на уровне "входа" сенсомоторной коры. Полученные данные могут служить фундаментальной базой для целенаправленного изыскания способов регуляции функций мозга и разработки патогенетически обоснованной профилактики и терапии диабетической энцефалопатии. Фактические данные настоящего исследования и теоретические положения,

разработанные на их основе, могут быть использованы в преподавании на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологии, патологической физиологии, неврологии, анестезиологии и реаниматологии высших медицинских учебных заведений при изучении вопросов морфологии, пластичности и функционирования нервной ткани и органов центральной нервной системы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.. Для сенсомоторной коры большого мозга белых крыс в процессе развития аллоксанового диабета характерны выраженный полиморфизм и гетерохронность деструктивных и компенсаторно-восстановительных изменений нейронов и синапсов в различных ее полях и слоях.

2. Диффузно-очаговые повреждения и гибель нейронов сенсомотор-ной коры при развитии аллоксанового диабета сопровождаются активацией механизмов внутриклеточной нейрональной регенерации и репара-тивной синаптической пластичности.

3. Эмоксипин снижает степень деструктивных и стимулирует компенсаторно-восстановительные механизмы в сенсомоторной коре головного мозга на начальном этапе (через 14-21 суток после введения аллокса-на) развития диабета.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Международной научной конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере" (Сургут, 2002), IV съезде физиологов Сибири (Новосибирск, 2002), VI конгрессе международной ассоциации морфологов (Санкт-Петербург, 2002), IV международной конференции по функциональной нейроморфологии (Санкт-Петербург, 2002), на заседании омского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Омск, 2004), Российской научной конференции "Морфологические науки практической медицине" (Омск, 2004), V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004), VII конгрессе международной ассоциации морфологов (Казань, 2004).

Внедрение. Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии, кафедры медицинской биологии с основами генетики и экологии Омской государственной медицинской академии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания методик исследования, 2 глав собственных исследований, заключения, выводов и внедрения. Фактические данные иллюстрированы 34 рисунками и 2 таблицами. Указатель литературы включает 191 источник, из них иностранных - 127. Весь материал, представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

I. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

1.1. Экспериментальная модель

Эксперименты выполнены на 130 белых крысах-самцах массой 200-210 г. с соблюдением всех правил работы с лабораторными животными (приказ МЗ СССР№ 755 от 12.08.77 г.). Сахарный диабет вызывали однократным внутрибрюшинным введением диабетогенного яда аллоксана из расчета 20 мг на 100 г массы тела после 48-часового голодания (Корчин В.И., 1968; 1991даШк R.E.etal., 1976;AsayamaK.etal., 1984). Началом диабета считали день появления глкжозурии. При данной модели сахарного диабета через 14-21 сутки после введения аллоксана концентрация глюкозы (натощак) увеличивалась до 20 ммоль/л (в контроле - 7,3±1,6 ммоль/л). Возможность спонтанной ремиссии при такой гипергликемии составляла не более 2-4%. У подопытных животных через 7-14 суток после введения препарата развивались такие типичные симптомы сахарного диабета, как полидипсия, полиурия, полифагия. В отдаленном периоде (25-30 суток) отмечалось резкое падение массы тела в среднем на 24±4,2% по сравнению с контролем. Однако, масса мозга уменьшалась только на 8-10%. Все это соответствовало картине прогрессирующего сахарного диабета тяжелой степени. Смерть животных наступала на 3 0-3 5-е сутки после введения аллоксана на фоне значительной гипергликемии (25-30 ммоль/л), анурии и тяжелого кетоацидотического состояния.

Для изучения особенностей структурно-функциональных изменений сен-сомоторной коры (СМК) большого мозга у животных с аллоксановым диабетом при применении препаратов, обладающих нейропротекторным действием, использовали антиоксидант эмоксипин. Препарат вводили каждый день начиная с 3-х суток эксперимента в дозе 25 мк/кг массы животного, внутрибрюшинно. По данным литературы, эмоксипин обладает зарегистрированным антиоксидантным, антигипоксантным и ангиопротекторным действием (Алексеева Г.В. и др., 2003).

При гистологическом исследовании поджелудочной железы (альдегид-фуксиновая окраска) животных с диабетом выявлена выраженная гидро-пическая дистрофия большей части В-эндокриноцитов, уменьшение числа и размеров островков Лангерганса, лимфоцитарная инфильтрация вокруг и внутри островков. Это подтверждало развитие аллоксанового диабета (Лапин В.И., Корчин В.И. и др., 1973). Научный консультант по экспериментальному моделированию аллоксанового диабета-зав. кафедрой естественно-научных дисциплин Сургутского государственного педагогического института, доктор медицинских наук, профессор В.И.Корчин.

1.2. Методы исследования

Забор материала для морфологического исследования производили под эфирным наркозом через 1,3, 7, 14, 21и30 суток после однократного

введения аллоксана. Головной мозг фиксировали путем транскардиальной перфузии смеси 4% раствора параформальдегида, 1 % раствора глютарово-го альдегида, 5% раствора сахарозы на 0,1 М фосфатном буфере (рН=7,4) в течение 15-20 минут под давлением 90 мм рт.ст. После перфузии мозг извлекали и дофиксировали в аналогичной смеси фиксатора при +4°С в течение 4-6 часов.

С помощью стереотаксического атласа мозга взрослой крысы G.Paxinos, Ch. Watson (1982) вьщеляли соматосенсорную (FrPaSS—frontoparietal cortex, somatosensory area) и моторную (FrPaM — frontoparietal cortex, motor area) кору большого мозга. Затем кору рассекали на ориентированные в виде пирамид кусочки. Одну часть материала (по 5 кусочков на случай) обрабатывали для осмий - уранилацетат - цитрат свинцового контрастирования с использованием методики, принятой в лаборатории ультраструктуры и па-томорфологии института молекулярной биологии научного центра "Вектор" МЗ РФ (зав. лабораторией доктор биологических наук Е.И.Рябчико-ва). Другую часть материала (по 5 кусочков на случай) контрастировали в 5% спиртовом растворе фосфорновольфрамовой кислоты (ФВК). Окраска ткани мозга ФВК значительно улучшает контраст активной зоны межнейронных контактов (Vrensen G. et al., 1980).

Ультратонкие тангенциальные срезы (70-100 нм) FrPaSS и FrPaM на уровне слоя I и Ш-^готовили на ультрамикротоме "Ultracut-E" (фирма Reichert-Jung). Срезы осмированного материала помещали на сетки без подложки и дополнительно контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца. Срезы ФВК-материала просматривали без дополнительного контрастирования. Просмотр и фотографирование ультратонких срезов производили на электронном микроскопе "Hitachi-600H". В каждом случае фотографировали по 50 полей зрения нейропиля при увеличении 7000-25000. Дальнейший анализ осуществляли на сканированных электроннограммах при конечном увеличении 30000 с помощью компьютерной программы Adobe Photoshop 6.0.

На осмированных препаратах проводили обзорную оценку состояния микрососуцов, нейропиля и клеток СМК. Измеряли площадь сечения и периметр аксонной терминали, число профилей аксонных терминалей на микрофотографии, суммарную площадь сечения и число митохондрий в аксонной терминали, площадь сечения и периметр шипика.

На ФВК-препаратах определяли: 1) общую численную плотность межнейронных контактов, 2) длину и толщину постсинаптического уплотнения (ПСУ), 3) численную плотность несимметричных (зрелые) и симметричных (незрелые) контактов, 4) перфорированных и неперфорирован-ных контактов, 5) выпуклых, вогнутых и плоских контактов, 6) мелких (< 100 нм), средних (101 -400 нм), крупных (401 -700 нм) и очень крупных (>701 нм) контактов. Численная плотность изученных структур (Ns) пе-ресчитывалась на 100 мкм2 площади среза нейропиля и на единицу объема (в 1 мм3) СМК (Семченко В.В. и др., 1995; Devon R.M., Jones D.G., 1979, Dyson S.E., Jones D.G., 1980; Vrensen G. etal., 1980).

Для светооптического исследования тонкие серийные фронтальные срезы

СМК помещали на предметные стекла и окрашивали 0,1 % толуидиновым синим. При светооптическом исследовании проводили общую оценку и мор-фометрический анализ СМК. В каждой серии эксперимента при увеличении х40 с помощью микрометра (окуляр х 15) на площади 126660 мкм2 (10 полей зрения) подсчитывали количество нормохромных, гиперхромных несморщенных, гиперхромных сморщенных, гипохромных нейронов и клеток-теней (Semchenko VV. et al., 1996). С помощью микрометра определяли продольный (D1) и поперечный (D2) диаметры тела нейронов, высчитывали средний диаметр нейронов (Dcp). Дня определения численной плотности нейронов в единице объема (Nv, 1 мм3) использовали формулу: Nv = NsiT/ (Dcp+T), где Ns - численная плотность нейронов в единице площади, Т— толщина среза (Блинков СМ., Глезер И.И., 1964; Автандилов Г.Г., 1980).

При формировании вариационных рядов в каждой группе животных использовали метод случайной выборки полей зрения (Norden J.J., 1986). Это позволило унифицировать морфометрическую оценку динамики изменения нейронов и синапсов.

Методологической основой проведенного морфологического исследования был гистофизиологический подход, при котором большое внимание уделялось сравнительному анализу структурных компонентов СМК в процессе развития аллоксанового диабета. Использованные морфомет-рические методы позволили с учетом формы и размеров исследуемого объекта (синапс, нейрон) установить количественное распределение синапсов и нейронов в различных слоях и полях СМК (Автандилов Г.Г., 1980; Семченко В.В. и др., 1995, 1999,2000; MayhewT.M., 1979, 1992; Miller M.W., Potempa G., 1990; Geinisman Y. et al., 1996).

1.3. Статистический анализ

Полученные в работе количественные данные обработаны с помощью общепринятых в медико-биологических исследованиях методов системного анализа (Лакин Г.Ф., 1980; Славин М.Б., 1989) с привлечением программ «EXCEL» и «Statistica-5» (Боровиков В., 2001; Реброва О.Ю., 2002), согласно современным требованиям к проведению анализа медицинских данных (Гланц С, 1998).

На первом этапе статистического анализа определяли основные характеристики изучаемых параметров (средняя, медиана, квартили, дисперсия, стандартное отклонение, стандартная ошибка, асимметрия и эксцесс). Затем проводили тест на нормальность распределения вариационных рядов (Реброва О.Ю., 2002).

На втором этапе исследования, в случае нормального или близкого к нормальному распределения, при условии равенствадисперсий распределения признаков в двух сравниваемых группах, использовали методы параметрической статистики. Различия между выборками определяли с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) и t-критерия для независимых выборок. Степень связи между двумя переменными устанавливали с помощью коэффициента корреляции Пирсона. В случае ненормального распределения или,

если не удалось установить тип распределения, использовали методы непараметрической статистики. Различия между выборками определяли с помощью рангового дисперсионного анализа Краскела-Уоллиса и критерия Колмогорова-Смирнова. Для категориальных переменных применяли Хи-квадрат (х2 ). В зависимости от метода исследования материал был представлен как среднее ± стандартное отклонение средней (M±s) (параметрический анализ) или какмедиана± среднее квартальное отклонение (Me±Q) (непараметрическийанализ). Q-S (Q~Me) + (Me-Q2), гдеQt - верхний квартиль,Q7—нижний квартиль (УрбахВ.Ю., 1963;ГланцС, 1998).

Все эксперименты и исследования выполнены на базе Омской государственной медицинской академии (ЦНИЛ, кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии) и частично в лаборатории ультраструктуры и патоморфо-логии института молекулярной биологии научного центра "Вектор" МЗ РФ (зав. лабораторией доктор биологических наук Е.И.Рябчикова).

П. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.1. Цитоархитектоника сенсомоторной коры большого мозг белых крыс в динамике развития аллоксанового диабета

СМК большого мозга является высшим отделом двигательного анализатора ЦНС млекопитающих. У белых крыс она представлена взаимосвязанными соматосенсорным и моторным полями фронтопариетальной коры (FrPaSS и FrPaM- fronropanetal cortex) (Paxinos G., Watson Ch., 1982). В настоящей работе проведен сравнительный анализ этих полей по слоям. Сравнивались вторичный проекционно-ассоциативный (В ПАК, нижняя треть слоя III и слой IV) и первичный проекционный комплексы (ГОЖ, слой V), которые являются соответственно "входом" и "выходом" СМК (Поляков Г.И., 1973 ;ЧиженковаР. А., 1986).

Через 3 суток после введения аллоксана изменений ультраструктуры нейронов СМК не выявлено. Первые признаки токсического воздействия препарата выявлялись через 7 суток после его введения. В этот период обнаруживались проявления отека-набухания нейропиля, но без деструктивных изменений тела и отростков нейронов.

Деструктивные изменения нейронов СМК появлялись через 14 суток после введения аллоксана. На фоне выраженных проявлений отека-набухания нейропиля выявлялись нейроны с различной степенью выраженности расширения цистерн гранулярной эндоплазматической сети, деформацией поверхности ядра и деструкцией митохондрий, гиперхромными изменениями цитоплазмы и конденсацией ядерного хроматина. В этот период во всех полях и слоях СМК преобладали несморщенные гиперх-ромные нейроны (НГН) с умеренной вакуолизацией. Так, в ВПАК содержание НГН варьировало (максимум-минимум) от 5 до 40% (средняя -26,6, медиана - 25%), а сморщенных гиперхромных нейронов (СГН) - от 4-12% (средняя - 7,1, медиана - 6,0%). Клетки-тени составляли 2-8% (средняя-3,2, медиана-3,0%).

Сравнительный анализ изменений ВПАК и ППК СМК показал, что через 14-30 суток после начала эксперимента происходило прогрессирующее увеличение содержания обратимо и необратимо измененных нейронов во ВПАК СМК (р<0,001, ANOVA Краскела-Уоллиса). Основную массу необратимо измененных нейронов составляли СГН, нейроны с тотальным хроматолизом и клетки-тени. Через 30 суток содержание СГН во ВПАК СМК варьировало от 12 до 3 5% (средняя — 21,1, медиана - 22%). При этом клетки-тени составляли 10-25% (средняя - 18,9, медиана -19,5%). Таким образом, в этот период от 22 до 60% (средняя - 40,0, медиана- 4 1,5%) нейронов ВПАК были необратимо изменены.

Выявлена положительная корреляционная зависимость содержания необратимо измененных нейронов от времени с момента введения аллок-сана (r=0,95,p<0,01, Спирмен). При этом регрессионный анализ показал высокий уровень beta - 0,95 при р=0,01.

Параллельно образованию необратимо измененных нейронов происходила и их элиминация в результате активации различных механизмов фагоцитоза и апоптоза. Через 21 сутки после введения аллоксана общая численная плотность нейронов ВПАК СМК составила 8 3 % (по медиане) от контрольного уровня, а через 30 суток-только 68,9%.

Следовательно, при развитии аллоксанового диабета начиная с 14-х суток (14 ->21 —> 30 суток) происходила прогрессирующая гибель (9 —» 45 —> 73%) нейронов ВПАКсенсомоторной коры. Концентрация глюкозы в крови при этом увеличивалась до 25-30 ммоль/л.

Более выраженные изменения при аллоксановом диабете характерны для ВПАК. Различия найдены по содержанию необратимо измененных нейронов (р<0,01) и степени снижения общей численной плотности нейронов (р<0,01, ANOVA Краскела-Уоллиса). Через 21 сутки после введения аллоксана содержание необратимо измененных нейронов в ВПАК превышало таковое в ППК на 14% (р<0,01), а через 30 суток—на 15,5% (р<0,01). Через 21 сутки после начала эксперимента общая численная плотность нейронов во ВПАК была на 7% (р<0,05), а через 30 суток - на 12,1% (р<0,01) ниже, чем в ППК (критерий Колмогорова-Смирнова).

Таким образом, осуществление функции СМК большого мозга на фоне резко выраженной гипергликемии (25-30 ммоль/л) происходило за счет примерно 60% сохранившихся нейронов. Кроме того, значительная часть этих нейронов имела признаки обратимых дистрофических повреждений - острое набухание, гидропическая дистрофия с умеренной вакуолизацией цитоплазмы, очаговый хроматолиз, гиперхроматоз без дегидратации, гомогенизация цитоплазмы без повреждения ядра. Типичных для контроля нейронов в этот период выявить не удалось. При этом в большей степени страдал ВПАК, осуществляющий восприятие специфической сенсорной информации СМК. В этом комплексе было больше необратимо измененных нейронов (на 14-15,5%), а степень снижения общей численной плотности превосходила таковую в ППК на 7-12,1 %.

Изменения цитоархитектоники ВПАК соматосенсорной коры (ССК) ко-

личественно отличались от таковых ВПАК моторной коры (МК) (р<0,01, ANOVA Краскела-Уоллиса), а для ППК статистически значимых различий между ССК и МК не выявлено (p>0,05, ANOVA Краскела-Уоллиса).

Статистически значимые различия (критерий Колмогорова-Смирнова) содержания обратимо (несморщенные гиперхромные нейроны) и необратимо (сморщенные гиперхромные нейроны, клетки-тени) измененных нейронов в ССК и МК отмечались уже через 14 суток, а максимальные различия выявлялись через 30 суток после введения аллоксана. Общая численная плотность нейронов ВПАК ССК в норме и в первые 3 суток после введения аллоксана была на 7-10% (р<0,05) выше таковой ВПАК МК. В процессе развития диабета происходило более значительное уменьшение этого показателя в ССК. Через 30 суток в ССК дефицит нейронов составил 40,9% (р<0,01), а в МК-только 22,7% (p<0,01).

Таким образом, в процессе развития аллоксанового диабета выявлена селективная повреждаемость ВПАК ССК. По степени увеличения дефицита общей численной плотности нейронов изученные поля СМК располагались вследующем порядке: ППК (19%), ВПАК МП (22,7%) и ВПАК ССК (40,9%). Различная чувствительность ВПАК ССК и МК обусловлена, вероятно, особенностями их функционирования (Поляков Г.И., 1973; Чиженкова РА, 1986). При этом общие закономерности повреждения нейронов различных отделов СМК большого мозга на фоне аллоксанового диабета были обусловлены прогрессирующей активацией токсико-гипоксических механизмов повреждения клеток мозга на фоне дегидратации, выраженных нарушений ионного гомеостаза и микроциркуляции мозга (Бобырев В.Н. и др., 1992; БалаболкинМ. И., 1994; Carlson A.V., 1994; Chen J.etal, 1997).

2.2. Синаптоархитектоника сенсомоторной коры большого мозга белых крыс в динамике развития аллоксанового диабета

Общие закономерности реакции межнейронных синапсов и специфические особенности реорганизации межнейронных взаимоотношений СМК при аллоксановом диабете были изучены с помощью морфометри-ческих методов сравнительного исследования синаптической популяции молекулярного слоя (слой I) и ВПАК (слои III-IV) ССК и МК. В основе статистического анализа лежал комплекс непараметрических методов (ANOVA Краскела-Уоллиса, критерий Колмогорова-Смирнова).

После введения аллоксана к наиболее ранним изменениям нейропиля всех изученных слоев и полей СМК относились незначительные проявления отека-набухания астроцитарных отростков, дендритов и термина-лей без патологических изменений ультраструктуры аксонов. Реактивные структурные изменения в терминалях появлялись уже через 3 суток после введения аллоксана. Эти изменения варьировали в различных синапсах по степени выраженности и характеру проявлений. Самыми ранними реактивными изменениями были агрегация синаптических пузырьков в центре пресинаптических терминалей с отдалением пузырьков от пре-синаптической мембраны, появление вакуолей и уменьшение осмиофиль-

ного содержания синаптических пузырьков. Пресинаптическая терминаль являлась наиболее чувствительным отделом синапса. Столь ранние реактивные проявления на уровне синапсов (еще до появления признаков экспериментального диабета), вероятно, обусловлены тем, что аллоксан сам по себе приводит к активации перекисного окисления липидов и повреждает мембраны клеток (Блох К.О. и др., 1987; Геворкян Д.К., 1989; Бобырев В.Н. и др., 1992; УаЫа С, .к^кк Т., 1992).

Более выраженные деструктивные изменения межнейронных синапсов появлялись только через 7 суток после начала эксперимента (р<0,05, Хи-квадрат). Так, в этот период в слое Г СМК у 15,7±1,4% синапсов терми-наль набухала, просветлялась, синаптические пузырьки агглютинировались и распадались, деструкции подвергались кристы синаптических митохондрий, появлялось большое количество мелких и средних вакуолей.

Эти изменения носили обратимый характер, происходили на фоне отсутствия клинических признаков сахарного диабета и практически нормальной (9,0±1,2 ммоль/л) концентрации глюкозы в крови (контроль -7,3±1,6 ммоль/л). Статистически значимых различий общей численной плотности синапсов в сравнении с контролем не выявлено.

В более отдаленном периоде (14-е сутки) характер изменений поврежденных синапсов становился необратимым. Содержание синапсов с выраженными признаками светлого типадеструкции терминали в слое ГСМК увеличивалось до 22,5±2,8% (р<0,05). При этом общая численная плотность синапсов уменьшалась на 10,2±0,9% (р<0,05). В этот период выявлялись выраженные проявления отека-набухания и деструкции всех элементов нейропиля, а уменьшение численной плотности синаптических контактов приобретало очаговый характер.

Через 21 сутки после введения аллоксана (7 суток после появления клинических признаков диабета) усиливались проявления отека-набухания нейропиля, деструкции цитоскелетадендритов, шипиков и терминалей, отмечалось тотальное уменьшение численной плотности синаптических контактов за счет деструкции мелких и средних контактов. Содержание деструктивно измененных синапсов увеличивалась до 27,5±5,0%, р<0,001), а общая численная плотность синапсов уменьшалась на 19,2±4,0% (р<0,01). Особенностью этого периода является выраженная очаговость повреждения нейропиля. При этом в зонах сохранения ультраструктуры нейропиля выявлялись неповрежденные синапсы, которые относились преимущественно к разряду крупных контактов.

Неповрежденные синапсы гипертрофировались. Об этом свидетельствовало то, что относительное содержание крупных и очень крупных контактов составило 66,7±1,2% (в контроле- 41,7±8,5%, р<0,01). Как правило, крупные контакты принадлежали к сложным синапсам, имеющим более сложную форму, большее количество активных зон, синаптичес-ких пузырьков и митохондрий. Гипертрофия контактов сопровождалась увеличением абсолютного и относительного (от 13 до 28%, р<0,01) со-

держания перфорированных контактов. Углубление процесса усложнения пространственной организации синапсов было связано с образованием инвагинаций синаптических мембран в зоне перфорации.

В популяции перфорированных контактов содержание синапсов с инвагинациями увеличивалось в 3,1 раза (р<0,01). Кроме того, в термина-лях с инвагинациями в 1,6±0,2 раза (р<0,01) возрастало содержание окаймленных пузырьков, что свидетельствовало об усилении подвижности синаптической мембраны и подлежащего синаптического цитоскелета, активации процессов транссинаптического обмена путем экзо- и эндоци-тоза. Крупные мембранные инвагинации являлись структурным признаком изоляции активных зон перфорированного синаптического контакта, увеличения степени их функциональной автономности и эффективности синаптического устройства в целом (Geinisman ^ et б1., 1996). Реализация вышеназванных механизмов синаптической пластичности неизбежно приводила к избирательному разрастанию отдельных синаптических входов.

Статистически значимое увеличение содержания перфорированных контактов выявлено через 14 суток после введения аллоксана (р<0,001), а максимальное увеличение - через 21 и 3 0 суток (р<0,001). В сравнении с контролем через 30 суток выявлялись зоны очень высокого и низкого содержания перфорированных синапсов. Следовательно, начиная с 14-х суток после начала эксперимента на базе гипертрофированных синапсов происходит образование высокоэффективных перфорированных синапсов и более сложных синаптических устройств. Выявлена слабая статистически значимая отрицательная корреляция между общей численной плогностью терминалей и содержанием крупных перфорированных контактов (г= -0,28, p<0,05, Спирмен). Это свидетельствует о том, что перфорированные синапсы могут трансформироваться с образованием автономных синапсов.

Через 30 суток после введения аллоксана на фоне резко выраженной гипергликемии выявлялись лишь незначительные очаги ультраструктурно сохранного нейропиля. В этих очагах преобладали крупные контакты, но полного исчезновения мелких и средних контактов не происходило, а у некоторых животных содержание симметричных и мелких асимметричных контактов было очень высоким. Все это свидетельствует о том, что даже на фоне выраженного повреждения основного объема ткани нейропиля в его неповрежденных участках реализуются механизмы пластической реорганизации сохранившихся синапсов и, вероятно, неосинаптогенеза.

Содержание деструктивно измененных синапсов через 30 суток эксперимента увеличивалось до 45±25% и значительно варьировало в различных участках нейропиля. При этом общая численная плотность синапсов уменьшалась на 61,5±12,5%. Показатели содержания перфорированных синапсов, диаметра контактов, площади неповрежденных терминалей и шипиков в этот период были выше, чем в контроле и в период 3-14 суток, но не отличались от показателей предыдущего срока.

Изменения численной плотности и эффективности синапсов сопровождались компенсаторно-восстановительными изменениями синаптических митохондрий. Уже через 14 суток после введения аллоксана на 28,1 % увеличивалось содержание митохондрий на одну терминалы Максимальное число митохондрий на одну терминал ь было выявлено через 14 и 21 сутки после начала эксперимента. Через 30 суток этот показатель был ниже контрольного значения (р<0,01). Деструкции подвергались преимущественно синапсы без митохондрий. Появление митохондрий в термина-лях, их гиперплазия и гипертрофия могут быть рассмотрены как компенсаторные механизмы, направленные на более адекватное энергетическое обеспечение процессов синаптической пластичности.

Статистически значимых различий по всем вышеуказанным параметрам синаптоархитектоники слоя I ССК и МК не выявлено (р>0,05, ANOVA Краскела-Уоллиса). Это свидетельствует о выраженной однородности реакции различных отделов молекулярного слоя СМК на развитие аллок-санового диабета.

Таким образом, развитие аллоксанового диабета сопровождалось выраженной реорганизацией синаптоархитектоники всех изученных отделов молекулярного слоя СМК. Уменьшалась общая численная плотность синапсов, увеличивалась нагрузка на сохранившиеся синапсы, а отдельные каналы передачи информации становились более эффективными. Все эти изменения носили диффузно-очаговый характер, но по мере развития диабета размеры очагов необратимого повреждения нейропиля увеличивались. Через 30 суток после начала эксперимента в нейропиле превалировали зоны деструкции, а дефицит общей численной плотности синапсов составил 61,5%.

При сравнении синаптоархитектоники слоя I и ВПАК ССК были выявлены статистически значимые различия по содержанию деструктивно измененных терминалей (р<0,01, ANOVA Краскела Уоллиса), общей численной плотности синапсов (р<0,01) и содержанию перфорированных синапсов (р<0,05). Остальные морфометрические показатели (длина ПСУ, площадь неповрежденных терминалей и шипиков, содержание митохондрий) не отличались. Максимальные различия были выявлены через 21 и 30 суток после введения аллоксана. Так, через 30 суток после начала эксперимента в слоях III-IV, в сравнении со слоем I, общая численная плотность синапсов была ниже на 26,7% (р<0,05, критерий Колмогорова-Смирнова), а содержание перфорированных синапсов было выше на 10% (р<0,001). По содержанию деструктивно измененных синапсов статистически значимые различия выявлены только через 21 сутки после начала эксперимента. В слоях III-IV таких синапсов было больше на 10,5% (р<0,01).

Статистически значимых различий изменения синаптоархитектоники слоя I и ВПАК МК выявлено не было (р>0,05, ANOVA Краскела Уоллиса).

Все это свидетельствовало о существовании особенностей реакции синапсов слоя I, ВПАК ССК и МК при аллоксановом диабете. В большей

степени реорганизации подвергалась синаптоархитектоникаВПАК ССК. Вероятно, это связано с тем, что наличие во ВПАК ССК возбуждающей специфической импуяьсации приводит ^дополнительной функциональной нагрузке на нейроны этого комплекса (Батуев А.С., 1984). Поэтому при активации на фоне ацидоза, гипергликемии и нарушения утилизации медиаторов специфического коркового входа неизбежно более значительно, чем в других слоях, увеличивается локальная концентрация токсичных возбуждающих медиаторов и активируются Са2+-зависимые механизмы повреждения синапсов (White B.C. etal, 1993,2000; SiesjoB.K. etal., 1995).

По данным изучения динамики изменения общей численной плотности нейронов и синапсов в пересчете на единицу (1 мм3) объема СМК, при развитии аллоксанового диабета она теряет в течение 15 суток (14-30 суток после введения аллоксана) до 32,8±7% (с учетом деструктивно измененных синапсов) каналов передачи информации между нейронами. Кроме того, прогрессивно уменьшается общая численная плотность неповрежденных нейронов (41,6%). Компенсация этих изменений осуществляется за счет усиления эффективности и реорганизации межнейронных синапсов сохранившихся нейронов, что неизбежно изменяет характер интегративно-пусковой деятельности СМК в целом.

2.3. Влияние эмоксипина на цито- и синаптоархитектонику соматомоторной коры большого мозга при аллоксановом диабете

Использование эмоксипина снижало проявления перикапиллярного отека, агрегации и тромбообразования, способствовало сохранению структурной целостности эндотелиальной выстилки и уменьшало содержание зон периваскулярного некроза (в 1,3 раза,/?<0,05, критерий Колмогорова-Смирнова) в СМК.

Для изучения влияния эмоксипина анализировали изменения цито- и синаптоархитектоники наиболее чувствительного поля СМК -соматосен-сорной коры (ССК). Сравнительный анализ показал, что эмоксипин оказывает статистически значимое влияние на изменение таких показателей цитоархитектоники, как содержание необратимо измененных нейронов (p<0,01) и общая численная плотность нейронов ССК (р<0,01). Различий по содержанию гиперхромных несморщенных нейронов не выявлено (р >0,05, ANOVA Краскела-Уоллиса).

По содержанию необратимо измененных нейронов максимальные различия (в 1,1 раза, р<0,01, критерий Колмогорова-Смирнова) обнаружены через 21 сутки после начала эксперимента. Содержание необратимо измененных нейронов также различалось через 21 (в 1,40 раза, p<0,05) и 30 суток (в 1,36 раза, p<0,025, критерий Колмогорова-Смирнова).

Положительное (нейропротекторное) действие эмоксипина в большей степени проявлялось при умеренной гипергликемии в первую неделю после появления клинических признаков диабета (14-21 сутки после введения аллоксана). В более отдаленном периоде защитное действие эмокси-пина не определялось.

Изучение синаптоархитектоники ССК (слой Г) также подтвердило положение о зависимости нейропротекторного эффекта эмоксипина от уровня гипергликемии и продолжительности диабета. По данным дисперсионного анализа, выявлено статистически значимое различие содержания деструктивно измененных синапсов (светлый тип деструкции терминали, осмий-метод, р<0,01) и общей численной плотности синаптических контактов (ФВК-метод, р<0,01, АМОУАКраскела-Уоллиса) в процессе развития аллоксанового диабета у крыс с применением эмоксипина и без него. Различия были выявлены через 14 (р<0,01 и р<0,05) и 21 сутки (р<0,01 и р<0,01) после введения аллоксана (период умеренного эндо-токсикоза и гипергликемии). В более отдаленном периоде статистически значимых различий по этим показателям синаптоархитектоники не выявлено (р>0,05, критерий Колмогорова-Смирнова).

Тем не менее при использовании эмоксипина степень вариации (меж-квартильный размах) показателя, отражающего содержание деструктивно измененных синапсов, через 30 суток была меньше. Это свидетельствовало о влиянии эмоксипина на очаговость повреждения. Без эмоксипина вариация была выше - больше зон СМК с крайними высокими и низкими значениями этого показателя.

Таким образом, выявлена статистически значимое влияние антигипок-санта эмоксипина на характер изменений цито- и синаптоархитектоники ССК при развитии аллоксанового диабета. Сравнительная морфометри-ческая оценка ССК двух групп животных (без и с эмоксипином) показала наличие нейропротективного эффекта препарата. Однако степень выраженности этого эффекта максимально проявляется на фоне умеренной гипергликемии (до 20 ммоль/л). Это соответствует первой неделе развития экспериментального диабета (14-21 сутки после введения аллокса-на) В более отдаленном периоде (через 30 суток после начала эксперимента) положительное действие эмоксипина выражено слабо. Особенно это касается изменений синаптоархитектоники. Через 30 суток после начала эксперимента при крайней степени гипергликемии (25-30 ммоль/л) эмоксипин практически не влияет на такие показатели, как содержание деструктивно измененных терминалей и общая численная плотность синаптических контактов в ССК.

ВЫВОДЫ

1. В течение 30 суток развития аллоксанового диабета в сенсомотор-ной коре большого мозга содержание межнейронных синаптических контактов снижается на 32,8%, а общая численная плотность неповрежденных нейронов уменьшается на 41,6%. Компенсация функции поврежденных и погибших нейронов осуществляется за счет усиления эффективности и реорганизации межнейронных синапсов сохранившихся нейронов.

2. При аллоксановом диабете сенсомоторная кора большого мозга характеризуется выраженными особенностями реакции различных ее сло-

ев и полей. В большей степени страдают слои Ш-ГУ соматосенсорного поля, осуществляющего восприятие специфической сенсорной информации. Через 21,30 суток в слоях Ш-ГУ, по сравнению со слоем V, выявляется больше необратимо измененных нейронов (соответственно на 1415,5%, р<0,01), а степень снижения общей численной плотности превосходит таковую в слое V на 7-12,1 %.

3. Динамика изменения цитоархитектоники слоев 111-ГУ соматосенсорного поля коры большого мозга количественно отличается от таковой моторного поля. Однако для слоя V этих полей различия не выявляются. Через 30 суток в слоях Ш-ГУсоматосенсорной коры дефицит нейронов составляет 40,9%, а в моторной коре - 22,7%. По степени возрастания дефицита общей численной плотности нейронов изученные отделы сенсомоторной коры располагаются в следующем порядке: слой V моторного поля (19%), слои III-ГУмоторного поля (22,7%) и слои 111-^ соматосенсорного поля (40,9%).

4. Развитие аллоксанового диабета сопровождается выраженной реорганизацией синаптоархитектоники сенсомоторной коры большого мозга. Содержание деструктивно измененных синапсов через 30 суток эксперимента в различных слоях коры увеличивается до 45-58%, а общая численная плотность синапсов уменьшается на 61,5-71,1%. Неповрежденные синапсы гипертрофируются и расщепляются. Относительное содержание крупных и очень крупных контактов увеличивается на 24,0-26,0%, перфорированных контактов - на 7-19%, синапсов с инвагинациями - в 3,13 раза, а синапсов с окаймленными пузырьками - в 1,6 раза.

5. Изменения численной плотности и эффективности синапсов сопровождаются компенсаторно-восстановительными изменениями синап-тических митохондрий, которые проявляются максимально через 14 и 21 суток после введения аллоксана - содержание митохондрий в терминалях увеличивается на 35,3%.

6 Особенности реакции синапсов различных слоев и полей сенсомоторной коры при развитии аллоксанового диабета заключаются в большей степени реорганизации синаптоархитектоника слоев Ш-ГУсомато-сенсорного поля. В сравнении со слоем Г через 21-30 суток после начала эксперимента в слоях Ш-ГУсодержание деструктивно измененных синапсов было выше на 10,5%, перфорированных синапсов - на 10%, а общая численная плотность синапсов была ниже на 26, 7%. Различий изменения синаптоархитектоники слоя Г и слоев моторного поля не выявлено.

7. Использование эмоксипина в течение первых 14-21 суток после начала эксперимента в 1,4 раза уменьшает содержание необратимо измененных нейронов и в 1,6 раза - синапсов, что характеризует его нейро-протекторное действие. В более отдаленном периоде этот эффект не наблюдается.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Юрченко Н.В. Структурно-функциональная реорганизация межнейронных синапсов сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при тяжелом инсулинзависимом сахарном диабете / Н.В.Юрченко., В.В.Семченко, В.И.Корчин // Омский научный вестник. - 2002. - Вып. 21, Приложение. - С.72-74.

2. Цитоархитектоника различных отделов головного мозга белых крыс в динамике развития тяжелого аллоксанового диабета /Н.В Юрченко,

B.И.Корчин, С.С.Степанов, В.В.Семченко//Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере: Сб. матер, меж-дунар. науч. конф. Ч. 1. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2002. - С.262-266.

3. Юрченко Н.В. Морфофункциональные основы интегративной деятельности сенсомоторной коры при инсулинзависимом сахарном ди-абете/Н.В.Юрченко, В.И.Корчин, С.С.Степанов//4 съезд физиологов Сибири: Тез. докл. - Новосибирск, 2002. - С. 311-312.

4. Юрченко Н.В. Реактивные изменения межнейронных синапсов сенсомоторной коры при экспериментальном сахарном диабете /Н.В.Юрченко, В.И.Корчин, С.С.Степанов // Тез. докл. VI конгресса межд. ассоциации морфологов. - СПб., 2002. - С. 188-189.

5. Юрченко Н.В. Реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при тяжелом аллоксановом диабете /Н.В.Юрченко,

C.С.Степанов, В.И.Корчин // Колосовские чтения: Тез. докл. IV межд. конф. по функц. нейроморфологии (29-31 мая 2002 г., г. Санкт-Петербург). - СПб. - 2002. - С. 320-321.

6. Синаптоархитектоника сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксаниндуцированном / Н.В.Юрченко, В.И.Корчин, С.С.Степанов, В.В.Семченко // Актуальные вопросы экспериментальной и клинической морфологии. - Томск: Сибирский государственный медицинский университет. - 2002. - Выпуск 2. — С.80-81.

7. Юрченко Н.В. Закономерности развития микроциркуляторной дисфункции и недостаточности головного мозга при тяжелом сахарном диабете /Н.В.Юрченко, В.В.Семченко // Омский научный вестник. -2003. - Вып. 24, Приложение. - С. 170-172.

8. Структурные основы развития диабетической энцефалопатии / Н.В.Юрченко, В.И.Корчин, С.С.Степанов и др. // Омский научный вестник. - 2004. - Вып. 26, Приложение. - С. 115-118.

9. Снижение структурной стабильности синапсов при тяжелом экспериментальном аллоксановом диабете/Н.В. Юрченко, В.В.Семченко, С.А. Барашкова, А.М.Аросян // Морфология. -2004. - Т.4. - С. 148.

10. Реорганизация нейронных отростков сенсомоторной коры при тяжелом экспериментальном аллоксановом диабете и ее коррекция эмок-сипином /В.В.Семченко, Н.В.Юрченко, С.С.Степанов, С.А.Бараш-кова//Морфологические ведомости. Приложение. Тез. V Общероссийского съезда анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 17-18 сентября 2004). - 2004. - С.92.

На правахрукописи

Юрченко Наталья Владимировна

03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Тюмень-2004

Лицензия ЛР № 020845

Подписано в печать 22.09.04 Формат 60x84/16 Бумага офсетная П.л.-1,0 Способ печати - оперативный Тираж 100

Издательско-полиграфический центр ОмГМА 644099 г. Омск, ул. Ленина,12 тел: 23-05-98

Р23127

Содержание диссертации, кандидата медицинских наук, Юрченко, Наталья Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1., СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ ПОВРЕЖДЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Экспериментальная модель

2.2. Методы исследования

2.3. Статистический анализ

Глава 3. ЦИТО- И СИНАПТОАРХИТЕКТОНИКА СЕНСОМОТОРНОЙ КОРЫ БОЛЬШОГО МОЗГ БЕЛЫХ КРЫС В ДИНАМИКЕ РАЗВИТИЯ АЛЛОКСАНОВОГО ДИАБЕТА

3.1. Нейроны

3.2. Межнейронные синапсы.

3.3. Численная плотность нейронов и синапсов сенсомоторной коры в пересчете на единицу ее объема.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ЭМОКСИПИНА НА ЦИТО- И СИНАПТОАРХИТЕКТОНИКУ СЕНСОМОТОРНОЙ КОРЫ БОЛЬШОГО МОЗГА ПРИ АЛЛОКСАНОВОМ ДИАБЕТЕ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональная реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете"

Актуальность проблемы. Выяснение структурных основ интегративно-пусковой деятельности мозга при физиологических и патологических состояниях является важнейшей проблемой нейроморфологии (Косицин Н.С., 1976; Аврущенко М.Ш., 1994; Семченко В.В. и др., 1999; Yoshimoto Т., Siesjo В.К., 1999). Согласно современным представлениям интегра-тивно-пусковая деятельность мозга определяется состоянием нервных клеток, их отростков и межнейронных синапсов (Бо-голепов Н.Н., 1975, 1979; Шеперд Г., 1987; Сотников О.С. и др., 1994; Судаков К.В., 1997; Самойлов М.О., 1999). Имеется большое количество работ, посвященных морфологии нейронов и синапсов в норме и при различных патологических состояниях мозга. Однако, недостаточно освещенными остаются вопросы, касающиеся особенностей реализации структурных механизмов реактивности и пластичности нервной ткани при тяжелых метаболических состояниях (Логвинов С.В. и др., 1994; Аврущенко М.Ш. и др., 1990, 2000; Аврущенко М.Ш., Волков А.В., 1997; Семченко В.В. и др., 1999; Пугаченко II.В., 2000; Calverley R.K.S., Jones D.G., 1990; Abraham W.C., Tate W.P., 1997; Trojan S., Pokorny J., 1997; Tully Т., 1997; Matus A., 2000; Boroojerdi B. et al., 2001; Poirazi P., Mel B.W., 2001; Segal M., 2001).

В этой связи значительный интерес представляет изучение закономерностей реорганизации цито- и синаптоархитек-тоники различных отделов головного мозга при выраженных метаболических нарушениях. Самым распространенным заболеванием, сопровождающимся метаболическими изменениями, является сахарный диабет.

Однако в доступной литературе отсутствует информация о динамике и характере структурных изменений нейронального и синаптического пула центральных отделов двигательного анализатора головного мозга при развитии сахарного диабета. Это ограничивает разработку патогенетически обоснованной коррекции неврологических нарушений при сахарном диабете.

Цель исследования. Установить закономерности реорганизации цито- и синаптоархитектоники различных отделов и слоев сенсомоторной коры большого мозга белых крыс в динамике развития аллоксанового диабета для выяснения структурных механизмов пластичности мозга и разработки патогенетической терапии.

Задачи исследования.

2. Определить закономерности реорганизации синаптоар-хитектоники соматосенсорной и моторной коры большого мозга белых крыс в процессе развития (1, 3, 7, 14, 21 и 30 суток) аллоксанового диабета.

Новизна исследования. Впервые установлены структурно-функциональные механизмы реорганизации и пластичности центрального отдела двигательного анализатора (соматосен-сорная и моторная кора большого мозга) головного мозга белых крыс в процессе развития аллоксанового диабета. Выявлена более высокая чувствительность вторичного проекционно-ассоциативного комплекса (слои III-IV) соматосенсорной коры, обеспечивающего восприятие и передачу афферентной им-пульсации. Показано, что по степени повреждения нейронов изученные отделы сенсомоторной коры располагаются в следующем порядке: 1) слои III-IV соматосенсорного поля, 2) слои III-IV моторного поля, 3) слой V моторного поля и 4) слой V соматосенсорного поля. Максимальная реорганизация межнейронных отношений характерна для слоев III-IV соматосенсорного поля, которая проявляется более выраженным уменьшением общей численной плотности синапсов и увеличением содержания высокоэффективных перфорированных синапсов. Установлено, что использование антиоксидантной терапии (эмоксипин) наиболее эффективно на начальных этапах аллоксанового диабета (через 14-21 сутки после введения ал-локсана).

Теоретическое и практическое значение работы. Показано, что ведущими механизмами реорганизации межнейронных отношений в сенсомоторной коре большого мозга при формировании сахарного диабета с одной стороны является прогрессирующее повреждение нейронов и синапсов, а с другой стороны - активация процессов репаративной синаптиче-ской пластичности. Степень выраженности этих механизмов реорганизации межнейронных отношений в различных отделах и- слоях сенсомоторной коры имеет качественные и количественные отличия. В максимальной степени реорганизация межнейронных отношений происходит на уровне "входа" сенсомоторной коры. Полученные данные могут служить фундаментальной базой для целенаправленного изыскания способов регуляции функций мозга и разработки патогенетически обоснованной профилактики и терапии диабетической энцефалопатии. Фактические данные настоящего исследования и теоретические положения, разработанные на их основе, могут быть использованы в преподавании на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологии, патологической физиологии, неврологии, анестезиологии и реаниматологии высших медицинских учебных заведений при изучении вопросов морфологии, пластичности и функционирования нервной ткани и органов центральной нервной системы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для сенсомоторной коры большого мозга белых крыс в процессе развития аллоксанового диабета характерны выраженный полиморфизм и гетерохронность деструктивных и компенсаторно-восстановительных изменений нейронов и синапсов в различных ее полях и слоях.

2. Диффузно-очаговые повреждения и гибель нейронов сенсомоторной коры при развитии аллоксанового диабета сопровождаются активацией механизмов внутриклеточной ней-рональной регенерации и репаративной синаптической пластичности.

3. Эмоксипин снижает степень деструктивных и стимулирует компенсаторно-восстановительные механизмы в сенсомоторной коре головного мозга на начальном этапе (через 1421 суток после введения аллоксана) развития диабета.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Международной научной конференции "Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере" (Сургут, 2002); IV съезде физиологов Сибири (Новосибирск, 2002); VI конгрессе международной ассоциации морфологов (Санкт-Петербург, 2002); IV международной конференции по функциональной нейроморфологии (Санкт-Петербург, 2002); заседании омского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Омск, 2004); Российской научной конференции "Морфологические науки практической медицине" (Омск, 2004); Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004); VII конгрессе международной ассоциации морфологов (Казань, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, из них в изданиях ВАК - 3.

Заключение Диссертация по теме "Гистология, цитология, клеточная биология", Юрченко, Наталья Владимировна

ВЫВОДЫ

1. В течение 30 суток развития аллоксанового диабета в сенсомоторной коре большого мозга содержание межнейронных синаптических контактов снижается на 32,8%, а общая численная плотность неповрежденных нейронов уменьшается на 41,6%. Компенсация функции поврежденных и погибших нейронов осуществляется за счет усиления эффективности и реорганизации межнейронных синапсов сохранившихся нейронов.

2. При аллоксановом диабете сенсомоторная кора большого мозга характеризуется выраженными особенностями реакции различных ее слоев и полей. В большей степени страдают слои III-IV соматосенсорного поля, осуществляющего восприятие специфической сенсорной информации. Через 21, 30 суток в слоях III-IV, по сравнению со слоем V, выявляется больше необратимо измененных нейронов (соответственно на 14-15,5%), а степень снижения общей численной плотности превосходит таковую в слое Уна 7-12,1%.

3. Динамика изменения цитоархитектоники слоев III-IV соматосенсорного поля коры большого мозга количественно отличается от таковой моторного поля. Однако для слоя V этих полей различия не выявляются. Через 30 суток в слоях III-IV соматосенсорной коры дефицит нейронов составляет 40,9%, а в моторной коре - 22,7%. По степени дефицита общей численной плотности нейронов изученные отделы сенсомоторной коры располагаются в следующем порядке: слой V моторного поля (19%), слои III-IV моторного поля (22,7%) и слои III-IV соматосенсорного поля (40,9%).

4. Развитие аллоксанового диабета сопровождается выраженной реорганизацией синаптоархитектоники сенсомоторной коры большого мозга. Содержание деструктивно измененных синапсов через 30 суток эксперимента в различных слоях коры увеличивается до 45-5 8%, а общая численная плотность синапсов уменьшается на 61,5-71,1%. Неповрежденные синапсы гипертрофируются и расщепляются. Относительное содержание крупных и очень крупных контактов увеличивается на 24,026,0%, перфорированных контактов - на 7-19%, синапсов с инвагинациями - в 3,13 раза, а синапсов с окаймленными пузырьками - в 1,6 раза.

5. Изменения численной плотности и эффективности синапсов сопровождаются компенсаторно-восстановительными изменениями синаптических митохондрий, которые проявляются максимально через 14 и 21 суток после введения аллоксана - содержание митохондрий в терминалях увеличивается на 35,3%.

6. Особенности реакции синапсов различных слоев и полей сенсомоторной коры при развитии аллоксанового диабета заключаются в большей степени реорганизации синаптоархи-тектоника слоев III-IV соматосенсорного поля. В сравнении со слоем I через 21-30 суток после начала эксперимента в слоях III-IV содержание деструктивно измененных синапсов было выше на 10,5%, перфорированных синапсов - на 10%, а общая численная плотность синапсов была ниже на 26,7%. Различий изменения синаптоархитектоники слоя I и слоев III-IV моторного поля не выявлено.

7. Использование эмоксипина в течение первых 14-21 суток после начала эксперимента в 1,4 раза уменьшает содержание необратимо измененных нейронов и в 1,6 раза - синапсов, что характеризует его нейропротекторное действие. В более отдаленном периоде этот эффект не наблюдается.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Юрченко, Наталья Владимировна, Тюмень

1. Аврущенко М.Ш. Изменения гетерогенных нейронных популяций в постреанимационном периоде после остановки сердца у крыс / М.Ш.Аврущенко // Анестез. и реанимация. -1994. - N 5. - С.41-44.

2. Аврущенко М.Ш. Изучение популяции клеток Пуркинье коры мозжечка собак, перенесших остановку системного кровообращения / М.Ш.Аврущенко // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1982. - N 1. - С. 8-11.

3. Структурно-функциональное состояние хроматина нейронов коры большого мозга после остановки кровообращения у крыс / М.Ш.Аврущенко, О.В.Бульчук, А.В.Григорьева и др. // Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии. 1990. - Т. 98, N 1. -С. 42-4 8.

4. Аврущенко М.Ш. Механизмы формирования скрытых и отсроченных постреанимационных энцефалопатий на уровне нейрональных популяций / М.Ш.Аврущенко, А.В.Волков // Вестн. РАМН. 1997. - N 10. - С. 26-32.

5. Автандилов Г.Г. Введение в количественную патологическую морфологию / Г.Г.Автандилов. М.: Медицина, 1980. -216 с.

6. Алексеева Г.В. Постреанимационная энцефалопатия (патогенез, клиника, профилактика и лечение): 3-е изд., доп. и пе-рераб. / Г.В.Алексеева, А.М.Гурвич, В.В.Семченко. Омск: Омская областная типография, 2002. - 152с.

7. Бабминдра В.П. Структурные основы межнейронной интеграции / В.П.Бабминдра, Т.А.Брагина. Л.: Наука, 1982. — 164 с.

8. Бабминдра В.П. Полисинаптическая организация межцентральных связей // Функционально-структурные основы системной деятельности мозга и механизмы пластичности мозга /

9. B.П.Бабминдра. Д.Н.Ленков, Т.А.Агаджанова. М., 1974. - N3. -С.47-50.

10. Экспериментальный сахарный диабет. Роль в клинической диабетологии / В.Г.Баранов, И.М.Соколоверова, Э.Г.Гаспарян и др. Л.: Медицина, 1983. - 240 с.

11. Батуев А.С. Нейрофизиология коры головного мозга / А.С.Батуев. Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. - 214 с.• 15.Блинков С.М. Мозг человека в цифрах и таблицах /

12. C.М.Блинков, И.И.Глезер. М.: Медицина, 1964. - 371 с.

13. Боголепов Н.Н. Ультраструктура мозга при гипоксии / Н.Н.Боголепов. М.: Медицина, 1979. - 167 с.

14. Боголепов Н.Н. Ультраструктура синапсов в норме и патологии / Н.Н.Боголепов. М.: Медицина, 1975. - 96 с.

15. Геворкян Д.М. Липидный обмен при сахарном диабете и коррекция его антиоксидантами: автореф. дис. . д-ра биол. наук / Д.М.Геворкян. Ереван, 1989. - 44 с.

16. Гланц С. Медико-биологическая статистика: пер. с англ. / С.Гланц. М.: Практика, 1998. - 459 с.

17. Сахарный диабет: патогенез, классификация, диагностика и лечение: пособие для врачей / И.И.Дедов, М.И.Балаболкин, Е.М.Клебанова и др. Москва, 2003. - 170 с.

18. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная ферментативная защита у больных с впервые выявленным инсули-нозависимым сахарным диабетом / И.И.Дедов, Р.А.Горелышева, Г.А.Романовская и др. // Пробл. эндокринол. 1992. - Т. 38, N 6. - С. 32-33.

19. Ефимов А.С. Диабетические ангиопатии / А.С.Ефимов. -М: Медицина, 1989. 288 с.

20. Архитектоника синапсов и организация связей коры головного мозга / А.С.Ионтов, Ф.Н.Макаров, Э.Э.Ганстрем,

21. B.Л.Рыбаков. Л.: Наука, 1990. - 120 с.

22. Липиды эритроцитов при сахарном диабете с сосудистыми поражениями / Г.М.Касимова, Д.Т.Мирталипов,

23. A.А.Абидов, З.С.Акбаров // Вопр. мед. химии. 1989. - Т.35, N 3. - С. 42-47.

24. Коган М.Е. Возможности и ограничения стереологии синапсов / М.Е.Коган // Журн. невропатологии и психиатрии им.

25. C. С. Корсакова. 1985. - Т.85, N7. - С. 1074-1077.

26. Косицин Н.С. Микроструктура дендритов и аксодендри-тических связей в центральной нервной системе Н.С.Косицин.- М.: Наука, 1976. 199 с.

27. Кратин Ю.Г. Неспецифические системы мозга / Ю.Г.Кратин, Т.С.Сотниченко. Л.: Наука, 1987. - 159 с.

28. Крыжановский Г.Н. Общая патофизиология нервной системы: руководство / Г.Н.Крыжановский. М.: Медицина, 1997.- 352 с.

29. Крыжановский Г.Н. Патологические интеграции в центральной нервной системе / Г.Н.Крыжановский // Бюл. экспе-рим. биологии и медицины. 1999. - Т. 127, N 3. - С.244-247.

30. Лазарис Я А. О возможной роли блокирования цинка в развитии дитизонового диабета / Я.А.Лазарис, 3 .Е.Бавельский,

31. B.И.Корчин // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1971. -N 2. - С. 30-33.

32. Лазарис Я.А. Экспериментальный диабет, вызываемый избирательным химическим повреждением панкреатическихостровков / Я.А.Лазарис, И.А.Серебровская // Биохимия и па-тохимия обмена веществ. Алма-Ата, 1975. — С. 35-52.

33. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф.Лакин. М.: Высш. школа, 1980. - 283 с.

34. Логвинов С.В. Закономерности поражения и репарация зрительного анализатора при воздействии микроволны и ионизирующей радиации: автореф. . дисс. док. мед. наук / С.В.Логвинов. Томск, 1993. - 43 с.

35. Очерки неионизирующей радионейробиологии: структурно-функциональный анализ / С.В.Логвинов, В.Г.Зуев, И.Б.Ушаков, И.И.Тютрин. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. - 208 с.

36. Максимова О.В. Липидный спектр и проницаемость мембран эритроцитов у больных сахарным диабетом: IY съезд эндокринологов УССР: тез. докл / О.В.Максимова, М.Н.Солух. -Киев, 1987. С. 237.

37. Новиков B.C. Программированная клеточная гибель / В.С.Новиков. СПб., 1996. -276 с.43.0ленев С.Н. Конструкция мозга / С.Н.Оленев. Л.: Медицина, 1987. - 208 с.

38. Поляков Г.И. Основы систематики нейронов новой коры большого мозга человека / Г.И.Поляков. М.: Медицина, 1973. -.309 с.

39. Пугаченко Н.В. Структурные изменения коры большого мозга при ишемии и их коррекция препаратами растительного происхождения: автореф. . дисс. канд. мед. наук / Н.В.Пугаченко. Томск: Сибирский гос. университет, 2000. — 19 с.

40. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных: применение пакета прикладных программ STATISTICA / О.Ю.Реброва. М.: МедиаСфера, 2002. - 305 с.

41. Рыбаков B.JI. Ультраструктура двигательной коры головного мозга кошки: дис. . канд. биол. наук. JL, 1973/1. B.Л.Рыбаков. 216 с.

42. Самойлов М.О. Мозг и адаптация: молекулярно-клеточные механизмы / М.О.Самойлов. СПб.: Ин-т физиологии им. И.П.Павлова РАН, 1999. - 272 с.

43. Семченко В.В. Синаптоархитектоника коры большого мозга (морфометрические аспекты) / В.В.Семченко, Н.Н.Боголепов, С.С.Степанов. Омск: ИПК "Омич", 1995. -168 с.

44. Семченко В.В. Система субсинаптических единиц как универсальный системообразующий и регулирующий фактор синапсов головного мозга / В.В.Семченко, С.С.Степанов // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1997. - Т. 124, N7.1. C. 4-12.

45. Семченко В.В. Структурная организация синапсов как детерминирующий фактор избирательной чувствительности и пластичности нейронов мозга в постаноксиченском периоде /

46. В.В.Семченко, С.С.Степанов // Вестн. Рос. АМН. 1999. - №7. - С.36-40.

47. Семченко В.В. Постаноксическая энцефалопатия / В.В.Семченко, С.С.Степанов, Г.В.Алексеева. Омск: Омская областная типография, 1999. - 448 с.

48. Серков Ф.Н. Количественная и качественная характеристика синапсов в разных слоях слуховой коры / Ф.Н.Серков, Е.Д.Генис // Нейрофизиология. 1980. - Т.12, №2. - С.131-137.

49. Славин М.Б. Методы системного анализа в медицинских исследованиях / М.Б.Славин. М.: Медицина, 1989. - 304 с.

50. Механизмы структурной пластичности нейронов / О.С.Сотников, К.К.Богута, А.И.Голубев, Ю.С.Миничев. С-Пб., Наука 1994. - 217с.

51. Степанов С.С. Структурные основы изменения термоди- / намической устойчивости синапсов коры большого мозга белых крыс в постасфиксическом периоде / С.С.Степанов,

52. В.В.Семченко // Морфология. 1998. - Т.113, N1. - С. 58-61.

53. Степанов С.С., Семченко В.В. Талямо-кортикальные отношения в мозге белых крыс в постишемическом периоде (морфометрическое исследование цито- и синаптоархитектони-ки) / С.С.Степанов, В.В.Семченко // Морфология. 1995. — Т.108, N3. - С.11-14.

54. Судаков К.В. Рефлексы и функциональная система / К.В.Судаков. Новгород, 1997. - 399 с.

55. Урбах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков / В.Ю.Урбах. М.: Изд. академии наук СССР, 1963 -323 с.

56. Хлуновский А.Н., Старченко А.А. Концепция болезни поврежденного мозга (методологические основы)/

57. А.Н.Хлуновский, А.А.Старченко. СПб.: Издательство "Лань", 1999. - 256с.

58. Хухо Ф. Нейрохимия / Ф.Хухо. М.: Мир, 1990. - 348 с.

59. Чиженкова Р.А. Структурно-функциональная организация сенсомоторной коры / Р.А.Чиженкова. М.: Наука, 1986. - 240 с.

60. Шеперд Г. Нейробиология / Г.Шеперд. — М.: Мир. .1987. -454с.

61. Шмидт Р.Ф., Тевс Г. Физиология человека (том 1, нервная система): пер. с англ. / Р.Ф.Шмидт, Г.Тевс. М.: Мир, 1985.- 272 с.

62. Ischemic delayed neuronal death. A mitochondrial hypothesis / K.Abe, M.Aoki, J.Kawagoe et al. // Stroke. 1995. - V.26, N8. -P. 1478-1489.

63. Abraham W.C. Metaplasticity: a new vista across the field of synaptic plasticity / W.C.Abraham, W.P.Tate // Prog. Neurobiol. -1997. V.52, N4. - P.303-323.

64. Effect of transient focal ischemia on blood-brain barrier permeability in the rat: correlation to cell injury / S.Albayrak, Q.Zhao, B.K.Siesjo, M.L.Smith //Acta Neuropathol. (Berl). -1997. V.94, N2. - P. 158-163.

65. Aubert I. Regeneration in the adult mammalian CNS: guided by development / I.Aubert, J.L.Ridet, F.H.Gage // Curr. Opin. Neurobiology. 1995. - V.5. - P. 625-635.

66. Assessing chronic brain damage by quantification of regional volumes in postischemic rat brain / T.Beck, B.Lutz, U.Thole, A.Wree // Brain Res. 1993. - V.605, N2. - P. 280-286.

67. Functional and morphological changes in mediobasal hypothalamus of streptozocin-induced diabetic rats. In vitro study of LHRH release / G.E.Bestetti, C.E.Boujon, M.J.Reymond, G.L.Rossi // Diabetes. 1989. - 38, N4. - P.471-476.

68. Cause of calcium accumulation in rat cortical brain slices during hypoxia and ischemia: role of ion channels and membrane damage / P .E.Bidder, В .M.Hansen // Brain Res. 1 994. - V .665, N2. - P. 269-276.

69. Boquist L. Alloxan diabetogenicity: determinants of potentiation, protection and cell selectivity / L.Boquist // Diabete Me-tabol. 1989. - V. 15, N 1. - P. 23-29.

70. Borg L.A.H. Effects of alloxan on the islets of Langerhans inhibition of leucine metabolism and insulin secretion / L.A.H.Borg // Biochem. biophys. acta. 1981. - V.28, N2. - P. 257-262.

71. Boroojerdi B. Mechanisms underlying human motor system plasticity / B.Boroojerdi, U.Ziemann, R.Chen et al.// Muscle Nerve. 2001. - V.24, N5. - P. 602-613.

72. Brierley J.B. Ischemic necrosis along brain arterial boundary zones some a spects of its e tiology //A dv. N eurology. - 1 979. -V.26. - P.155-162.

73. Calverley R .K.S. Contribution of dendritic spines and perforated synapses to synaptic plasticity / R.K.S.Calverley, D.G.Jones // Brain Res. Rev. 1990. - V.15. - P.215-249.

74. Chen W.R. Long-term modifications of synaptic efficacy in the human inferior and middle temporal cortex / W.R.Chen, S.Lee, K.Kato et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. - V.93, N15. - P.8011-8015.

75. Choi D.W. Ischemia-induced neuronal apoptosis / D.W.Choi // Curr. Opin. Neurobiol.- 1996. V.6, N5. - P. 667-672.

76. Choi D.W. Zinc and brain injury / D.W.Choi, J.Y.Koh // Annu. Rev. Neurosci. 1998. - V.21. - P. 347-375.

77. Cooperstein S. Action of toxic drugs on islet cells / S.Cooperstein, D.Walkins // The islets of Langerhans. New York: Academic Press, 1981. - P. 387-425.

78. Craig A.M. Molecular heterogeneity of central synapses: afferent and target regulation / A .M.Craig, H .Boudin //Nat. N euro-sci. 2001. - V.4, N6. - P. 569-578.

79. Dearden N.M. Mechanisms and prevention of secondary brain damage during intensive care / N.M.Dearden //Clin. Neuropathol.- 1998. V.17, N4. - P. 221-228.

80. Devon R.M. Synaptic terminal parameters in unanesthetized rat cerebral cortex / R.M.Devon, D.G.Jones//С ell Tissue. Res. -1979. V.203, №2. - P.189-200.

81. Dheen S.T. Ultra structural changes in the hypothalamic paraventricular nucleus of the streptozotocin-induced diabetic rat / S.T.Dheen, S.S.Tay, W.C.Wong // Acta Anat (Basel). 1994. -V.149, N4. - P.291-299.

82. Dheen S.T. Ultrastructural changes in the hypothalamic supraoptic nucleus of the streptozotocin-induced diabetic rat / S.T.Dheen, S.S.Tay, W.C.Wong // J Anat. 1994. - V. 184. - P. 615-623.

83. Dyson S.E. Quantitation of terminal parameters and their interrelationships in maturing central synapses: a perspective for experimental studies / S.E.Dyson, D.G.Jones // Brain Res. 1980.- V. 183, №1. P.43-59.

84. Edwards F.A. Anatomy and e lectrophysiology о f fa st с entral synapses lead to a structural model for long-term potentiation / F.A.Edwards // Physiological reviews. 1995. - V.75, N4. -P.759-787.

85. Field P.M. Synapses formation after injury in the adult rat brain: prefeirential reinnervation of denervated fibrial sites by axons of the contralateral fibria / P.M.Field, D.E.Colham, G.Raisman // Brain Res. 1980. - V. 189. - P. 103-113.

86. Diabetes causes differential changes in CNS noradrenergic and dopaminergic neurons in the rat: a molecular study /

87. D.P.Figlewicz, M.D.Brot, A.L.McCall, P.Szot // Brain Res. -1996. V.736, N1-2. - P. 54-60.

88. Fitzsimonds R.M. Retrograde signaling in the development and modification of synapses / R.M.Fitzsimonds, M.M.Poo // Physiological reviews. 1998. - V.78, N1. - P.143-1 70.

89. Foster T.C. Mechanism for increased hippocampal synaptic strength following differential experience / T.C.Foster, T.C.Dumas // J Neurophysiol. 2001. - V.85, N4. - P. 1377-1383.

90. Geinisman Y. Perforated axospinous s ynapses with multiple, completely partitioned transmission zones: probable structural intermediates in synaptic plasticity / Y.Geinisman // Hippocampus. -1993. V.3, N4. - P.417-433.

91. Structural synaptic correlate of long-term potentiation: formation of axospinous synapses with multiple, completely partitioned transmission zones / Y.Geinisman, de L.Toledo-Morrell, F.Morrell et al. // Hippocampus. 1993. - V.3, N4. - P.435-445.

92. Synapse restructuring associated w ith the m aintenance phase of hippocampal long-term potentiation / Y.Geinisman, de L.Toledo-Morrell, F.Morrell et al. // J. Сотр. Neurol. 1996. -V.368, N3. - P.413-423.

93. Unbiased stereological estimation of the total number of synapses in a brain region / Y.Geinisman, H.J.Gundersen, van der

94. E.Zee, M.J.West // J. Neurocytol. 1996. - V.25, N12. - P.805-819.

95. Associative learning elicits the formation of multiple-synapse boutons / Y.Geinisman, R.W.Berry, J.F.Disterhoft et al. // J. Neurosci. 2001. - V.21. - P.5568-5573.

96. Guldner F.H. Structural plasticity of synaptic contacts in the central nervous system / F.H.Guldner, S.C.Phillips // Curr. Topic Res. Synap. New York. - 1986. - V.3. - P.147-169.

97. Calcium-activated proteolysis in rat neocortex induced by transient focal ischemia / S.Ch.Hong, G.Lanzino, Y.Goto et al. // Brain Res. 1994. - V.661, N1-2. - P. 43-50.

98. Jain S .K. Role of о xygen radicals in с ellular damage о f diabetes mellitus / S.K.Jain // Free Radical. Biol. Med. 1990. -Suppl. 1. - P. 163-169.

99. Quantitative changes of cerebral neocortical structure in insulin-treated long-term streptozocin-induced diabetes in rats / J.Jakobsen, P.Sidenius, H.J.Gundersen, R.Osterby // Diabetes. -1987. V. 36, N5. - P.597-601.

100. Janka Z . A morphometric study о f cultured ra t с erebral synapses exposed to different cationic media / Z.Janka, D.G.Jones // Brain Res. 1982. - V.241, N2. - P.215-225.

101. Epileptogenic effect of hypoxia in the immature rodent brain / F.E.Jensen, C.D.Applegate, D.Holtzman et al. // Ann. Neurol. 1991. - V.29. - P. 629-637.

102. Jones D.G. An ultra structural study into the effects of pentobarbitone on synaptic organization / D.G.Jones, R.M.Devon // Brain Res. 1978. - V.147, N1. - P.47-63.

103. Jones D.G. An analysis of contemporary morphological concepts of synaptic remodelling i n the СNS: perforated synapses revisited / D.G.Jones, R.J.Harris// Rev. Neurosci. 1 995. - V.6, N3. - P.177-219.

104. Jones D.G. Perforated synapses and plasticity: a developmental overview / D.G.Jones, W.Itarat, R.K.S.Calverley // Mol. Neurobiol. 1992. - V.5. - P.217-228.

105. Cytoskeletal microdifferentiation: A mechanism for organizing morphological plasticity in dendrites / S.Kaech, H.Parmar, M.Roelandse et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. -2001. V.98. - P.7086-7092.

106. Selective hippocampal damage to hypoxia after mild closed headinjury intherat/ H.Katoh, K.Shima, H.Nawashiro et al. // Acta Neurochir. Suppl. (Wien). 1998. - V.71. - P. 247-249.

107. Alterations in lipid and calcium metabolism associated with seizure activity in the postischemic brain / K.Katsura, R.E.B.Turco, T.Kristian et al. // J. Neurochem. 2000. -:V.75, N6. - P. 2521-2527.

108. Kaur G. The impact of diabetes on CNS. Role of bio-energetic defects / G.Kaur, S.K.Bhardwaj // Mol Chem Neuropa-thol. 1998. - V. 35, N1-3. - P. 119-131.

109. Brain capillary tissue plasminogen activator in a diabetes stroke model / M.Kittaka, L.Wang, N.Sun et al. // Stroke. -1996. V. 27, N4. - P.712-719.

110. Kiyota Y. Relationship between brain damage and memory impairment in rats exposed to transient forebrain ischemia / Y.Kiyota, M.Miymoto, A.Nagaoka //Brain Res 1991. - V.538. -P.295-302.

111. Expression and localization of insulin-regulatable glucose transporter (GLUT4) in rat brain / M.Kobayashi, H.Nikami, M.Morimatsu, M.Saito // Neurosci Lett. 1996. - V. 213, N2. -P.103-106.

112. Lipid peroxidiation and oedema in experimental brain injury: comparison of treatment with methylprednisolone, tirilazadmesylate and vitamin E / R.K.Koc, A.Kurtsoy, H.Pasaoglu et al. // Res. Exp. Med. (Berl). 1999. - V.199, N1. - P. 21-28.

113. Progressive cortical a trophy a fter fo rebrain ischemia in diabetic rats / F.Kondo, M.Asanuma, I.Miyazaki et al. // Neurosci Res. 2001. - V.39, N3. - P.339-346.

114. Kristian T. Calcium in ischemic cell death / T.Kristian, B.K. Siesjo // Stroke. 1998. - V.29, N3. - P. 705-718.

115. Kulkarni M. Superoxide generation links no-ciceptin/orphanin FQ (NOC/oFQ) release to impaired N-methyl-D-aspartate cerebrovasodilation after brain injury / M.Kulkarni, W.M.Armstead// Stroke. 2000. - V.31, N8. - P. 1990-1996.

116. Leker R.R. Cerebral ischemia and trauma-different etiologies yet similar mechanisms: neuroprotective opportunities / R.R.Leker, E.Shohami //Brain Res. Brain Res. Rev. 2002. - V . 39, N1. - P. 55-73.

117. Lenzen S. Studies on the mechanism of the pancreatic B-cell toxic action of alloxan / S.Lenzen // Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 1991. - V. 343, Suppl. - P. 27.

118. Lewen A. Free radical pathways in CNS injury / A.Lewen, P.Matz, P.H.Chan // J. Neurotrauma. 2000. - V.17, N10. - P. 871-890.

119. Locrou A . D iabete sucre. A cquisitions e t p erspectives / A.Locrou // Sem. Hop. Paris. 1992. - V. 68, N 22-23. - P. 662672.

120. Maitre M. Memoire et plasticite synaptique / M.Maitre // Ann Biol Clin Paris. 1996. - V.54, N2. - P.49-66.

121. Malaisse W.J. Alloxan toxicity to the pancreatic beta cell: a new hypothesis / W.J.Malaisse // Biochem. Pharmacol. -1982. V. 31. - P. 3527-3534.

122. Markus E.J. Synaptic structural plasticity: role of synaptic shape / E.J.Markus, T.L.Petit // Synapse. 1989. - V.3, N1. - P.1-11.

123. Matus A. Actin-based plasticity in dendritic spines / A.Matus // Science. 2000. - V.290. - P.754-758.

124. Mayhew T.M. A review of recent advances in stereol-ogy for quantifuing neural s tructure / T .M.Mayhew //J.N eurocy-tol. 1992. - V.21. - P.313-328.

125. Mayhew T.M. Stereological approach to the study of synapse m orphometry w ith particular re gerg t о estimating number in volum and a surface / T.M.Mayhew //J. Neurocytol. 1979. -V. 8, №2. - P. 121-138.

126. Progressive hippocampal loss of immunoreactive GLUT3, the neuron-specific glucose transporter, after global fore-brain ischemia in the rat / A.L.McCall, M.Moholt-Siebert, A.Van-Bueren et al. // Brain Res. 1995. - V.670, N1. - P. 29-38.

127. Miller M.W. Numbers of neurons and glia in mature rat somatosensory cortex: effects of prenatal exposure to ethanol / M.W.Miller, G.Potempa // J. Сотр. Neurol. -1990. V.293. - P. 92-102.

128. Mooradian A.D. The antioxidative potential о f с erebral microvessels in experimental diabetes mellitus / A.D.Mooradian // Brain Res. 1995. - V. 671, N1. - P.164-169.

129. Cellular and vessel wall morphology of cerebral cortical arterioles after short-term diabetes in adult rats / S.A.Moore, H.G.Bohlen, В .G.Miller, A.P.Evan //Bloodvessels. 1 985. - V. 22, N6. - P. 265-277.

130. Neito-Sampedro M. Perforated postsynaptic densities: probable intermediates in synapse turnover / M.Neito-S ampedro, S.F.Hoff, C.W.Cotman // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1982. - V. 79. - P. 5718-5722.

131. Serial MRI after transient focal cerebral ischemia in rats: dynamics of tissue injury, blood-brain barrier damage, and edema formation / T.Neumann-Haefelin, A.Kastrup, de A.Crespigny et al. // Stroke. 2000. - V.31, N8. - P. 1965-1972.

132. Neumar R.W. Molecular mechanisms of ischemic neuronal injury / R.W.Neumar // Ann. Emerg. Med. 2000. - V.36, N5. - P. 483-506.

133. Nitatori T. Delayed neuronal death in the CA1 pyramidal cell layer of the gerbil hippocampus following transient ischemia is apoptosis / T.Nitatori // J. Neurosci. 1995. - V.15, N3. - P. 1001-1011.

134. Streptozotocin- and alloxan-induced NO generation and DNA fragmentation in pancreatic islets: NOasm ediator fo r D NA fragmentation / T.Nobuyuki, K.Ichiro, A.Takayulci et al. // Diabetes. 1991. - V. 40,N 9. - P. 1141-1145.

135. Norden J.J. The relative accurancy and effeciency of various stereological methods for quantitating synapses / J.J. Norden // Acta Stereol. (SFRJ). 1986. - V.6, Suppl. N3/1. -P.117-122.

136. Oberley L .W. Fгее radicals and diabetes / L.W.Oberley // Free Radica Biol. Med. 1988. - V.5, N2. - P. 113-124.

137. Paxinos G. AThe rat brain in stereotaxic coordinates / Paxinos G., Watson Ch. Toronto: Acad. Press, 1982. - 90 p.

138. Phillips L.L. Interactive pathology following traumatic brain injury modifies hippocampal plasticity / L.L.Phillips, T.M.Reeves // Restor. Neurol. Neurosci. 2001. - V.19, N3-4. -P. 213-235.

139. Piotrowski P. Morphology of experimental diabetes and cerebral ischemia in the rat brain / P.Piotrowski // Folia Neuropa-thol. 1999. - V. 37, N4. - P.252-255.

140. Malformations of hypothalamic nuclei in hyperinsu-linemic offspring of rats with gestational diabetes / A.Plagemann, T.Harder, U.Janert et al. // Dev Neurosci. 1999. - V. 21, N1.-P. 58-67.j *

141. Poirazi P. Impact of active dendrites and structural plasticity on the memory capacity of neural tissue / P.Poirazi, B.W.Mel // Neuron. 2001. - V.29, N3. - P. 779-796.

142. Diabete et lipoperoxydation / V.Procacci, F.Cirelli, R.A.Altavilia et al. // Diabete metabol. 1991. - V.17, N2. - P. 2011.

143. Rauschecker J.P. Developmental plasticity and memory / J.P.Rauschecker // BehavBrain Res. 1 995.- V.66, N1-2.- P. 7-12

144. Oxidative stress and HNE conjugation of GLUT3 are increased in the hippocampus of diabetic rats subjected to stress / L.P.Reagan, A.M.Magarinos, D .K.Yee et al. // Brain Res. 2000. - V.862, N1-2. - P.292-300.

145. Rehder V. Regulation of neuronal growth cone filopodia by intracellular calcium / V.Rehder, S.Kater // J. Neurosci. -1992. V. 12. - P. 3175-3 186.

146. Diabetic ketoacidosis. Neurologic collapse during treatment followed by severe developmental morbidity / B.Rogers, I.Sills, M.Cohen, F.G.Seidel // Clin Pediatr (Phila). 1990. - V. 29, N8. - P.451-456.

147. Ruegg M.A. Molecules involved in the formation of synaptic connections in muscle and brain / M.A.Ruegg // Matrix Biol. 2001. - V.20, N1. - P. 3-12.

148. Spatial re-arrangement of the vesicle apparatus in fore-brain synapses of chicks 30 min after passive avoidance training / D.A.Rusakov, M.G.Stewart, H.A.Davies, E.Harrison // Neurosci. Lett. 1993. - V. 154, N1-2. - P.13-16.

149. Sandrini M. Streptozotocin-induced diabetes provokes changes in serotonin с oncentration and on 5-HT1A and 5-HT2 re-ceptors in the rat brain / M.Sandrini, G.Vitale, A.V.Vergoni // Life Sci. 1997. - V. 60, N16. - P.1393-1397.

150. Schmidt-Kastner R. Selective vulnerability of the hippocampus in brain ischemia / R .Schmidt-Kastner, T .F.Freund // J. Neurosci. 1991. - V.40. - P. 599-636.

151. Schneider H. Ultrastructural changes in the rat spinal cord after temporary occlusion of the thoracic aorta / H.Schneider, J.Dralle // Acta Neuropath. -1973. V.26. - P.301-3 15.

152. Schneiger H. Neuropathology of the postischemic and postanoxic microcirculation in brain and spinal cord / H.Schneiger // Postresuscitation pathology of the brain. Moscow, 1978. -P.168-169.

153. Semchenko V.V. Structural b asis of information capacity changes of sensory-motor cerebral cortex of rat brain during post-resuscitation period / V.V.Semchenko, S.S.Stepanov, V.A.Akulinin // Resuscitation. 1996. - V. 31. - P. 151-158.

154. Closed head injury in the rat induces whole body oxidative stress: overall reducing antioxidant profile / E.Shohami, I.Gati, E.Beit-Yannai et al. // J. Neurotrauma. 1999. - V.16, N5.- P. 365-376.

155. Siesjo B.K. Calcium fluxes, calcium antagonists, and calcium-related pathology in brain ischemia, hypoglycemia, and spreading depression: a unifying hypothesis / B.K.Siesjo, F.Bengtsson // J. Cereb. Blood Flow Metab. 1989. - V. 9, N2. -P. 127-140.

156. Role and mechanisms of secondary mitochondrial failure / B.K.Siesjo, E.Elmer, S.Janelidze et al. // Acta Neurochir Suppl. 1999. - V.73. - P. 7-13.

157. Siesjo B.K. The biochemical basis of cerebral i schemic damage / B.K.Siesjo, K.Katsura, T.Kristian // J. Neurosurg. Anes-thesiol. 1995. - V.7, N1. - P. 47-52.

158. Molecular mechanisms of acidosis-mediated damage / B.K.Siesjo, K.I.Katsura, T.Kristian, P.A.Li, P.Siesjo // Acta Neurochir Suppl (Wien). 1996. - V. 66. - P. 8-14.

159. Siesjo В.К. Mechanisms of secondary brain injury / B.K.Siesjo, P.Siesjo // Eur. J. Anaesthesiol. 1996. - V.13, N3. -P. 247-268.

160. Snider B.J. Apoptosis and necrosis in cerebrovascular disease / B.J.Snider, F.J.Gottron, D.W.Choi // Ann. N. Y. Acad. Sci. 1999. - V. 893. - P. 243-253.

161. Stamps W.T. Computerized ultrastructural analysis of the shape of the active synaptic zones in rat spinal cord / W.T.Stamps, R.E.Coggeshall, C.E.Hulsebosch // Exp. Neurol. -1990. V. 108, №2. - P.151- 155.

162. Steegmann A.T. Das Syndrom der vorderen Spinalartrie / A.T.Steegmann // World Neirology. 1961. - V.2, N6. - P.498-508.

163. Stewart M.G. Alterations in synaptic structure in the paleostriatal complex of the domestic chick, Gallus domesticus, following passive avoidance training / M.G.Stewart, A.Csillag, S.P.Rose // Brain Res. 1987. - V.426, N1. - P.69-81.

164. Stroemer R.P. Neocortical neural sprouting, synapto-genesis, and behavioral recovery after neocortical infarction in rats / R.P.Stroemer, T.A.Kent, C.E.Hulsebosch // Stroke. 1995. -V.26, N11. - P. 2135-2144.

165. The effect of 5-minute ischemia in mongolian gerbils: I. Blood brain barrier, cerebral blood flow and local cerebral glucose utilization changes / R.Suzuki, T.Yamaguchi, T.Kirino et al. // Acta Neuropathol. - 1983. - V.60. - P. 207-2 16.

166. Szatkowski M., Attwell D. Triggering and execution of neuronal death in brain ischaemia: two phases of glutamate release by different mechanisms / M.Szatkowski, D.Attwell // Trends Neu-rosci. 1994. - V. 17, N9. - P. 359-365.

167. Tay S.S. Long-term effects of alloxan-induced diabetes on the nucleus ventralis posterolateralis in the thalamus of the rat / S.S.Tay, W.C.Wong // Acta Anat (Basel). 1992. - V.144, N1. -P.51-58.

168. Remodeling of Synaptic Membranes after Induction of Long-Term Potentiation / N.Toni, P-A.Buchs, I.Nikonenko et al. // The Journal of Neuroscience . 2001. - V. 21, N16. - P.6245-6251.

169. Trojan S. Theoretical and clinical significance of neu-roplasticity / S.Trojan, J.Pokorny // Bratisl Lek Listy 1997. -V.98, N12. - P. 667-673.

170. Trojan S. Theoretical aspects of neuroplasticity / S.Trojan, J.Pokorny // Physiol Res. 1999. - V.48, N2. - P. 87-97.

171. Tully T. Regulation of gene expression and its role in long-term memory and synaptic plasticity / T.Tully // Pro с Natl Acad Sci USA. 1997. - V.94, N9. - P.4239-4241.

172. GLUT4 glucose transporter expression in rodent brain: effect of Diabetes / S.J.Vannucci, E.M.Koehler-S tec, K.Li, T.H.Reynolds // Brain Res. 1998. - V.797, N1. - P.1-11.

173. Vogel F.S. Morphologic consequences of cerebral hypoxia. Cerebral hypoxia and its consequences / F.S.Vogel // Adv. Neurology. -1979. V.26. - P.147-1 54.

174. Vrensen G. Changes in size and shape о f synaptic connections after visual training: an ultra structural approach of synaptic plasticity / G.Vrensen, C.J.Nunes // Brain Res. 1981. -V.218. - P.79-97.

175. The presynaptic grid: a new approach / G.Vrensen, C.J.Nunes, L.Muller, J.Want // Brain Res. 1980. - V.184, N1. -P.23-40.

176. Amyloid precursor protein in the cerebral cortex is rapidly and persistently induced by loss of subcortical innervation / W.Wallace, S.T.Ahlers, J.Gotlib et al. // Proc Natl Acad Sci U S

177. A. 1993. - V. 90, N18. - P. 8712-8716.

178. White B.C. Brain injury by global ischemia and reper-fusion: A theoretical perspective on membrane damage and repair /

179. B.C.White, L.I.Grossman, G.S.Krause // Neurology. 1993. -V.43. - P.1656-1665.

180. White B.C. Apoptosis / B.C.White, J.M.Sullivan // Acad. Emerg. Med. 1998. - V.5, N10. - P. 1019-1029.

181. Brain ischemia and reperfiision: molecular mechanisms of neuronal injury / B.C.White, J.M.Sullivan, D.J.DeGracia et al. // J. Neurol. Sci. 2000. - V.179, N1-2. - P. 1-33.

182. Mechanisms of streptozotocin- and alloxan-induced damage in rat В cells / G.L.Wilson, N.J.Patton, J.M.McCord et al. // Diabetologia. 1984. - V. 27, N6. - P. 587-591.

183. Yang X. Altered mitochondrial morphology of rat embryos in diabetic Pregnancy / X.Yang, L.A.Borg, U.J.Eriksson // Anat Rec. 1995. - V. 241, N2. - P. 255-267.

184. Yoshimoto T. Posttreatment with the immunosuppressant cyclosporin A in transient focal ischemia / T.Yoshimoto, B.K.Siesjo // Brain Res. 1999. - V.839, N2. - P.283-391.

185. Relationship between admission hyperglycemia and neurologic outcome of severely brain-injured patients / B.Young,

186. Ott, R.Dempsey et al. // Ann Surg. 1989. - V.210, N4. -P.466-472.

187. Yu S.P. Ion homeostasis and apoptosis / S.P.Yu, L.M.Canzoniero, D.W.Choi // Curr. Opin. Cell Biol. 2001. -V.13, N4. - P. 405-411.

188. Neuronal apoptosis after CNS injury: the roles of glu-tamate and calcium / G.J.Zipfel, D.J.Babcock, J.M.Lee, D.W.Choi // J. Neurotrauma. 2000. - V.17, N10. - P. 857-869.

Информация о работе

Юрченко, Наталья Владимировна
кандидата медицинских наук
Тюмень, 2004
ВАК 03.00.25

Диссертация

Структурно-функциональная реорганизация сенсомоторной коры большого мозга белых крыс при аллоксановом диабете - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы