ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2007, № 3, с. 325-328
=ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 577.95
КОРРЕКЦИЯ ИЗМЕНЕНИЙ, ВЫЗВАННЫХ ТОЛУОЛОМ В КОРКОВЫХ И ПОДКОРКОВЫХ СТРУКТУРАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА БЕЛЫХ КРЫС
© 2007 г. И. К. Сванидзе, Д. П. Мусеридзе, Е. В. Дидимова, Н. Н. Гвинадзе,
Л. Г. Гегенава, И. А. Брегвадзе
Институт физиологии им. И.С. Бериташвили, 0160 Тбилиси, ул. Готуа, 14
E-mail: morphology@posta.ge Поступила в редакцию 20.04.2006 г.
Определены число и масса клеток корковых и подкорковых структур двигательной системы головного мозга и мозжечка белых крыс после длительного воздействия толуолом. Показано, что интоксикация толуолом приводит к гибели проекционных и ассоциативных нейронов в сенсомоторной коре, вентролатеральном ядре таламуса, хвостатом ядре, бледном шаре, красном ядре, нижнем комплексе олив. В мозжечке уменьшению числа клеток сопутствуют процессы атрофии, на что указывают уменьшение площади и сухого веса клеток Пуркинье. Введение в пищевой рацион плаферона-ЛБ ослабляло цитотоксический эффект толуола.
Изучение воздействия толуола на организм животных и человека может быть интересным для нейробиологии и общей экологии, поскольку толуол присутствует в атмосфере городов, входя в состав выхлопных газов и других продуктов превращения нефтепродуктов. Этот органический растворитель является галлюциногенным веществом, которое используется токсикоманами. Важно выяснить воздействие толуола на клетки центральной нервной системы, так как известно, что пары толуола влияют на развитие структур головного мозга (Gospe et al., 2000; Saavedra et al., 1996). В результате хронической интоксикации толуолом были выявлены значительные повреждения в нейронах префронталь-ной коры, в клетках Пуркинье мозжечка, в нейронах полей аммонового рога (Korbo et al., 1996), а также в астроцитах зубчатой фасции гиппокам-па (Fukui et al., 1996). В двигательной системе в результате деструктивных процессов происходит атрофия нейронов (Kamran et al., 1998). Установлено уменьшение их количества в корковых и подкорковых структурах двигательной системы на ранних этапах онтогенеза (Мусеридзе и др., 2004) и в обонятельных луковицах при пре- и постнатальной интоксикации (Джапаридзе и др., 2003). Метаболизм толуола приводит к накоплению в организме свободных радикалов (Nakai et al., 2003), концентрация которых в тканях устойчива и сохраняется при уменьшении концентрации толуола в крови. Высокий уровень свободных радикалов наблюдается в центральной нервной системе, в частности, в гиппокампе (Bay-das et al., 2003). Интоксикация парами толуола ведет к нарушению работы иммунной системы (Matheson et al., 2005). Плаферон (плацентарный
интерферон), являясь аналогом лейкоцитарного интерферона, обладает иммуномодулирующим и антигипоксическим действием, оказывая стимулирующее влияние на восстановительные процессы при травмах и различного типа патологиях (Чхиквишвили и др., 1995, Метревели, Бахута-швили, 1995). Показано также, что плаферон обладает нейротрофическими свойствами (Сиров-ский и др., 1995, Микеладзе и др., 1995, Митагва-рия и др., 1996).
Нами исследовано влияние толуола на нейроны корковых и подкорковых образований двигательной системы и мозжечка белых крыс, а также возможность коррекции этих изменений с помощью плаферона-ЛБ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Изучено влияние толуола на сенсомоторную кору, вентролатеральное ядро таламуса, хвостатое ядро, бледный шар, красное ядро, главное ядро нижнего комплекса олив, мозжечок белых крыс разного возраста.
В контрольных и экспериментальных группах были 2-3-месячные крысы, содержащиеся в одинаковых пластиковых клетках по 4 особи в каждой, животные получали брикетированный и натуральный корм. Они находились в условиях комнатного светового режима и имели свободный доступ к воде. Влияние паров толуола на мозг изучали, помещая одномесячных крыс в эксикатор с парами толуола (Gospe et а1., 2000) на 15 мин пять суток в неделю в течение одного или двух месяцев. В двух вариантах опытов крысы перед ингаляцией толуола получали с пищей 0.2 мг/кг плаферона (Mitagvaria et а1., 2001). Всего изучили
Количество нейронов в корковых и подкорковых структурах головного мозга крысы при интоксикации толуолом и после воздействия плафероном-ЛБ
Отдел мозга 2-месячные животные 3 -месячные животные
контроль толуол толуол + плаферон контроль толуол толуол + плаферон
Сенсомоторная кора 50.2 ± 1.1 34.2 ± 1.1 47.3 ± 1.4 50.8 ± 0.8 21.7 ± 0.7 29.2 ± 0.9
P < 0.01 P < 0.05 P < 0.01 P < 0.01
Таламус 71.4 ±1.8 35.1 ± 1.4 53.6 ± 1.1 71.3 ± 1.8 41.9 ± 1.0 57.3 ± 1.6
P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01
Хвостатое ядро 104 ±1.5 82.5 ± 2.8 104.1 ± 1.5 99.8 ± 2.0 90.5 ± 1.5 96.7 ± 1.1
P < 0.01 Не достоверно P < 0.01 Не достоверно
Бледный шар 50.3 ± 1.4 27.7 ± 1.0 46.3 ± 1.0 50.5 ± 1.5 46.2 ± 0.9 49.7 ± 1.0
P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01 Не достоверно
Красное ядро 20.5 ± 0.6 16.3 ± 0.5 19.4 ± 0.6 25.7 ± 0.5 20.1 ± 0.4 25.4 ± 0.4
P < 0.01 Не достоверно P <0.01 Не достоверно
Олива 35.7 ± 0.5 30.3 ± 0.5 35.9 ± 0.4 35.4 ± 0.6 31.2 ± 0.5 33.3 ± 0.5
P < 0.01 Не достоверно P < 0.01 Не достоверно
Мозжечок 11.7 ± 0.4 7.8 ± 0.3 9.3 ± 0.2 16.7 ± 0.7 9.9 ± 0.2 11.6 ± 1.2
P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01
мозг 24 животных: по 4 животных в каждой группе.
Мозг фиксировали в растворе Карнуа. Парафиновые срезы толщиной в 10 мкм окрашивали крезил-виолетом. Количество нервных клеток в исследуемых областях подсчитывали с помощью окулярной сетки, площадь которой при увеличении (ок. х7, об. х40) составляла 0.256 мкм2. Для каждой структуры мозга подсчитано 40 полей зрения. С целью определения степени атрофии клеток Пуркинье мозжечка были изучены площадь и сухой вес тела 100 нервных клеток после одномесячной интоксикации, когда процессы гибели клеток были наиболее выражены. Сухой вес (массу клеток) определяли с помощью интерференционного микроскопа MPI-5 методом гомогенного поля. При идентификации исследуемых областей головного мозга руководствовались атласом мозга крысы (Paxinos, Watson, 1982).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Ингаляция толуолом в течение одного и двух месяцев вызывала в сенсомоторной коре крыс гибель пирамидных нейронов. По сравнению с животными контрольных групп, число таких клеток уменьшалось при одномесячной ингаляции в среднем на 32%, а после двухмесячной - на 58%. У животных, которые одновременно с вдыханием паров толуола получали плаферон, гибель клеток была выражена значительно слабее, а после одномесячной ингаляции составляла лишь 6% (таблица).
Поражающее влияние толуола распространялось и на подкорковые структуры головного мозга, причем, как при одномесячной, так и при двухмесячной ингаляции чувствительность нейронов в подкорковых ядрах оказалась различной. В группах животных, вдыхавших толуол и одновременно получавших плаферон, нейроны, за редким исключением, оказались более резистентными. Наиболее выраженное влияние плаферона наблюдалось в хвостатом ядре и в нижнем комплексе олив, где количество нейронов приближалось к количеству клеток в соответствующих отделах мозга животных из контрольных групп.
Таким образом, нейроны корковых и подкорковых структур головного мозга обладают различной резистентностью по отношению к толуолу, причем цитотоксический эффект оказался наиболее выраженным в сенсомоторной коре. Длительность интоксикации не приводила к однозначному результату, что особенно четко проявилось в подкорковых ядрах головного мозга.
В мозжечке в условиях одномесячной интоксикации количество клеток Пуркинье уменьшалось в среднем на 36%, а при двухмесячной - на 44%. Применение плаферона снижало цитотоксически эффект. Согласно имеющимся в литературе данным, длительное вдыхание толуола вызывало деструктивные изменения, в том числе атрофию клеток Пуркинье (Saavedra вг а1., 1996; боШМа вг а1., 2002). С целью количественного определения степени атрофии нами была изучена динамика размеров площади тел клеток и их сухого веса, поскольку изменения сухого веса отражают главным образом изменения в содержании белка
КОРРЕКЦИЯ ИЗМЕНЕНИИ, ВЫЗВАННЫХ ТОЛУОЛОМ
327
мкм 600
500
400
300
200
100
0
600
500
400
300
200
100
0
600
500
400
300
200
100
(а)
(б)
(в)
••••
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
пг
Соотношение площади и сухого веса клеток Пуркинье: (а) - интактные крысы; (б) - после одномесячного воздействия толуола; (в) - после одномесячного одновременного влияния толуола и плаферона. По оси абсцисс - сухой вес, пг; по оси ординат - площадь тела клетки, мкм2.
(Бродский, Нечаева, 1988). У интактных животных соотношение сухого веса и площади позволяет обнаружить несколько групп клеток. Большая часть клеток характеризуется площадью, которая колеблется между 200-350 мкм2, но с большим разбросом сухого веса от 350-700 пг. Меньшая группа клеток имеет площадь 500-550 мкм2 и сухой вес 750-1000 пг. При ингаляции толуолом наблюдали уменьшение площади тела и сухого веса всех клеток Пуркинье в среднем на 30% и 67% соответственно (рис. а, б, в). Включение плаферона в рацион животных несколько ослабляло цитотоксический эффект, это выражалось в том, что у части клеток (30%) размеры и белковая масса клеток приближались к параметрам контрольных групп животных.
Таким образом, длительная интоксикация толуолом вызывает в корковых и подкорковых структурах глубокие деструктивные изменения. Процессы, вызванные влиянием толуола, ведут к атрофии клеток, распаду миелина ^ашапоисИ вг а1., 1995) и по нашим данным к гибели нейронов. Гибель проекционных и ассоциативных нейронов в корковых и подкорковых образованиях головного мозга приводит к деструкции нервных путей и, как следствие, к нарушению двигательной активности и декларативной памяти животных ^огемапа-Бтеш вг а1., 1985; Гелазония и др., 2004). Плаферон, обладающий иммуномодулиру-ющим и нейротрофическим свойствами, ослабляет цитотоксический эффект, вызванный толуолом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бродский В.Я., Иечаева И В. Ритм синтеза белка. М.: Наука, 1988. 239 с.
Гелазония Л., Дашниани М., Джапаридзе И. и др. Влияние толуола на процессы обучения кр
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.