научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ ЛУКОВИЦ ЧЕЛОВЕКА С АНТИТЕЛАМИ К БЕЛКАМ ПРЕСИНАПТИЧЕСКИХ ОКОНЧАНИЙ (SNAP-25, SYNAPSIN-I, SYNAPTOPHYSIN) НА ЭТАПЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА Биология

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ ЛУКОВИЦ ЧЕЛОВЕКА С АНТИТЕЛАМИ К БЕЛКАМ ПРЕСИНАПТИЧЕСКИХ ОКОНЧАНИЙ (SNAP-25, SYNAPSIN-I, SYNAPTOPHYSIN) НА ЭТАПЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА»

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

УДК 611.81:611.86:591.3

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ ЛУКОВИЦ ЧЕЛОВЕКА С АНТИТЕЛАМИ К БЕЛКАМ ПРЕСИНАПТИЧЕСКИХ ОКОНЧАНИЙ (SNAP-25, SYNAPSIN-I, SYNAPTOPHYSIN) НА ЭТАПЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА

© 2015 г. А. С. Харламова, В. М. Барабанов, С. В. Савельев

Научно-исследовательский институт морфологии человека РАМН 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3 E-mail:grossu@rambler.ru, grossulyar@gmail.com Поступила в редакцию 30.01.2014 г.

Окончательный вариант получен 22.05.2014 г.

В работе приведены результаты исследования антенатального развития основных обонятельных луковиц (ОЛ) человека на сроках от 8-й недели развития до рождения. Дифференцировка первичных обонятельных центров оценивалась с помощью гистологических критериев и трех маркеров преси-наптических окончаний — антител к SNAP-25, синапсину (synapsin-I) и синаптофизину (synapto-physin). Структурно-функциональная дифференцировка слоев в ОЛ начинается с периферических слоев и развивается центростремительно, что косвенно подтверждает индуцирующую роль прорастающих обонятельных волокон не только на анатомическую дифференцировку структуры, но и на дифференцировку ее функциональных слоев. При этом созревание клубочкового слоя, показанное иммуногистохимически, непосредственно предшествует гистологическому обособлению клубочков ОЛ. Проводящая система ОЛ демонстрирует иммунореактивность с антителами к пресинапти-ческим белкам уже после 10—11 недели развития. Выделены четыре этапа созревания ОЛ. Все функциональные слои ОЛ сформированы к 22-й неделе развития. У плодов на более поздних сроках развития продолжаются процессы дифференцировки, включая формирование подслоев в пределах внутреннего гранулярного слоя, оформление клубочкового слоя, происходит увеличение размеров ОЛ. Процессы дифференцировки нейробластов продолжаются в ОЛ до рождения и полностью процессы созревания завершаются к 38-40-й неделе развития, что подтверждается характером реакции на белки пресинаптических окончаний.

Ключевые слова: плоды человека, развитие обоняния, первичные обонятельные центры, $МАР-25, Бупарзт-Т, 8упар1орЬузт.

DOI: 10.7868/S0475145015030052

ВВЕДЕНИЕ

Вопрос о развитии обонятельных структур у человека на ранних сроках пренатального развития хорошо освещен в классических исследованиях (Hamphrey 1940; Pearson 1941, 1942; Bossy 1980; Muller, O'Rahilly, 2004). Однако эти работы посвящены в основном развитию периферического отдела обонятельного анализатора на ранних этапах плодного развития (Пяткина, 1982; Pearson, 1941, 1942; Bossy 1980; Muller, O'Rahilly, 2004). Иммуногистохимические (Chuah, Zheng, 1987; Takahashi et al., 1984) и электронномикро-скопические (Moran et al., 1982; Kimura et al., 2009) исследования также проводятся, в основном, на материале обонятельного эпителия и нерва человека. Специальные аспекты развития ОЛ изучаются на модельных видах, а полученные данные распространяются на всех млекопитаю-

щих, включая человека (Valverde et al., 1992; Lin, Ngai, 1999), или изучаются в рамках общих вопросов развития обонятельного эпителия и нерва (Chuah, Zheng, 1992).

ОЛ млекопитающих имеют радиальную слоистую организацию и включают 6 слоев: слой входящих обонятельных волокон (1), образованный аксонами обнятельных рецепторов, гломеруляр-ный или клубочковый слой (2), внешний плекси-формный (волокнистый) слой (3), слой митральных клеток (4), внутренний плексиформный слой (5) и гранулярный слой (6) (Doty, 2012; Huart et al., 2013). У млекопитающих с крупными ОЛ, включающими желудочки, выделяют прижелудочковый слой клеток (Nieuwenhuys, 1998). В ОЛ взрослого человека желудочки отсутствуют.

Развитие ОЛ человека начинается с индукции со стороны обонятельных волокон, которые под-

растают к переднему мозгу на 6-й недели развития. На 7-й неделе развития начинается анатомическая дифференцировка ОЛ (Pearson, 1941, 1942). Вопрос о гистологической и функциональной дифференцировке ОЛ на антенатальном этапе развития человека мало изучен, а классические исследования содержат ряд противоречий (Ham-phrey 1940; Muller, O'Rahilly, 2004).

Первые синаптические контакты в ОЛ млекопитающих образуют аксоны обонятельных клеток-рецепторов. Их постсинаптическими мишенями являются дендриты митральных клеток, клеток "с султанчиками" и перигломерулярных клеток (Grubb et al., 2008). Области этих первичных контактов образуют сферические структуры — клубочки (гломерулы). Они образуют самый наружный функциональный слой луковицы и являются первым местом переключения сигналов, поступающих от обонятельных рецепторов в центральной нервной системе (ЦН^. Внешний волокнистый слой составлен дендритами митральных клеток и клеток "с султанчиками", которые контактируют с отростками юкстагломерулярных, перигломерулярных и гранулярных клеток, выполняющих функции локальных интернейронов. Внутренний гранулярный слой содержит тела наиболее многочисленных в пределах ОЛ ГАМК-эр-гических гранулярных клеток. Отростки митральных клеток и клеток "с султанчиками" объединяются, образуя волокна обонятельного тракта, несущего обонятельную информацию к вторичным центрам переднего мозга (Huart et al., 2013). Также ОЛ получают центральные эфференты, их модулирующее воздействие осуществляется, в основном, через гранулярные клетки (Doty, 2012).

Данная работа посвящена уточнению сроков и особенностей процессов гистологической диф-ференцировки и созревания ОЛ человека, в том числе, с использованием для оценки процессов созревания иммуногистохимических маркеров пресинаптических окончаний (анти-SNAP-25, Synapsin-1, Synaptophysin), широко распространенных в исследованиях развития нервной системы на животных (Leclerc et al., 1989; Goutan et al., 1999; Greenlee et al., 2001; Biranowska et al., 2002).

Cинаптосомально-ассоциированный белок (SNAP-25), синапсин (Synapsin-I) и синаптофи-зин (Synaptophysin) — белки пресинаптических окончаний, регулирующие взаимодействие везикулярной и клеточной мембран в активной зоне синапса.

SNAP-25 — белок плазматической мембраны комплекса SNARE (soluble N-ethylmaleimidesensi-tive factor attachment protein receptor, t-SNARE), вместе с другим мембранным белком комплекса syntaxin-I (t-SNARE) и белком везикулярной мембраны VAMP (synaptobrevin, v-SNARE), участвующий в слиянии мембран при экзоцитозе (Sollner et al., 1993). SNAP-25 в клетках нервной ткани ло-

кализуется не только в области пресинаптиче-ской мембраны, но и в аксолемме, а также на транс-домене аппарата Гольджи (Tao-Cheng et al., 2000). Таким образом, иммуноцитохимически SNAP-25 выявляется также в составе проводящих путей в ЦНС и периферических нервов (Duc, Catsicas, 1995). Кроме того, внутриклеточная локализация SNAP-25 может отличаться в центральной и периферической нервной системе: в пределах ЦНС на иммуногистохимических препаратах тела нейронов в основном иммунонега-тивны (могут выявлятся точечные локусы концентрации белка в районе аппарата гольджи), тогда как в периферичской нервной системе SNAP-25 иммуногистохимически хорошо выявляется в телах нейронов (Duc, Catsicas, 1995). Изменение внутриклеточной локализации SNAP-25 показано в процессе развития нервной системы (Oyler et al., 1991).

Уровень экспрессии SNAP-25 (в том числе, оцененной по интенсивности иммуногистохими-ческой окраски) и ее распределение могут изменяться на разных этапах развития в центральной и периферической нервной системе. Интенсивную иммунореактивность с антителами к SNAP-25, которую демонстрируют структуры центральной и переферической нервной системы на отдельных этапах развития, связывают с активным си-наптогенезом в этих областях. Снижение уровня иммунореактивности до уровня, характерного для зрелой нервной ткани, наблюдают после завершения процессов созревания в центральной и периферической нервной системе (Catsicas et al., 1991; Goutan et al., 1999; Greenlee et al., 2001; Biranowska et al., 2002; Sidor-Kaczmarek et al., 2004).

Synapsin-I — белок семейства синапсинов, нейрон-специфических фосфопротеинов, ассоциированных с синаптическими пузырьками. Синапсин-I, как правило, концентрируется в пресинаптических терминалях нейронов, иммуногистохимически синапсин выявляется в нейро-пиле ЦНС. Появление синапсина в клетках нервной ткани также скоррелировано с событиями активного синаптогенеза (DeCamilli et al., 1983). Считается, что он оказывает модулирующие эффекты в процессе формирования синаптических констактов (Fornasiero et al., 2010). Synaptophysin также белок, ассоциированный с мембраной си-наптических пузырьков. Концентрация синапто-физина также нарастает параллельно с процессами активного образования синаптических контактов (Knaus et al., 1986; Leclerc et al., 1989). Сходные закономерности распределения имму-нореактивности с антителам к синаптофизину и синапсину-I показаны на материале развивающегося мозжечка грызунов (Mason, 1987 (крысы); Leclerc et al., 1989 (мыши)).

Таким образом, компоненты экзоцитарного механизма могут экспрессироваться до созрева-

ния синапса, включены в процессы роста аксонов и содержатся в прорастающем нервном окончании (Leclerc et al., 1989; Fletcher et al. 1991; Oyler et al., 1991). Тем не менее, пики экспрессии и накопления в синаптических окончаниях данных белков коррелируют с фазами активного синап-тогенеза, а интенсивная иммунореактивность тканей с антителами к этим белкам приурочена по локализации и времени возникновения к появлению и созреванию синаптических контактов (DeCamilli et al., 1983; Catsicas et al., 1991; Ichikawa et al., 1991; Goutan et al., 1999; Hepp, Langley, 2001; Greenlee et al., 2001; Biranowska et al., 2002; Sidor-Kaczmarek et al., 2004; Fornasiero et al., 2010). Антитела к пресинаптическим белкам используются не только в качестве маркеров пресинаптических терминалей (Oyler et al., 1991), но и для мониторинга развития синаптических связей в онтогенезе (Knaus et al., 1986; Sollner, 1993).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена на аутопсийном материале плодов человека на сроках от 8-й недели развития до рождения (таблица). В сравнительных целях был использован аутопсийный материал взрослых

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»