УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2011, том 42, № 4, с. 76-89
УДК 611.018.1+612.8
ДВУЯДЕРНЫЕ НЕЙРОНЫ: СИНЦИТИАЛЬНОЕ СЛИЯНИЕ
ИЛИ АМИТОЗ
© 2011 г. Сотников О.С.1, Фрумкина Л.Е.2, Лактионова А.А.1, Парамонова Н.М.1, Новаковская С.А.3
1Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, 2Центр неврологии РАМН, Москва, 3Институт физиологии Национальной академии наук Беларуси, Минск
В обзоре изложена история исследования двуядерных нейронов и проанализированы две гипотезы о механизмах их формирования: путем синцитиального слияния или амитотического деления. Приводятся факты несоответствия прежней ортодоксальной клеточной терапии, категорически отрицающей возможность синцитиальных связей в нервной системе и синцитиального слияния нейронов. В качестве примера представлены результаты ультраструктурных исследований появления синцития в коре большого мозга крыс, в автономных ганглиях, гиппокампе и мозжечке взрослых животных. Анализируется видеоматериал синцитиального слияния живых нейронов и механизм образования многоядерных нейронов в культуре ткани. Критически рассмотрены существующие данные об амитотическом способе образования двуядерности нейронов. Делается вывод, что механизмом формирования двуядерных нейронов является клеточное слияние. Одновременно обзор подтверждает наши представления о существовании в нервной системе синцитиальных межнейронных связей.
Ключевые слова: двуядерные нейроны, многоядерные нейроны, синцитиальное слияние нейронов, амитоз нейронов, межнейронный синцитиум, нейронная теория.
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДВУЯДЕРНЫХ НЕЙРОНОВ
Двуядерные нервные клетки впервые были обнаружены Ремаком в 1837 г. [58], учеником знаменитого физиолога Мюллера, который первым описал двуядерные ненервные клетки. С тех пор двуядерные нейроны сотни раз исследовали многочисленные гистологи, такие как Ранвье, Штёр, Догель, Шпильмаер, Бильшовский, Кёликер, Альцгеймер и др. Их описание попало в прежние учебники и руководства [3, 26, 66]. Изучается этот вопрос и сегодня [37, 47, 54]. Двуядерные нейроны обнаружены в различных центральных и периферических отделах нервной системы. В коре полушарий большого мозга, гиппокампе, бледном шаре, стволе мозга, мозжечке, эпифизе, спинном мозге, спинно-мозговых ганглиях, в пограничном симпатическом стволе, превертебральных ганглиях и интрамуральных нервных сплетениях. Двуядерные нейроны исследовались у человека, обезьяны, лошади, свиньи, овцы, кролика, кошки, собаки, крысы, мыши, морской свинки, лягушки, сельди. Более половины авторов исследовали нормальный материал. При патологии описывается большое число дву- и многоядерных нейронов [6, 8, 45, 72, 75].
В монографии Ярыгина и В.Н. Ярыгина [22], а также в работах Эхлерса (1951), Шабадаша и Зеликиной [20] приводятся подсчеты двуядерных нейронов в норме (таблица). Шабадаш и Зеликина [20] подсчитали, что число двуядерных нервных клеток в верхнем шейном ганглии после гексена-лового наркоза возрастало примерно в два раза.
Вопрос о двуядерных клетках затрагивает проблему синцитиальной связи в нервной системе и проблему неделимости высокодифференциро-ванных нейронов. Поэтому исследуемую проблему следует считать актуальной. Наиболее важен вопрос о механизме формирования феномена двуядерности нейронов. Дело в том, что с самого начала исследований и до сих пор появление дву-ядерных нейронов объясняется делением одноядерных нервных клеток. Но так как митоз у дифференцированных нейронов взрослых животных невозможен, то была высказана гипотеза о так называемом амитозе, когда ядро нейрона делится прямым перешнуровыванием без митотических фигур деления. Так как цитокинез (процесс деления собственно тела клетки) никто не видел, то была сформулирована дополнительная гипотеза о возможности неполного амитоза, ограниченного
Двуядерные нейроны в автономных ганглиях
№ Автор Объект Доля среди в Норма, % сех нейронов Гексенал,%
1 Шабадаш А.Л. Зеликина Т. И. Морская свинка Краниальный шейный симпатический ганглий Солнечное сплетение Звездчатый ганглий 13-15 15-17 23-26
2 Шабадаш А.Л. Зеликина Т. И. Кролик Краниальный шейный симпатический ганглий Солнечное сплетение Звездчатый ганглий 19 20 23-25 30 40-43 60
3 Ярыгин Н.Е. Ярыгин В.Н. Кролик Краниальный шейный симпатический ганглий Солнечное сплетение Звездчатый ганглий 18-28 20-30 до 83
4 ЕЫеге Р. Кролик Ганглии пограничного симпатического ствола Морская свинка Ганглии пограничного симпатического ствола 89 31, 37
только разделением ядра. Но разделение ядра как процесс тоже никто не видел. Все предположения строятся на вольном подборе статичных фиксированных гистологических препаратов. Схематически это построение выглядит так, как на рис. 1, а, б, г. Но дело в том, что на статичных гистологических препаратах нельзя определить направление вектора процесса. Оно выбирается произвольно, исходя из заранее предполагаемой гипотезы. На основании этих же препаратов можно смоде-
Р(5>
Рис. 1. Схематическое изображение двух гипотез формирования двуядерных клеток. а - исходный материнский нейрон перед амитозом; б - один амитотически делящийся нейрон с перешнуровкой ядра (тонкая линия) или два сливающихся нейрона (ядра изображены толстыми окружностями); в - дочернии нейроны после полного амитотического деления или два нейрона перед слиянием; г - двуядерная нервная клетка после неполного амитоза или после слияния нейронов. Тонкие стрелки - пути полного (а-в) и неполного (а, б, г) амитоза; толстые стрелки - путь слияния нейронов (в, б, г).
лировать процесс противоположного направления: две лежащие рядом клетки соприкасаются, образуют мембранный контакт, устанавливают синцитиальную связь, а затем сливаются в одну двуядерную клетку (рис. 1, в, б, г).
Однако почему-то почти все авторы в качестве механизма двуядерности выбирают гипотезу амитоза и даже не обсуждают возможность механизма синцитиального слияния нейронов. Правда, Аполант [23] упоминает о такой возможности, но считает, что она несопоставима с физиологическими данными. Действительно, нейронная доктрина полностью отрицает возможности межнейронного синцития в нервной системе и, следовательно, не допускает возможности син-цитиального слияния. И все-таки, логически обе гипотезы правомочны. Они обе нуждаются в обсуждении. Вначале необходимо остановиться на синцитиальном механизме и нейронной теории.
НЕЙРОННАЯ ТЕОРИЯ И ЕЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ
Описание с помощью электронной микроскопии химических синапсов, казалось бы, окончательно убедило всех неврологов в том, что нейронная доктрина Вальдейера, Рамон и Кахаля является единственно правильной [55, 56], а син-цитиальная связь между нейронами невозможна. Однако, строго говоря, доказательства наличия синапсов никак не являются доказательством отсутствия синцития в нервной системе. Это ти-
пичная логическая ошибка (паралогизм). Некоторые исследователи, придерживаясь нейронной доктрины, отмечали возможность существования и межнейронного синцития в конкретных местах и при некоторых условиях [2, 46].
Прошло более 50 лет после электронно-микроскопического описания синапсов. Накоплено много новых морфологических и физиологических фактов, которые не укладываются в положения ортодоксальной нейронной доктрины [29, 60].
Во-первых, оказалось, что отрицание возможности синцитиальной связи между нервными клетками означает противоречие нейронной доктрины клеточной теории. В настоящее время убедительно показана возможность синцитиального слияния клеток всех тканевых типов и даже разных типов с образованием гибридов [12, 18, 21], а слияние нервных клеток нейронной теорией отрицается [41].
Наиболее важным событием, подрывающим ортодоксальную нейронную теорию, было обнаружение высокопроницаемых мембранных щелевых контактов [40, 51]. Эти контакты широко представлены в ЦНС [30]. Они имеют межнейронные поры, которые дают возможность нейронам обмениваться не только ионами и мелкими молекулами, но и олигопептидами, т.е. осуществлять ограниченную цитоплазматическую связь [25, 29, 36]. Важно также, что мембранные поры лабильны и могут расширяться, изменяя степень взаимосвязи клеток [53, 68]. Все это позволяет предположить возможность формирования синцитиальной связи на базе высокопроницаемых контактов. Было также показано, что вопреки нейронной теории в нервной системе существует обмен информацией между нейронами и сетью глиоцитов [50, 71].
ИСТИННЫЙ ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЙ
СИНЦИТИУМ МЕЖДУ НЕЙРОНАМИ
Наконец, еще в 1936 г. американским морфофи-зиологом Дж. Янгом была обнаружена и доказана синцитиальная связь многих нейронов, отростки которых, сливаясь, образуют гигантские аксоны [74]. Подобные синцитиальные межнейронные связи были показаны у головоногих моллюсков, полихет, ракообразных и других беспозвоночных [14, 42, 43, 74].
Таким образом, еще 75 лет назад можно было без сомненья утверждать, что в нервной системе, в принципе, кроме химических синапсов существует и синцитиальная цитоплазматическая связь. Правда, синцитиальная связь была показана только у беспозвоночных. У позвоночных же ее еще следовало доказать.
Нами впервые синцитиальные связи нервных отростков у позвоночных были обнаружены случайно в 1994 г. в энтеральном нервном сплетении у 1-2-месячных поросят [7, 16]. Мы это вначале расценили как исключение из нейронной доктрины. Однако целенаправленный поиск межнейронных синцитиальных связей обнаружил их наличие в симпатических ганглиях [15, 24] и в культуре нейронов [32, 62, 63, 65], в гиппокампе и мозжечке [9, 13, 17, 64]. При гипоксии они были показаны в коре большого мозга [1]. Слияние пре- и постсинаптических волокон в синапсе при валлеровской дегенерации обнаружено в симпатических ганглиях [15]. Материалы о синцитиаль-ном слиянии тел нейронов при инсульте недавно опубликованы Пальцыным с соавторами [8].
Многочисленные факты наличия цитоплазма-тического синцития и слияния нейронов позволили обобщить основные закономерности этого процесса. Возможность формирования синцития появляется только при отсутствии или слабом развитии глии в различных отделах нервной системы: в интрамуральной нервной системе, между зернистыми клетками мозже
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.