2015 год № 1

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Темпы онтогенетического развития детей в течение многих десятилетий в разных странах подвергались существенным и разнонаправленным изменениям: акселерации и ретардации, которые могли сменять друг друга. В качестве свидетельств акселерации детей считаются, в частности, опережающие темпы роста массы тела, а также полового развития по сравнению "группой сравнения". При этом признаки акселерации могут наблюдаться в разные периоды онтогенеза, в том числе, у новорожденных [2, 4, 11]. В связи с этим представляют интерес данные литературы, свидетельствующие о том, что масса тела, которая при акселерации увеличивается ускоренными темпами, на ранних стадиях постнатального онтогенеза имеет положительную корреляционную связь с массой головного мозга (ГМ) [1, 8]. При этом вполне обоснованна постановка вопроса о влиянии ускоренного соматического развития на развитие ГМ, его морфофункциональные свойства.

Ранее в нашей лаборатории исследовались морфологические особенности ГМ 14-, 30- и 40-дневных крыс, имевших такие признаки акселерации, как ускоренные темпы роста массы тела, развития эндокринных желез и гонад. Животные, имевшие их, были получены при нахождении в искусственно уменьшенных пометах. Постановка этих экспериментов базировалась на данных о большей скорости роста массы тела у крысят из пометов малой численности. При этом нами было установлено, что ГМ экспериментальных животных отличался от мозга контрольных крыс увеличенной массой, а также показателями развития и цитофизиологии различных корковых нейронов [3, 4, 8, 9, 10].

Настоящая работа является продолжением этих исследований и посвящена изучению особенностей развития мозга животных с признаками акселерации в неонатальном периоде, являющемся одним из критических периодов онтогенеза, характеризующимся высокими темпами изменений ГМ и имеющим особую роль в определении свойств этого органа [6, 8].

Материалы и методы

В работе изучался головной мозг 5-дневных белых крыс. Экспериментальная группа включала животных из трех малочисленных пометов, уменьшение численности которых осуществлялось через сутки после родов путем оставления в помете по 4 крысенка. В качестве контрольной группы исследовались два интактных помета, в каждом из которых было по 12 крысят. Животные из "уменьшенных" и "больших" пометов содержались одновременно в условиях одного вивария, корм и воду получали ad libitum. Условия содержания животных соответствовали нормам международного и российского законодательства. Взвешиванием на электронных весах определяли массу тела, головного мозга, полушария. Для суждения о степени миелинизации волокон из собственно теменной доли (СТД) правого полушария получали криостатные срезы толщиной 30 мкм, которые окрашивали суданом черным В (для выявление липидов). Концентрацию липидов в слое I и белом веществе головного мозга (под неокортексом) измеряли на аппарате "Мекос" при длине волны 600 нм. Левое полушарие мозга фиксировали в жидкости Карнуа. Из переднетеменной доли (ПТД) и СТД, после заливки в парафин, готовили срезы толщиной 7 мкм, которые окрашивали на нуклеиновые кислоты галлоцианином по Эйнарсону. На этих срезах проводили морфометрическое исследование препаратов, включавшее в себя определение толщины коры и слоя I в ПТД и СТД; измерение площади сечения цитоплазмы, ядер и ядрышек нейронов слоев II и V ПТД и СТД, а также поля I гиппокампа. На этих же препаратах при помощи цитоспектрофотометрии, при длине волны 550 нм, определяли концентрацию РНК в цитоплазме данных клеток. Все перечисленные показатели определяли на основании измерений, проведенных в каждом случае, в 25 нейронах каждой локализации. О численной плотности нейронов в коре ПТД и СТД судили на основании подсчета их числа в 5 стандартных полях зрения слоев II и V. Статистический анализ количественных данных проводили с помощью пакета программ Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

Масса тела крыс из уменьшенных пометов в 5-дневном возрасте превосходила таковую у контрольных на 19,1 %. Таким образом, подопытные животные имели важный признак акселерации - значительное опережение темпов роста массы тела, что согласуется с ранее полученными данными [3, 5, 9, 10]. Увеличенные темпы роста массы тела подопытных животных могут быть объяснены лучшей доступностью питания (молока матери), большим вниманием со стороны матери, меньшей конкуренцией за пищу и снижением стрессогенности среды в малочисленных пометах.

Абсолютная масса ГМ у крысят из уменьшенных пометов превышала массу ГМ у крысят контрольной группы на 12,7 % (таблица). Учитывая, что масса ГМ у однодневных крыс - около 230 мг [8], можно рассчитать, что к 5-дневному возрасту у подопытных животных она увеличилась на 248 мг, тогда как в контроле - на 194 мг, то есть темпы прироста массы мозга у крыс из уменьшенных пометов были выше, чем в контроле на 27,8 %. При этом относительная масса мозга у животных сравниваемых групп не имела статистически достоверных различий, свидетельствуя, что в неонатальном периоде при акселерации величины отклонений от контроля темпов роста массы тела и массы ГМ близки. Кроме того, эти результаты говорят о том, что темпы роста мозга в неонатальном периоде у животных из группы контроля не являются предельными и могут быть существенно увеличены при изменении условий развития.

Морфометрический анализ выявил, что показатели развития неокортекса, исследованных корковых нейронов у крысят из малочисленных пометов отличались от таковых у животных из группы контроля. ГМ крысят подопытной группы отличался большей толщиной коры в ПТД и СТД, уменьшенной численной плотностью нейронов в слое II и V ПТД и СТД. В сочетании с данными об увеличении массы полушария эти результаты говорят об увеличении объема коры ГМ у животных с акселерацией, во всяком случае, в ПТД и СТД. В то же время, в связи с уменьшением численной плотности нейронов в исследованных зонах неокортекса, они не доказывают увеличения суммарной численности нейронов в неокортексе.

Измерение площади сечения цитоплазмы, ядер и ядрышек показало их увеличение в исследованных нейронах неокортекса. Большую, чем в контроле концентрацию РНК в цитоплазме нейронов слоя II и V СТД, слоя II ПТД можно расценивать как свидетельство интенсификации синтеза белка в этих клетках. Темпы миелинизации, о которых мы судили по степени суданофилии, в слое I и белом веществе полушария, зависящие, прежде всего, от активности олигодендроцитов, у животных подопытной группы были выше, чем в контроле (таблица).

Примененные нами морфометрические и гистохимические показатели закономерно изменяются в процессе онтогенетического развития ГМ [6, 8], а их межгрупповые отличия в совокупности однозначно свидетельствуют о его опережающем развитии у крысят из малочисленных пометов. Анализ представленных данных выявил также следующую закономерность: хотя исследованные зоны и слои коры мозга функционально различны [6, 7], характер межгрупповых отличий исследованных показателей был в них однонаправленным. По-видимому, это может быть обусловлено как однотипностью изменений условий развития для разных зон мозга у подопытных крысят, так и взаимозависимостью и взаимообусловленностью процесса развития различных частей органа. Наличие достоверных отличий ГМ подопытных крысят почти по всем исследованным показателям от контроля, по-видимому, обусловлено тем, что в первые дни жизни (в неонатальном периоде) зависимость животных от количества молока, внимания матери особенно сильна. С другой стороны, в данном возрасте важнейшими видами "деятельности" крысят являются получение пищи и контакты с матерью, условия которых у животных малочисленных и контрольных пометов существенно различаются. Такое объяснение подтверждается данными о том, что у 14-, 30- и 40-дневных крысят, зависимость которых от матери снижается, количество статистически достоверных различий морфологии ГМ животных из малочисленных и контрольных пометов уменьшается, а характер различий меняется [5, 8, 9, 10].

Оценивая выявленные в работе межгрупповые различия показателей развития мозга, необходимо подчеркнуть, что они обусловлены различиями условий воспитания в течение небольшого срока, всего 4 суток - от однодневного до пятидневного возраста. Сопоставление полученных в работе данных с результатами изучения ГМ однодневных крыс [8] говорит о том, что этот возрастной интервал у крыс отличается исключительно высокими темпами онтогенетических изменений органа. Так, в течение 4 суток масса ГМ увеличивается более чем на 80 %, полушария - примерно вдвое, толщина коры ГМ в ПТД - на 90 %, площадь сечения нейронов слоя V ПТД - в полтора раза, концентрация РНК в их цитоплазме - более чем двукратно, а численная плотность нейронов здесь уменьшается более чем в 3 раза. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что в этом периоде условия, в которых происходит развитие животных, могут существенно влиять на многие стороны развития ГМ, в частности, способствуя его ускорению.

В целом, представленные материалы свидетельствуют о том, что ГМ животных с акселерацией в неонатальном периоде имеет отличия от ГМ контрольных животных по целому ряду показателей. Эти результаты дополняют данные, полученные нами ранее по рассматриваемой проблеме. При этом, оценивая выявленные у животных разного возраста межгрупповые различия, можно вполне обоснованно полагать, что они могут определять не только функциональные особенности мозга животных в каждом исследованном возрасте, но, как следует из данных литературы [8, 12, 13], влиять и на дальнейшее развитие органа. Мы полагаем, что материалы настоящей статьи, как и полученные ранее, могут представлять интерес не только для нейроморфологов, нейрофизиологов, педиатров, а также и для педагогов, обучающих и воспитывающих детей, отличающихся разными темпами развития.

Литература

1. 1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. - М.: Медицина,1990. - 384 с.
2. 2. Година Е.З. Секулярный тренд: история и перспективы // Физиология человека. - 2009. - Т. 35, № 6. - С. 128-135.
3. 3. Еременко И.Р., Васильева Е.В., Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М. Содержание липидов в полушариях мозга и мозжечка у крыс в молочном и препубертатном периоде в норме и при экспериментальном увеличении массы мозга // Дальневосточный медицинский журнал. - 2010. - № 4. - С. 109-111.
4. 4. Красильников В.А., Будук-оол Л.К., Айзман Р.И. Морфофункциональное развитие школьников тувинской и русской национальностей // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 1. - С. 74-81.
5. 5. Литвинцева Е.М. Экспериментально-морфологический анализ влияния уменьшения численности пометов и воспитания в искусственно сформированных пометах на показатели развития головного мозга, надпочечников и гонад у крыс: дисс. … канд. биол. наук. - Владивосток, 2010.
6. 6. Максимова Е.В. Онтогенез коры больших полушарий. - М.: Наука, 1990.
7. 7. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. - Владивосток: Медицина-ДВ, 2003.
8. 8. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. - Хабаровск: Изд-во ДВГМУ, 2009.
9. 9. Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М., Учакина Р.В. Сопоставления величины массы головного мозга с морфометрическими и гистохимическими характеристиками нейронов коры, показателями высшей нервной деятельности у крыс в препубертатном периоде онтогенеза // Бюллетень экспериментальной биологии. - 2009. - Т. 148, № 8. - С. 236-240.
10. 10. Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М., Учакина Р.В. Влияние численности пометов у крыс на показатели развития мозга, гонад и надпочечников // Дальневосточный медицинский журнал. - 2009. - № 1. - С. 85-87.
11. 11. Сауткин М.Ф., Стунева Г.И. Материалы многолетних исследований физического развития школьников // Здравоохранение Российской Федерации. - 2005. - № 1. - С. 55-57.
12. 12. Guestry P. The role of nutrition in brain development // Prev. Med. - 1998. - Vol. 27, № 2. - P. 269-270.
13. 13. Kesler S.R., Reiss A.L., Vohr B., et al. Brain volume reductions within multiple cognitive systems in male preterm children at age twelve // J. Pediatr. - 2008. - Vol. 152, № 4. - Р. 513-520.