2013 год № 4

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Колебания в уровне половых гормонов в организме существенно изменяют деятельность головного мозга и отдельных его структур, могут приводить к нарушениям высших психических функций [1, 3, 4, 5, 9, 11, 12, 13, 14, 15]. Изменения уровня и соотношения андрогенов, эстрогенов и кортикостероидов могут быть причиной дисфункций регуляторных систем мозга и, как следствие, изменения вегетативных, когнитивных функций и поведения, а также таких существенных компонентов развития мозга и его функционирования, как процессы миелинизации, апоптоз, свободнорадикальное окисление [3, 4, 9, 11, 13]. Анализ данных литературы свидетельствует о том, что изучение влияния половых стероидов на мозг проводилось преимущественно физиологами, биохимиками и клиницистами [1, 3, 9]. Морфологические исследования влияния половых гормонов на мозг ограничивались преимущественно анализом их действия на отделы органа, которые непосредственно связаны с регуляцией процессов репродукции, тогда как действие половых стероидов на другие отделы мозга освещены в гораздо меньшей степени [2, 4, 7, 9, 11, 13]. В частности, в доступной литературе нами не было обнаружено данных о влиянии снижения концентрации половых стероидов в крови на численность глиоцитов и ее соотношение с численностью нейронов в коре мозга. Исследование данного вопроса проведено в настоящей работе.

Материалы и методы

Исследовался мозг крыс обоего пола, которых в 60-дневном возрасте подвергли двусторонней гонадэктомии под эфирным наркозом (2 помета, n=17). Контролем явились животные, взятые из тех же пометов, что и подопытные, подвергнутые в 60-дневном возрасте ложной операции (n=14). Животные содержались в условиях одного вивария, корм и воду получали ad libitum. Забой крыс контрольной и экспериментальной групп производили одновременно, декапитацией в утренние часы на 90-й день жизни. Определяли массу тела, головного мозга, правого полушария. Левое полушарие фиксировали в жидкости Карнуа, затем разрезали в переднетеменной (ПТД) и собственно теменной (СТД) долях строго перпендикулярно длиннику и верхней поверхности и заливали в парафин. Срезы толщиной 7 мкм окрашивали 1 % метиленовым синим и галлоцианином по Эйнарсону на нуклеиновые кислоты. На этих препаратах проводилось морфометрическое изучение ПТД, СТД и гиппокампа.

Оно включало в себя:

1) Определение толщины коры головного мозга. В каждом случае измерение проводилось в 3 участках, при помощи окуляр-микрометра МОВ-15, при увеличении объектива ×3,7.

2) В слоях II и V неокортекса и поля САI гиппокампа производили определение плотности расположения нейронов, для чего подсчитывали количество клеток в 5 стандартных (S=10 000 мкм2) полях зрения каждого слоя при увеличении окуляра ×10, объектива ×40.

3) В этих же зонах неокортекса и гиппокампа определялось среднее суммарное количество глиоцитов в поле зрения, а также (в их числе) клеток сателлитной глии.

Полученные данные обрабатывали с помощью программы Statistica 6.0. Межгрупповые различия считали достоверными при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Масса тела животных, подвергнутых в 2-месячном возрасте гонадэктомии, в 3-месячном возрасте не имела межгрупповых отличий у животных обоего пола. Гонадэктомия не отразилась и на массе их головного мозга и полушария. У подопытных самцов они равнялись 1 712±20 и 607±10,6 мг соответственно (в контроле - 1712±21 и 596±7,9 мг), у самок - 1667±14 и 577±7,8 мг (в контроле - 1660±16 и 584±12 мг). Морфометрический анализ показал, что у подопытных самцов толщина неокортекса ПТД (1 755±17 мкм) была достоверно увеличена в сравнении с контролем (1 615±49 мкм). У самок межгрупповые показатели были сходной направленности, но статистически недостоверными. Толщина коры СТД как у самцов, так и у самок не имела статистически значимых межгрупповых различий.

ЧП нейронов в мозге у самцов в слое II ПТД достоверно превышала контрольные показатели на 34 %, в слое V ПТД - на 25 %. У самок экспериментальной группы число нейронов в стандартном поле зрения в слоях II и V ПТД также достоверно возросло (на 16 и 11 % соответственно, р<0,05) по сравнению с контрольной группой (таблица). В слое II СТД количество нейронов в стандартном поле зрения у самцов крыс имело значение 21,8±0,66, что на 24 % было выше, чем в контроле - 17,5±1 (р<0,05). ЧП нейронов гиппокампа у экспериментальных самцов составила 25,6±0,7 против 21,9±0,5 в контроле (р<0,05). У самок достоверных межгрупповых отличий по данным показателям не обнаружено (таблица).

Изложенные данные в совокупности (увеличенная или не имеющая достоверных различий толщина коры в сочетании с увеличенной ЧП нейронов) могут, по-видимому, расцениваться как свидетельство большего суммарного количества нейронов у гонадэктомированных крыс обоего пола в исследованных областях коры. В связи с этим, возникает вопрос о возможных механизмах, обусловивших это. Учитывая данные литературы, можно предполагать, что указанные отличия могут быть результатом снижения уровня апоптотической гибели нейронов, постоянно происходящей в коре мозга или/и усилением постнатальной дифференцировки нейронов из клеток-предшественников, наличие которой в головном мозге доказано в последние годы [8, 9].

Изучение ЧП глиоцитов показало, что межгрупповые различия у самцов проявлялись увеличением у орхэктомированных крыс сателлитоцитов в слое II ПТД, а также глиоцитов и сателлитоцитов в гиппокампе. Таким образом, в этих областях коры имелись однонаправленные изменения показателя нейроцитов и глиоцитов (таблица). В результате этого, отношение глия-нейроны в них, по-видимому, останется близким к контрольному. В то же время, в слое V ПТД, слое II и V СТД, в которых ЧП нейронов повысилась, а ЧП глиоцитов осталась без выраженных отклонений от контроля, отношение глия-нейроны (в том числе - сателлитоциты-нейроны) будут уменьшены. Можно предполагать, что такие изменения в соотношении численности нейронов и глии увеличивают "нагрузку" на глиальные клетки и могут ухудшать условия функционирования нейронов.

В коре мозга гонадэктомированных самок ЧП глиоцитов возросла в слое II и V ПТД, причем это было характерно как для всех глиоцитов, так и для клеток сателлитной глии. В гиппокампе была увеличена суммарная ЧП глиоцитов, тогда как число сателлитоцитов в стандартном поле зрения не отличалось от контрольного. ЧП глиоцитов и отдельно - сателлитоцитов в слое II и V СТД не имела достоверных межгрупповых различий. Сопоставление этих данных с данными о численной плотности нейронов в коре мозга самок показывает полное совпадение характера изменений ЧП исследованных клеточных популяций - нейронов и клеток глии (таблица).

В связи с этим у самок соотношение глиоциты (сателлитоциты)-нейроны у овариоэктомированных крыс будет близким к таковому у контрольных животных. Можно предполагать, что это отражает большую устойчивость самок к резкому падению уровня половых стероидов по сравнению с самцами, что может быть обусловлено "адаптированностью" самок к постоянно происходящим циклическим колебаниям концентрации этих гормонов, а также резким изменениям их содержания при беременности.

Анализ полученных данных свидетельствует также о том, что изменения ЧП нейронов и глиоцитов различались в разных областях коры. Максимально выраженными они были в слое II (ассоциативные корковые нейроны) и V (эфферентные корковые нейроны) ПТД, обозначаемой как соматосенсорная кора. Минимальными они были в СТД (таблица), являющейся зоной перекрытия анализаторов [2, 6, 10].

Таким образом, гонадэктомия самцов и самок крыс, приводящая к резкому снижению концентрации половых стероидов в крови, обусловила увеличение ЧП глиоцитов в коре мозга подопытных животных. Поскольку глиоциты обладают способностью к митотическому делению [6, 8, 9], можно предполагать, что именно его интенсификация приводит к обнаруженному эффекту операции.

В целом полученные результаты можно рассматривать как свидетельство изменений важных морфологических параметров состояния мозга - изменения нейроглиальных соотношений [7, 8, 9], выраженных в разной степени в разных отделах коры, слоях неокортекса, и определяющих функциональные свойства нейронов и, как следствие, всего мозга.

Выводы

Полученные данные свидетельствуют, что гонадэктомия молодых половозрелых крыс обоего пола, обусловливающая резкое снижение концентрации половых стероидов, приводит к увеличению ЧП нейронов и глиоцитов в коре мозга. При этом, выраженность указанных отклонений, а также отношение глия-нейроны имеет гендерные особенности и по-разному проявляется в ПТД, СТД, гиппокампе. Эти данные дополняют результаты морфометрического и гистохимического изучения нейронов этих же локализаций при гонадэктомии, опубликованные ранее, и согласуются с ними [3]. В целом, описанные в этой и предыдущих работах [3] морфологические особенности неокортекса и гиппокампа могут рассматриваться как компоненты "морфологического эквивалента" нарушений высшей нервной деятельности, наблюдаемых при выраженном снижении эндокринной функции гонад

Литература

1. 1. Бабичев В.Н. Нейроэндокринный эффект половых гормонов // Успехи физиологических наук. - 2005. - Т. 36, № 1. - С. 54-67.
2. 2. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И. Особенности строения некоторых корковых структур мозга у мужчин и женщин // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга: материалы Всерос. конф. с междунар. участием. - М., 2005. - С. 63-66.
3. 3. Демидова О.В., Рыжавский Б.Я. Влияние половых стероидов на развитие головного мозга // Дальневосточный медицинский журнал. - 2013, № 2. - С. 100-104.
4. 4. Жуковский М.А. Детская эндокринология. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1995. - 656 с.
5. 5. Моренков Э.Д., Петрова Л.П. Гормональная регуляция полового диморфизма асимметрии и асинхронности прозревания крысят и других незрелорождающихся млекопитающих // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга: материалы Всерос. конф. с междунар. участием. - М., 2006. - С. 303-306.
6. 6. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. - Владивосток: Медицина ДВ, 2003. - 251 с.
7. 7. Оржеховская Н.С. Половой диморфизм нейроглиальных соотношений в лобных полях мозга человека // Морфология. - 2005. - Т. 127, № 1. - С. 7-9.
8. 8. Руководство по гистологии. - 2-е изд. - Т.1. - СПб: СпецЛит, 2011. - 831 с.
9. 9. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. - 3-е изд. - Хабаровск: Изд-во ДВГМУ, 2009. - 278 с.
10. 10. Светухина В.М. Цитоархитектоника новой коры мозга в отряде грызунов (белая крыса) // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1962. - Т. 42, № 2. - С. 31-45.
11. 11. Федотова О.Ю., Сапронов Н.С. Влияние тестостерона и эстрадиола на обучение и поведение кастрированных крыс обоего пола // Патологическая физиология и клиническая терапия. - 2001. - № 3. - С. 19-21.
12. 12. Gur R.C., Turetsky B.I., Matsui M., et al. Sex differences in brain gray and white matter in healthy young adults: correlations with cognitive performance // J. Neurosci. - 1999. - Vol. 9, № 10. - P. 4065-4072.
13. 13. Luine V.N., Richards S.T., Wu V.Y., et al. Estradiol enhances learning and memory in a spatial memory task and effects levels of monoaminergic neurotransmitters // Horm. Behav. - 1998. - Vol. 34, № 2. - P. 149-162.
14. 14. Peper J.S., Brouwer R.M., Schnack H.G., et al. Sex steroids and brain structure in pubertal boys and girls // Psychoneuroendocrinology. - 2009. - Vol. 3, № 34. - P. 332-342.
15. 15. Swaab D.F., Hoffman M.A. Sexual differentiation of the human hypothalamus ontogeny of the sexually dimorphic nucleus of the preoptic area // Dev. Brain Res. - 1988. - Vol. 44. - Р. 314-318.