Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние уровня репродуктивных потенций самок крыс на показатели развития головного мозга, надпочечников и семенников их новорожденного потомства

ВАК РФ 03.00.25, Гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации по теме "Влияние уровня репродуктивных потенций самок крыс на показатели развития головного мозга, надпочечников и семенников их новорожденного потомства"

На правах рукописи

Матвеева Елена Павловна

Влияние уровня репродуктивных потенций самок крыс на показатели развития головного мозга, надпочечников и семенников их новорожденного потомства

03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации на соискании ученой степени кандидата медицинских наук

Владивосток - 2007

□030660Т8

Работа выполнена на кафедре гистологии ГОУ ВПО ДВГМУ РОСЗДРВа

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Рыжавский Борис Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Красников Юрий Александрович, ГОУ ВПО ВГМУ кандидат биологических наук, ст. преподаватель Холоденко Галина Михайловна, ГОУ ВПО ВГМУ

Ведущая организация: ГОУ ВПО Амурская государственная медицинская академия

Защита диссертации состоится «19» октября 2007 года

в 10 часов на заседании специализированного диссертационного Совета Д 208 007 01 при Владивостокском государственном медицинском университете по адресу 690950, г Владивосток, ГСП, пр. Острякова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владивостокского государственного медицинского университета

Автореферат разослан « » 2007 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор медицинских наук,

профессор Г В. Рева

Общая характеристика работы Актуальность исследования. Развитие головного мозга определяется как генетическими, так и средовыми факторами (М С Мицкевич, 1987, Р Guesry, 1998, ЛИ Корочкин, 2000, ИН Боголепова, 2002, ПА Мотавкин, 2003, Н Н Дыгало, 2007) Роль материнского фактора, состояния эндокринной системы беременной в эмбриональном развитии потомства при формировании различных органов хорошо известна Установлено, в частности, что эмбриональный органогенез мозга является гормонозависимым процессом (F Hucho, 1990, И И Дедов, 2000), и целый ряд нарушений функциональной активности эндокринных желез беременной и плода вызывает отклонения в развитии мозга В норме изменения эндокринного статуса, развивающиеся в процессе гестации, зависят от многих факторов и сильно варьируют Даже во время физиологически протекающей беременности уровень гормонов в крови женщин имеет существенные межрегиональные отличия, а также зависит от сезона зачатия (С В. Кузнецова, 1998)

Заслуживает особого внимания и тот факт, что эндокринный компонент репродуктивной системы подвержен выраженным возрастным изменениям, тк яичник является органом, в котором процессы возрастных изменений, старения развиваются ярко и достаточно рано (М Faddy, 1995, А Д Макаца-рия, 2004, А И Никитин, 2005), а беременность, как известно, может наступить у женщины в возрастном диапазоне, охватывающем свыше 30 лет (В И Кулаков и др, 2005) Можно предполагать, что обусловленные возрастом беременной отличия гистофизиологии репродуктивной системы, концентрации различных гормонов способны влиять на эмбриональный органогенез мозга и эндокринных желез, так как установлены последствия, как повышения так и снижения уровня эстрогенов, глюкокортикоидов, минералокортикоидов на этот процесс (D Bitran, 1995, RM Sapolsky, 2000, LA Welberg, IR Seckl, 2001, А Д Макацария, P А Саидова, 2004, В H Бабичев, 2005)

В ряде исследований, проведенных на кафедре гистологии Дальневосточного государственного медицинского университета, была установлена связь уровня развития мозга у новорожденных крыс, с одной стороны, и степенью репродуктивной активности, показателей гистофизиологии надпочеч-

ников и яичников их матерей, с другой (Б Я Рыжавский, 2006) Показано, что у самок, потомство которых имело признаки ускоренного развития мозга, была меньшая, чем в остальных группах, репродуктивная способность Свидетельством этого являются меньшее число рожденных ими плодов, большая пренатапьная смертность, меньшая активность ГСДГ (ЗР-гидроксистероид+оксиредуктаза) — ключевого фермента стероидогенеза - в желтых и артретических телах, тека-ткани фолликулов, меньшая концентрация в крови эстрадиола

Настоящая работа является продолжением исследований, посвященных изучению связи между уровнем репродуктивной активности матери и головного мозга новорожденного потомства, возможной роли надпочечников и гонад плода в качестве одного из факторов, определяющих особенности развития мозга у самок крыс с разными репродуктивными потенциями Цель исследования:

Провести сопоставления морфометрических показателей развития не-окортекса (передняя теменная и собственно теменная доля) и гиппокампа мозга новорожденных крыс с репродуктивными потенциями их матерей, ин-тактиых и при экспериментальном уменьшении численности пометов, охарактеризовать некоторые особенности гистофизиологии коры надпочечников и семенников новорожденных крыс, потомства самок с различными репродуктивными потенциями Задачи исследования:

1 Изучить влияние возраста самок крыс на гравиметрические, морфометри-ческие, цитохимические показатели уровня развития головного мозга их однодневного потомства

2 Изучить влияние возраста самок крыс на показатели гистофизиологии эндокринных желез (надпочечников, семенников) их однодневного потомства

3 Изучить влияние экспериментально сниженных репродуктивных потенций самок крыс на развитие головного мозга их однодневного потомства

4 Изучить влияние экспериментально сниженных репродуктивных потенций самок крыс на развитие эндокринных желез (надпочечников, семенников) их однодневного потомства

Научная новизна исследования:

1 Впервые описаны морфометрические и цитохимические характеристики и особенности показателей развития головного мозга, его неокортекса, гиппо-кампа, и гистофизиологии эндокринных желез (надпочечников, семенников) однодневных крыс, обусловленные возрастом их матерей

2 Впервые проведены сопоставления массы мозга однодневных крыс и мор-фометрических показателей развития органа.

3 Впервые дана морфометрическая и цитохимическая характеристика особенностей показателей развития головного мозга, его неокортекса, гиппо-кампа и гистофизиологии эндокринных желез (надпочечников, семенников) у однодневных крыс из экспериментально уменьшенных пометов

4. Впервые проведены сопоставления показателей развития головного мозга и эндокринных желез (надпочечников, семенников) у однодневного потомства интактных самок крыс разных возрастных групп и потомства из экспериментально уменьшенных пометов

5 Разработана методика экспериментального уменьшения численности пометов у самок крыс

Практическая значимость работы определяется полученными новыми сведениями о влиянии возраста матери, уровня ее репродуктивных потенций на развитие головного мозга и эндокринных желез однодневного потомства Для клинической медицины представляют интерес данные о влиянии возраста матери на развитие головного мозга плода, наступившей в более зрелом возрасте, а также при отклонениях функционального состояния в репродуктивной системе Полученные данные расширяют представления о факторах, регулирующих развитие головного мозга в ранние периоды онтогенеза Они могут быть использованы при чтении лекций в медицинских Вузах на кафедрах гистологии, акушерства

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Однодневное потомство 4-4,5- месячных интактных самок, имеющие большие показатели массы мозга, отличаются от животных с малой массой мозга рядом морфометрических особенностей, отражающих большую про-двинутость в развитии разных отделов коры, ее нейронов

2 Головной мозг однодневного потомства 8-9-месячных самок имеет большую массу мозга и полушария, большую площадь сечения ядер нейронов, большую концентрацию НК в ядрах и ядрышках нейронов, меньшую площадь сечения ядрышек по сравнению с таковыми у однодневного потомства 4-4,5-месячных самок

3 Надпочечники и семенники однодневного потомства 8-9-месячных ин-тактных самок по сравнению с таковыми у потомства 4-4,5- месячных самок, имеют цитохимические признаки, свидетельствующие о более высокой функциональной активности

4 Головной мозг однодневного потомства самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов имеет ряд признаков опережающего развития головного мозга большие величины абсолютной массы мозга и полушария, толщина коры головного мозга, концентрация НК в ядрах и ядрышках нейронов.

Реализация результатов работы:

Апробация диссертации: Основные положения диссертации были представлены на Всероссийской научной конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга» (Москва, 2005), итоговой научной конференции, посвященной 75-летию Дальневосточного государственного медицинского университета (Хабаровск, 2005), на заседании Хабаровского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Хабаровск, 2007).

Публикации. Результаты исследований изложены в 5 публикациях, оформлено рационализаторское предложение «Экспериментальное уменьшение численности пометов у самок крыс» (2007).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2 глав собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы, который включает 206 отечественных и 123 зарубежных источников Текст изложен на 194 страницах машинописного текста Материалы диссертации проиллюстрированы 16 таблицами и 52 рисунками

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

В работе были исследованы.

1 Однодневное потомство 4-4,5-месячных самок (6 пометов, 61 крысенок)

2. Однодневное потомство 8-9-месячных самок (5 пометов, 38 крысят)

3. Однодневное потомство 4-4,5-месячных самок, подвергнутых удалению правого маточного рога под эфирным наркозом (8 пометов, 37 крысят)

4. Однодневное потомство 8-9—месячных самок, подвергнутых удалению правого маточного рога под эфирным наркозом (5 пометов, 38 крысят)

Всего было исследовано 174 животных

Все потомство интактных самок было получено от спаривания с 3,5-5 месячными самцами Потомство 4-4,5- и 8-9-месячных самок, подвергнутых удалению правого маточного рога, было получено от спаривания с 3,5-5 месячными самцами через 30-35 суток после операции

Интактные самки и самки, подвергнутые экспериментальным воздействиям, до беременности и после нее, а также самцы, содержались одновременно в условиях одного вивария, получали разнообразный корм и воду ad libitum

Через сутки после рождения определяли количество крысят в пометах, их массу, соотношение самок и самцов; после чего декапитировали 1-3 самцов и 1-3 самок, имевших среднюю для помета массу тела. При забое определяли массу головного мозга и правого полушария, взвешивая на электронных весах.

Головной мозг потомства (по 1-3 самцов и 1-3 самок из каждого помета) извлекали из черепа, определяли массу органа и правого полушария. Левое полушарие фиксировали в течение 1 часа в жидкости Карнуа, затем, строго перпендикулярно длиннику и верхней поверхности, пользуясь схемами В М Светухиной (1962), разрезали его и из переднетеменной и собственно теменной долей полушария готовили парафиновые срезы толщиной 7мкм, окрашивали 1% метиленовым синим и галлодианином по Эйнарсону, для выявления нуклеиновых кислот Нейроны представляют собой диплоидные, неделящие-ся клетки, под концентрацией в их ядрах НК понималось содержание ДНК и РНК, причем, в связи с равным количеством в них ДНК, рассматривалось как

следствие различий концентрации РНК. Проводилось обзорное изучение препаратов, их морфометрическое исследование

Последнее включало в себя.

1 Определение толщины коры головного мозга. Для этого проводилось ее измерение в 3 участках, относящихся к переднетеменной и собственно теменной областям, при помощи окуляр-микрометра МОВ-15, при увеличении объектива х8 (Г Г Автандилов, 1990)

2. Определение толщины формирующегося 1 слоя коры головного мозга проводилась таким же образом

3 В V слое коры переднетеменной и собственно теменной долей определялась плотность расположения нейронов Для этого при помощи окуляра хЮ, при увеличении объектива х40, в 5 стандартных полях зрения (суммарная площадь - 10000 мкм2) подсчитывалось число клеток

4 На аппарате «Мекос» - медицинские компьютерные системы, измеряли площадь сечения ядер нейронов и их ядрышек во II и V слоях коры переднетеменной и собственно теменной долей, а также в пирамидном слое в поле CAI гиппокампа (по 20 ядер в каждой структуре, в каждом случае), а также -число ядрышек в измерявшихся ядрах нейронов

На препаратах, окрашенных галлоцианином, гистохимическим методом исследовалась концентрация НК в ядрах и ядрышках нейронов в формирующихся II и V слоях коры ГГГД и СТД, а также в пирамидном слое поля CAI гиппокампа

Для количественной оценки концентрации НК проводили ее цитоспекто-рофотометрическое изучение в ядрах и ядрышках нейронов П и V слоях коры ПТД и СТД, а также в поле CAI гиппокампа головного мозга на аппарате «Мекос», при использовании монохроматического света с X = 530 нм, и выражали в условных единицах, равных оптической плотности хЮОО, при увеличении объектива х40 В каждом случае исследовалось по 20 клеток

Сразу после забоя из левых надпочечников и семенников 1-дневных крысят готовили криостатные срезы, проходящие через центральную часть органа Срезы толщиной 20 мкм монтировались на покровные стекла и на них в строго стандартизированных условиях выявляли активность ключевого фер-

мента стероидогенеза, ЗР-гидроксистероиддегидрогеназы (ГСДГ) в гормон-продуцирующих клетках Лейдига и разных зон коры надпочечников по Э Лойда и соавт, (1982) В качестве субстрата использовался дегидроэпианд-ростерон фирмы «Appli Chem Heim» (Германия) В каждом случае проводили цитофотометрию в 25 адренокортикоцитах клубочковой, пучковой и сетчатой зон надпочечников, а также в 25 клетках Лейдига Активность энзима определяли на аппарате «Мекос», при использовании монохроматического света с X - 530 нм, и выражали в условных единицах, равных оптической плотности хЮОО, при увеличении объектива х40 На этих же препаратах окуляр-микрометром измеряли толщину коры надпочечников, диаметр семенных канальцев

В каждом помете высчитывали средние величины массы тела и мозга, морфометрические и цитохимические показатели коры головного мозга, с которыми сопоставляли для определения корреляционных связей, морфометрические и цитохимические показатели, полученные при исследовании надпочечников и семенников Кроме того, проводили дескриптивную статистику, двусторонний и многосторонний корреляционный, кластерный анализ связей уровня развития головного мозга и эндокринных желез

Обработка количественных данных проведена на ПК с применением программы Statistica 6 По результатам статистической обработки составлялись таблицы и графики. На графиках статистически достоверные различия обозначали следующим символом- (*) - р < 0,05

Результаты исследования и их обсуждение

Первый раздел нашей работы был посвящен изучению головного мозга однодневного потомства интактных крыс Нами была выявлена значительная вариабельность структур мозга новорождённых крыс по ряду признаков, таких как толщина коры, размеры нейронов и их компонентов (ядра, ядрышка), плотность расположения нейронов. Так, разница исследованных морфомет-рических параметров у разных особей однодневного потомства 4-4,5- месячных самок достигает 1,5-2 - кратной величины, что согласуется с данными Ю Ю. Рудман (2000) о большом диапазоне межпометных и внутрипометных различий, характеризующих развитие органа У потомства 8-9-месячных са-

мок диапазон между максимальными и минимальными величинами таких как: масса мозга и полушария, толщина I слоя ПТД, СТД и количество нейронов в стандартном поле зрения V слоя ПТД, увеличился, то есть можно высказать предположение, что более старший возраст матери способствовал появлению среди их потомства особей, как с высокими, гак и с низкими показателями исследованных параметров развития мозга.

Методом кластерного анализа исследованные 6 пометов потомства 4-4,5-месячных самок были подразделены на 2 группы, различавшиеся по массе головного мозга. Однодневные крысы, имевшие массу мозга более 240 мг, (средняя 259±1,7) отличались от животных с массой мозга менее 230 мг (средняя 218±1:5) рядом морфометри ческих особенностей, отражающих большую продвинутость в развитии коры, ее нейронов. К этим особенностям относятся: большая толщина коры ПТД, большая площадь сечения ядер нейронов 11 и V слоя СТД, более высокая концентрация НК в ядрах нейронов V слоя СТД и в ядрышках нейронов II и V слоев СТД 1 поля гиппокампа и меньшая платность расположения нейронов в V слое ПТД и СТД.

Эти данные мы рассматриваем как одно из подтверждений высокой ценности показателя массы мозга в качестве одною из критериев развития органа в периоде новорождённое™, когда он определяется в значительной степени массой и числом нейронов.

Морф С метрик П|1Л1ГГЯП1. лгчгнщ 11г£Т1 КпкПенТПШИй ¿Г К П И Л ИДЯ

Гис.1 Морфометричеекпе особенности мозга однодневных крыс в группах с равной массой орт на (и %)

Примечание: 1 группа — масса мозга при рождении более 240 мг.2 группа - масса мозга при рождении менее 230 мг,* -достоверные (р < 0,05) различия со 2 группой.

Описанные закономерности, отражающие связь «макропоказателя» - массы мозга новорожденных крыс и морфометрических, гистохимических характеристик нейронов различных зон коры установлены нами впервые Изучение надпочечников, семенников у животных обеих подгрупп не выявило достоверных различий В процессе исследований мы обратили внимание на разную репродуктивную способность самок, причем у самок с меньшим количеством плодов в пометах (п=9±0,3) рождались крысята с большей массой мозга, чем в пометах, где число плодов составляло 12+0,2

Эти данные согласуются с положениями о том, что имеется отрицательная корреляционная связь числа плодов и их массы, которая в свою очередь имеет положительную корреляционную зависимость с массой головного мозга (Г Г Автандилов, 1990; Б.-Я. Рыжавский, 2006)

Известно, что крысы становятся половозрелыми в 8-9 недель, а способность к размножению сохраняется по одним данным, до 15-17 мес , по другим - примерно до 2 лет (Г Б Ковальский и др, 1996)

В то же время известно, что с возрастом репродуктивные потенции особей женского пола снижаются (Д.О Westeegaard, 1985, Ю Э Доброхотова и др, 2006). В связи с этим крысы в возрасте 8-9 месяцев могут рассматриваться как отличающиеся меньшими репродуктивными потенциями, по сравнению с 4-4,5 месячными

Анализ сведений, представленных в табл 1, показал, что абсолютная масса мозга животных обоего пола потомства 8-9- месячных самок достоверно превышала таковую у потомства 4-4,5—месячных самок на 17%, масса полушария мозга - на 22%, площадь сечения ядер нейронов во П и V слоях ПТД была больше на 27% и 36%, в СТД на 35,7% и 33,8% соответственно, площадь сечения ядер нейронов гиппокампа была больше на 27,7%. Плотность расположения нейронов в стандартном поле зрения практически не отличалась в сравниваемых группах

Одной из особенностей нейронов у однодневного потомства самок старшей возрастной группы было увеличение концентрации в ядрах и ядрышках нуклеиновых кислот, которые выявлялись при окраске галлоциани-ном.

Таблица 1

Морфометрическая характеристика головного мозга однодневных крыс - потомства

интактных самок разного возраста

Показатели Потомство 4-4,5-месячных самок (1 группа) Потомство 8-9-месячных самок (2 группа)

самки н самцы самки самцы самки и самцы самки самцы

Масса тела, г 5,6*0,08 5,6*0,1 5,6*0,2 5,9*0,2 6,2*0,4 6,9*03#

Масса мозга абс., мг отн, мг/г полушария, мг 232,2*4,04 41,8*0,4 76*1,4 229,6±5,5 42,1*0,5 75,2*2,1 235*6 41,6*0,6 77,4*1,9 272*9,6* 43,5*1,7 93,2*3,5* 2боз±1з, т 44,8*3 87,6±4,7# 283*12,7# 42,1*1,8 98,8*43#

Толщина, мкм I слоя ПТД стд Коры ПТД СТД 57±2,2 57±1,7 541*7,9 520±8.8 55*3,4 57±2,6 550*8,9 527±14,4 57*2,7 58*2,1 530*13 513*9,9 61*4,4 53*43 574*163 506*15,7 61*5,6 52*7,6 564*21,2 513*23,5 61*7,4 54*4,7 584*26 498*22,6

Площадь сечения ядрышек, мкм2 11-й слой ПТД СТД У-й слой ПТД СТД Гиппокамп 1,3±0,04 1,3±0,02 13*0,04 1,4±0,04 1,5*0,04 13*0,04 1,3*0,03 1,3*0,03 13*0,04 1,5±0,06 1,3*0,06 13*0,02 13*0,04 1,4*0,04 1,6*0,06 1,1*0,04* 1,1*0,02* 1,2*0,05 1,1*0,04* 13*0,05* 1,1*0,04# 1,1*0,04# 1,2*0,07 1,1±0,08# 1,3*0,04# 1,2*0,07 1,1*0,03# 1,2*0,06 1,1*0,04# 1,4*0,08#

Концентрация ПК в ядрышках, усл. ед Н-й слой ПТД СТД У-й слой ПТД СТД Гнппокамп 0,617±0,03 0,535*0,02 0,58ИЮ,03 0,508*0,02 0,466*0,02 0,605*0,05 0,547*0,03 0,571*0,04 0,507*0,03 0,471*0,02 0,630*0,03 0,522*0,03 0,608*0,04 0,508*0,03 0,460*0,03 0,876*0,03* 0,846*0,03* 0,709*0,04* 0,736*0,04* 0,690*0,05* 0,865*0,0»» 0,884*0,02# 0,710*0,08* 0,764*0,04# 0,709*0,02# 0,886*0,02# 0,808±0,06# 0,707*0,07 0,708*0,08# 0,672*0,1#

Площадь сечения ядер, мкм2 11-й слой ПТД стд У-й слой ПТД СТД Гиппокамп 30,7*1,2 25,2*0,8 35,8±0,7 32,5±0,6 40,4±1,6 31,1*1,6 25,6*1,2 36,6*0,8 33,1*0,6 39,9*2,8 30,3*1,7 24,9*0,9 34,9*1,1 31,7*1 40,8*1,2 39*1,5* 34,2*0,6* 49*1,5* 43,5*0,9* 51,6*1,0* 39*2,б# 34,5*0,5# 49,7*1,6# 43,1*1# 50,2±1,6# 39*13 33,8*1,2# 48,1*2,6# 44*1,т 53,1*1,2#

Концентрация НК в ядре, уел ед Н-й слой ПТД СТД У-й слой ПТД СТД гиппокамп 0,460±0,03 0,406*0,01 0,424*0,02 0,377±0,02 0,334±0,01 0,450*0,04 0,41б±0,02 0,406±0,03 0380*0,02 0,341*0,02 0,470*0,03 0,395x0,02 0,444*0,03 0372*0,03 0326*0,02 0,624*0,02* 0,611*0,03* 0,452*0,05 0,470*0,04* 0.469*0,04* 0,621*0,05# 0,642*0,02# 0,457*0,09 0,492*0,04# 0,485*0,02# 0,627*0,01# 0,581*0,05# 0,448*0,06 0,447*0,08 0,452*0,07

Число нейронов в поле зрения, У-й слой ПТД СТД 19,9*0,7 26*0,8 19,8±1 26*1 20,1*1 26*1^ 23*1,7 29*1,9 25*1,1 27,8*2,5 21,3*33 30,2*3

Примечание *- различия с 1 -й группой статистически достоверны, И- достоверные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы

Поскольку ядра нейронов неокортекса являются диплоидными, то содержание ДНК в них одинаковое В связи с этим, можно полагать, что выявленные различия отражали большую концентрацию разных видов РНК синтезируемых в ядрах нейронов, а значит их более высокую синтетическую активность (Л.В. Витвицкая, 1994) Эти данные подтвердили и дополнили результаты аналогичных исследований (проводившихся ранее в нашей лаборатории) на крысах 9-10 месячного возраста, потомство которых характеризовалось достоверно большими показателями массы головного мозга, толщины коры и меньшей плотностью расположения в ней нейронов, то есть имело признаки большей продвинутости в развитии

Кроме того, нами впервые было показано, что животные, различавшиеся по параметрам развития головного мозга, отличались морфофункциональ-ным состоянием коры надпочечников, семенников Весьма вероятно, что обусловленные возрастом матерей отличия гистофизиологща их репродуктивной и эндокринной системы оказывают влияние на развитие эндокринных желез плодов

Таблица 2

Морфометрическая и цитохимическая характеристика иадпочечников и семенников однодневных крыс — потомства интактных самок разного возраста

Показатели Потомство 4-4,5-месячных иитакгных самок <1 группа) Потомство 8-9-месячных интактных самок (2 группа)

самки и самцы самки самцы самки и самцы самки самцы

Толщина коры надпочечника, мкм 356*11,1 368*19,1 344*10,3 326*17,4 345*21 308*27,6

Диаметр семейных канальцев, мкм 41*1,9 41,4*1,4

Активность ГСДГ, уел ед, зона клубочковая пучковая сетчатая клубочковая зона / сетчатая зона Клетки Лейднга 0,296*0,01 0,328*0,01 0,403*0,01 0,738*0,03 0,293*0,02 0,321*0,01 0,378*0,01 0,772*0,03 0,299*0,02 0,337*0,02 0,429*0,02 0,701*0,05 0,480*0,02 0,420*0,02* 0,457*0,03* 0,478*0,04 0,920*0,05* 0,419*0,02# 0,413*0,03# 0,435*0,03 0,982*0,05# 0,420*0,04# 0,500*0,05# 0,520*0,07 0,857*0,09 0,641*0,048

Примечание *- различия с 1-й группой статистически достоверны, #- достоверные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы

У потомства 8-9-месячных самок интенсивность активности ГСДГ в адренокортикоцитах всех зон была более высокой, чем у потомства 4-4,5-месячных. Представляет интерес тот факт, что степень ее повышения была большей в клетках клубочковой зоны. В связи с этим отмечалось достоверное увеличение отношения активности фермента в клубочковой зоне к таковой в сетчатой Мы считаем, что это может свидетельствовать об изменении соотношения вырабатываемых в разных зонах гормонов, в частности об увеличении (абсолютном и относительном) продукции минералокортикоидов, вырабатываемых клубочковой зоной (В.Б Розен, 1994, ИИ. Дедов, 2000) Последнее представляет интерес, так как данные гормоны обладают анаболическими свойствами, а их введение беременным крысам приводит к большой продвинутое™ в развитии клеток макроглии у однодневного потомства (НА Юрина, И.Г Павлова, 1992), а большая активность ГСДГ в клубочковой зоне надпочечников матери сочетается с опережающим развитием мозга их новорождённого потомства (Б Я. Рыжавский, 2006)

Изучение семенников потомства 8-9-месячных самок также выявило их отличия от таковых у потомства 4-4,5-месячных. Они проявлялись более высокой активностью ГСДГ в клетках Лейдига. Таким образом, потомство самок старшей возрастной группы отличалось большей активностью стеро-идпродуцирующих клеток в коре надпочечниках и мужских гонадах

Одним из итогов изучения потомства мозга интактных животных явилось установление зависимости между характеристиками морфометрии коры, ее нейронов и массы органа Эти зависимости были исследованы при помощи корреляционного анализа

У однодневного потомства 4-4,5-месячных самок обнаружены положительные корреляции между величиной массы мозга и показателями, такими как число ядрышек в нейронах V слоя ПТД (г=0,42), площадь сечения ядер нейронов II слоя ПТД (г=0,33), площадь сечения ядер нейронов V слоя ПТД (г=0,42), число ядрышек в нейронах II слоя СТД (г=0,4), число ядрышек в нейронах V слоя СТД (г=0,49), площадь сечения ядер нейронов V слоя СТД

(п=0,34), площадь сечения ядрышек в нейронах гиппокампа (г=0,41), площадь сечения ядер нейронов гиппокампа (1=0,3). Отрицательные корреляционные зависимости наблюдались между массой мозга и количеством нейронов в V слое ПТД (г=-0,3) и V слое СТД (г=-0,57), что отражает вклад уменьшения плотности расположения нейронов, обусловленных их размерами, ростом отростков, глии, в увеличение объема коры головного мозга Эти зависимости, выявленные нами, не являются априорно очевидными, а их наличие, по нашему мнению, позволяют более высоко оценивать такой параметр как масса мозга, при изучении ранних этапов его органогенеза

У потомства 8-9-месячных самок подобные зависимости между массой головного мозга с морфометрическими характеристиками его коры также были подтверждены, хотя количество достоверных корреляций уменьшалось Эти результаты позволяют полагать, что процессы роста мозга крыс, с одной стороны и формирования коры и ее нейронов, с другой стороны, взаимосвязаны, причем характер связей однотипен у потомства 4-4,5-месячных и 8-9-месячных самок

Таким образом, при изучении потомства интактных животных была установлена связь между репродуктивными потенциями самок и уровнем развития головного мозга их новорождённого потомства Доказательства этому были получены при проведении соответствующих экспериментов

В нашей лаборатории была разработана методика уменьшения численности пометов у крыс Данный эффект достигался удалением правого маточного рога Операция была проведена на 2-2,5- и 6-7-месячных самках Были получены пометы, в которых количество крысят варьировало от 1 до 8 (в среднем 6,4). Изучение их мозга подтвердило предположение о роли сниженной репродуктивной способности самок-крыс в опережающем развитии мозга их однодневного потомства

Таблица 3

Влияние экспериментального уменьшения численности пометов у самок-крыс на морфометрические показатели развития головного мозга их однодневного потомства

показатели Потомство 4 Оп -4,5-месячных иитактиых самок руппа - контроль) Потомство 4-4,5-месячшых самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов (2 группа - опыт)

самкн и самцы самкн самцы самки и самцы самки самцы

Масса тела, г 5,6*0,08 5,6*0,1 5,6*0,2 6,4*0,1* 6,4*0,2# 6,5*0,2#

Масса мозга абс., мг отн, мг/г полушария, мг 232,2*4 41,8*0,4 76,3*1,4 229,6*5,5 42,1±0,5 75,2*2,1 235*6 41,6*0,6 77,4*1,9 261,4*7* 41*0,7 87*2,4* 258*10, т 41,6*0,9# 86*3,6 265*83# 403*1,2# 88*3,5

Толщина, мкм 1 слоя ПТД СТД Коры ПТД СТД 57*2,2 57*1,7 541 ±7,9 520*83 55*3,4 57*2,6 550*8,9 527±14,4 56,7*2,7 58*2,1 5303*13 513*9,9 65*2,6* 64*4,5 591*10,9* 534*20,8 67*3,6# 67±4# 607*15# 518*29 62*3,8 61*9,1 570*11,4# 553*303

Площадь ядрышек, мкм3 11-й слой ПТД СТД V -й слой ПТД СТД гиппокамп №0,04 1,3*0,02 13*0,04 1,4*0,04 1,5*0,04 13*0,04 13*0,03 1,3±0,03 1,3*0,04 1,5*0,06 13*0,06 13«,02 13*0,04 1,4*0,04 1,6±0,06 1,4*0,05 13*0,04 1,6*0,06* 1,4*0,05 1,5*0,06 1,4*0,07 13*0,05 1,6±0,07# 1,4*0,09 1,6*0,09 1,4*0,07 13*0,06 1,6±0,1# 13*0,05 1,5*0,07

Концентрация НК в ядрышках, уел ед 11-й слой ПТД СТД У-й слой ПТД СТД Гиппокамп 0,617*0,03 0,535*0,02 0,589*0,03 0,508*0,02 0,466*0,02 0,605*0,05 0,547*0,03 0,571*0,04 0,507±0,03 0,471*0,02 0,630140,03 0,522*0,03 0,608*0,04 0,508*0,03 0,460*0,03 0,454*0,02* 0,468*0,03 0,404*0,02* 0,462*0,03 0391*0,02* 0,461*0,02# 0,470*0,04 0,423*0,03# 0,469*0,04 0382*0,03# 0,444*0,03# 0,466*0,04 0379*9,03# 0,454*0,05 0,403*0,03

Плошадь сечения ядер, мкм1 11-и слой ПТД СТД У-н слой ПТД СТД гиппокамп 30,7*1,2 25,2*0,8 35,8±0,7 32,5*0,6 40,4*1,6 31,1*1,6 25,6*1,2 36,6*0,8 33,1±0,6 39,9*2,8 30,3*1,7 24,9*0,9 34,9*1,1 31,7±1 40,8*1,2 32,5*1,2 28,4*1,2* 42,9*13* 353*1* 45,6*1,6* 30,1*1,4 28,4*13 41,9*1,6# 353*1,5 46,1*2,9 35,5±13&# 28,4*2 443*2,9# 35,4*1,6 44,8*1,1#

Концентрация НК в ядрах уел ед. 11-й слой ПТД СТД V -й слой ПТД СТД гиппокамп 0,460*0,03 0,406*0,01 0,424*0,02 0377*0,02 0334*0,01 0,450*0,04 0,41б±0,02 0,406*0,03 0380*0,02 0,341*0,02 0,470*0,03 0395*0,02 0,444*0,03 037240,03 0326*0,02 0331*0,01* 0360*0,02* 0,293*0,02* 0342*0,02 0,292*0,02* 0336*0,02# 0351*0,03 0304*0,02# 0,343*0,03 0,277*0,02# 0326*0,03# 0371*0,03 0,280*0,03# 0340*0,04 0313*0,03

Число нейронов в поле зрения, V-и слой ПТД СТД 20*0,7 26*0,8 20*1 26*1 20*1 26*13 25*13* 31*1,2* 25*1,7# 32*1,7# 26±2# 29*1,6

Примечание *-различия с 1-й группой статистически достоверны, & - внутригруп-

повые половые различия статистически достоверны, #- достоверные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы

Как следует из приведенных в таблице 3 результатов у потомства 44,5-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов отмечались увеличение массы головного мозга, полушария, толщины I слоя и коры ПТД, площади сечения ядер нейронов V слоя ПТД, II и V слоя СТД и гиппокампа Уменьшение концентрации НК в ядрышках и ядрах нейронов II и V слоев ПТД и СТД, то есть имелись признаки большей продвинутое™ мозга в развитии И только один параметр - количество нейронов в стандартном поле зрения V слоя ПТД и СТД, был достоверно больше чем в контроле, не укладываясь в тапичную для этого картину

Таким образом, сниженные репродуктивные потенции 4-4,5-месячных самок способствовали появлению морфологических отличий неокортекса и гиппокампа у их потомства по сравнению с таковыми у потомства молодых интактных самок

Потомство 8-9-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов, имело значительно меньше морфометрических отличий коры мозга и ее нейронов от соответствующих показателей в контроле В потомстве самок старшей возрастной группы признаки опережающего развития мозга в большей степени были характерны для особей женского пола, которые отличались большей толщиной неокортекса ПТД и меньшим количеством нейронов в стандартом поле зрения V слоя ПТД

Таблица 4

Влияние экспериментального уменьшения численности пометов у самок-крыс на морфометричеекие показатели развития головного мозга их однодневного потомства

Показатели Потомство (Irl i-9-месичных интактных самок руппа - контроль) Потомство 8-9-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов (2 группа - опыт)

самки и самцы самки самцы самки и самцы самки самцы

Масса тела, г 5,9*0,2 6,2*0,4 6,9*0,3 6,8*0,1* 7*0,1# 7,2*0,2

Масса мозга абс., мг отн , мг/г полушария, мг 272*9,6 43,5*1,7 93,2*3,5 260,3*13,8 44,8*3 87,6*4,7 283*12,7 42,1*1,8 98,8*43 269*5,4 38,4*0,7* 89*1,4 268,6*6,7 38,7*1,1 89*2 268,5*9,1 38,1*0,9 88,5±2#

Толщина, мкм 1 слоя птд СТД Коры ПТД СТД 61*4,4 53*4,3 574*16^ 506*15,7 61*5,6 52±7,6 564*21,2 513±23,5 61*7,4 54*4,7 584*26 498*22,6 68*4,6 58*1,5 616*9* 519*9 65*7,9 59*1,9 616*15,2# 525*9,3 71*5,3 58*2,4 617*11,1 512*16

Число нейронов в поле зрения, У-й слой ПТД СТД 23*1,7 29*1,9 25*1,1 27,8*2,5 21,3*3,3 30,2*3 20*1,5 24*1,7* 19,5*2,1# 24*2,9 20,4*2,4 24,2*2,1

Примечание *- различия с 1-й группой статистически достоверны, #- достовер-

ные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы (рХ),05)

Как видно из приведенных данных меньшее количество различий мозга у потомства крыс старшего возраста можно трактовать как свидетельство того, что у потомства старых самок уже до операции задействованы (в значительной мере) те механизмы, которые приводят к опережающему развитию головного мозга, поэтому эффект операции у них меньше, чем у более молодых животных

Параллельно с изменениями показателей развития мозга у потомства 44,5-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов имелись отличия надпочечников и семенников по сравнению с контролем Так, самки экспериментальной группы имели более высокую активность ГСДГ во всех зонах коры надпочечников, самцы - только в клубочковой зоне Эти особенности привлекают внимание в связи с тем, что гормоны клубочковой зоны коры надпочечников обладают анаболическим эффектом и влияют на органогенез мозга, его нейроны и глиоциты (H.A. Юрина, ИГ Павлова, 1992, В Б Розен, 1994).

Таблица 5

Влияние экспериментального уменьшения численности пометов у самок-крыс на морфо- и цитохимические показатели развития надпочечников и семенников их однодневного потомства

Показатели Потомство 4 (Irl -4,5-месячных интактных самок руппа - контроль) Потомство 4-4,5-месячиых самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов (2 группа - опыт)

самки и самцы самки самцы самки и самцы самки самцы

Толщина коры надпочечника, мкм 356*11,1 368*15 344*10 387*20,1 395*28,7 376*29

Диаметр семенных канальцев, мкм 41*2 43*3,5

Активность ГСДГ,усл.ед., зона клубочковая пучковая сетчатая клубочковая зона/ сетчатая зона Клетки Лейдига 0,296*0,01 0,328*0,01 0,402*0,01 0,738*0,03 0,293*0,02 0,320*0,02 0,378*0,02 0,772*0,03 0,300*0,02 0,337*0,02 0,430*0,02 0,701*0,05 0,481*0,02 0,394*0,03* 0,425*0,03* 0,474*0,03* 0,852*0,05* 0,404*0,04# 0,423*0,04# 0,491*0,04# 0,824*0,«5 0,381*0,03# 0,428*0,05 0,453*0,05 0,887*0,1 0,441*0,03

Примечание *- различия с потомством молодых интактных самок статистически достоверны, Я— достоверные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы

Сходная закономерность была выявлена и у потомства 8-9-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью пометов, по сравнению с группой потомства 8-9-месячных интактных самок

Таблица 6

Влияние экспериментального уменьшения численности пометов у самок-крыс на морфо- и цитохимические показатели развития надпочечников и семенников их __однодневного потомства_

Показатели Потомство (1Г| (-9~месичных интактных самок руцпа - контроль) Потомство 8-9-месячных самок с экспериментально уменьшенной численностью помепгов (2 группа - опыт)

самки и самцы самки самцы самки и самцы самки самцы

Толщина коры надпочечника, мкм 326*17,4 345*21 308*27,6 355*9,9 352*15,8 359*13,4

Диаметр семенных канальцев, мкм 41,4*1,4 36,6*2,9

Активность ГСДГ, уел ед., зона, клубочковая пучковая сетчатая клубочковая зона / сетчатая зона Клетки Лейдига 0,420*0,02 0,457*0,03 0,478*0,04 0,920*0,05 0,419*0,02 0,413*0,03 0,435*0,03 0,982*0,05 0,420*0,04 0,500*0,05 0,520*0,07 0,857*0,09 0,641*0,04 0431*0,04* 0,552*0,03* 0,593*0,04* 0,903*0,04 0,544*0,06# 0,556*0,02# 0,582*0,03# 0,931*0,07 0,518*0,06 0,548*0,07 0,603*0,07 0,874*0,06 0,621*0,03

Примечание *- различия с потомством старых интактных самок статистически достоверны, #- достоверные различия у самок и самцов 2 группы, с соответствующими особями 1 группы

Эффект экспериментального уменьшения численности пометов на показатели развития мозга потомства у молодых самок был более выражен, чем у самок более старшего возраста.

Таким образом, в работе получены данные, способствующие по нашему мнению, лучшему пониманию органогенеза головного мозга, факторов, оказывающих влияние на этот процесс, а также впервые экспериментально доказана его зависимость от репродуктивных способностей матери

Выводы

1 Головной мозг новорожденных крыс характеризуется высокой вариабельностью показателей развития (масса мозга и полушария, толщина коры, размеры нейронов, их ядер и ядрышек, концентрация в них нуклеиновых кислот). Впервые показано, что большей массе мозга новорожденных животных соответствуют морфометрические показатели

его коры, нейронов, отражающие большую продвинутость органа в развитии

2 Возраст самок крыс является фактором, оказывающим существенное влияние на развитие мозга потомства Потомство 8-9-месячных самок отличается от потомства 4-4,5-месячных самок большей массой мозга, полушария, толщиной неокортекса, размерами ядер нейронов во II и V слоях ПТД, СТД и гиппокампа, более высокой концентрацией в ядрах и ядрышках нейронов нуклеиновых кислот. Совокупность этих отличий свидетельствует о большей продвинутости в развитии мозга у потомства самок старшей возрастной группы

3. Масса головного мозга новорожденных крыс имеет достоверные корреляционные связи с морфометрическими характеристиками его коры, нейронов коры, которые однотипны у потомства 4-4,5- и 8-9-месячных самок. Выраженность этих связей большая у потомства самок младшей возрастной группы

4 Надпочечники однодневного потомства 8-9-месячных самок отличаются от надпочечников потомства 4-4,5-месячных самок более высокой активностью ГСДГ в клубочковой, пучковой зонах, большей величиной соотношения активности ГСДГ в клубочковой зоне к таковой в сетчатой, семенники — большей активностью ГСДГ в клетках Лейдига

5 Репродуктивные потенции самок-крыс оказывают выраженное влияние на развитие головного мозга потомства Экспериментальное уменьшение численности пометов у 4-4,5- и 8-9-месячных крыс приводит к изменениям показателей развития мозга у их потомства Они включают в себя большую массу головного мозга, толщину I слоя и коры ПТД, площадь сечения ядер нейронов V слоя ПТД, СТД, гиппокампа, меньшую концентрацию НК в ядрышках и ядрах нейронов II и V слоев ПТД и СТД. Совокупность данных отличий свидетельствует об опережающем развитии мозга у животных экспериментальной группы. Данный

эффект в большей степени выражен у потомства 4-4,5-месячных самок

6. Для новорожденных крыс из экспериментально уменьшенных пометов характерна более высокая, чем в контроле, активность ГСДГ в адрено-кортикоцитах всех зон коркового вещества надпочечников

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Рыжавский Б Я Корреляции морфологических характеристик мозга 1-и 40- дневных крыс и их поведенческих реакций [Текст] / Б Я Рыжавский, Е П Матвеева, С Н Баранова// Дальневосточный медицинский журнал -2005 №4.-С 82-85 2 Рыжавский Б Я. Морфометрический и статистический анализ макро- и микроскопических характеристик головного мозга и их связей с показателями гистофизиологии коры надпочечников у новорожденных крыс [Текст] / Б Я Рыжавский, Б П Матвеева, С Н Баранова // Бюл эксперим биологии и медицины -2005 -Т 140, №12 - С 691-694 3. Рыжавский Б Я Сопоставления показателей поведенческих реакций неполовозрелых крыс с морфометрическими и гистохимическими характеристиками головного мозга, надпочечников и гонад [Текст] / Б Я Рыжавский, С Н. Баранова, Е В Васильева, И Р Еременко, Е П Матвеева // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга сборник статей Всероссийской научной конференции с международным участием - М - 2005 - С 223-226

4 Рыжавский Б Я Влияние экспериментального уменьшения численности пометов у самок-крыс на показатели развития головного мозга и эндокринных желез их потомства [Текст]/ Б Я Рыжавский, С Н Баранова Е П Матвеева // Бюл. эксперим биологии и медицины - 2007 -Т 143,№3 -С 349-353

5. РыжавсКий Б Я Масса мозга и морфометрические характеристики нейронов коры новорожденных крыс корреляции с показателями развития в следующие периоды онтогенеза [Текст]/ Б Я Рыжавский, С.Н Баранова, Е П Матвеева //Развитие головного мозга отдаленные последствия влияния некомфортных условий - Хабаровск Издательство ДВГМУ, 2006 - С 46-56 Список сокращений ПТД - переднетеменная доля, СТД - собственно теменная доля, НК - нуклеиновые кислоты,

Т 1 ПТД - толщина молекулярного слоя переднетеменной доли, Т 1 СТД - толщина молекулярного слоя собственно теменной доли, К ПТД - толщина коры переднетеменной доли, К СТД - толщина коры собственно теменной доли, ЧН ПТД - число нейронов переднетеменной доли, ЧН СТД - число нейронов собственно теменной доли, ГСДГ - (ЗР-гидроксистероид+оксиредуктаза) гидроксистероиддегидро-геназа

Матвеева Елена Павловна

Влияние уровня репродуктивных потенций самок крыс на показатели развития головного мозга, надпочечников и семенников их новорожденного потомства

03.00 25 - гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации на соискании ученой степени кандидата медицинских наук

Формат 60x84/16 Бумага офсетная Гарнитура «Тайме». Печать оперативная. Уел печ. л. 1,40. Уч изд л. 1,89. Тираж 16. Заказ 1-193

Отпечатано в издательском центре института повышения квалификации специалистов здравоохранения 680009, г Хабаровск, ул Краснодарская, 9.