Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

УЧАСТИЕ КОМПЛЕКСОВ НЕЙРОН-АСТРОЦИТ В ПРОЦЕССЕ ЭПИЛЕПТИЗАЦИИ МОЗГА

Ахмадеев А.В. Нагаева Д.В.
В работе дана характеристика выявленных авторами комплексов нейрона с астроцитом в ретикулярном ядре таламуса (РТЯ), формируемых ими группировок и патогистологических процессов, разворачивающихся в эпилептическом очаге с их участием. Исследования выполнены на крысах линии WAG/Rij, показавших различную чувствительность к звуковому стимулу. Авторы полагают, что, вероятно, с самых начальных этапов эпилептизации мозга ее предопределяют эпилептогенные группы комплексов нейрона с астроцитами.
Несмотря на явные успехи в изучении патогенетических механизмов эпилепсии, до сих пор остаются невыясненными структурные перестройки в нервной ткани, происходящие на начальных этапах этого заболевания. Не решен вопрос, как происходит формирование первых групп нейронов, синхронная деятельность которых приводит к формированию чрезмерного нейронного разряда. Мы постарались приблизиться к пониманию этих вопросов в процессе изучения реактивных изменений в ретикулярном ядре таламуса(РТЯ), вовлеченного в патогенез абсансной эпилепсии у крыс линии WAG/Rij при исследовании его до- и после аудиогенной стимуляции.

Целью работы является характеристика выявленных нами комплексов нейрона с астроцитом, формируемых ими группировок и патогистологических процессов, разворачивающихся в эпилептическом очаге с их участием.

Материал и методы

В работе использованы крысы обоего пола в возрасте шести месяцев с массой тела 300-350. Животные были выращены из родительских особей, предоставленных профессором Г.Д. Кузнецовой (Институт ВНД, г.Москва). Животных содержали при свободном доступе к воде и еде при световом дне продолжительностью 14 часов.

Головной мозг для изучения влияния повторных судорожных припадков, вызываемых аудиогенной стимуляцией(n=9), взят у 15 животных на следующий день после завершения эксперимента. Известно, что судорожный припадок у крыс этой линии при аудиогенной стимуляции развивается у 30% животных [10], что нашло подтверждение и в нашем эксперименте. Для гистологического анализа сформировано три группы: 5 крыс имели ежедневные судорожные припадки, вызываемые однократно на протяжении 9 дней эксперимента (1 группа), 5 крыс показывали их периодически, через день-два (2 группа), 5 крыс оказались неаудиогенными, т.е. у них отсутствовали припадки (3 группа). Аудиогенная стимуляция проведена по методике Кузнецовой и соавт., 2000[10]. В качестве контроля был использован головной мозг 5 крыс линии WAG/Rij, не подвергавшихся аудиогенной стимуляции(4 группа).

После нембуталовой анестезии (60мг/кг) и декапитации, головной мозг фиксировали в 10% нейтральном формалине и заливали в парафин. Готовили серии фронтальных срезов толщиной 8-10 мкм (для изучения цитологических характеристик нейронов) и 20 мкм (для исследования цитоархитектоники), которые окрашивали гематоксилином - эозином и крезилом фиолетовым по Нисслю. Оценку функционального состояния нейронов проводили с использованием классификации Einarson et Кrough [9].

Результаты исследования

Большинство нейронов в РТЯ у крыс линии WAG/Rij (4 группа) имеют крупные и средние размеры, на долю мелких, обладающих признаками короткоаксонных, приходится около 5-8%. Значительная часть крупных и средних нейронов РТЯ находятся в хромонейтральном состоянии, но есть и умеренно хромофильные и умеренно хромофобные нейроны.

Делению ядра на дорсальную и вентральную части способствует наличие зоны, прилежащей к вступающим в ядро со стороны внутренней капсулы волокнам. Именно в этой зоне, кроме обычных картин сателлитоза, мы видели особые контакты одного астроцита с определенным нейроном - комплекс, который обозначили как КНА.

КНА характеризуется рядом особенностей: 1.астроцит, лежащий на поверхности нейрона, всегда один в отличие от картин сателитоза, когда на поверхности нейрона можно видеть несколько астроцитов, расположенных в различных частях перикариона и на крупных, проксимальных частях дендритов; 2. астроцит располагается на нейроне всегда в одном и том же месте - а именно, над центральными зонами тела нейрона, там, где локализуется клеточное ядро нейрона. Поэтому при изучении комплекса нейрона с астроцитом в световом микроскопе его легко принять за крупное базофильное ядрышко, которое хорошо определяется на фоне светлого ядра; 3. формирование комплекса нейрона с астроцитом изменяет конфигурацию тела нейрона и его клеточного ядра - они увеличиваются в размерах; 4. укрупняются клеточные ядра, вокруг которых определялся узкий перикарион. Постоянство топики расположения астроцита на нейроне позволяет предполагать наличие в участке контакта молекул адгезии клеток.

Нами также обнаружены группировки КНА. Наиболее часто они встречались у крыс второй группы. Они занимают равную площадь, образованы пятью-шестью нейронами, на поверхности которых «сидят» астроциты (это подтвердила и электронная микроскопия). Поперечник площади, занятой указанными группами, около 100 мкм. Обе группы располагаются на достаточно близком расстоянии друг от друга (130 мкм).

Очень важно отметить функциональное состояние нейронов, входящих в состав группировок. Все нейроны верхней группы светлые, умеренно хромофобные, округлой конфигурации. Все нейроны, входящие в состав нижней группировки - темные, умеренно хромофильные, очертания их угловаты. Согласно классификации Einarson et Кrough [9] умеренная хромофобия отражает повышенную активность нервной клетки в течение продолжительного периода с исходом в утомление, и проявляется тогда, когда в нейроне утилизация белковых молекул начинает превышать их синтез. Умеренная хромофилия (хромофилия первоначальной активности) имеет место в нейронах, которые приступили к активной работе, накопив необходимый для этого запас белков. Сведения о тесных взаимосвязях, существующих между белковым, энергетическим и ионным обменом в нейронах [1,6], позволяют трактовать хромофилию и хромофобию описанных выше групп нейронов как отражение «перезарядки» мембран. При «разрядке нейронов» или их деполяризации ионные потоки К+ устремляются в глиоциты, а Na+- в нейроны, и это проявляется возбуждением нейрона; а при их «зарядке» - реполяризации - происходит обратный процесс. Это позволяет говорить, что хромофильные нейроны - это нейроны, которые «заряжаются», в них происходит усиленный синтез белков и макроэргических связей, в то время как хромофобные - «разряжающиеся» нейроны, биоэлектрохимические процессы в которых сопровождаются расходом белков и АТФ.

Функциональная морфология нейронов, входящих в состав группировок, свидетельствует о том, что их деятельность происходит синхронно в каждой из рассмотренных групп, но явно отличается между группами. Мы предполагаем, что охарактеризованные группы КНА и есть эпилептогенные группы.

Количество КНА в РТЯ увеличивалось у крыс, подвергшихся аудиогенной стимуляции Сравнительный анализ представительства КНА у крыс, различавшихся по чувствительности к звуковому стимулу, показал, что их больше у неаудиогенных и периодически аудиогенных крыс. У крыс первой группы (имевших каждый день судорожные припадки) число КНА было снижено.

Представляло интерес проследить как наличие контакта нейрона с астроцитом сказывается на характере развивающихся патогистологических процессов. Мы отметили, что в нейронах, входящих в состав таких комплексов, чаще выявлялись гидропические изменения, и они гибли путем кариоцитолиза с формированием «клеток-теней». Другая часть нейронов, находившихся также в контакте с астроцитами, подвергалась атрофии и сморщиванию.

Обсуждение

Согласно новой гипотезе абсансная эпилепсия является кортико-таламическим типом эпилепсии [3]. В ее формировании принимают участие кора больших полушарий с эпилептогенной зоной, вентробазальное и ретикулярное ядро таламуса. Крысы линии WAG/Rij являются инбредной линией с генетически детерминированной абсансной эпилепсией.

Подробная характеристика структурной организации РТЯ у этой линии крыс описана в ранее опубликованных работах [4,8]. При этом наше внимание привлекли особые комплексы нейрона с астроцитом, которых мы не нашли в других ядрах таламуса. Формирование КНА, на наш взгляд, отражает высокую степень напряженности процессов, осуществляющихся между этими двумя клетками нервной ткани у крыс линии WAG/Rij: а именно:

1. совместное участие в функционировании ГАМК-шунта и глутаминового цикла [11], а также в обеспечении деятельности глутаматных транспортеров [13]; известно, что нейроны РТЯ содержат ГАМК, а приходящие из неокортекса афферентные волокна формируют на них глутаматэргические синапсы, при этом у крыс линии WAG/Rij глутамат поступает в ядро в избыточных количествах;

2. другой линией связи между нейроном и астроцитом являются биоэлектрические процессы. Погодаевым [6] показано, что нейрон и астроциты взаимосвязаны электрохимическими потенциалами ионов Н+, К+ и Na+ мембран нейроглиального комплекса, находящихся в динамическом равновесии, которое сдвигается при «разрядке» и при «зарядке» мембран. Велика роль и Са2+ , который в условиях интенсивного действия глутамата избыточно поступает в нейрон [1]. Он является регулятором нейрональной возбудимости и играет ведущую роль в механизмах инициации, поддержания и терминации эпилептиформных пачечных разрядов [7].

КНА формировали небольшие группы, находящиеся в одном и том же функциональном состоянии, которые могли создавать основу для формирования синхронизированных разрядов, свойственных для эпилептогенной группы нейронов. Известно, что эпилептический нейрон способен давать разряды потенциалов действия в условиях, при которых нормальный нейрон отвечает только единичными потенциалами. При этом показано, что единичные нейроны с такими свойствами не могут генерировать эпилептические припадки. Они формируются популяцией эпилептических нейронов, способных обеспечить синхронность и синфазность разрядов. Также известно, что от эпилептического нейрона регистрируются низкоамплитудные высокочастотные пиковые потенциалы, а от популяции эпилептических нейронов - известные электрографические феномены - спайки, острые волны и разряды типа пик-волна. При этом эпилептологи полагают, что это результат наличия в эпилептическом очаге определенным образом организованных нейронных ансамблей[2]. На основании этих данных, можно предположить, что группы нейронов, характеристики которых были приведены выше, являются частями подобного ансамбля, в деятельность которого заложен маятникообразный механизм функционирования.

Важную роль в образовании группировок КНА, на наш взгляд, играет оксид азота (NO). Известно, что инициирующую роль на массивное образование NO и пероксинитритов в астроцитах оказывают супероксиды, которые синтезируются в нейронах в ответ на перевозбуждение глутаматных рецепторов. NO является объемным нейропередатчиком, способным оказывать влияние на импульсную активность соседних нейронов без вовлечения в этот процесс механизма синаптической глутаматэргической передачи [5].

Важным в свете наших рассуждений является описание скоплений NADPH-d позитивных астроцитов в височной коре у аудиогенных крыс линии Крушинского - Молодкиной [5]. Показано, что астроциты группируются в небольшие округлые, либо слегка вытянутые островки. Приведенная в работе фотография позволяет предполагать, что выявленные астроциты лежат на телах нейронов. Авторы считают, что они совпадают с очагами эпилептиформной активности.

Косвенным показателем влияния NO на формирование группировок КНА является их размер - он не превышает 100 мкм, т. е. размер того ареала, на территории которого распространяет свое влияние NO [7].

NO может оказывать как нейропротективное, так и деструктивное воздействие на нервную ткань, включаясь в патогенетические механизмы эпилепсии у крыс линии WAG/Rij [12]. Большое количество КНА у неаудиогенных крыс(3 группа), по всей видимости, отражает стабильный уровень развивающихся компенсаторных процессов. У аудиогенных крыс снижение их числа сопровождается развитием нейродеструктивных процессов, что свидетельствует о срыве адаптационных возможностей организма.

Повторные судорожные припадки, формировавшиеся в условиях аудиогенной стимуляции крыс, приводили к формированию в РТЯ гидропических изменений нейронов, их сморщиванию и атрофии, т.е. по своему характеру были типичны описанным в литературе в эпилептическом очаге[2].

Впервые на роль нейроглиальных комплексов как частей морфо-функциональной системы нейрон - глион - миоцит, определяющей генез и развитие эпилептической активности, указал Погодаев [6]. Полученные нами данные свидетельствуют об обоснованности положений учения Погодаева и углубляют его в части структурных характеристик нейроно-глиальных взаимоотношений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Исаев Н.К., Андреева Н.А., Стельмашук Е.В., Зоров Д.Б. //Биохимия. 2005. т.70. №6. C.741.
  2. Карлов В.А. Лекции по эпилепсии. М., Медицина, 1990.
  3. Меерен Х.К.М., ван Луителаар Е.Л.Дж., да Сильва Ф.Х.Лопес и др. //Успехи физиол. наук. 2004. т.35. № 1. С. 3.
  4. Нагаева Д.В., Ахмадеев А.В, Калимуллина Л.Б.//Морфология. 2005. т. 127. № 1. C.55.
  5. Охотин В.Е., Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В. //Успехи физиол. наук. 2002. т.33. № 2. C. 41.
  6. Погодаев К.И. Эпилептология и патохимия мозга. М., Медицина, 1986.
  7. Семьянов А.В., Годухин О.В. //Успехи физиол. наук. 2001. т.32. № 1, C. 60.
  8. Akhmadeev A.V.et al. Ultrastructure of the Reticular Thalamic Nucleus of the WAG/Rij Rats. In : The WAG/Rij model of absence epilepsy: The Nijmegen-Russion Federation Paрers. Nijmegen (Netherlands), Nijmegen Institute for Cognition and Information, 2004, P.89.
  9. Einarson L, Krogh E. //J.Neurol. Neurosurg. Psychiat. 1955. v. 18, P. 1.
  10. Kuznetsova G.et al. Mixed forms of epilepsy in a sub-population of WAG/Rij rats. In: The WAG/Rij rat model of absence epilepsy: ten years of research. Ed.G.van Luijtelaar, A.Coenen. - Nijmegen: Nijmegen Univ. Press, 2000, P.31.
  11. Leif H, Arne S.//Brain Research Bulletin, 1980, V.5, Suppl., 2, P.389.
  12. Przewlocka B.et al. //Neuroscience research communications., 1996, V. 18, № 2. P. 125.
  13. Shigeri Y.et al.//Brain Research Reviews, 2004, V, 45, P. 250.

Библиографическая ссылка

Ахмадеев А.В., Нагаева Д.В. УЧАСТИЕ КОМПЛЕКСОВ НЕЙРОН-АСТРОЦИТ В ПРОЦЕССЕ ЭПИЛЕПТИЗАЦИИ МОЗГА // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 7. – С. 13-16;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10732 (дата обращения: 21.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252