2022 год № 2

Аннотация:

Ключевые слова:

Abstract:

Key words:

Введение

Ранние периоды постнатального онтогенеза отличаются наиболее высокими темпами развития ГМ. Это характерно как для ГМ человека, так и животных, в частности, крыс [3, 13]. При этом установлено, что у крыс наиболее высокие темпы прироста массы ГМ и полушарий наблюдаются в течение первого месяца постнатального онтогенеза, то есть в неонатальном и молочном периодах. Параллельно с этим происходит значительное увеличение толщины неокортекса разных отделов полушарий, уменьшение численной плотности нейронов, изменения морфометрических и гистохимических характеристик этих клеток: увеличение размеров перикарионов, ядер, ядрышек, концентрацией РНК и активности ряда ферментов. В последующем возрастные изменения этих показателей существенно замедляются [3]. На онтогенетическое развитие ГМ влияют различные средовые факторы. Они могут нарушать, замедлять или ускорять данный процесс [3, 4, 5, 11].

Установлено, что экспериментальная акселерация крыс, вызванная сокращением численности пометов через одни сутки после родов, сочетается с опережающим развитием их ГМ. Оно проявляется большей массой органа, его полушарий, толщины коры, меньшей численной плотностью нейронов, увеличением глионейрального индекса, активности НАДН- и НАДФН-дегидрогеназы [3, 4]. В то же время, уменьшение числа крысят в помете через 14 суток после родов, также приводящее к увеличению у них массы тела и гонад в возрасте 30 суток, то есть к акселерации [2], не оказало влияния на массу ГМ и полушария, морфометрические характеристики коры собственно теменной доли и нейронов гиппокампа [4]. Эти данные позволяют предполагать, что указанные различия последствий, обусловленных уменьшением численности пометов через разные временные промежутки после родов (через одни или 14 суток), зависят от изменений свойств мозга, его потенций к увеличению темпов развития. Они свидетельствуют также о том, что в первый месяц постнатального периода онтогенеза у крыс имеется несколько возрастных отрезков, различающиеся реакцией ГМ на действие стимулирующих его развитие факторов. Можно предполагать, что они связаны с различиями темпов возрастного развития ГМ в течение разных временных отрезков, составляющих неонатальный и молочный периоды онтогенеза крыс. Изучение данного вопроса, представляя теоретический интерес, может быть полезным для врачей, занимающихся лечением детей различного возраста, имеющих признаки отставания в развитии ГМ. Это обусловлено тем, что ГМ новорожденных, имеющих вследствие патологии беременности, недоношенности, многоплодности [1], низкую массу тела, отличается меньшей, чем в норме, массой ГМ, отставанием в развитии неокортекса [3]. Внимание врачей к данной проблеме возрастает в связи с тем, что дети, родившиеся с низкой массой тела, в последующем нередко имеют сниженные интеллектуальные способности, худшие показатели в учебе [6, 9, 10, 12, 13, 14]. Успешности изучения данной проблемы могут способствовать экспериментальные исследования развития ГМ.

В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы явилось изучение показателей темпов развития ГМ у крыс разного возраста в дорепродуктивном периоде онтогенеза и сопоставление их с особенностями реагирования на действие факторов, стимулирующих темпы развития ГМ животных при сокращении численности пометов, проведенном в разные сроки после родов.

Материалы и методы

Изучали ГМ интактных крыс Вистар из пометов средней численности в возрасте 1, 5, 14, 30 и 60 суток (2 помета каждой возрастной группы, в каждом помете 10-13 крысят), а также беспородных лабораторных белых крыс в возрасте 1 (6 пометов, 61 крысенок), 14 (2 помёта, 20 крысят), 30 (3 помёта, 31 крысенок) и 40 суток (2 помёта, 24 крысенка). Изучались также крысы из пометов, численность которых была уменьшена (экспериментальная группа): 5-суточных, численность которых была уменьшена в возрасте 1 суток (3 помета по 4 крысенка), 14-суточных, у которых численность пометов была уменьшена в возрасте 5 суток (2 помета по 6 крысят), 30-суточных, у которых численность пометов была уменьшена в возрасте 14 суток (2 помета по 6 крысят).

Животные из экспериментальных и контрольных групп содержались в условиях одного вивария, сравниваемые контрольные и опытные группы - одновременно, воду и разнообразный корм получали в свободном доступе ad libitum. Содержание и последующая эвтаназия животных проводилась согласно действующему документу ГОСТ 33216-2014 "Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами". Забой животных контрольных и экспериментальных групп производили одновременно, декапитацией. Взвешиванием на электронных весах определяли массу тела и головного мозга. Левое полушарие фиксировали в жидкости Карнуа, заливали в парафин. Из полушария в собственно теменной доле (СТД) и переднетеменной доле (ПТД) готовили срезы толщиной 7 мкм, окрашивали 1 % метиленовым синим и галлоцианином. На них проводили обзорное изучение. На препаратах, окрашенных метиленовым синим при помощи окуляр-микрометра МОВ - 15, при увеличении объектива ×8, измеряли толщину неокортекса ПТД и СТД.

На основании полученных данных рассчитывались следующие показатели: 1) абсолютная и относительная масса ГМ (мг/г массы тела); 2) среднесуточное увеличение массы ГМ (мг/сутки) в разные возрастные интервалы (от 1 до 5 суток, от 5 до 14 суток, от 14 до 30 суток и от 30 до 60 суток - у крыс Вистар, и в возрасте от 14 до 30 суток и от 30 до 40 суток - у беспородных крыс); 3) процент среднесуточного прироста массы ГМ от ее массы в начале каждого из исследованных возрастных интервалов, который определялся по формуле: среднесуточный прирост массы (мг/сутки): масса ГМ (мг) в начале данного возрастного периода ×100. Результаты обрабатывали с помощью программы Statistica 10.0, с использованием опций дескриптивной статистики. Определялись средняя арифметическая и ошибка средней (M±m), различия считали статистически значимыми при P<0,05.

Результаты и обсуждение

Изучение массы ГМ у крыс разного возраста показало, что у крыс линии Вистар абсолютная масса ГМ в 14-суточном возрасте превысила ее в 1-суточном более чем в 4 раза. При этом в данном возрастном интервале темпы ее увеличения были выше, чем темпы увеличения массы тела. В связи с этим у 5 и 14-суточных крыс относительная масса ГМ была больше, чем у 1-суточных. Прирост массы ГМ в возрасте от 14 до 30 суток и, особенно от 30 до 60 суток был значительно меньше, чем прирост массы тела, в связи с чем, относительная масса ГМ у 60-суточных крыс была меньше, чем у 14-суточных в 7,67 раза. У беспородных крыс выявлена подобная закономерность: у 30-суточных животных этот показатель был ниже, чем у 14-суточных почти вдвое, у 40-суточных - 3,08 раза. При этом относительная масса ГМ у Вистар и беспородных крыс в 14-суточном возрасте практически не различались, хотя абсолютная масса ГМ у крыс Вистар в этом возрасте статистически достоверно больше, чем у беспородных (табл. 1).

Изучение среднего ежесуточного прироста массы ГМ показало, что у крыс Вистар в интервале от 1 до 5-суточного возраста он составил 43,2 мг, от 5 до 14-суточного - 69,3 мг, от 14-суточного до 30-суточного - 20,2 мг, от 30-суточного до 60-суточного - 10,8 мг. Ежесуточный прирост массы мозга у 5-суточных крыс составлял 17,2 % от исходной массы ГМ, у 14-суточных - 16,3 %, у 60-суточных - всего 0,78 %. Подобная динамика прослеживается и в увеличении массы ГМ беспородных крыс (табл. 1). Полученные данные говорят об очень больших различиях темпов роста ГМ в разных изученных временных отрезках дорепродуктивного периода онтогенеза. Это свидетельствует о резком и значительном снижении интенсивности синтетических процессов, которые определяют прирост массы органа.

Изучение толщины коры СТД показало, что у 5-суточных беспородных крыс она больше, чем у 1-дневных в более чем в 2 раза, а в ПТД - более, чем в 2,5 раза. У крыс Вистар увеличение этого показателя к 14-суточному возрасту по сравнению с 5-суточным в СТД составляет около 14 %, в ПТД - 57,4 %. Толщина коры в этих зонах в возрасте 30 и 60 суток у крыс Вистар и в возрасте 30 и 40 суток у беспородных крыс уже не имела столь значительных отличий от наблюдавшихся у 14-суточных животных. Таким образом, у крыс период онтогенеза в возрасте до 14 суток, характеризуется не только высокими темпами роста массы ГМ, но также и наиболее значительным увеличением толщины неокортекса СТД (ассоциативной зоны) и, в еще большей степени, ПТД (соматосенсорной зоны).

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о значительных различиях в важных показателях развития ГМ у крыс в разных возрастах дорепродуктивного периода. Причем, эти различия наблюдаются и у крыс Вистар, и у беспородных. Как показывают полученные данные, процессы роста ГМ у крыс наиболее интенсивно идут в возрастном интервале от 1- до 5-суточного и от 5- до 14-суточного возраста. В последующем темпы этих процессов значительно снижаются. По нашему мнению, это отражает очень значительные изменения важных свойств ГМ крыс, происходящие в исследованном периоде их онтогенеза, которые, по-видимому, могут служить для объяснения различий последствий действия на развитие ГМ животных разного возраста одинаковых средовых факторов.

Учитывая различия темпов роста массы ГМ, толщины неокортекса, описанные выше, в работе проведено сравнение последствий влияния уменьшения численности пометов, осуществленного через разные сроки после рождения, на показатели развития ГМ крыс. Ранее было установлено, что уменьшение численности пометов сопровождается увеличением массы тела и гонад [3, 4], то есть признаками акселерации [2]. В настоящей работе также было выявлено, что животные всех экспериментальных групп из уменьшенных пометов отличались от контрольных большей массой тела (табл. 2). В то же время, влияние сокращения численности пометов на показатели развития ГМ зависело от того, через какой срок после родов оно проведено. Так, сокращение численности пометов на ГМ у крыс Вистар через одни сутки после рождения привело к значительному ускорению темпов роста массы их ГМ, развития неокортекса, выявлявшихся у этих животных в 5-суточном возрасте. Подобное влияние на показатели развития ГМ 14-суточных крыс оказало уменьшение численности пометов, проведенное через 5 суток после рождения (табл. 2). Таким образом, изменение условий содержания животных подопытных групп в этих возрастных группах оказало выраженное влияние на важные показатели развития ГМ животных. В противоположность этому, у 30-суточных крыс из пометов, численность которых была уменьшена через 14 суток после родов, подобного эффекта не наблюдалось (табл. 2). Сравнение результатов этих экспериментальных воздействий показывает, что факторы, обусловленные уменьшением численности пометов, стимулирующие темпы развития ГМ у крыс в возрасте от одних до 5 суток и от 5 до 14 суток, не оказывают подобного влияния в возрасте от 14 до 30 суток (табл. 2).

Представленные в работе данные позволяют предполагать, что эти различия последствий уменьшения численности пометов для развития ГМ крыс разного возраста, могут зависеть от значительных возрастных изменений морфологических и функциональных свойств ГМ. Они проявляются значительными изменениями темпов увеличения массы ГМ, толщины коры (табл. 1), а также морфофункциональных характеристик нейронов неокортекса и гиппокампа, происходящих в неонатальном и молочном периодах онтогенеза [3]. Они могут зависеть от уменьшения объема нейрогенных ниш, меняющегося эндокринного статуса животных, наблюдающихся в дорепродуктивном периоде онтогенеза [7, 8, 15] и обусловливающих значительные различия темпов увеличения массы ГМ, толщины неокортекса, его нейронов [3, 4] в возрасте от 1 до 14 суток, с одной стороны, и от 14 до 30 суток, с другой (табл. 1, 2).

Список источников

1. 1. Дементьева Г.М. Дети с задержкой внутриутробного развития // Неонатология. Национальное руководство. - М.: Гэотар-Медиа, 2007. - С. 127-133.
2. 2. Котеров А.Н., Ушенкова Л.Н., Зубенкова Э.С., Вайнсон А.А., Андрианова И.Е., Лукьянова С.Н., Лягинская В.Н., Мальцев Л.А., Ильин А.С., Самойлов В.В. Уйба А.М. Акселерация лабораторных крыс: синтетическое исследование данных за столетие в аспекте возможной связи с радиочувствительностью // Медицинская радиология и радиационная безопасность. Радиационная биология. - 2018. - Т. 63, № 6. - С. 5-20.
3. 3. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. - Хабаровск, 2009. - 278 с.
4. 4. Рыжавский Б.Я., Жильников Д.И. Влияние экспериментального сокращения численности пометов у крыс в неонатальном и молочном периодах онтогенеза на некоторые показатели развития их головного мозга в 30-дневном возрасте // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2021. - Т. 172, № 10. - С. 509-514.
5. 5. Рыжавский Б.Я., Соколова Т.В., Учакина Р.В., Фельдшеров Ю.И., Сапожников Ю.А., Васильева Е.В., Еременко И.Р. Влияние эмоционального стресса самок-крыс в период, предшествующей беременности, на показатели развития головного мозга их потомства // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2002. - Т. 134, № 8. - С. 146-150.
6. 6. Циркин В.И., Трухин А.Н., Хлыбова С.В., Трухина С.И. Успешность обучения детей в 1-8 классах общеобразовательной школы, имеющих при рождении низкую массу тела // Медицинский альманах. - 2010. - № 4. - С. 219-223.
7. 7. Cianfaran P.E., Czernichow P., Johannsson G., Rapaport R., Rogol A. Терапия детей с малой массой тела при рождении для данного срока беременности (SGA) до достижения ими взрослого возраста: консенсусное соглашение международного сообщества детских эндокринологов и международного общества по исследованию гормона роста // Проблемы эндокринологии. - 2008. - Т. 54, № 1. - С. 51-55.
8. 8. Devesa J., Almengló C., Devesa P. Multiple Effects of Growth Hormone in the Body: Is it Really the Hormone for Growth? // Clin Med Insights Endocrinol Diabetes. - 2016. - № 9. - Р. 47-71.
9. 9. Narberhaus A., Segarra D., Giménez M., Junqué C., Pueyo R., Botet F. Memory performance in a sample of very low birth weight adolescents // DevNeuropsychol. - 2007. - Vol. 31, № 1. - P. 129-135.
10. 10. Räikkönen K., Forsén T., Henriksson M., Kajantie E., Heinonen K., Pesonen A.K., Leskinen J., Laaksonen I., Osmond C., Barker D.J.P., Eriksson J.G. Growth trajectories and intellectual abilities in young adulthood: The Helsinki Birth Cohort study // Am. J. Epidemiol. - 2009. - Vol. 170, № 4. - P. 447-455.
11. 11. Ryzhavskii B.Ya., Lebed'ko O.A., Belolyubskaya D.S., Baranova S.N. Long-term consequences of prenatal exposure to lead on brain development in rats // Neuroscience and Behavioral Physiology. - 2008. - Т. 38, № 2. - С. 145-149.
12. 12. Shaw P., Greenstein D., Lerch J., Clasen L., Lenroot R., Gogtay N., Evans A., Rapoport J., Giedd J. Intellectual ability and cortical development in children and adolescents // Nature. - 2006. - Vol. 440, № 7084. - P. 676-679.
13. 13. Sowell E.R., Thompson P.M., Leonard C.M. Longitudinal mapping of cortical thickness and brain growth in normal children // Neuroscience. - 2004. - Vol. 24, № 38. - P. 8223-8231.
14. 14. Strauss R.S., Adult functional outcome of those born small for gestational age: twenty-six-year follow-up of the 1970 British Birth Cohort // JAMA. - 2000. - Vol. 283, № 5. - P. 625-632.
15. 15. Traniello I.M., Sîrbulescu R.F., Ilie? I., Zupanc G.K. Age-related changes in stem cell dynamics, neurogenesis, apoptosis, and gliosis in the adult brain: a novel teleost fish model of negligible senescence // Dev. Neurobiol. - 2014. - Vol. 74, № 5. - P. 514-30.