== РАДИАЦИОННАЯ БИОХИМИЯ
УДК [57+61]::539.1.04:599.323.4:577.115:591.481.11:616-001.2
ЛИПИДЫ ЯДЕР НЕЙРОНОВ И ГЛИИ НЕОКОРТЕКСА ПРИ ЦНС-СИНДРОМЕ У КРЫС
© 2014 г. Л. Н. Маркевич*, И. К. Коломийцева
Институт биофизики клетки РАН, Пущино
Локальное рентгеновское облучение головы крыс в дозе 200 Гр вызывало изменение количеств фос-фолипидов и нейтральных липидов в ядерных фракциях нейронов и глии их неокортекса. Через 2 ч после облучения, в период восстановления от двигательных нарушений, происходило снижение количества фосфатидилинозитола и увеличение содержания сфингомиелина в ядерной фракции нейронов. В ядрах глиальных клеток неокортекса падало количество фосфатидилхолина и фосфатидилинозитола и росло количество сфингомиелина и холестерина. Сфингомиелин, фосфатидилинози-тол, фосфатидилхолин и холестерин нейрональных ядер участвуют в динамике формирования ЦНС-синдрома у млекопитающих. Выявлена радиорезистентность ответных реакций структурных липидов ядер клеток при ЦНС-синдроме у млекопитающих и высказано предположение об участии липидов в постлучевой репарации ДНК.
Неокортекс, ядра, нейроны, глия, липиды, ЦНС-синдром. БО1: 10.7868/80869803114050099
Исследования механизмов поражения центральной нервной системы млекопитающих при действии ионизирующей радиации в сверхвысоких дозах представляет интерес для фундаментальной радиобиологии и медицинской радиологии. Поражение нервных клеток, приводящее к утрате их функций и гибели (ЦНС-синдром) наблюдают при воздействии ионизирующей радиации в дозах порядка 100—500 Гр. [1]. Участие ли-пидов в лучевом поражении млекопитающих обычно рассматривают с точки зрения роли перекисей жирных кислот в лучевом токсическом эффекте [2]. Имеются сведения о падении количества фосфатидилинозитола и росте содержания сфингомиелина — участников сигнальных систем клетки — в головном мозгу мышей и крыс через 2 ч после воздействия на животных у-радиации в дозах 100—400 Гр [3]. Показано также уменьшение количества фосфатидилинозитола и рост количества сфингомиелина, холестерина, жирных кислот и диглицеридов в неокортексе крыс через 2 ч после местного воздействия на голову рентгеновского излучения в дозе 200 Гр. В этот срок происходило некоторое восстановление состояния животных от проявлений ЦНС-синдрома [1, 4].
Структура липидов, локализованных в клетке, изменяется в соответствии с функциональным участием органеллы или мембраны в реакциях
* Адресат для переписки: 142290 Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 3, ФГБУН ИБК РАН; тел.: (4967) 73-05-19; факс: (4967) 33-05-09; e-mail: lnmarkevich@mail.ru.
организма на воздействие [5—7]. Особый интерес представляет роль липидов клеточных ядер. Липиды участвуют в их структуре и функции как компоненты ядерных мембран и нуклеолипидов хроматина. Липиды ядер участвуют в проведении сигналов клеточной пролиферации, дифферен-цировки, созревания и апоптоза. Ядра располагают огромным набором ферментов метаболизма липидов [5, 6], а нуклеолипиды играют роль в метаболизме нуклеиновых кислот [8].
В нервной ткани тесное морфологическое и метаболическое взаимодействие нейронов и глии играет важнейшую роль [9]. Представляло несомненный интерес исследование структурного изменения липидов ядерных фракции нейронов и глии через 2 ч после местного воздействия ионизирующей радиации в сверхвысокой дозе на голову крысы. Это важно для понимания механизма участия липидов ядер нейрональных клеток в ответе организма на лучевое воздействие при ЦНС-синдроме у млекопитающих.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Опыты проводили на крысах-самцах Вистар массой 190—230 г.
Локальное облучение головы животных в одно и то же время суток в дозе 200 Гр при экранировании туловища свинцом проводили на рентгеновской установке "РУТ-250-15-1" (СССР) при следующих условиях: напряжение 200 кВ, сила тока
Таблица 1. Фосфолипидный состав ткани, ядер глии и нейронов неокортекса крыс (в % от общих фосфолипидов)
Липид Неокортекс Ядра глии Ядра нейронов
Фосфатидилхолин 34.6 ± 1.7 (n = 6) 44.1 ± 0.6* (n = 4) 46.3 ± 2.4* (n = 6)
Фосфатидилэтаноламин 29.7 ± 3.0 (n = 6) 21.8 ± 7.3 (n = 3) 24.7 ± 3.0 (n = 5)
Фосфатидилсерин 12.6 ± 1.5 (n = 7) 6.2 ± 1.3 (n = 3)* 4.7 ± 1.3 (n = 3)*
Фосфатидилинозитол 8.7 ± 1.4 (n = 5) 12.0 ± 2.3 (n = 3) 12.0 ± 1.1 (n = 3)
Сфингомиелин 5.8 ± 0.3 (n = 5) 5.6 ± 0.7 (n = 4) 6.3 ± 0.4 (n = 6)
Кардиолипин 4.0 ±0.4 (n = 6) 4.0 ± 1.5 (n = 3) 4.4 ± 1.0 (n = 5)
Примечание. п — число опытов.
* Различие достоверно по отношению к ткани прир < 0.05.
20 мА, фильтры 1 мм Cu + 1 мм Al, мощность дозы 8 Гр/мин, кожно-фокусное расстояние 12 см.
Крыс декапитировали через 2 ч после облучения согласно принятым в ИБК РАН правилам [10], после вскрытия черепной коробки извлекали головной мозг и из него кору больших полушарий головного мозга. Для каждого определения объединяли неокортекс пяти крыс. Нейрональ-ные и глиальные ядра выделяли по методу Томпсона в модификации Бакера и Чанга [11] методом дифференциального центрифугирования в градиенте сахарозы. В осадке получали глиальные ядра, в интерфазе — полосу, содержащую нейро-нальные ядра для приготовления суспензий ядер клеток глии и нейронов. Отбирали аликвоты указанных фракций для определения белка по Ло-ури, а оставшиеся части суспензий использовали для выделения липидов. Чистоту ядерных фракций контролировали методом электронной микроскопии. Липиды экстрагировали путем помещения взятых аликвотов суспензий в 20-кратный объем смеси хлороформ : метанол 2 : 1 (V/V) по Фольчу [12]. Нейтральные липиды разделяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на силикагеле L5/40, в системе гексан : этиловый эфир : уксусная кислота 73 : 25 : 2 (V/V). Фосфо-липиды разделяли на силикагеле H "Merck" (Германия), в системе метилацетат : н-пропанол : хло-роформ:метанол : 0.25%-ный КС1 2 : 25 : 25 : 10 : 9 (V/V) [13]. Долю фосфолипидов определяли по количеству неорганического фосфора в исследуемой фракции [14]. Количество холестерина и других нейтральных липидов определяли методом озоления [15]. Для расчета количества свободных жирных кислот, моно- и диглицеридов использовали калибровочную кривую по арахидоновой кислоте. Количество липидов выражали в мкг на мг белка фракции, фосфолипидный состав определяли по отношению количества индивидуального фосфолипида к общим фосфолипидам в
каждом опыте. Для статистической обработки использовали ¿-тест по Стьюденту.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В нашей работе представлены данные липид-ного состава ядер нейронов и глии неокортекса крыс в норме и через 2 ч после воздействия на голову животного рентгеновского излучения в дозе 200 Гр.
В табл. 1 отражен фосфолипидный состав ткани, ядер глии и нейронов неокортекса крыс. Показано, что фосфолипидный состав ядер отличен от фосфолипидного состава ткани неокортекса: фосфатидилсерин в коре составляет 12% и является третьим массовым фосфолипидом, тогда как в ядрах нейронов и глии это место занимает фос-фатидилинозитол (12%). Процентное содержание фосфатидилхолина в ядрах равно 44—46% и выше, чем в ткани неокортекса (34%). По процентному содержанию фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и кардиолипин ткань, ядра нейронов и глии незначительно отличаются.
В табл. 2 представлено количество липидов в ядрах нейронов неокортекса через 2 ч после облучения головы крысы в дозе 200 Гр. Показано, что количество сфингомиелина увеличивается на 30%, а количество фосфатидилинозитола уменьшается на таком же уровне. Количество всех остальных фосфолипидов и нейтральных липи-дов не изменялось.
В ядрах глии через 2 ч после облучения головы в дозе 200 Гр изменение липидного содержания отмечали у некоторых фосфолипидов и нейтральных липидов (табл. 3): происходил рост количества сфингомиелина и холестерина на 35 и 0%, снижение количества фосфатидилинозитола и фосфатидилхолина на 40 и 25% соответственно (табл. 3).
Таблица 2. Влияние рентгеновского облучения головы в дозе 200 Гр (2 ч после воздействия) на количество липидов в ядрах нейронов неокортекса крыс (мкг липида на мг белка)
Липиды, мкг/мг белка Контроль 200 Гр, 2 ч
Сфингомиелин 3.8 ± 0.11 (n = 5) 4.8 ± 0.09* (n = 3) - 30%
Фосфатидилхолин 30.6 ± 1.7 (n = 6) 28.7 ± 1.2 (n = 3)
Фосфатидилинозитол 6.8 ± 0.5 (n = 5) 5.3 ± 0.1* (n = 3)
Фосфатидилэтаноламин 15.8 ± 2.0 (n = 7) 16.9 ± 0.5 (n = 3)
Общие фосфолипиды 64.4 ± 2.8 (n = 8) 61.0 ± 4.6 (n = 3)
Холестерин 14.5 ± 2.8 (n = 7) 17.3 ± 1.6 (n = 3)
Жирные кислоты 59.6 ± 15.1 (n = 8) 35.0 ± 2.6 (n = 3)
Диглицериды 16.3 ± 4.3 (n = 7) 18.6 ± 1.0 (n = 3)
Моноглицериды 17.1 ± 3.6 ( n = 7) 14.1 ± 2.3 (n = 3)
Белок, мг/г ткани 0.90 ± 0.12 (n = 8) 0.91 ± 0.07 (n = 3)
* Достоверно по отношению к контролю прир < 005.
Таблица 3. Влияние рентгеновского облучения головы в дозе 200 Гр (2 ч после воздействия) на количество липи-дов в ядрах глии неокортекса крыс (мкг липида на мг белка)
Липиды, мкг/мг белка Контроль 200 Гр, 2 ч
Сфингомиелин 3.2 ± 0.4 (n = 3) 4.3 ± 0.3* (n = 3)
Фосфатидилхолин 41.2 ± 6.1 (n = 7) 29.6 ± 2.0* (n = 3)
Фосфатидилсерин 4.2 ± 0.2 (n = 4) 4.6 ± 0.2 (n = 3)
Фосфатидилинозитол 8.4 ± 0.5 (n = 5) 5.9 ± 0.3* (n = 3)
Фосфатидилэтаноламин 14.1 ± 0.8 (n = 5) 14.0 ± 0.9 (n = 3)
Общие фосфолипиды 77.1 ± 7.5 (n = 8) 63.5 ± 4.9 (n = 3)
Холестерин 21.4 ± 2.9 (n = 7) 31.9 ± 3.3* (n = 3)
Свободные жирные кислоты 75.7 ± 13.8 (n = 6) 86.0 ± 10.6 (n = 3)
Диглицериды 26.3 ± 4.2 (n = 7) 27.6 ± 1.1 (n = 3)
Моноглицериды 23.8 ± 3.3 (n = 8) 18.8 ± 3.5 (n = 3)
Белок мг/г ткани 0.74 ± 0.15 (n = 8) 0.60 ± 0.24 (n = 3)
* Достоверно по отношению к контролю прир < 005.
ОБСУЖДЕНИЕ
В соответствии с литературными данными, облучение головы крыс в дозе 200 Гр приводило к появлению симптомов ЦНС-синдрома: двигательные нарушения резко выраженные тотчас после облучения, которые ослабевали ко 2-му ч после облучения и затем усиливались вновь. Известно, что кровоток и поглощение кислорода тканью головного мозга сразу после облучения резко снижаются, восстанавливаясь почти до нормы через 2 ч после облучения. Симптомы ЦНС-син-дрома соответствуют состоянию острой гипоксии мозга при одновременном лучевом поражении ДНК нейронов
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.