научная статья по теме МОРФОЛОГИЯ ГАНГЛИОЗНЫХ КЛЕТОК СЕТЧАТКИ ЛЯГУШКИ RANA TEMPORARIA, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОМУ ОТДЕЛУ ДОБАВОЧНОЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Биология

Текст научной статьи на тему «МОРФОЛОГИЯ ГАНГЛИОЗНЫХ КЛЕТОК СЕТЧАТКИ ЛЯГУШКИ RANA TEMPORARIA, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОМУ ОТДЕЛУ ДОБАВОЧНОЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ»

СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2007, том 21, № 2, с. 130-139

УДК 597.5+612.843.114

МОРФОЛОГИЯ ГАНГЛИОЗНЫХ КЛЕТОК СЕТЧАТКИ ЛЯГУШКИ RANA TEMPORARIA, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ПЕРИФЕРИЧЕСКОМУ ОТДЕЛУ ДОБАВОЧНОЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

© 2007 г. Т. А. Подугольникова, С. Л. Кондрашев1, И. И. Пущин1

Институт проблем передачи информации РАН 127994 Москва, Б. Каретный пер., 19

E-mail: tap@iitp.ru 1Институт биологии моря ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Палъчевского, 17 E-mail: slk49@mail.ru

Морфологию ганглиозных клеток (ГК) сетчатки лягушки Rana temporaria, проецирующихся в ба-зальное оптическое ядро (БОЯ) добавочной зрительной системы, исследовали по тотальным препаратам, окрашенным методом ретроградного аксонного транспорта пероксидазы хрена. Количественный анализ структуры ГК проводился с учетом таких показателей, как размер клеточного тела, размер дендритного поля, размах ветвления дендритов, суммарная длина терминальных дендритов и плотность дендритного ветвления. Все измерения делали по детальным рисункам, изготовленным с иммерсионным объективом (х100) при помощи рисовального аппарата. За редким исключением, тела ГК были расположены в слое ганглиозных клеток. Размеры клеточных тел в средней периферической зоне сетчатки варьировали от 112 до 335 мкм2 (средний размер равен 203 ± ± 58.7 мкм2). От тела клеток отходят 2-3 основных дендрита, которые несколько раз делятся, образуя большое однослойное дендритное ветвление (средняя площадь равна 0.13±0.05 мм2) в "а" подслое внутреннего синаптического слоя. Результаты сравнительного морфологического анализа показали, что дирекционально-чувствительные ГК, проецирующиеся в базальное оптическое ядро, имеют одинаковое строение и позволили установить корреляцию между их морфологией и функциональными свойствами не удалось.

Ключевые слова: сетчатка лягушки, центральные проекции, ганглиозные клетки, добавочная зрительная система, пероксидаза хрена.

ВВЕДЕНИЕ

Добавочная зрительная система (ДЗС) является одним из основных, филогенетически древних, первичных зрительных центров у позвоночных животных всех классов (рыбы: Finger, Karten, 1978; амфибии: Jakway, Riss, 1972; Toth et al., 1980; рептилии: Reiner, 1981; Montgomery et al., 1981; птицы: Karten et al., 1977; Fite et al., 1981; млекопитающие: Cooper, Magnin, 1987; Simpson, 1984; Zhang, Hoffmann, 1993, Giolli et al., 2006). Ядра ДЗС получают прямые входы преимущественно от ганглиозных клеток контралатеральной сетчатки (Подугольникова и др., 1991; Zhang, Eldred, 1994; Telkes et al., 2000). В электрофизиологических исследованиях показано, что у всех исследованных животных и ганглиозные клетки сетчатки, и центральные нейроны, принадлежащие ДЗС, имеют большие рецептивные поля, обладают дирекциональной чувствительностью к медленно движущимся крупным структурированным стимулам и представлены, по крайней мере, тремя функциональными подтипами с избиратель-

ной предпочтительностью к разным направлениям движения стимула: снизу вверх, сверху вниз и от головы к хвосту (амфибии: Cochran et al., 1984; Gruberg, Grasse, 1984; Бастаков и др., 1992; рептилии: Rosenberg, Ariel, 1991; Kogo et al., 1998; птицы: Wylie, Frost, 1990, Wolf-Oberhollenzer, Kirschfeld, 1994; млекопитающие: Oyster et al., 1980; Grasse, Cynader, 1984; Soodak, Simpson, 1988; Mus-tari, Fuchs, 1989).

Субпопуляция ганглиозных клеток, принадлежащих ДЗС, состоит из крупных или средних нейронов, образующих большие дендритные ветвления, распространяющиеся в определенном подслое ВСС. У черепахи, лягушки, хамелеона, голубя, цыпленка, кролика и кошки ганглиозные клетки моностратифицированные (Simpson, 1984; Подугольникова и др., 1991; Zang, Eldred, 1994. Bellintani-Guardia, Ott, 2002), а у крысы - бистра-тифицированные (Dann, Buhl, 1987). До сих пор считается, что эти клетки у животных разных видов представлены одним морфологическим типом. Исследование их пространственного распре-

деления по сетчатке методом "ближайшего соседа" показало, что они расположены неслучайным образом, но слабо упорядочены (Dunn, Buhl, 1987; Подугольникова и др., 1992; Zhang, Eldred, 1994).

При исследовании развития сетчатки было установлено, что дендритные поля нейронов формируются в условиях конкуренции с дендри-тами соседних клеток того же функционального типа, что минимизирует их территориальное перекрытие (Cook, 2О03). Именно при расположении клеток каждого функционального типа в виде регулярной решетки (мозаики) обеспечивается восприятие разных видов зрительной информации по всему полю зрения. Как правило, пространственные свойства сетей с разными функциями независимы, и их мозаики также независимы. В виртуозных экспериментах на кроликах, выполненных с помощью трейсинг-методов с последующим внутриклеточным отведением реакций от дирекционально-чувствительных ганглиозных клеток и их внутриклеточным окрашиванием, были получены физиологические и анатомические доказательства того, что клетки с разной предпочтительностью к направлению движения стимула формируют независимые регулярные мозаики (Vaney, 1994; Amthor, Oyster, 1995). При этом их большие дендритные ветвления практически не образуют перекрытий с соседними клетками того же типа. Используя метод пространственных коррелограмм (Rodieck, 1991), нам удалось установить, что у разных позвоночных (лягушка, черепаха, цыпленок, крыса) ганглиозные клетки, проецирующиеся в ДЗС, расположены в сетчатке в виде нескольких налагающихся друг на друга независимых регулярных пространственных решеток (Cook, Podugolnikova, 2001).

Так как у лягушки и ганглиозные клетки сетчатки, и центральные нейроны ДЗС обнаруживают предпочтительность к трем направлениям движения стимула (Cochran et al., 1984; Бастаков и др., 1992) и расположены в виде налагающихся, пространственно независимых регулярных решеток (Cook, Podugolnikova, 2001), можно предположить, что эти решетки образованы клетками с предпочтением к разным направлениям движения стимула. Тогда легко объяснить низкий уровень упорядоченности распределения по сетчатке тел ганглиозных клеток ДЗС, показанный методом "ближайшего соседа" (Подугольникова и др., 1992).

Задача нашего исследования - изучение морфологии и проведение морфометрического анализа ганглиозных клеток лягушки, проецирующихся в БОЯ, с целью разработки более детальной их классификации.

Некоторые результаты этого исследования были опубликованы в виде кратких сообщений (Кондрашев и др., 2005; Пущин и др., 2006).

МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования, постановка меток и приготовление препаратов. Исследование проводили на взрослых лягушках Rana temporaria. Животных анестезировали насыщенным раствором уретана (25%), инъецируя 0.15-0.2 мл раствора внутрибрюшинно, укрепляли на специальной подставке и вскрывали череп в области зрительной хиазмы со стороны нёба. Затем острой тонкой иглой делали прокол с одной стороны мозга в области БОЯ и помещали в место прокола кристаллики пероксидазы хрена (SIGMA, Type VI). Через 20-30 мин черепную кость и кожу помещали на место, нёбо зашивали и в течение 10-12 дней лягушку содержали во влажном аквариуме при комнатной температуре. После периода переживания животных адаптировали к темноте в течение 1-1.5 ч, давали им глубокую анестезию, перфузировали 0.6%-ным физиологическим раствором через брюшную вену и декапитировали. Быстро проводили энуклеацию, глаза вскрывали, помещали в 0.1 М фосфатный буфер (pH 7.3) и аккуратно удаляли передние среды глаза (роговицу, хрусталик и стекловидное тело). Затем в свежей порции буфера сетчатку отделяли от склеры, очищали от пигментного эпителия, делали несколько радиальных надрезов и приклеивали к желатинизированному предметному стеклу фоторецепторами вниз. Препарат фиксировали в течение 30 мин в смеси 2.5%-ного глютарового альдегида на фосфатном буфере, потом тщательно промывали в нескольких сменах фосфатного буфера и проявляли пероксидазу хрена согласно методу Адамса (Adams, 1977), используя 0.05%-ный раствор 3,3'-диаминобензидина и 0.05%-ный раствор хлорида кобальта на 0.1 М фосфатном буфере (pH 7.3). Затем препараты промывали в течение 1 ч в шести сменах фосфатного буфера, обезвоживали по ряду спиртов возрастающей концентрации, просветляли в двух сменах ксилола и заключали в среду DPX.

Для определения правильности места аппликации и транспортировки пероксидазы хрена, мозг выделяли из черепа, фиксировали в течение 1 сут и также обрабатывали по методу Адамса. При обезвоживании мозг проводили по батарее спиртов возрастающей концентрации до 70%-ного этанола, в котором его хранили необходимое время.

Морфологический анализ клеток. Для определения взаиморасположения клеток в сетчатке был применен метод, разработанный Куком (Cook, 1987). Согласно этому методу, к предметному стеклу под сетчаткой прикрепляли фотографическую пленку с квадратной решеткой, сторона квадрата которой равнялась 500 мкм. Эту решетку использовали как систему координат. Границы сетчатки с рисунков при помощи дигитайзера вводили в компьютер и отмечали курсо-

Рис. 1. Карта сетчатки с указанием расположения выкрашенных ганглиозных клеток. В, N V, Т - соответственно дорзальная, назальная, вентральная и темпоральная зоны сетчатки.

Пунктирной линией обозначена область расположения клеток, выбранных для морфометрического анализа. Шкала = 1 мм.

ром расположение клеточных тел. Морфологию ганглиозных клеток исследовали со световым микроскопом Leitz Biomed при увеличении х600 и х1250. Для каждой клетки определяли размер и уровень расположения клеточного тела в сетчатке, количество основных дендритов, отходящих от тела клетки, отмечали способ отхождения аксона. Уровень ветвления дендритов ганглиозных клеток во внутреннем синаптическом слое (ВСС) определяли относительно слоя тел ганглиозных клеток и границы внутреннего ядерного слоя (ВЯС) в той же точке сетчатки. Фотографии делали с использованием микроскопа Axioplan 2 (Zeiss) при помощи аналоговой видеокамеры высокого разрешения SONY и компьютерного программного обеспечения KS300 (Zeiss).

Морфометринеский анализ клеток. Для проведения сравнительного морфометрического анализа клетки с наиболее

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