Введение к работе
Актуальность работы
Выяснение причин и механизмов повреждения нейронов центральной нервной истемы (ЦНС) является одной из наиболее актуальных проблем современной тео-гтической и практической медицины (Боголепов Н.Н., 1975; Семченко В.В., Степа-ов С.С. 1995; Cowan, Kandel 2001; Kandel, 2001). Среди многих этио-атогенетических факторов, определяющих повреждение и гибель нервных клеток, гревозбуждение нейронов вследствие активации глутаматных ионотропных и мета-этропных рецепторов лежит в основе многих заболеваний головного мозга и наи-элее ярко проявляется при эпилепсии (Engel, Pedley, 1.977). Одной из распростра-їішьіх форм эпилепсии является височная эпилепсия, связанная, прежде всего, с эражением гиппокампа (Мухин М.Ю. 2000). Морфологически патология гиппо-імпа определяется как "склероз" и заключается в гибели многих нейронов с разви-!см заместительного глиоза и перестройки сииаптических взаимосвязей между „рвными клетками (Mathern et al., 1977; Fisher et al., 1998). Среди многих экспери-ептальных подходов к анализу височной эпилепсии наибольшее признание и рас-ространение получили модели с использованием каиновой кислоты и пилокарпина, Г)и которых наблюдается значительное повреждение и гибель нейронов с образова-iicM _новых аномальных сииаптических взаимосвязей, что проявляется через л;\-м'ітньїй период в развитии спонтанной эпилептической судорожной актшшосш )clgado-Escueta et al., 1999; Houser, 199^).
Признание существования нейрогенеза - образования новых нейронов из спю-шых клеток ЦНС в зрелом головном мозге млекопитающих животных и человека швело не только к пересмотру представлений о структуре и деятельности ЦНС, но значительно расширило терапевтические возможности клеточной терапии многих іболеваний головного мозга (Arsenijevic et al., 2001; Gross, 2000; Pencea et al., 2001). оказано, что судорожная эпилептическая активность в каиновой и пилокарпиной [іделях эпилепсии у крыс способствуют нейрогенезу, значительно активируя раз-иожение предшественников и поддерживая жизнеспособность дифференцирован-.IX клеточных форм (Parent et al, 1997; Scharfman et al, 2000).
Основные сведения по изучению каиновой и пилокарпиновой моделей эпилеп-IH получены на крысах. Мыши, как наиболее широко используемый в настоящее >емя в экспериментах вид животных, вследствие относительной простоты получе-ія генетически модифицированных линий, изучен в значительно меньшей степени, хтько в некоторых работах приводится сравнительная оценка повреждения нейроні и интенсивность нейрогенеза в некоторых инбредных линиях мышей (Kemper-ann et al., 1997; Schauwecker, Steward, 1997; Schauwecker et al., 2000). Вместе с тем (учение исходных линий мышей имеет большое значение для правильной интер-эетации результатов исследования трансгенных животных и выяснения роли генов механизмах клеточных изменений.
В работе также изучены линии генетически модифицированных мышей с различной экспрессией фермента ABAD и рецептора RAGE, а также нокаут мыши без нейропептида Y. Фермент ABAD, относящийся к суперсемейству дегндрогеназо-редуктаз, к короткоцепочным алкогольдегидрогеназо-редуктазам, находится в эндо-плазматической сети и в митохондриях. Он отличается высоким сродством к амилоидному р- пептиду и, как полагают, принимает участие в генезе болезни Альцгеймера, воспалительных и ишемических повреждениях нейронов (Yan et al., 2000). RAGE относится к рецепторам суперсемейства иммуноглобулинов, является основным рецептором конечных продуктов гликозилирования и окисления белков и липидов, образующихся в большом количестве при диабете, воспалении, болезни Альцгеймера, стрессе (Schmidt, Stern, 2000; Schmidt et al., 2000). Связь лиганда с RAGE может приводить к необратимому повреждению клеток. Анализ повреждения нейронов в линиях этих трансгенных животных позволяет не только выяснить некоторые закономерности ответной реакции клеток на перевозбуждение и определить вне- и внутриклеточные сигнальные пути, участвующие в реализации внешних воздействий, но и имеет большое значение для клинической практики.
Цель и задачи исследования:
Цель: Изучить иммуногистохимически морфологию нейронов гиппокампа в норме и степень их повреждения при развитии эпилепсии в разных линия инбредных и генетически модифицированных мышей.
I) соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:
-
Провести сравнительный анализ повреждения нейронов в инбредных линиях С57В и FVB мышей на каиновой и пилокарпиновой моделях эпилепсии.
-
Исследовать степень повреждения нейронов гиппокампа у мышей с измененной экспрессией фермента ABAD, рецептора RAGE и нейропептида Y.
-
Изучить нейрогенез гиппокампа в использованных моделях эпилепсии.
Научная новизна исследования
В результате проведенных исследований получены следующие новые данные:
установлено, что линии С57В и FVB различаются по порогу судорожной активности и степени повреждения нейронов при системном введении каиновой кислоты и пилокарпина;
каиновая кислота обладает большим тропизмом к нейронам гиппокампа мышей в сравнении с пилокарпином;
показано наличие прямой корреляции между интенсивностью судорожного синдрома и степенью повреждения нейронов, эта закономерность не зависит от линии инбредных или генетически модифицированных мышей;
- интенсивность нейрогенеза прямо коррелирует со степенью повреждения
нейронов;
- мыши с повышенной экспрессией фермента ABAD являются более устойчи
выми к нейротоксическому эффекту каиновой кислоты и пилокарпина;
- повреждение нейронов гиппокампа приводит к повышению экспрессии
ABAD в нейронах и астроцитах гиппокампа;
повышение экспрессии рецептора RAGE приводит к большей гибели нейронов гиппокампа при введении каиновой кислоты и пилокарпина;
нокаут мыши без нейропептида Y отличается большим повреждением нейронов при введении каиновой кислоты.
Научно-практическая значимость
Результаты работы могут иметь практическое значение при разработке методов защиты мозга посредством активации фермента ABAD и снижения эффектов связывания лигандов с рецептором RAGE. Кроме того, повышение экспрессии нейропептида Y может способствовать сохранению нейронов при различных нейроток-сических воздействиях.
Полученные данные значительно расширяют представления о генетически детерминированных свойствах инбредных линий мышей (С57В и FVB), традиционно использующихся для получения генетически модифицированных животных, и. должны учитываться при анализе результатов исследования экспериментально вызванной патологии мозга. Кроме того, изученные инбредные линии более целесообразно использовать в разных экспериментах с генетически модифицированными мышами: С57В - при изучении токсических эффектов, a FVB - при анатизе защитного действия какого-либо фактора.
Основные положения, выносимые па защиту
-
Инбредные линии мышей С57В и FVB различаются по порогу судорожной активности и степени повреждения нейронов гиппокампа при системном введении каиновой кислоты и пилокарпина.
-
Степень поражения нейронов прямо коррелирует с интенсивностью судорожного синдрома, повреждение нейронов при введении каниопои кислоты и пи-, локарпина различаются.
-
Введение каиновой кислоты с развитием повреждения нейронов гиппокампа приводит к активации нейрогенеза.
-
Особенности повреждения нейронов у генетически модифицированных мышей: защитный эффект фермента ABAD и нейропептида Y, отрицательное влияние рецептора RAGE.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы доложены на XXIX-XXX Огарев-:ких чтениях Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева (Саранск, 2000-2001), конференциях молодых ученых Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева (Саранск, 1999-2000); V Конгрессе Международ-
ной Ассоциации морфологов (Ульяновск, 2000); III Международном симпозиуме «Современные проблемы нейробиологии» (Саранск, 2001), в материалах научной конференции «Морфологические основы гистогенеза и регенерации тканей» (Санкт-Петербург, 2001), на международной научной конференции, посвященной 10-летию образования медицинского факультета «Экология и здоровье человека в XXI веке» (Ульяновск, 2001).
Публикации
Основные положения работы опубликованы в 5 печатных трудах.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы «Материал и методы исследования», главы собственных результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 156 источников, из которых 45 отечественных и 111 зарубежных. Работа изложена на 115 страницах машинописи, иллюстрирована 87 рисунками (микрофотографии, схемы).
