НЕЙРОХИМИЯ, 2012, том 29, № 1, с. 52-62
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 577
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ ГОЛУБОГО ПЯТНА В УСЛОВИЯХ ПАРАТИРЕОИДЭКТОМИИ И ВВЕДЕНИЯ ПАРАТГОРМОНА © 2012 г. Э. А. Мирзоян*, Д. Н. Худавердян, А. А. Асратян
Государственный медицинский университет им. М. Гераци, Ереван, Армения
Были проведены исследования вызванной активности одиночных нейронов голубого пятна (ГП) в норме, в условиях паратиреоэктомии (РТХ) и после введения паратгормона (ПТГ) при высокочастотной стимуляции супраоптического ядра гипоталамуса (СОЯ) у крыс. Производили программный математический анализ потока спайковой активности. В возбудительных постстимульных проявлениях активности нейронов ГП при РТХ по сравнению с нормой уменьшается усредненная частота активности, которая приближается к таковой при введении ПТГ. В депрессорных постстимульных проявлениях нейронов ГП при РТХ по сравнению с нормой также регистрируется снижение частоты активности и равное таковой при введении ПТГ. При подсчете соотношения суммы спайков в возбудительных постстимульных проявлениях активности в условиях РТХ по сравнению с нормой отмечается 2-кратное уменьшение значений, а после введения ПТГ — приближение к норме. Однако при этом наблюдается крайнее снижение количества реагирующих возбуждением нейронов при РТХ в отличие от нормы и по сравнению с нормой в два раза большее их количество при введении ПТГ Что же касается суммы спайков при тетанических депрессорных проявлениях, то с введением ПТГ отмечается их одинаковое уменьшение по сравнению с нормой, но с увеличением количества реагирующих нейронов при введении ПТГ как в сравнении с нормой, так и с РТХ. Результаты исследования, в целом, привели к заключению о большей выраженности тетанических депрессорных постстимульных проявлений активности, по-видимому в результате выдвижения механизма ГАМК-ергического торможения протекторного назначения, у интактных животных, резком дефиците тетанических возбуждающих эффектов в условиях РТХ и подведении их к норме на фоне ПТГ.
Ключевые слова: паратиреоидэктомия, голубое пятно, высокочастотная стимуляция, гипоталамиче-ское СОЯ, паратиреоидный гормон.
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, моноаминергическая система организма подразделяется на периферическую и центральную, к которым относятся система мозгового вещества надпочечников, симпатических ганглиев и моноаминергические подсистемы в ЦНС соответственно. Среди последних особое значение имеют голубое пятно (ГП), ядра шва и черная субстанция. В контроле автономных функций (симпатическая иннервация), до — поведенческих и когнитивных (дофаминэргическая и норад-ренергическая модуляция) принимают участие обе катехоламинергические системы. Особое место в контроле последних занимают модуляции стресс-реакций на уровне периферического и центральных звеньев [1, 2]. Если на периферическом уровне в данный процесс вовлечена вся симпато-адрена-ловая система вместе с гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой эндокринной осью, то на цен-
*Адресат для корреспонденции: 0025, Республика Армения, Ереван, ул. Корюна, 2; тел.: +(374 77) 10 31 28, +(374 10) 44 58 71, +(374 10) 56 07 33; e-mail: aryavartuni@rambler.ru, johnsarkissyan@gmail.com.
тральном — основную роль играет центр норадре-нергической регуляции ГП [3, 4]. При стресс-реакциях крайне важна роль гипоталамических ядер, продуцирующих кортиколиберин (КЛ) и антидиуретический гормон (АДГ), к которым, в частности, относятся паравентрикулярное (ПВЯ) и супраоп-тическое (СОЯ) ядра гипоталамуса. Описана организация ряда центральных норадренергических путей, взаимодействующих с последними, участвующими в автономном и нейроэндокринном модах гомеостатического контроля [5—8]. Причем пути, происходящие от норадренергических клеток в ГП, оканчиваются в специфических подразделениях ПВЯ и СОЯ, которые вовлекались в регуляцию ответов от гипофиза и двух подразделений автономной нервной системы. Такой круг может играть важную роль в интеграции гипоталамиче-ских ответов на висцеральные стимулы [9].
Известно, что моносинаптические эфференты ГП направлены к большинству структур мозга, тем самым являясь единственным источником норад-реналина в ЦНС [10]. К тому же они строго специфичны, направлены в ассоциативные центры,
лимбические и стволовые структуры, а также на уровень спинального контроля. ГП получает входы как возбудительные, так и тормозные (преимущественно глутаматные и ГАМК-эргические), а также опиатные [11, 12]. Столь обширная роль ГП в регуляции как центральных механизмов, так и вегетативных указывает на необходимость более подробного изучения взаимосвязей данного образования не только на уровне ЦНС, но и гуморального контроля.
В литературе, посвященной норадренергиче-ской или кальцирегулирующей системам, нет данных относительно прямых взаимодействий между ними. Только за последние несколько лет появились работы, посвященные схожим с ПТГ нейро-пептидам в ЦНС: PTHrP (Parathyroid hormone related peptide) и TIP39 (тубоинфундибулярный пептид 39) [13], которые указывают в большей степени на генерализованную их роль в мозгу и организме, нежели на конкретную взаимосвязь в метаболических и физиологических процессах между выше-отмеченными системами. Существует целый ряд работ, посвященный функциям ионизированного внутриклеточного Са2+ и изменениям уровней его концентрации под действием различных активаторов и ингибиторов кальциевых каналов, а также влиянию последних на внутриклеточном уровне в изолированных нейронах ГП [14]. Однако эти работы не отражают связей между ГП и ПТГ, но могут быть полезными для понимания косвенных взаимосвязей между норадренергической и каль-цирегулирующей системами в целом.
В настоящей работе исследовали электрическую активность одиночных нейронов голубого пятна (ГП) на стимуляцию СОЯ у интактной крысы, таковой с парадиреоидэктомией (PTX) и в условиях введения ПТГ, с целью выявления влияния СОЯ гипоталамуса в условиях гипо- и гипер-кальциемии.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В электрофизиологических исследованиях на крысах линии Альбино (200—250 г) в остром эксперименте под уретановой анестезией (1.2 г/кг) производили экстраклеточную регистрацию спайковой активности одиночных нейронов ГП при высокочастотной стимуляции (ВЧС) супра-оптического ядра гипоталамуса (СОЯ) в трех сериях экспериментов: в норме (контроль), условиях недостатка (паратиреоидэктомия — ПТЭ) и избытка ПТГ (интрацеребровентрикулярное — и.ц.в. введение ПТГ 0.7 цл).
Паратиреоидектомию производили хирургическим путем под уретановой анестезией (1.2 г/кг) после фиксации животных на хирургическом столике. Паращитовидные железы удалялись без электрокоагулятора с помощью глазных пинцетов
Рис. 1. Фото микротомного среза мозга крысы с верификацией попадания в СОЯ (окраска метиленовым
зеленым).
во избежание повреждения щитовидной железы и образования гематом.
Все процедуры совершали согласно "Правилам по уходу за лабораторными животными" (NIH публикация за № 85—23 пересмотренная в 1985), а также особого руководства, предусмотренного заботой о животных и комитетом национальной медицинской службы и здоровья. Для экстраклеточного отведения фоновой импульсной активности (ФИА) нейронов применяли стеклянные микроэлектроды с диаметром кончика 1—2 цМ, заполненных 2 М раствором NaCl. Раздражение СОЯ гипоталамуса осуществляли вольфрамовыми биполярными электродами одиночными и прямоугольными толчками тока (длительность 0.5 мс, амплитуда 0.10—0.18 мА) высокой частоты — ВЧС (50 Гц, в течение 1 с). Стимулирующие электроды вживляли согласно стереотаксическим координатам атласа мозга крысы [15]: СОЯ (AP + 7.5, V — 2.2, L ± 1.7 мм (рис. 1). Отведение осуществляли из ГП по стереотаксическим координатам (АР - 1.3, V - 2.4, L ± 0.8 мм) (рис. 2); ПТГ вводили в третий желудочек (AP + 7, V — 7.5, L ± 1.3 мм). Местоположение раздражающих электродов регулярно верифицировали гистологически после каждого эксперимента. Постстимульная активность выявлялась в виде тетанической потенциа-ции (ТП), депрессии (ТД), посттетанической по-тенциации (ПТП) и депрессии (ПТД).
Регистрацию и последующий анализ одиночной импульсной активности возбудительной и тормозной природы производили посредством оп line программного статистического анализа с построением ряда гистограмм: перистимульных временных, кумулятивных (числа спайков с разностной кривой), частоты, а также аналогичных комплексных усредненных и растровых (с гистограммой суммы спайков) от спайкинга множества нейронов. Для определения статистической досто-
Рис. 2. Фото микротомного среза мозга крысы с верификацией попадания в ГП (окраска метиленовым зеленым).
верности различии в длительности межспаиковых интервалов до и после действия стимула использовался непараметрический критерий проверки однородности двух независимых выборок — двухвы-борочный критерий Вилкоксона—Манна—Уитни (Wilcoxon—Mann—Whitney test). Так как число регистрируемых спайков было достаточно велико (до нескольких сотен спайков за 10-секундный интервал после действия стимула), использовалась разновидность указанного теста, учитывающая его асимптотическую нормальность — z-тест. Сравнение критических значений с табличными значениями нормального распределения при уровнях значимости 0.05, 0.01 и 0.001 (для различных испытаний) показывает, что в результате ВЧС для большинства выборок спайкинга нейрональной активности имеется статистически значимое изменение как минимум с уровнем значимости 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В острых опытах зарегистрировали реакции 95 нейронов ГП на одиночную и ВЧС СОЯ в норме (36), в условиях ПТЭ (29) и введения ПТГ (30).
На рис. 3 у интактного животного на ВЧС СОЯ в нейронах ГП представлены выраженные возбудительные тетанические и постттетанические постстимульные эффекты (а), а также тетаниче-ские депрессорные, сопровождаемые посттетани-ческими возбудительными (б). На части в рисунка демонстрируется количественное и временное соотношение указанных эффектов на резидуальной перистимульной гистограмме. Как видно из рисунка, относительное число нейронов с депрес-сорными эффектами бы
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.