научная статья по теме РАЗВИТИЕ НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА КРЫС ПОСЛЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОРТИКОСТЕРОНОМ Биология

Текст научной статьи на тему «РАЗВИТИЕ НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА КРЫС ПОСЛЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОРТИКОСТЕРОНОМ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2013, № 4, с. 447-452

ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА

УДК 612.82:591.3:591.1

РАЗВИТИЕ НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА КРЫС ПОСЛЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КОРТИКОСТЕРОНОМ

© 2013 г. Т. С. Калинина, Н. Н. Дыгало

Институт цитологии и генетики СО РАН, 630090 Новосибирск, просп. Лаврентьева, 10 E-mail: kalin@bionet.nsc.ru Поступила в редакцию 31.07.2012 г.

Исследованы воздействия кортикостерона в чувствительный к гормональной индукции период экспрессии гена тирозингидроксилазы (16—18-е сут эмбриогенеза крыс) на онтогенез пресинапти-ческих маркеров норадренергической системы. Отмечено, что индуцированные гормоном изменения содержания норадреналина и дофамина в коре и стволе головного мозга носили транзиторный характер и нивелировались во взрослом состоянии. В то же время гормон повышал активность тирозингидроксилазы в коре 7-16-суточных крысят, а также в коре и стволе головного мозга взрослых животных. Показано, что уровень глюкортикоидов — важный фактор формирования норадренерги-ческой системы мозга, способный вызывать в критические сроки онтогенеза длительные изменения ее функционирования в последующие периоды жизни.

DOI: 10.7868/S0002332913040048

Условия раннего онтогенеза проявляются в виде долговременных и даже перманентных изменений физиологических функций (Shishkina, Dygalo, 1994; Harris, Seckl, 2011) и поведения (Dygalo, Kalinina, 1996; Markham, Koenig, 2011). Эти воздействия могут быть обусловлены изменениями активности регуляторных нейромедиатор-ных систем. Стресс и его гормоны — глюкокорти-коиды, действующие в раннем онтогенезе, влияют на активность одной из таких систем — норадренергической в головном мозге перинатальных и взрослых животных (Дыгало и др., 1991a; Дыгало, Калинина, 1993; Dygalo, Kalinina, 1994, 1996; Kreider et al., 2005; Green et al., 2011). Очевидно, один из механизмов длительных воздействий — изменение экспрессии ключевых для функции нейрохимической системы генов в критические сроки ее формирования. Действительно, кратковременное снижение в раннем онтогенезе с использованием антисенстехнологии или РНК-интерференции экспрессии гена альфа2А-адренорецепторов, важного регулятора норадре-нергической нейротрансмиссии, вызывает нарушения функции этой нейрохимической системы, а также зависимого от нее поведения животных в последующие периоды жизни (Shishkina et al., 2004a, b; Dygalo et al., 2008). Вместе с тем не только специфические ген-направленные экспериментальные воздействия, но и более естественные факторы, такие как гормоны стресса, способны изменить экспрессию генов в формирующемся мозге. Так, недавно была обнаружена глюкокор-тикоидная индукция гена ключевого фермента

биосинтеза катехоламинов, в их числе и норадреналина (НА) — тирозингидроксилазы (ТГ), — в головном мозге плодов крыс (Kalinina et al., 2012). Этот факт совместно с цитированными выше данными позволяет предполагать изменение онтогенеза норадренергической системы головного мозга после пренатального воздействия глюко-кортикоидами. Цель работы — исследовать развитие пресинаптических маркеров нейрохимической системы: активность ТГ и уровень катехоламинов — дофамина (ДА) и НА — в стволе и коре мозга, содержащих соответственно перикарионы и терминали норадренергических нейронов, после воздействия кортикостероном в пренаталь-ный, чувствительный к глюкокортикоидам период формирования норадренергической системы головного мозга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Крыс линии Вистар содержали в условиях свободного доступа к воде и корму в виварии ИЦиГ СО РАН и использовали в опытах согласно Правилам гуманного обращения с экспериментальными животными, утвержденным Комиссией по биоэтике ИЦиГ СО РАН в соответствии с Директивой Европейского Парламента и Совета ЕС 2010/63/Еи от 22 сентября 2010 г. и Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12 августа 1977 г.).

День обнаружения спермы во влагалищном мазке самки, содержащейся с самцом, считали

Масса тела крыс (г) после воздействия кортикостероном на 16-е и 18-е сут внутриутробного развития

Возраст, сут Контроль Введение гормона ANOVA

2 6.34 ± 0.21 (15) 6.79 ± 0.21 (15) >0.1

7 14.8 ± 1.00 (10)* 13.7 ± 0.40 (10)* >0.1

16 33.6 ± 2.30 (12)* 32.8 ± 1.22 (10)* >0.1

21 43.4 ± 2.20 (8) * 47.9 ± 2.50 (10)* >0.1

35 59.43 ± 2.10 (15)* 60.1 ± 2.34 (15)* >0.1

70 165.0 ± 6.50 (15)* 161.5 ± 3.81 (15)* >0.1

* p < 0.05 по сравнению с предыдущим сроком развития.

первыми сутками беременности. Самкам подкожно вводили 25 мг/кг/2мл кортикостерона (СаМосИет, США) на 16-е и 18-е сут беременности. Контрольные животные получали растворитель (0.2%-ный раствор Tween-80 (Sigma, США) в дистиллированной воде) или оставались интакт-ными. День родов считали первыми сутками жизни крысят. Период вскармливания длился 21 сут. С этого возраста самцов и самок каждого помета содержали раздельно. Исследовали потомков обоего пола на 2, 7, 16 и 21-е сут жизни, а также 35- и 70-суточных самцов, которых за 3 сут до опыта рассаживали в индивидуальные клетки. Животные каждой возрастной группы каждого воздействия были представителями 3—4 пометов.

Головной мозг выделяли после быстрой дека-питации на холоду. У 2-суточных крысят мозг без мозжечка рассекали по плоскости, проходящей от эпифиза к перекресту зрительных нервов, на стволовую и фронтальную части. Стволовая часть включала в себя задний и средний мозг, а также гипоталамическую область промежуточного; фронтальная — конечный мозг и надгипота-ламическую область промежуточного. Начиная с 7-х сут жизни у животных выделяли ствол мозга, включающий в себя продолговатый мозг и область моста — весь блок ткани каудальнее задних бугров четверохолмия и ростральнее овального отверстия без мозжечка и фронтальную кору, которая включала в себя фронтальную половину верхней поверхности полушарий толщиной 1.5— 3.0 мм. Отделы мозга были выбраны на основании локализации перикарионов норадренергиче-ских нейронов (ствол мозга) и их терминалей (кора мозга).

Активность ТГ в гомогенатах ткани мозга определяли in vitro по скорости образования конечного продукта ферментативной реакции — L-ДОФА (Дыгало, 1987) и выражали в пМ/мг растворимого белка в 1 мин (Lowry et al., 1951). Содержание ДА и НА определяли флуориметриче-ски и выражали в нг/г массы образца ткани мозга, как описано ранее (Shishkina et al., 2001). Кроме того, для оценки возможного катаболического воздействия кортикостерона на развитие живот-

ных определяли массу их тела (с точностью 0.01 г), а также в гомогенатах образцов ткани ствола и коры мозга (в 2 М №С1 на 0.05 М фосфатном буфере, рН 7.4) определяли суммарное содержание белка (Lowry а1., 1951), включающее в себя как его мембранную, так и растворимую фракции.

Данные на рисунках и в таблице представлены в виде М ± т. Статистическую обработку результатов проводили двухфакторным (возраст, прена-тальное воздействие) дисперсионным анализом с последующим определением межгрупповых различий по LSD-критерию Фишера (пакет программ 81аЙ8Йса 6.0). Онтогенетические линейные корреляции между пресинаптическими маркерами норадренергической системы рассчитывали методом Пирсона.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ни по одному из исследованных параметров между потомками интактных и получавших растворитель самок не было обнаружено достоверных различий, что позволило объединить их в контрольные группы для всех исследованных возрастных периодов.

В отличие от воздействия растворителя воздействие кортикостероном вызывало проявляющиеся в разные возрастные периоды изменения пресинаптических маркеров норадренергической системы, которые накладывались на нормальный ход их онтогенеза. Так, в стволе головного мозга, в котором локализованы клеточные тела норадре-нергических нейронов, активность ТГ прогрессивно увеличивалась до пятой недели после рождения (влияние возраста: Д5.69) = 20.64, р <0.001) (рис. 1а). Потомки самок, инъецированных кортикостероном, имели сниженную на 35-е сут развития и повышенную на 70-е сут жизни активность фермента (взаимодействие возраст-гормон: Д5.69) = 2.46,р < 0.05). Содержание ДА и НА возрастало до третьей недели после рождения в стволе мозга животных контрольной и подопытных групп (влияние возраста на содержание ДА и НА: Д5.76) = 42.82, р < 0.001 и

РАЗВИТИЕ НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА КРЫС

449

Д5.79) = 30.50, р <0.001 соответственно) (рис. 1б, в). При этом если уровень ДА после пре-натального введения кортикостерона был выше у однонедельных и ниже у 21-суточных крысят (взаимодействие возраст х гормон: Д5.69) = 2.34, р < 0.05), то уровень НА не отличался ни в один из исследованных сроков развития от уровня НА у контрольных животных (взаимодействие возраст-гормон: Д5.79) = 0.25,р > 0.1). Изменение гормонального баланса во время беременности не нарушало взаимосвязи между анализируемыми показателями в стволе головного мозга. Корреляции между активностью ТГ и уровнем НА были достоверными и у контрольных крыс (г = 0.95;р < 0.05), и у животных после гормонального воздействия (г = 0.81;р < 0.05), также как и корреляции между уровнями ДА и НА (контроль: г = 0.64, р < 0.05; гормон: г = 0.56, р < 0.05).

В коре мозга, содержавшей терминали норад-ренергических нейронов ствола, активность ТГ в первые две недели жизни снижалась до практически неопределяемых значений (рис. 2а). Прена-тальное воздействие кортикостероном способствовало сохранению некоторого уровня активности фермента в коре: и у 7-, и 16-суточных крысят подопытной группы активность ТГ в коре мозга была достоверно повышена (р < 0.05) по сравнению с таковой у контрольных животных. К 35-м сут постнатального развития активность ТГ в коре мозга вновь быстро возрастала как у крысят контрольной группы, так и у животных, подвергшихся пренатальныму гормональному воздействию, у которых было выявлено достоверное превышение активности фермента по сравнению с ее уровнем у контрольных животных на 70-е сут онтогенеза (влияние возраста: Д5.80) = 25.75, р <0.001; влияние гормона: Д1.80) = 12.77, р <0.001).

Воздействие гормоном в период внутриутробного разв

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