научная статья по теме УМЕНЬШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕЙРОНОВ В КОМПАКТНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ КОРРЕЛИРУЕТ С НИЗКОЙ ПИК-ВОЛНОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ У КРЫС ЛИНИИ WAG/RIJ Биология

Текст научной статьи на тему «УМЕНЬШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕЙРОНОВ В КОМПАКТНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ КОРРЕЛИРУЕТ С НИЗКОЙ ПИК-ВОЛНОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ У КРЫС ЛИНИИ WAG/RIJ»

ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2012, том 62, № 5, с. 619-628

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ^^^^^^^^^^ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

УДК 612.815+612.821.8

УМЕНЬШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕЙРОНОВ В КОМПАКТНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ КОРРЕЛИРУЕТ С НИЗКОЙ ПИК-ВОЛНОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ У КРЫС ЛИНИИ WAG/Rij

© 2012 г. Е. Ю. Ситникова, Т. Н. Егорова, В. В. Раевский

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и

нейрофизиологии Российской академии наук, Москва, e-mail: vraevsky@ihna.ru Поступила в редакцию 27.10.2011 г. Принята в печать 24.05.2012 г.

У крыс линии WAG/Rij с генетической предрасположенностью к абсанс-эпилепсии исследована возрастная динамика судорожной активности на ЭЭГ в лобных отделах коры и возрастные изменения клеточного состава компактной части черной субстанции в возрасте от 1 до 10 мес. У 10-месячных крыс обнаружено достоверное снижение количества нейронов и увеличение числа глиальных клеток в черной субстанции по сравнению с 1 месячными животными. В период с 5 по 9 месяц жизни отмечено многократное увеличение количества эпилептических разрядов и их продолжительности. Корреляционный анализ вывил положительную связь между интенсивностью эпилептической активности на ЭЭГ и количеством нейронов в черной субстанции, т.е. у животных с малым количеством нейронов в SN приступы эпилепсии были менее интенсивными и наоборот. Высказано предположение, что снижение количества нейронов в черной субстанции является проявлением адаптивной реакции, направленной на предотвращение развития абсанс-эпилепсии.

Ключевые слова: абсанс-эпилепсия, пик-волновая активность, черная субстанция (substantia nigra), нейроны, глиальные клетки.

Reduction of the Number of Neurons in Substantia Nigra (Pars Compacta) Positively Correlates with a Reduction of Seizure Activity in WAG/Rij Rats

E. Yu. Sitnikova, T. N. Egorova, V. V. Raevsky

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,

e-mail: vraevsky@ihna.ru

In WAG/Rij rats with a genetic predisposition to absence epilepsy, age-related dynamics of seizure activity in the frontal EEG was studied. In parallel, cellular content in substantia nigra was analyzed at the age of 1 and 10 months. In 10-months animals, the number of neurons in substantia nigra showed a profound decrease, whereas the number of glial calls increased. In parallel to that, the incidence of epileptic discharges and their duration significantly increased between 5 and 9 months of age. Positive correlations were revealed between the incidence of epileptic discharges and the number of neurons in substantia nigra suggesting that animals with lower number of neurons in SN expressed fewer absence seizures, and vice versa. It was suggested that reduction of neurons in substantia nigra is an adaptive process to prevent progressive development of absence seizures.

Keywords: absence epilepsy, spike-wave activity, substantia nigra (SN), neurons, glial cells.

Крысы линии ^АО/Яу имеют генетическую предрасположенность к абсанс-эпилеп-сии [7]. Известно, что первые эпизоды эпилептической активности проявляются у этих

животных в возрасте 3—6 мес. и сопровождаются характерными пик-волновыми разрядами на ЭЭГ, максимум амплитуды которых наблюдается в лобных отделах неокортекса [12].

Пик-волновые разряды имеют генерализова-ный характер, т.е. охватывают большую часть коры [17], при этом триггерной зоной разрядов является соматосенсорная кора [11].

Авторадиографические исследования головного мозга крыс WAG/Rij позволили установить, что в ряде структур, участвующих в формировании пик-волновых разрядов, изменяется экспрессия дофаминовых рецепторов первого и второго типов (D1 и D2). Так, плотность D2-рецепторов в моторной, сенсорной, париетальной областях коры, а также в вентральной части хвостатого ядра у крыс WAG/Rij оказывается выше, чем у крыс линии ACI без признаков абсанс-эпилепсии, а плотность D1-рецепторов в прилежащем ядре ив головке хвостатого ядра — ниже [5]. Описанные изменения дофаминовых рецепторов сопровождаются изменением интенсивности метаболизма дофамина в таламусе и в полосатом теле, при этом количество самого медиатора остается неизмененным [2]. Последнее обстоятельство позволило авторам высказать предположение, что развитие абсанс-эпилепсии у крыс WAG/Rij сопровождается "компенсированным дофаминер-гическим дефицитом". Считается, что дофа-минергическая система регулирует пик-волновую активность, однако механизм этой регуляции мало изучен. Например, описаны проявления абсанс-эпилепсии у крыс линии APO-SUS (apomorphine-susceptible), имеющих дефицит дофамина в нигро-стриатной системе и повышенный уровень дофамина в мезолимбической системе, при этом количество эпилептических разрядов у крыс APO-SUS на 50% выше, чем у крыс WAG/Rij [8]. Остается невыясненным, связана ли абсанс-эпилепсия с дефицитом дофаминергической передачи и сопровождается ли данная патология гибелью дофаминергических нейронов. На выяснение этих вопросов нацелено настоящее исследование. Мы проанализировали интенсивность судорожной активности (пик-волновых разрядов) на ЭЭГ у 5- и 9-месячных крыс линии WAG/Rij, провели сравнительное исследование клеточного состава черной субстанции (substantia nigra, SN) у 1- и 10-месячных животных и сопоставили выраженность эпилептических проявлений с количеством нейронов в SN.

МЕТОДИКА

В работе использовали 11 самцов крыс линии WAG/Rij, содержавшихся в стандартных условиях вивария BDYL и НФ РАН. Эксперименты были выполнены в соответствии с "Правилами проведения работы с использованием экспериментальных животных за № 755 от 12.08.1977" и "Правилами лабораторной практики в Российской Федерации", утвержденными приказом Министерства здравоохранения РФ № 267 от 19.06.2003".

Стереотаксическая операция

Шести животным в возрасте 4.5 мес. была проведена операция по вживлению электродов для регистрации суммарной электрической активности неокортекса (ЭЭГ). Животных под общим хлоралгидратным наркозом (4%-ный раствор хлоралгидрата в 0.9% NaCl, внутрибрюшинно в дозе 325 мг/кг) фиксировали в раме стереотаксического прибора, скальпировали и после трепанации черепа имплантировали регистрирующие электроды в правое полушарие эпидурально по следующим координатам: 1) AP 2, L 2.5 (лобная кора); 2) AP —2, L 6 (соматосенсорная кора); 3) AP —5, L 4 (затылочная область коры). Индифферентный электрод помещали над правым полушарием мозжечка. Выбор полушария для регистрации ЭЭГ основан на более выраженной пик-волновой активности у крыс линии WAG/Rij справа.

Регистрация ЭЭГ

Суммарную электрическую активность регистрировали у ненаркотизированных, свободно передвигающихся животных. Для передачи сигнала ЭЭГ от животного к электроэнцефалографу использовали соединитель вращения АС6023-12, предотвращавший перекручивание кабеля. Для регистрации ЭЭГ был использован многоканальный компьютерный электроэнцефалограф Sagura и программное обеспечение Leonardo ("MKE Medizintechnik GmbH", Германия), сигнал оцифровывался с тактовой частотой 578 Гц, частота пропускания составила 0.5—200 Гц. ЭЭГ регистрировали у крыс в 5-месячном возрасте после двухнедельного периода постоперационного восстановления. Следующую запись ЭЭГ выполняли в возрасте 9 мес. Анализ эпилептической активности осуществляли off-line, используя данные ЭЭГ, за-

Данные об исследованном материале Information of the investigated data

Возраст крыс

Полушарие

Количество

крыс

микрофотографий

измерений (поле 40 x 40 мкм)

1 мес.

Всего 10 мес.

Всего

Левое Правое

Левое Правое

5 5

5*

4

4

б**

25 22 47 18 15 ЗЗ

б25 550 1175 450 З75 825

* У каждой из 5 крыс в этой группе были исследованы правое и левое полушария.

** У 2 крыс в этой группе были исследованы оба (правое и левое) полушария, у 2 крыс — только левое и у 2 — только правое полушарие.

регистрированные в течение темного времени суток, когда эпилептическая активность была максимальной [10]. Подсчитывали количество и определяли длительность пик-волновых разрядов на протяжении 6 ч, что дало возможность оценить интенсивность (суммарную длительность) эпилептической активности.

Гистологическое исследование черной субстанции

В этой части работы были использованы 5 интактных крыс в возрасте 1 мес. и 6 крыс в возрасте 10 мес., у которых исследовали динамику ЭЭГ. Животным вводили летальную дозу хлоралгидрата (1 г/кг), мозг извлекали и помещали на 3—4 дня в фиксирующий раствор 4%-ного параформальдегида в фосфатном буфере (pH = 7.0). Затем мозг перемещали на 2 дня в 25%-ный раствор сахарозы в фосфатном буфере для криопротекции и замораживали в парах жидкого азота. Микросрезы толщиной 20 мкм готовили с помощью криостата и окрашивали крезил-виолетом по стандартному методу Ниссля.

Готовые микропрепараты были исследованы с помощью установки для цифровой микроскопии (микроскоп "Nikon Eclipse E200", Япония и фотокамера "Canon F640", Китай). Расположение черной субстанции на микропрепаратах у 1-месячных животных определяли с помощью атласа мозга развивающихся крыс [14], для 10-месячных животных использовали атлас мозга взрослых крыс [13]. От каждого животного было получено по 3—5 микрофотографий из правого и левого полушарий в соответствующей области. Для изготовления

микрофотографий было использовано увеличение 600 (объектив х40 и окуляр х15).

Произведен подсчет клеток (нейронов и глии) в центральной области SN в поле 200 х х 200 мкм (40000 мкм2) и проведен анализ распределения клеток по 25 квадратам этого поля, размер которых составил 40 х 40 мкм (1600 мкм2) (рис. 1). Информация о материале исследования представлена в таблице.

Для идентификации нервных и глиальных клеток использовали стандартные критерии, которыми мы руководствовались в предыдущих работах [1, 15].

Статистическую обработку материала проводили с использованием непараметрических критериев Вилкоксона (парный) и Ман-на—Уитни (непарный), а также корреляционного анализа по Пирсону.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика судорожной активности у крыс линии WAG/Rij

В настоящей работе, как и в ис

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