2017 год № 1

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Известно, что развитие головного мозга зависит от большого числа средовых факторов. В частности, установлено, что факторы, приводящие к акселерации, ускоряют темпы развития ГМ [5, 6]. Известно также, что ускорение темпов соматического развития животных может быть следствием приема ряда лекарственных препаратов, в частности, антибиотиков [6, 12], что обусловило их применение для стимуляции темпов роста сельскохозяйственных животных [12]. В то же время, влияние антибиотиков на развитие головного мозга не изучено. Среди антибиотиков имеются препараты, применяющиеся и при лечении опухолей, в том числе, у детей. К ним относится, в частности, блеомицин - препарат, представляющий смесь гликопептидных антибиотиков, обладающий противоопухолевым действием [7]. Его изучение привлекает внимание и в связи с его побочными эффектами, включающими активацию образования свободных радикалов, токсическое действие на легкие, развитие пневмофиброза [1, 3]. В связи с этим в настоящей работе исследовалось влияние блеомицина на показатели состояния коры ГМ, закономерно меняющиеся в процессе онтогенетического развития органа, а также при изменениях его функционального состояния.

Материалы и методы

Исследование проведено на крысах линии Вистар из 2 пометов (по 10 и 8 крысят), каждый из которых был разделен пополам. Животным опытной группы (n=9) в возрасте 30, 31, 32 суток ежедневно внутрибрюшинно вводился блеомицин, растворенный в физрастворе, в дозе 1 мг/кг. Контрольная группа (n=9) состояла из интактных крыс. Подопытные и контрольные животные содержались в одних клетках, корм и воду получали ad libitum. Эвтаназию крыс обеих групп проводили одновременно при достижении ими возраста 45 суток. Левое полушарие ГМ животных фиксировали в жидкости Карнуа. Парафиновые срезы, толщиной 7 мкм, полученные из СТД, окрашивали галлоцианином. На них при помощи окуляр-микрометра МОВ-15 измеряли толщину коры и ее слоя I, а также, с помощью компьютерной морфометрии, на аппарате "Мекос"- площади сечения ядрышек, ядер и цитоплазмы нейронов слоя II и V СТД и поля I гиппокампа, концентрацию РНК в цитоплазме этих нейронов как описано в [6].

Процессы свободнорадикального окисления исследовали методом хемилюминесценции (ХМЛ). Регистрацию ХМЛ в гомогенатах правого полушария ГМ крыс осуществляли на люминесцентном спектрометре LS 50B "PERKIN ELMER" по методикам, описанным ранее [2]. Определяли: S_sp - светосумму за 1 минуту спонтанной ХМЛ, величина которой прямо коррелирует с интенсивностью свободнорадикального окисления h - амплитуду быстрой вспышки Fe²⁺-индуцированного свечения, свидетельствующую о содержании гидроперекисей липидов; S_ind-1 - светосумму за 4 минуты Fe²⁺-индуцированного свечения, величина которой зависит от скорости образования перекисных радикалов; H - амплитуду H₂О₂-индуцированного люминол-зависимого свечения, величина которой обратно коррелирует с перекисной резистентностью субстрата; S_ind-2 - светосумму за 2 минуты H₂О₂-индуцированной люминол-зависимой ХМЛ, величина которой обратно коррелирует с активностью антиоксидантной антирадикальной защиты (АОРЗ). Интенсивность ХМЛ, измеренную в милливольтах, рассчитывали на 1 г влажной ткани, взятой во время забоя животных, и выражали в относительных единицах. Статистическую обработку данных проводили при помощи программы Statistica.

Результаты и обсуждение

Изучение гистологических препаратов не выявило в СТД и гиппокампе подопытных крыс признаков альтерации, дистрофических изменений. Таким образом, введение блеомицина не приводило к морфологическим изменениям в коре головного мозга, характерным для последствий, формирующихся в легких под влиянием введения этого препарата, в частности, пневмофиброза, разрушения паренхиматозных структур [1, 3].

Морфометрический анализ показал, что толщина коры в СТД, являющейся ассоциативной зоной неокортекса [4], у подопытных крысят была больше, чем у интактных животных, толщина молекулярного слоя при этом не имела межгрупповых различий. Число нейронов в стандартной площади среза слоя II и V также практически не различалось в сравниваемых группах (табл. 1), что может свидетельствовать об отсутствии усиленной гибели нейронов в этих слоях коры у подопытных крыс. Размеры цитоплазмы и ядер нейронов слоя II и V СТД, а также гиппокампа, не различались в коре подопытных и контрольных животных. В то же время, размеры ядрышек в нейронах слоя V и гиппокампа у подопытных крыс были достоверно большими, чем у контрольных, в нейронах слоя II наблюдалась тенденция к их увеличению. Концентрация РНК в цитоплазме нейронов слоя II, V СТД и гиппокампа была в ГМ подопытных крыс больше, чем у контрольных (табл. 1). Таким образом, исследованные ассоциативные и эфферентные нейроны неокортекса и гиппокампа у подопытных крыс имели морфометрические и гистохимические признаки более интенсивного, чем в контроле, синтеза РНК. Эти отличия могут быть отражением ускоренного развития коры или/и повышенной функциональной активности изучавшихся нейронов [4]. Признаком первого можно считать и большую толщину коры СТД в мозге подопытных крысят.

ХМЛ-анализ (табл. 2) продемонстрировал, что воздействие блеомицина умеренно интенсифицировало процессы свободнорадикального окисления, о чем свидетельствовало достоверное увеличение показателей S_sp, h и S_ind-1 на 20 %, 26 % и 33 %, соответственно. Накопление продуктов свободнорадикального окисления сопровождалось ослаблением антиоксидантной и антирадикальной защиты и снижением перекисной резистентности: величина S_ind-2 и амплитуда H возросли на 23 % и 25 %, соответственно.

Ранее нами было установлено [3], что при аналогичном режиме введения блеомицина в легких развивались выраженные деструктивные изменения на фоне тяжелого оксидативного стресса (ХМЛ-показатели легочных гомогенатов подопытных крыс превышали контрольные уровни в 2,6-3,4 раза). Считается, что цитотоксический эффект блеомицина обусловлен индукцией образования свободных радикалов, которые вызывают в конечном итоге повреждения ДНК, приводящие к гибели клеток [11].

Вследствие того, что расщепляющий блеомицин фермент - блеомицин-гидролаза отсутствует в легких, именно они подвергаются более интенсивному и длительному воздействию избытка свободных радикалов, что и обусловливает пневмотоксичность этого антибиотика [9]. Зарегистрированное в наших исследованиях отсутствие патоморфологических изменений на фоне умеренной активации продукции свободных радикалов в ГМ крыс, подвергнутых воздействию блеомицина, вероятно, обусловлено высоким содержанием в нейронах инактивирующего фермента - блеомицин-гидролазы [10]. Кроме того, следует учитывать, блеомицин подавляет синтез нуклеиновых кислот (преимущественно ДНК) и белка, действуя на клетки, находящиеся как в митотическом цикле, так и вне его, и проявляя большую активность в фазе G₂ [7]. В связи с этим можно предполагать, что деструктивные изменения в коре мозга подопытных крыс не развивались и вследствие того, что зрелые нейроны коры являются неделящимися клетками, и поэтому малочувствительными к повреждающему действию блеомицина.

Более высокие уровни генерации свободных радикалов в ГМ, сопровождающиеся морфометрическими и гистохимическими изменениями, свидетельствующими об ускоренном развитии коры, повышении функциональной активности нейронов, по-видимому, можно оценивать с позиции перехода редокс-регуляции в режимы функционирования, необходимые для успешного прохождения очередного этапа нейроонтогенеза. Это следует, в частности, из данных, свидетельствующих о том, что повышение продукции свободных радикалов вызывает активацию экспрессии редокс-сенситивных генов апоптоза - процесса, необходимого для элиминации структур, эффективных на предыдущем этапе нейроонтогенеза, но утративших свое значение на новом этапе развития [8].

Оценивая полученные данные, мы полагаем, что изучение влияния антибиотиков, обладающих противоопухолевым действием, на ГМ, заслуживает дальнейших исследований, в частности, учитывающих зависимость эффектов от дозы и схемы назначения препарата, а также от срока, прошедшего после его отмены.

Литература

1. 1. Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., Демидова О.В. Влияние антиоксиданта эхинохрома А на блеомицининдуцированный пневмофиброз // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2015. - № 9. - С. 329-332.
2. 2. Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., Задворная О.В. Свободнорадикальный статус неокортекса белых крыс и его модификация экзогенными производными тестостерона // Дальневосточный медицинский журнал. - 2011. - № 4. - С. 95-99.
3. 3. Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., Ткач О.В. и др. Влияние перорального введения Эхинохрома А на структурно-метаболические нарушения, индуцированные блеомицином в легких крыс, на раннем этапе постнатального онтогенеза // Дальневосточный медицинский журнал. - 2016. - № 3. - С. 92-96.
4. 4. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. - Владивосток: Медицина ДВ, 2003. - 252 с.
5. 5. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. - Хабаровск: Изд-во ДВГМУ, 2009. - 277 с.
6. 6. Рыжавский Б.Я. Головной мозг при экспериментальной акселерации (морфологические аспекты). Хабаровск: Изд-во ДВГМУ, 2015. - 277 с.
7. 7. Энциклопедия лекарств. - М.: ООО "РЛС-2005", 2004. - 1440 с.
8. 8. Chatoo W., Abdouh M., BernierG. p53 pro-oxidant activity in the central nervous system: implication in aging and neurodegenerative diseases // Antioxid.Redox Signal. - 2011. - Vol. 15, № 6. - P. 1729-1737.
9. 9. Della Latta V., Cecchettini A., Del Ry. S., Morales M.A. Bleomycin in the setting of lung fibrosis induction: From biological mechanisms to counteractions // Pharmacol. Res. - 2015. - Vol. 97. - P. 122-130.
10. 10. Kamata Y., ItohY., Kajiya A., et al. Quantification of neutral cysteine protease bleomycin hydrolase and its localization in rat tissues // J. Biochem. - 2007. - Vol. 141, № 1. - P. 69-76.
11. 11. Savu D., Petcu I., Temelie M., et al. Compartmental stress responses correlate with cell survival in bystander effects induced by the DNA damage agent, bleomycin // Mutat. Res. - 2015. - Vol. 771. - P. 13-20.
12. 12. http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st047.shtml.