ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІКОВИХ СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ЗМІН ВЕНТРОМЕДІАЛЬНОГО ЯДРА І ЛАТЕРАЛЬНОЇ ОБЛАСТІ ГІПОТАЛАМУСА ТА
ОСОБЛИВОСТІ ЇХ РЕАКЦІЇ НА СТРЕС
Михальський Сергій Анатолійович
03.00.11 – цитологія, клітинна біологія, гістологія
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Київ – 2004
Робота виконана в |
Інституті геронтології АМН України
|
Науковий керівник: |
доктор біологічних наук, завідувач лабораторією морфології та цитології |
|
Офіційні опоненти: |
доктор біологічних наук, професор Стеченко Людмила Олександрівна, Національний медичний університет імені |
|
|
|
|
|
доктор медичних наук, професор Гордієнко Вадим Максимович, Київський національний університет імені |
Провідна установа: |
Інститут ендокринології АМН України, м. Київ |
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Гіпоталамус є важливим інтеграційним центром вегетативних, соматичних і ендокринних функцій організму і відіграє ключову роль у підтримці гомеостазу і пристосуванні організму до різних умов існування. З функціональними порушеннями гіпоталамуса пов'язані зміни енергетичного і водно-сольового балансу, терморегуляції, функцій серцево-судинної й ендокринної систем, органів травлення, емоційні розлади. Його старіння стає однією з провідних причин порушень функціонування цілісного організму з віком. Значення вікових змін гіпоталамуса настільки велике, що саме тут багато дослідників розміщували “біологічний годинник” організму (В.В. Фролькис и соавт., 1991). Відомо, що гіпоталамус – це багатокомпонентна неоднорідна структура, складові елементи якої (ядра) старіють по-різному (В.В. Безруков, 1991), а дисбаланс взаємовідносин між гіпоталамічними ядрами складає один з механізмів старіння організму (В.М. Дильман, 1987; В.В. Фролькис, 1989, 1991).
Особливий інтерес становлять вентромедіальне ядро (ВМЯ) і латеральна гіпоталамічна область (ЛГО), що контролюють численні функції організму і знаходяться у реципрокних взаємовідносинах (S.Aou et al., 1995; V.V. Bezrukov, Yu.E. Rushkevich, 1996; N.A. Brito et al., 1993; L.H. Calizo, L.M. Flanagan-Cato, 2000; L. Kelly, C. Bielajew, 1996; N. Satoh et al., 1999; Д.В. Зарецкий и соавт., 1999). В області ВМЯ розташовані структури, активація яких супроводжується негативними емоціями, підвищенням тиску крові і температури тіла, посиленням енергетичного обміну, відчуттям насичення, активацією коагулюючої системи крові. Активація же нейронів ЛГО, навпаки, супроводжується позитивними емоційними проявами, зниженням тиску крові і температури тіла, зниженням енергетичного обміну, відчуттям голоду, активацією антикоагулюючої системи крові. При старінні відбуваються значні зміни практично в усіх зазначених вище процесах. Тим часом бракує морфологічних досліджень, у яких би провадилося комплексне порівняльне вивчення структурних проявів старіння ВМЯ та ЛГО з використанням різноманітних методичних підходів.
Такі дослідження особливо актуальні у світлі нещодавно отриманих даних про те, що хронічне електричне подразнення ЛГО старих щурів забезпечувало збільшення виживання і максимальної тривалості життя цих тварин. Це дало підставу зробити висновок, що хронічна стимуляція ЛГО призводить до активації процесів антистаріння (В.В. Фролькис и соавт., 2000).
Гіпоталамічні структури, зокрема ВМЯ, відіграють важливу роль в регуляції вегетативно-емоційних проявів стресу. Добре відомо, що основні прояви старіння багато в чому подібні до реакції на стрес, що дозволило висунути теорію стрес-вік-синдрому (В.В. Фролькис, 1993). Саме тому стрес широко застосовують для моделювання процесів старіння. Крім того, використовуючи модель стресу, можна оцінити адаптаційні можливості організму в різному віці та виявити найслабші ланки в системі підтримки гомеостазу, на які передусім необхідно впливати при пошуку засобів подовження життя. Хоча вікові особливості фізіологічних і ендокринних змін, що відбуваються при стресі, були предметом багатьох досліджень, морфо-функціональна основа змін центральних регулюючих ланок, а саме – ВМЯ та ЛГО, залишається маловивченою.
Отже, відсутність спеціальних досліджень, присвячених зіставленню вікових структурних, ультраструктурних, ультрацитохімічних, імуногістохімічних і морфометричних змін негативної (ВМЯ) і позитивної (ЛГО) емоціогенних зон гіпоталамуса при старінні і стресі, обумовила необхідність здійснення такого дослідження, спеціально присвяченого порівняльній характеристиці вікових структурно-функціональних змін ВМЯ та ЛГО та аналізу особливостей їх реакції на стрес у дорослих і старих тварин.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася в рамках держбюджетної теми лабораторії морфології та цитології Інституту геронтології АМН України № 00.47.98 "Структурні зміни різних емоціогенних зон гіпоталамуса при старінні" (номер держреєстрації 0198U000602).
Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було встановити морфо-функціональні особливості старіння ВМЯ та ЛГО щурів і виявити вікові структурні прояви реакції цих утворень на емоційно-больовий стрес (ЕБС). Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:
- Визначити вікові зміни чисельної щільності нейронів (ЧЩН) і гліоцитів (ЧЩГ) у ВМЯ та ЛГО щурів трьох вікових груп, враховуючи зміни якісного складу цих клітин.
- Вивчити і зіставити структурні й ультраструктурні зміни у ВМЯ та ЛГО щурів трьох вікових груп.
- Визначити ультрацитохімічні особливості лужної фосфатази в мікроциркуляторному руслі ВМЯ та ЛГО при старінні.
- Провести імуногістохімічне дослідження особливостей розподілу S100B-імунопозитивних гліоцитів у ВМЯ та ЛГО щурів трьох вікових груп.
- Визначити вікові особливості зміни ЧЩН і ЧЩГ у ВМЯ та ЛГО щурів під впливом ЕБС, з урахуванням зміни якісного складу цих клітин.
- Вивчити і зіставити вікові структурні й ультраструктурні особливості реакції ВМЯ та ЛГО на ЕБС.
Об'єкт дослідження – морфо-функціональні особливості старіння ВМЯ та ЛГО. Предмет дослідження – порівняльна характеристика структурних, ультраструктурних, цитохімічних і імуногістохімічних змін ВМЯ та ЛГО при старінні та стресі. Методи дослідження: 1. Світлова мікроскопія – для встановлення структурних особливостей старіння ВМЯ та ЛГО. 2. Електронна мікроскопія – для встановлення ультраструктурних проявів старіння нейронів, гліоцитів і капілярів ВМЯ та ЛГО. 3. Морфометрія (на світлооптичному рівні) – для підрахунку кількості нейронів і гліоцитів на одиницю площі з урахуванням їх якісного складу у ВМЯ та ЛГО тварин трьох вікових груп. 4. Каріометрія нейронів (на електронномікроскопічному рівні) – для встановлення особливостей старіння їх ядер. 5. Ультрацитохімія – для виявлення лужної фосфатази як одного з морфо-функціональних показників стану мікроциркуляторного русла ВМЯ та ЛГО у тварин різного віку. 6. Імуногістохімічне виявлення гліального білка S100B як маркера процесів старіння у ВМЯ та ЛГО. 7. Моделювання ЕБС – для з'ясування вікових особливостей морфо-функціональних проявів адаптаційних можливостей ВМЯ та ЛГО за умов стимуляції, а також для визначення подібності структурних проявів старіння і стресу в цих зонах. 8. Метод комплексної морфо-функціональної оцінки (КМФО) структурних проявів старіння – для кількісної оцінки та порівняння структурних змін у ВМЯ та ЛГО при старінні.
Наукова новизна отриманих результатів. Уперше здійснено комплексне морфо-функціональне порівняльне дослідження ВМЯ та ЛГО при старінні та ЕБС і показана нерівномірність їх вікових і реактивних змін. Встановлено, що вікові деструктивно-дистрофічні процеси в нейронах, глії та капілярах, зниження активності лужної фосфатази в мікроциркуляторному руслі, накопичення в гліоцитах білка S100B, і кінець кінцем зменшення кількості нейронів раніше виявляються в ЛГО, ніж у ВМЯ. Хоча у старих щурів не відзначено суттєвого зниження кількості нейронів у ВМЯ, однак спостерігаються виражені зміни якісного складу цих клітин: за рахунок зменшення кількості незмінених збільшується кількість деструктивно змінених нейронів. У ЛГО в цьому віці аналогічна зміна якісного складу нейронів відбувається на тлі загального зниження їх кількості. Вперше виявлена органоспецифічна особливість ядер нейронів ВМЯ щурів – характерна складна лапата форма, яка зберігається у старих тварин, що очевидно пов'язано з підвищеною функціональною активністю цих клітин, та змінюється лише у дуже старих. Виявлено, що під впливом ЕБС, при незмінності загальної кількості нейронів, знижується чисельна щільність гліоцитів. Спектр змін якісного складу нейронів у дорослих стресованих щурів виявився ідентичним розподілу цих клітин у старих інтактних тварин, що добре узгоджується з концепцією стрес-вік-синдрому. Дослідження показало, що деструктивна дія ЕБС більш демонстративна у старих тварин та виражена в більшій мірі у ВМЯ, ніж у ЛГО.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані дані мають важливе значення для встановлення механізмів старіння гіпоталамуса, що, в решті решт, лежать в основі багатьох функціональних змін, характерних для процесу старіння. Перевага деструктивних процесів у ЛГО, що відповідає за позитивні емоції, зниження тиску крові, голод і пошук їжі, активує антикоагулюючу систему крові і т.і., може бути структурним підґрунтям розвитку деяких патологічних станів, що спостерігаються в старості. Усе це необхідно враховувати при оцінці механізмів старіння мозку і при пошуку засобів подовження життя.
Результати дослідження можуть знайти застосування в науково-дослідницькій діяльності, а також у педагогічному процесі. Вони використовуються на спецкурсах кафедри терапії та геріатрії Київської медичної академії післядипломної освіти ім. П.Л. Шупика, в роботі лабораторій морфології та цитології, фізіології, ендокринології Інституту геронтології АМН України та лабораторії патоморфології Інституту педіатрії, акушерства і гінекології АМН України.
Особистий внесок здобувача. Аналіз літератури, постановка дослідів, одержання первинних матеріалів, опис світлооптичних і електронномікроскопічних препаратів, статистична обробка даних, аналіз та узагальнення результатів дослідження виконані автором самостійно. Планування роботи і формулювання висновків зроблені спільно з науковим керівником. Моделювання ЕБС здійснювалось за допомогою апаратури, спроектованої і створеної у лабораторії фізіології Інституту геронтології АМН України. З наукових статей, опублікованих у співавторстві, здобувач за узгодженням із співавторами використав результати власних досліджень.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені й обговорювалися на засіданні відділу біології старіння Інституту геронтології АМН України (Київ, 1998), на III Міжнародному симпозіумі "Біологічні механізми старіння" (Харків, 1998), на II Національному конгресі АГЕТ України "Актуальні питання морфології" (Луганськ, 1998), на Третій науково-практичній конференції "Актуальні проблеми експериментальної медицини" (Київ, 1999), на Українській науковій конференції з міжнародною участю “Мікроциркуляція та її вікові зміни” (Київ, 1999), на конференції молодих вчених Інституту геронтології АМН України (Київ, 1999), на науковій конференції "Нейрофармакологія стресових і суїцидальних станів" (Київ, 1999), на III Національному конгресі геронтологів і геріатрів України (Київ, 2000), на 17th World Congress of the International Association of Gerontology (Vancouver, 2001), на 2 науково-практичній конференції з міжнародною участю “Прискорене старіння та шляхи його профілактики” (Одеса, 2001), на II Міжнародній конференції “Мікроциркуляція та її вікові зміни” (Київ, 2002), на III Національному конгресі АГЕТ України (Київ, 2002) і на I, II, III та IV Українських конференціях молодих вчених, присвячених пам'яті академіка В.В. Фролькіса (Київ, 2000, 2001, 2002, 2003).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 26 наукових праць, з них 7 журнальних статей, 6 з яких – у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, і 19 публікацій тез доповідей на наукових конгресах та конференціях.
Структура й обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладені на 177 сторінках машинописного тексту. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, розділу "Матеріали та методи досліджень", чотирьох розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків, та списку використаних джерел (302 найменування), серед яких 62 опубліковані в Україні та країнах СНД, і 240 робіт – в інших зарубіжних країнах. Дисертація ілюстрована 55 рисунками і 5 таблицями.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали та методи досліджень
Об'єктом дослідження слугували ВМЯ та ЛГО інтактних щурів-самців лінії Wistar трьох вікових груп – дорослі (8 міс – 24 особини), старі (27 міс – 24 особини) і дуже старі (32 міс – 14 особин). ЕБС моделювали на 40 щурах відповідних вікових груп за методом Ф.П.Ведяєва і Т.М.Воробйової (1983): протягом 2 тижнів по 10 хв щодня застосовували світлове, звукове та електричне подразнення у довільній послідовності. Всього у дослідженні використано 102 щура.
Для світлооптичного дослідження шматочки мозку фіксували у спирт-формолі, зневоднювали у спиртах, заливали у парафін і виготовляли парафінові зрізи за загальноприйнятою методикою (Микроскопическая техника: Руководство, 1996). На ротаційному мікротомі фірми "Reichert" (ФРН) готували серійні фронтальні зрізи гіпоталамічної області завтовшки 10 мкм, які забарвлювали тіоніном по Ніслю. Довжина ВМЯ в ростро-каудальному напрямку складала приблизно 1000-1200 мкм (100-120 зрізів). На цих же зрізах досліджували і ЛГО.
Для електронномікроскопічного дослідження тонкі (завтовшки менш 1 мм) клиноподібні шматочки гіпоталамічної області (вершина клина містила ЛГО, основа – ВМЯ) фіксували в 2,5 % розчині глютаральдегіду протягом 6 годин при температурі +4 °С. Осмієву фіксацію і подальше заливання в епон-аралдитну суміш провадили за загальноприйнятим методом (Б. Уикли, 1975).
Напівтонкі зрізи забарвлені тіоніном використовувалися для визначення точної локалізації ВМЯ та ЛГО. Контрастування ультратонких зрізів здійснювали, використовуючи 2 % розчин уранілацетату і цитрату свинцю (K.K. Hermann, 1972). Ультратонкі зрізи досліджували за допомогою електронних мікроскопів JEM-100B ("Jeol", Японія) і ПЕМ-125К ("Selmi", Україна) при прискорюючій напрузі 60 кВ.
Чисельну щільність нейронів (ЧЩН) і гліоцитів (ЧЩГ) підраховували на тестовій площі розміром 22500 мкм2. Кількість клітин підраховували при збільшенні x280 (об'єктив x70, NA 1,23; окуляр x4) за допомогою квадратно-сітчастої окулярної вставки.
Для диференціальної оцінки кількісних змін нейронів при старінні враховували також їх якісні характеристики. Для цього за морфологічними критеріями умовно виділяли 3 типи нейронів: незмінені (типові, звичайної структури),гіперхромні та вакуолізовані (такі, що містили великі вакуолі або клітини з ознаками хроматолізу) і підраховували частку цих нейронів у кожній віковій групі.
При визначенні ЧЩГ враховувалися особливості взаємовідносин гліоцитів з нейронами, а саме – вираженість сателітоза, що було важливою характеристикою їх функціонального значення. Крім загальної кількості гліальних клітин визначали кількість вільних гліоцитів (якщо гліоцит розташовувався на відстані більш ніж 5 мкм від нейрона), а також кількість гліоцитів, що входили до складу “поодиноких”, “парних” і “потрійних” і більше сателітних груп, розташованих навколо нейронів. Гліальний індекс вираховувався шляхом ділення величини ЧЩГ на ЧЩН.
Об’єм ВМЯ обчислювався за формулою:
Об’ємВМЯ=(кількість зрізів ВМЯ)·(товщина зрізу)·(сума всіх площ профілів ВМЯ). При цьому площа профілю ВМЯ на кожному зрізі вимірювалась за допомогою відеосистеми і пакета програм для морфометрії "MORPHOSCAN" (НВК "Єва", Київ). Абсолютна кількість нейронів і гліоцитів ВМЯ обчислювалась шляхом множення чисельної щільності, приведеної до об’єму (за умови, що товщина всіх зрізів дорівнює 10 мкм), на об’єм ВМЯ.
Каріометрію здійснено на 140 нейронах (по 70 клітин – у ВМЯ і у ЛГО) у кожній віковій групі тварин. Визначали площу перерізу та фактор форми (ФФ) ядер. ФФ=4p×площа/периметр2 (M.T. Buschmann, A. LaVelle, 1983)
Для ультрацитохімічного визначення локалізації активності лужної фосфатази використовувався свинцевий метод Гоморі у модифікації І.Б. Бухвалова (1982). У якості субстрату використовувався β-гліцерофосфат. У кожної тварини досліджувалося по 100 капілярів як у ВМЯ, так і в ЛГО. Ступінь вираженості цитохімічної реакції в кожному капілярі оцінювався в балах за її інтенсивністю. Оцінка в балах провадилася в такий спосіб: 0 балів – відсутність гранул преципітату фосфату свинцю (реакція не виражена – відсутність активності), 1 – невелика кількість гранул (слабка реакція – низька активність), 2 – значна кількість гранул (виражена реакція – середня активність), 3 – велика кількість гранул, багато з яких можуть бути збільшені в розмірах (сильна реакція – висока активність). Для встановлення інтегральної величини інтенсивності цитохімічної реакції вираховувався середній цитохімічний показник (СЦП), запропонований L.S. Kaplow (1955). СЦП дорівнює сумі добутків частки (від загальної кількості) капілярів з визначеною вираженістю цитохімічної реакції на відповідний цій вираженості бал (від 0 до 3).
Імуногістохімічне визначення білка S100B провадилося пероксидаза-антипероксидазним методом із застосуванням моноклональних антитіл ( М.В. Угрюмов, 1991). Кількісна морфометрична оцінка також здійснювалася за методом L.S. Kaplow (1955), при цьому вираженість забарвлення від преципітату діамінобензидину, утвореного внаслідок зв’язування імунних комплексів і дії перекису водню оцінувалась в балах за схемою: 0 балів – немає забарвлення, 1 – слабке забарвлення, 2 – виражене забарвлення, 3 – інтенсивне забарвлення.
Для оцінки вираженості деструктивних і адаптаційних процесів, що відбуваються у ВМЯ та ЛГО при старінні, застосовувався розроблений у лабораторії морфології та цитології Інституту геронтології АМН України метод комплексної морфо-функціональної оцінки структурних проявів старіння (А.С. Ступина и соавт., 1993; Т.Ю. Квитницкая-Рыжова и соавт., 1995).
Статистична обробка даних здійснювалася методами варіаційної статистики з використанням t-критерія Стьюдента. Вірогідними вважалися відмінності при рівні значущості p<0,05.
Результати дослідження та їх обговорення
Однією з найважливіших характеристик старіння мозку вважається оцінка ступеня вікової загибелі нейронів. При світлооптичному дослідженні ВМЯ та ЛГО у тварин трьох вікових груп встановлено, що у ВМЯ старих (27 міс) щурів ЧЩН не змінюється порівняно з дорослими і лише у дуже старих (32 міс) тварин вона зменшується в 1,5 рази (табл. 1).
Таблиця 1
Кількісні показники нейронів і глії у вентромедіальному ядрі
Вік, міс |
8 |
27 |
32 |
ЧЩН, мм-2 |
2623±164 |
2488±175 |
1774±231* |
ЧЩГ, мм-2 |
1939±99 |
2044±154 |
1364±104* |
Гліальний індекс |
0,740±0,057 |
0,822±0,073 |
0,770±0,103 |
Примітка. * – P<0,05 у порівнянні з дорослими і старими тваринами,
ЧЩН і ЧЩГ – чисельна щільність нейронів і гліоцитів, відповідно.
Необхідно зазначити, що попри незмінність кількості нейронів ВМЯ у 27-місячних щурів істотно змінюється якісний склад їх популяції (рис. 1): знижується кількість незмінених нейронів (91 % – у дорослих і 69 % – у старих) і зростає кількість вакуолізованих (3 % – у дорослих і 20 % – у старих). Така ж тенденція зберігається й у дуже старих тварин. У них незмінені нейрони складають 44 %, а вакуолізовані – 55 % від загального їхнього числа. При цьому відносна кількість гіперхромних нейронів спочатку зростає (6 % – у дорослих і 11 % – у старих), а потім вірогідно знижується (до 1 % – у дуже старих тварин).
Рис. 1. Вікові зміни кількості нейронів вентромедіального ядра (ВМЯ) і латеральної гіпоталамічної області (ЛГО).
Варто підкреслити, що у дуже старих щурів зменшується не лише ЧЩН, але й абсолютна кількість нейронів ВМЯ, в той час як у старих (27 міс) цей показник статистично не відрізняється від такого у дорослих.
Виявлено, що у ВМЯ гіпоталамуса щурів ЧЩГ також не змінюється при старінні, лише у дуже старих тварин цей показник зменшується в 1,4 рази (див. табл. 1). При стабільності загальної кількості гліоцитів у старих тварин кількість гліальних клітин усіх груп також залишалася незмінною. Значне падіння загальної кількості гліоцитів ВМЯ у дуже старих щурів на тлі зменшення в 1,5-3 рази як "поодиноких" і "парних" сателітів, так і вільних гліоцитів може свідчити про порушення нейрон-гліальних взаємовідносин у старості. У дуже старих щурів більш ніж у 2 рази зростає кількість "потрійних" сателітів, до того ж такі гліоцити найчастіше розташовуються навколо вакуолізованих нейронів, що свідчить про посилення процесів нейронофагії.
На електронномікроскопічному рівні показано, що деструктивні зміни у ВМЯ 27-місячних щурів проявляються у досить незначній мірі на тлі збереження ознак, що свідчать про високий рівень метаболізму в нейронах. Так, при старінні зберігається характерна ознака нейронів ВМЯ – складна лапата форма ядер, зумовлена наявністю глибоких і чисельних інвагінацій ядерної оболонки. У ядрі переважає еухроматин, а цитоплазма в цих інвагінаціях часто, як і у дорослих, містить велику кількість рибосом і полісом, а також мітохондрій. Фактор форми (ФФ) ядер значно менший одиниці (0,471±0,023 – у дорослих і 0,431±0,021 – у старих щурів), що свідчить про значну відмінність форми ядер нейронів від форми кола, і є проявом збереження нейронами ВМЯ старих щурів високої функціональної активності.
Проте при старінні значно зростає кількість нейронів з деструктивними змінами у цитоплазмі у вигляді накопичення ліпофусцину і розширення (аж до появи вакуолей) канальців ендоплазматичної сітки. У частині мітохондрій спостерігаються різні стадії деструкції крист. Крім того, значно зростає кількість набряклих перинейрональних і перикапілярних відростків астроцитів. У дуже старих щурів спостерігається посилення гідропічних деструктивних змін. У цитоплазмі зростає кількість вакуолей, утворених як розширеними канальцями ендоплазматичної сітки, так і набряклими мітохондріями. Порушується ультраструктура ядер у вигляді просвітління каріоплазми і набряку, що призводить до збільшення ФФ, який наближається до одиниці (0,819±0,023), іноді спостерігаються вакуолярні включення.
На відміну від ВМЯ, у ЛГО зниження ЧЩН (у 1,4 рази) спостерігалося вже у старих тварин, а у дуже старих цей показник залишався на такому ж рівні (табл. 2).
Таблиця 2
Кількісні показники нейронів і глії у латеральній гіпоталамічній області
Вік, міс |
8 |
27 |
32 |
ЧЩН, мм-2 |
762±114 |
512±71* |
491±88* |
ЧЩГ, мм-2 |
1550±175 |
1456±170 |
1719±146 |
Гліальний індекс |
2,03±0,13 |
2,84±0,12* |
3±0,13* |
Примітка. * – P<0,05 у порівнянні з дорослими тваринами, ЧЩН і ЧЩГ – чисельна щільність нейронів і гліоцитів, відповідно.
При цьому в ЛГО відбувались зміни якісного складу нейронної популяції, аналогічні таким у ВМЯ (див. рис. 1): за рахунок зменшення кількості незмінених нейронів (з 94 % – у дорослих, до 67 % – у старих і 24 % – у дуже старих щурів) збільшувалась кількість вакуолізованих (з 4 % до 28 % і 67 %, відповідно) і гіперхромних нейронів (з 2 % до 5 % і 9 %, відповідно). Усе це у поєднанні зі зменшенням загальної ЧЩН може бути структурною основою зниження функціональної активності цієї області мозку вже у 27-місячних тварин.
У ЛГО, на відміну від ВМЯ, ЧЩГ залишалася незмінною у тварин усіх вікових груп. Гліальний індекс у ЛГО неухильно зростав з віком (див. табл. 2).
У нейронах ЛГО вікові деструктивно-дистрофічні зміни у вигляді хроматолізу, вакуолізації цитоплазми, набряку ядер розвиваються значно раніше, ніж у ВМЯ. У 27-місячних щурів нейрони з такими яскраво вираженими змінами становлять близько 50 %. Отже, на відміну від ВМЯ, деструктивні зміни в нейронах ЛГО, які спостерігаються на електронномікроскопічному рівні, зумовлюють не лише значне зростання кількості вакуолізованих і хроматолізних клітин за рахунок зменшення незмінених, але й призводять до зниження загальної кількості нейронів уже в 27-місячних щурів. Хоча в дуже старих тварин не спостерігалося подальшого зменшення загальної кількості нейронів, відсоток вакуолізованих форм більш, ніж у 2 рази перевищував відсоток незмінених, тобто продовжувалось поглиблення процесів деструкції.
Для оцінки морфо-функціональних особливостей мікроциркуляторного русла ВМЯ та ЛГО було здійснено ультрацитохімічне дослідження активності лужної фосфатази (ЛФ) – одного з основних ферментів, пов'язаних з процесами транспорту речовин, зміни яких в значній мірі визначають темп та характер старіння. Показано, що при старінні відбувається зниження активності ЛФ у стінці капілярів як ВМЯ, так і ЛГО. Зниження інтенсивності реакції було більш вираженим в ендотеліальних клітинах та перицитах і менш вираженим у базальній мембрані. В капілярах, оточених набряклими відростками астроцитів, активність ЛФ зовсім не виявлялась. На тлі зниження частки капілярів з високою активністю ЛФ зменшувалася й інтенсивність реакції, що відбилося на різкому зниженні інтегрального показника (СЦП) при старінні. У дорослих тварин СЦП у ВМЯ та ЛГО практично не відрізнявся і становив відповідно (1,96±0,08) і (1,86±0,07) бала. У старих тварин частка капілярів з високим ступенем вираженості цитохімічної реакції перевищувала частку капілярів із середнім, що, можливо, є проявом компенсаторних процесів, пов'язаних зі зменшенням загального відсотка капілярів з ознаками активності ЛФ. Вікове зменшення активності цього ферменту відбувається нерівномірно у вивчених утвореннях гіпоталамуса – у ЛГО воно виражене в більшій мірі, ніж у ВМЯ. СЦП знижувався при старінні в ЛГО в 2,3 рази, а у ВМЯ – у 1,6 рази.
Зменшення активності ЛФ, відмічене по зниженню інтенсивності цитохімічної реакції, разом із деструктивними змінами в ендотеліоцитах капілярів, розширенням базальної мембрани та набряком перикапілярних відростків астроцитів, свідчить про погіршення процесів проникності і транспорту речовин, що може бути однією з причин зменшення функціональної активності досліджених зон гіпоталамуса при старінні. Більш виражене зниження активності ЛФ в ЛГО при старінні може віддзеркалювати більш ранній і інтенсивний розвиток вікових морфо-функціональних порушень в ЛГО у порівнянні з ВМЯ.
Ще одним показником морфо-функціональних особливостей ВМЯ та ЛГО у тварин різного віку слугувало імуноцитохімічне виявлення гліального білка S100B. Збільшення вмісту гліального білка S100B пов’язують із старінням (M. Akhisaroglu et al., 2003), деструктивними та патологічними процесами (хвороба Альцгеймера (R.E. Mrak, W.S. Griffin, 2001), синдром Дауна (D. Gazzolo et al., 2003), нейротравма). Отже, його імуноморфологічне дослідження може правити за показник рівня негативних функціональних змін у нервовій тканині, тобто може бути маркером характеру і глибини процесу старіння.
Проведене імуноморфологічне дослідження розподілу гліального білка S100B у різних утвореннях мозку дорослих і старих щурів показало неоднаковий його вміст у різних структурах мозку. Найбільш інтенсивна імуноцитохімічна реакція у дорослих тварин спостерігалась в гліоцитах гіпокампа і кори, значно менша – в гіпоталамічних структурах.
У ВМЯ частка S100B-імунопозитивних гліоцитів (Gl100B+) при старінні (від 8 до 27 міс) не змінювалася, а у дуже старих (32 міс) щурів спостерігалося різке збільшення відсоткового вмісту цих клітин. При цьому у старих щурів відбувався перерозподіл клітин за ступенем імунозабарвлення зі значним зсувом у бік переважання інтенсивно забарвлених форм (рис. 2). У дуже старих тварин на тлі збільшення частки Gl100B+ також зростала кількість клітин з вираженим і сильним імунозабарвленням. Таким чином, з віком спостерігалося не тільки збільшення розповсюдженості, але й посилення інтенсивності імуногістохімічної реакції. У ЛГО, на відміну від ВМЯ, значне збільшення частки Gl100B+ спостерігалося вже в 27-місячних щурів, при цьому різко зростала кількість клітин з вираженим і сильним імунозабарвленням. У 32-місячних тварин подальший ріст цього показника не спостерігався, але, за рахунок зниження кількості слабо забарвлених форм, продовжувала зростати частка клітин з виразним та інтенсивним імунозабарвленням. У ВМЯ з віком спостерігався рівномірний ріст СЦП – цей інтегральний показник становив 0,54 у дорослих, 0,76 – у старих і 1,33 – у дуже старих щурів. У ЛГО, на відміну від ВМЯ, спостерігався значний ріст СЦП вже у старих щурів – у 27-місячних тварин цей показник збільшувався майже в 2 рази в порівнянні з дорослими. При цьому у 32-місячних СЦП залишався на рівні 27-місячних.
Отже, результати імуноморфологічного дослідження, що насамперед відображають вікові морфо-функціональні характеристики глії, добре корелюють із дослідженнями вікових кількісних і ультраструктурних змін нейронів і капілярів цих ядер і свідчать про більш раннє старіння ЛГО порівняно з ВМЯ.
Рис. 2. Відсотковий розподіл гліоцитів вентромедіального ядра (ВМЯ) і латеральної гіпоталамічної області (ЛГО) за інтенсивністю імунозабарвлення (0- клітини без реакції, 1- із слабкою виразністю забарвлення, 2- з виразним забарвленням, 3- з інтенсивним забарвленням) у 8-місячних (світлі стовпці), 27-місячних (заштриховані стовпці) і 32-місячних (темні стовпці) щурів.
Для дослідження вікових особливостей впливу стресу на негативну (ВМЯ) і позитивну (ЛГО) емоціогенні зони гіпоталамуса було використано модель хронічного емоційно-больового стресу. На світлооптичному рівні було виявлено, що під впливом стресу не відбувалося кількісних змін нейронів (ЧЩН) ні у ВМЯ, ні у ЛГО. Тим часом, при стресі значно змінювалися якісні показники нейронів: вже у дорослих значно зменшувалась кількість незмінених і збільшувалась – вакуолізованих нейронів, у зв'язку з чим гістограма розподілу нейронів за групами у цьому віці нагадувала таку ж у старих інтактних тварин. У ВМЯ ця подібність більш виражена, ніж у ЛГО. У старих при стресі відношення вакуолізованих нейронів до незмінених було особливо велике і несуттєво розрізнялось для різних емоціогенних зон (рис. 3). При цьому зберігалась подібність гістограм розподілу нейронів для старих стресованих (див. рис. 3) і дуже старих інтактних щурів (див. рис. 1).
Хоча за умов експерименту ЧЩН не змінювалась, значно змінювалась ЧЩГ. У ВМЯ цей показник зменшувався в 1,3 рази у дорослих, і в 1,4 рази – у старих щурів, а в ЛГО – в 1,3 рази тільки у старих тварин. Зменшення ЧЩГ відбувалось переважно за рахунок поодиноких сателітів.
Електронномікроскопічне дослідження показало, що як у ЛГО, так і у ВМЯ деструктивна дія ЕБС була пов'язана, в основному, з розвитком гідропічних змін. Спостерігався набряк перинейрональних і перикапілярних відростків астроцитів. При цьому ендотеліоцити витончувались, на люмінальній поверхні практично були відсутні мікроворсинки, їх цитоплазма ставала електроннощільною, органели важко розрізнялись. У нейронах обох зон при ЕБС відзначалося збільшення кількості ліпофусцину, розширення канальців ендоплазматичної сітки (ЕС) і цистерн комплексу Гольджи, зменшення кількості канальців гранулярної ЕС, зниження кількості як вільних, так і зв'язаних з мембранами рибосом. При цьому виявлялися ознаки адаптації – переважно у вигляді гіпертрофії і гіперплазії мітохондрій. Мітохондрії після ЕБС часто приймали характерну кільцеву або ракеткоподібну форму.
Зміни ультраструктури ядер нейронів ВМЯ при ЕБС були багато в чому подібні до вікових, виявлених нами при старінні в інтактних тварин. Так, ФФ ядер вірогідно збільшувався (на 44 %) як у дорослих, так і у старих. Вплив стресу на ультраструктуру ЛГО виявився менш вираженим, ніж у ВМЯ – форма ядер нейронів істотно не змінювалась під впливом ЕБС, іноді спостерігались локальні розширення перинуклеарного простору. Хоча ЛГО інтактних тварин характеризується збільшеним, у порівнянні з ВМЯ, вмістом ліпофусцину у нейронах як дорослих, так і старих щурів, вплив ЕБС нівелює це розходження, тобто вплив стресу на ЛГО в меншій мірі, ніж у ВМЯ, підвищує вміст ліпофусцину у нейронах у порівнянні з контролем.
Отже, стрес викликає виражену реакцію з боку глії, аж до зменшення кількості гліоцитів. Хоча кількість нейронів при цьому не змінювалася, зміна їх якісного складу свідчить про наростання процесів деструкції у старих у більшій мірі, ніж у дорослих. Морфо-функціональні особливості реакції нейронів ВМЯ та ЛГО на стрес виявилися подібними до вікових змін, що підтверджує коцепцію стрес-вік-синдрому. Стійкість ЛГО дорослих щурів до стресових впливів може пояснюватись тим, що ЕБС у першу чергу супроводжується негативними емоціями, за що відповідає ВМЯ. До того ж, гліальний індекс у ВМЯ значно менший, ніж у ЛГО, і гліоцити ВМЯ, можливо, не справляються із забезпеченням збільшених потреб нейронів.
ВИСНОВКИ
У дисертації, відповідно до поставленої мети, встановлені морфо-функціональні особливості старіння вентромедіального ядра (ВМЯ) та латеральної гіпоталамічної області (ЛГО) щурів, виявлені вікові структурні прояви реакції цих утворень на емоційно-больовий стрес і зроблені наступні висновки:
- У ВМЯ та ЛГО відзначені нерівномірні і несинхронні структурні прояви старіння. В ЛГО падіння кількості нейронів, порушення їх якісного складу, розвиток вікових ультраструктурних і ультрацитохімічних змін нервових і гліальних клітин, а також мікроциркуляторного русла відбуваються раніше, ніж у ВМЯ.
- У ВМЯ чисельна щільність нейронів не змінювалась при старінні (з 8 до 27 міс віку), зменшуючись лише у дуже старих щурів (32 міс). Водночас уже в старих тварин змінювався якісний склад клітинної популяції нейронів: за рахунок зменшення кількості незмінених форм значно збільшувалася кількість вакуолізованих і гіперхромних; у дуже старих щурів ці процеси поглиблювалися, відбувалось наростання деструктивно-дистрофічних змін.
- Виявлено органоспецифічні особливості будови ядер нейронів ВМЯ – для них характерна складна лапата форма, пов'язана з формуванням численних глибоких інвагінацій ядерної оболонки. Каріометрія нейронів ВМЯ показала, що фактор форми їх ядер не піддається істотним змінам у старих і збільшується лише в дуже старих щурів (ядра округляються), що може бути зумовлено розвитком явищ набряку.
- У ЛГО чисельна щільність нейронів зменшується вже у старих тварин, залишаючись незмінною у дуже старих, тобто процес вікової втрати нейронів відбувається раніше, ніж у ВМЯ. При цьому якісний склад нейронної популяції змінюється таким же чином, як у ВМЯ.
- У ВМЯ чисельна щільність гліоцитів зменшується лише в дуже старих щурів (в основному за рахунок сателітної глії) і тією ж мірою, що і чисельна щільність нейронів. У ЛГО кількість вільних гліоцитів і сателітної глії залишається стабільною у всіх вікових групах. Гліальний індекс у ВМЯ з віком змінювався несуттєво, що може свідчити про вікову стабільність нейрон-гліальних взаємовідносин у ВМЯ в умовах нормальної життєдіяльності, на відміну від ЛГО, де цей показник збільшувався з віком.
- При старінні відзначене зниження активності лужної фосфатази в стінці капілярів, що значно більше виражене в ЛГО, ніж у ВМЯ. Падіння активності лужної фосфатази, разом із змінами ультраструктури стінки капілярів, може сприяти розвитку набряку перикапілярних астроцитів та іншим проявам порушення проникності, що, кінець кінцем, може приводити до поглиблення процесів деструкції в нервовій тканині з віком.
- Збільшення вмісту білка S100B у гліоцитах при старінні також відбувалось раніше і було більш вираженим в ЛГО, ніж у ВМЯ. Результати імуногістохімічного визначення білка S100B у гліоцитах цілком корелюють з даними про кількісні і ультраструктурні зміни нейронів, а також морфо-функціональні зміни стінки капілярів і свідчать про більш раннє старіння ЛГО у порівнянні з ВМЯ.
- При емоційно-больовому стресі як у ВМЯ, так і в ЛГО загальна кількість нейронів не змінюється, натомість змінюється якісний склад клітинної популяції: за рахунок зменшення кількості незмінених нейронів значно збільшується кількість вакуолізованих і гіперхромних. Розподіл клітин за типами у дорослих стресованих тварин відповідає розподілу в старих інтактних, що підтверджує схожість феноменологічних проявів старіння і стресу.
- При емоційно-больовому стресі в обох ядрах відбувається зменшення кількості гліоцитів і гліального індекса, але у ВМЯ цей показник знижується майже однаково і в дорослих, і у старих щурів, а в ЛГО – лише у старих. Тобто негативний вплив стресу в першу чергу позначився на гліоцитах (аж до зменшення їх кількості) і в меншій мірі – на нейронах. Відсутність зменшення кількості гліоцитів у ЛГО дорослих щурів може пояснюватися меншою втягненістю цієї області у регуляцію вегетативних проявів емоційного стресу.
- У ВМЯ під впливом стресу наростали деструктивні процеси в нейронах (хроматоліз, набряк і дезорганізація крист мітохондрій, розширення просвітів і фрагментація канальців ендоплазматичної сітки, накопичення вторинних лізосом і ліпофусцина, збільшення фактора форми ядер внаслідок набряку), відзначалися явища набряку перинейрональних і перикапілярних відростків астроцитів, ушкодження стінки капілярів. У старих тварин ці процеси виявилися більш глибокими, ніж у дорослих. У ЛГО спостерігалися аналогічні зміни, але пошкоджуючий вплив емоційно-больового стресу був виражений в меншій мірі, ніж у ВМЯ.
ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
- Данілова О.В., Михальський С.А., Малишева С.П. Зміни форми ядер нейронів вентромедіального ядра гіпоталамуса при старінні // Вісник Київського університету. Біологія.– Вип. 28.– 1998.– С. 71-72. (Ідея, експериментальні дані та основний зміст належить дисертантові, Данилова О.В. – висвітлення питання актуальності, оформлення публікації, Малишева С.П. – допомога в обробці результатів).
- Михальский С.А. Изменение количества нейронов и глиоцитов в вентромедиальном ядре и латеральной области гипоталамуса крыс при старении // Пробл. старения и долголетия. – 1998.– Т.7, N 4.– С. 334-338.
- Михальский С.А. Изменение ультраструктуры вентромедиального ядра гипоталамуса при старении // Пробл. старения и долголетия.– 1999.–Т.8, N2.– С. 144-148.
- Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Межиборская Н.А., Михальский С.А. Возрастные структурные и ультраструктурные особенности реакции ЦНС на эмоционально-болевой стресс // Таврический журнал психиатрии.– 2000. – Т. 4, N1.– С. 13-14. (Дисертантом підготовлена частина матеріалу статті, що стосується його об’єкту дослідження – вентромедіального ядра (ВМЯ) і латеральної області гіпоталамуса (ЛГО) щурів. Він також готував статтю в цілому до друку, інші автори подали дані стосовно своїх об’єктів дослідження у ЦНС).
- Фролькис В.В., Рушкевич Ю.Е., Дубилей Т.А., Михальский С.А., Герасимов В.Д. Латеральная гипоталамическая область: особенности старения и влияние хронической электростимуляции на продолжительность жизни крыс.– Нейрофизиология.– 2000.– Т. 32, N4.– С. 314-321. (Дисертантом підготовлена морфологічна частина даних, що увійшли до статті, інші автори представили фізіологічні дані).
- Безруков В.В., Рушкевич Ю.Е., Дубилей Т.А., Михальский С.А. Изменение эмоциогенных зон гипоталамуса и особенности развития некоторых форм экспериментальной патологии у старых крыс // Архив клинической и экспериментальной медицины.– 2002.– Т.11, N1.– C. 86-91. (Дисертантом підготовлена морфологічна частина даних, що увійшли до статті, інші автори представили фізіологічні дані).
- Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Михальский С.А. Возрастные особенности распределения S100B-иммунопозитивных глиоцитов в вентромедиальном ядре и латеральной области гипоталамуса у крыс // Пробл. старения и долголетия.– 2003.– Т.12, №1.– С. 3-10.
- Mikhalsky S.A., Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu. Effects of aging on the neuron and glial number in rat hypothalamus: ventromedial nucleus and lateral area // XIX International Congress of the International Society for Analytical Cytology.– Colorado, USA, 1998. In: Cytometry, V.33, Suppl. 9.– 1998.– P. 69.
- Михальский С.А., Квитницкая-Рыжова Т.Ю. Изменение количества нейронов и глиальных клеток в вентромедиальном ядре и латеральной области гипоталамуса крыс при старении // Биологические механизмы старения. III Международный симпозиум. Май 1998 г. Тезисы докладов.– Харьков, 1998.– С. 53.
- Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Ступина А.С., Межиборская Н.А., Михальский С.А. Структурные особенности старения при различных экспериментальных моделях продления жизни // Биологические механизмы старения. III Международный симпозиум. Май 1998 р. Тезисы докладов.– Харьков, 1998.– С. 90.
- Mikhalsky S.A., Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu. Structural and ultrastructural changes in ventromedial nucleus and lateral hypothalamic area of rats during aging // 1st European Congress of Biogerontology.– Marienlyst, Denmark, 1998.– P. 111-112.
- Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Ступина А.С., Межиборская Н.А., Михальский С.А. Выраженность структурных проявлений старения гисто-гематических барьеров по данным комплексной морфо-функциональной оценки // Актуальні питання морфології (Фахове видання наукових праць II Національного конгресу АГЕТ України. Луганськ, 16-19 вересня 1998 р.). Під ред. проф. В.Г.Ковешнікова.– Луганськ.– С. 109.
- Михальский С.А., Квитницкая-Рыжова Т.Ю. Структурные и ультраструктурные изменения в вентромедиальном ядре и латеральной области гипоталамуса крыс при старении // Актуальні питання морфології. (Фахове видання наукових праць II Національного конгресу АГЕТ України. Луганськ, 16-19 вересня 1998 р.). Під ред. проф. В.Г.Ковешнікова.– Луганськ.– С. 188.
- Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu., Mezhiborskaya N.A., Mikhalsky S.A. Comparative morpho-functional evaluation of different hypothalamic areas in aging // IV European Congress of Gerontology. Berlin, 7-11 July 1999.– J. Gerontol. Geriat.– 1999.–V.32, Suppl. 2.– P. 122.
- Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu., Stupina A.S., Mezhiborskaya N.A., Mikhalsky S.A., Limareva A.A. Ultrastructural age-related changes in Blood-Tissue Barriers (BTB) of rats kept on calorie restricted diet (CRD)// IV European Congress of Gerontology. Berlin, 7-11 July 1999.– J. Gerontol. Geriat.– 1999.–V.32, Suppl. 2.– P. 227.
- Квiтницька-Рижова Т.Ю., Ступiна О.С., Михальский С.А., Межиборська Н.О. Вiковi особливостi структурної організації деяких органів щурів під впливом калорiйно-обмеженого раціону // III Національний Конгрес патофізіологів України. Одеса, 24-27 травня 2000 р.– Фізіол. Журн.– Т. 46, N2(а).– 2000.– С. 41-42.
- Михальский С.А. Вікові структурні особливості реакції різних емоціогенних зон гіпоталамусу на емоційно-больовий стрес // III Національний конгрес патофізіологів України. Одеса, 24-27 травня 2000 р.– Фізіол. журн.– Т. 46, N2(а).– 2000.– С. 46.
- Михальский С.А. Возрастные структурные и ультраструктурные изменения в вентромедиальном ядре и латеральной области гипоталамуса после воздействия эмоционально-болевого стресса // Биологические механизмы старения. IV Международный симпозиум. Май 2000 г. Тезисы докладов.– Харьков, 2000.– С. 73.
- Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu., Sturina A.S., Mikhalsky S.A., Mezhiborskaya N.A. Effects of calorie restricted diet on structural characteristics of adult and old rats // 2nd Eeuropean congress on Biogerontology. S.Petersburg, Russia.– Успехи геронтологии.– 2000.– Т. 5.– С. 63.
- Mikhalsky S.A. Age-related changes of the structure of different emotiogenic hypothalamic areas under influence of an emotional-painful stress // 2nd European Congress on Biogerontology. S.Petersburg, Russia.– Успехи геронтологии.– 2000.– Т. 5.– С. 67.
- Михальский С.А. Морфометрические особенности ветромедиального ядра и латеральной области гипоталамуса при старении и эмоционально-болевом стрессе // 3 Національний конгрес геронтологів і геріатрів України. Тези доповідей.– Київ, 2000.– С. 163.
- Михальский С.А. Ультрацитохимические особенности старения вентромедиального ядра и латеральной области гипоталамуса // II Українська конференция молодих вчених, присвячена пам'яті академіка В.В.Фролькіса. Матеріали конференції.– Київ, 2001.– С. 81-82.
- Kvitnitskaya-Ryzhova T., Mikhalsky S. The effects of aging and stress on the morpho-functional peculiarities of the different hypothalamic nuclei // 17th World Congress of the International Association of Gerontology. Vancouver, Canada, July 1-6, 2001. Gerontology, 2001, V.47, Suppl.1.– P. 148.
- Михальский С.А. Особенности количественного распределения популяции глиоцитов вентромедиального ядра и латеральной области гипоталамуса при старении и стрессе // III Українська конференция молодих вчених, присвячена пам'яті академіка В.В.Фролькіса. Тези доповідей.– Київ, 2002.– С. 132-133.
- Квитницкая-Рыжова Т.Ю., Михальский С.А. Морфо-функциональные особенности различных ядер гипоталамуса при старении и стрессе // Актуальні питання морфології. Наукові праці III Національного конгресу АГЕТ України. Київ, 2002.– С. 131-132.
- Михальский С.А. Распределение белка S100B в глиоцитах вентромедиального ядра и латеральной области гипоталамуса крыс разного возраста (иммуногистохимическое исследование) // IV Українська конференція молодих вчених, присвячена пам'яті академіка В.В.Фролькіса. Тези доповідей.– Київ, 2003.– С. 158-159.
АНОТАЦІЇ
Михальський С.А. Порівняльна характеристика вікових структурно-функціональних змін вентромедіального ядра і латеральної області гіпоталамуса та особливості їх реакції на стрес.– Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.11 – цитологія, клітинна біологія, гістологія.– Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.
Проведене комплексне морфо-функціональне порівняльне дослідження вентромедіального ядра (ВМЯ) і латеральної області гіпоталамуса (ЛГО) при старінні та емоційно-больовому стресі (ЕБС) і показана нерівномірність їх вікових і реактивних змін. Установлено, що деструктивно-дистрофічні процеси в нейронах, глії та капілярах, зниження активності лужної фосфатази в мікроциркуляторному руслі, накопичення у гліоцитах білка S100B, а також зменшення кількості нейронів раніше виявляються в ЛГО, ніж у ВМЯ. У старих щурів не відзначено суттєвого зниження кількості нейронів у ВМЯ, однак відбуваються виражені зміни якісного складу клітин: за рахунок зменшення кількості незмінних збільшується кількість деструктивно змінених нейронів. У ЛГО аналогічна зміна якісного складу нейронів відбувається на тлі загального зниження їх кількості. Виявлена органоспецифічна особливість ядер нейронів ВМЯ щурів – характерна складна лапата форма, яка зберігається в старих тварин. Виявлено, що при ЕБС знижується чисельна щільність гліоцитів, тим часом як кількість нейронів не змінюється. Спектр змін якісного складу нейронів у дорослих стресованих щурів виявився ідентичним розподілу цих клітин у старих інтактних тварин.
Ключові слова: вентромедіальне ядро гіпоталамуса, латеральна гіпоталамічна область, старіння, стрес, морфо-функціональні особливості.
Михальский С.А. Сравнительная характеристика возрастных структурно-функциональных изменений вентромедиального ядра и латеральной области гипоталамуса и особенности их реакции на стресс.– Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.11 – цитология, клеточная биология, гистология.– Киевский национальный університет имені Тараса Шевченко, Киев, 2004.
Проведено комплексное морфо-функциональное сравнительное исследование вентромедиального ядра (ВМЯ) и латеральной области гипоталамуса (ЛГО) при старении и эмоционально-болевом стрессе (ЭБС) и показана неравномерность их возрастных и реактивных изменений. Установлено, что деструктивно-дистрофические процессы в нейронах, глии и капиллярах, снижение активности щелочной фосфатазы в микроциркуляторном русле, накопление в глиоцитах белка S100B, и в конечном итоге уменьшение количества нейронов проявляются в ЛГО раньше, чем в ВМЯ. У старых крыс не отмечено существеннного снижения количества нейронов в ВМЯ, но происходят выраженные изменения качественного состава клеток: за счет уменьшения количества неизмененных увеличивается количество деструктивно измененных нейронов. В ЛГО аналогичное изменение качественного состава нейронов происходит на фоне общего снижения их количества. Выявлена органоспецифическая особенность ядер нейронов ВМЯ крыс – характерная многолопастная форма, сохраняющаяся у старых животных, что, по-видимому связано с повышенной функциональной активностью этих клеток. Обнаружено, что при ЭБС снижается численная плотность глиоцитов, в то время как количество нейронов не изменяется. Спектр изменений качественного состава нейронов у взрослых стрессированных крыс оказался идентичным распределению этих клеток у старых интактных животных, что хорошо согласуется с концепцией стресс-возраст-синдрома. У старых животных после ЭБС количество деструктивно измененных клеток превышало количество неизмененных. Выявлено, что деструктивное действие ЭБС более выражено в ВМЯ, чем в ЛГО.
Ключевые слова: вентромедиальное ядро гипоталамуса, латеральная гипоталамическая область, старение, стресс, морфо-функциональные особенности.
Mikhalsky S.A. Comparative study of age-related morpho-functional changes in ventromedial nucleus and lateral area of hypothalamus and peculiarities of their reaction to stress.– Manuscript.
Dissertation for obtaining of scientific degree of candidate of biological sciences 03.00.11 – cytology, cell biology, histology.– Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2004.
Structural age-related changes in ventromedial nucleus (VMN) and lateral area (LHA) of hypothalamus were investigated by means of light and electron microscopy, morphometry, ultracytochemistry and immunohistochemistry. The number of neurons and glial cells in VMN appeared to remain unchanged with age. However, the number of unaltered neurons in the mentioned above area decreased, while the number of hyperchromic and vacuolized forms increased. Numerical density decreased only in extremely old rats: neurons – by 1.5 times, glial cells – by 1.4 times. In contrast, the numerical density of LHA neurons decreased by 1,4 times already at the age of 27 months and remained unchanged in extremely old animals. The number of glial cells in LHA remained stable in animals of all age groups. Considerable ultrastructural changes of VMN neurons were observed only at the age of 32 months, while destructive changes of LHA neurons could be found at the age of 27 months, intensifying at extremely old age. The activity of alkaline phosphatase in capillary wall was found to decrease with age. This decrease was considerably more pronounced in LHA. Age-related increase in the content of glial protein S100B was observed in the investigated hypothalamic zones. It was more pronounced and occurred earlier in LHA than in VMN. Emotional-painful stress led to increase of the relative number of vacuolized and hyperchromic neurons in both investigated zones, whereas the total number of neurons remained stable. The number of glial cells decreased in both VMN and LHA. However, in LHA this decrease was explicit only in old rats, whereas in VMN it was equal in adult and old animals. The ultrastructure of LHA appeared to be more resistant to the alterative influence of stress. The destructive changes caused by the emotional-painful stress were more profound in old animals. Age-related changes developed earlier and appeared to be more distinct in LHA compared to VMN. The obtained data reflects essential differences in the rate and degree of structural signs of aging in various emotiogenic centers of hypothalamus that could be a morphological basis of disturbances of emotional status in old age.
Keywords: ventromedial nucleus of hypothalamus, lateral hypothalamic area, aging, stress, morpho-functional peculiarities.
Материал опубликован по инициативе автора диссертации.