Введение к работе
Актуальность темы Одним иэ достижений нейробиологии в последние годы является широкое внедрение нового подхода в исследования развития нервной системы - нейротрансплантации. Разработка этого подхода оказалась важной не только для фундаментальных исследований, но также позволила внедрить его в практическую медицину (Bjorklund А.. 1991). Действительно, пересадка различных отделов развивающегося мозга в мозг взрослых реципиентов позволяет исследовать закономерности экспрессии фенотипа нейронов вне воздействия биологически активных веществ содержащихся в организме матери и эмбриона и вне привычного микроокружения (Das С, et al., 1972, Lauder J., 1983, Daikoku S., et al-. 1988, Herman J., et al., 1Э88). Вместе с тем^ трансплантация эмбриональной нервной ткани открывает новые возможности для коррекции патологических состояний, связанных с поражением определенных отделов мозга, путем компенсации дефицита нейрогормонов или нейротрансмиттеров, стимуляции репаративных процессов, реконструкции нейрональных ансамблей и др.
Разработка экспериментальной модели паркинсонизма с последующим восстановлением поведения животных путем трансплантации дофамин (ДА)-ергических нейронов позволили применить трансплантацию меэенцефалона эмбрионов человека для лечения болезни Паркинсона (Lindvall О., et al., 1989, Hitchcock Е., et al., 1990). He менее перспективной представляется пересадка эмбрионального гипоталамуса при нейроэндокринопатиях, обусловленных недостаточностью отдельных моноамин- или пептидергических систем гипоталамуса взрослого реципиента. В настоящее время это направление находится на стадии разработки экспериментальных моделей несахарного диабета, гиперпролактинемии, гипогонадиэма и их коррекции путем трансплантации сответствуюших нейросекреторных нейронов (Gash D., et al., 1983, Arendash 0.. et al. , 1936. Charlton H. . 1987). Так, ДА, синтезируемый нейронами аркуатных ядер (АРКЯ), тормозит-секрецию пролактина лактотрофами аденогипофиза, ингибируя транскрипцию пролактинового гена и выделение самого гормона. Дегенерация ДА-ергических нейронов АРКЯ приводит к
4 гиперпролактинемии, что влечет эа собой аменорею, галакторею, импотенцию и гинекомастию (Марри Р., и соавт., 1993).
В ранее проведенных исследованиях (Gash D., et al., 1983, Arendash G., et al., 1936, Charlton H., 1987. Rosenstein J., et al., 1978) показано, что оптимальным местом для трансплантации гипоталамуса является 3-й желудочек мозга, т.к. через ликвор осуществляется трофика трансплантата, что особенно важно на ранних этапах развития трансплантата, до его васкуляриэации. Анатомо-топографические особенности диэнцефальной области способствуют установлению специфических контактов между нейронами трансплантата и сосудами гипоталамо-гипофиэарной портальной системы циркуляции. В области такого рода аксо-ваэальных контактов неирогормоны поступают в портальную систему циркуляции и достигают клеток-мишеней аденогипофиэа (Угрюмов М., 1989).
Несмотря на определенные успехи, достигнутые в экспериментальной нейротрансплантологии, до сих пор отсутствуют пересадки эмбрионального гипоталамуса в мозг больных при нейроэндокринопатиях. Это связано, прежде всего, с отсутствием адекватных моделей нейрозндокринной патологии и тщательного анализа развития и дифференцировки нейронов трансплантата эмбрионального гипоталамуса. Вместе с тем, трансплантация эмбриональной нервной ткани с высоким содержанием ДА-ергических нейронов в гипофизотропную область взрослых реципиентов, возможно, позволит решить проблему лечения, например, гиперпролактинемии при поражении ДА-ергических нейронов АРКЯ. Следовательно, одяим из важнейших элементов разработки данной модели гипоталамической трансплантации является тщательный анализ развития и интеграции нервной ткани с высоким содержанием ДА-ергических нейронов в гипоталамусе взрослого реципиента.
Цель и задачи исследования Целью настоящей работы явилось изучение характера дифференцировки ДА-ергических нейронов у крыс и человека в условиях нейротрансплантации.
Целью I раздела настоящей работы явилось исследование развития трансплантатов эмбриональных диэнцефалона и мезенцефалона, содержащих многочисленные ДА-ергические нейроны, в 3-м желудочке мозга взрослого реципиента. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
изучить характер приживления трансплантатов эмбриональных диэнцефалона и меэенцефалона в 3-м желудочке мозга взрослого реципиента в услоряях алло- (от крысы крысе) и ксено- (от человека крысе) трансплантации;
изучить дифференцировку эмбриональных ДА-ергических нейронов АРКЯ крыс методами иммуноцитохимии (ИЦХ), радиоавтографии и морфометрии.
Целью II раздела настоящей работы явились модификация и внедрение в клиническую практику нейротрансплантации при болезни Паркинсона методики приготовления суспензии нервных клеток с высоким содержанием ДА-ергических нейронов меэенцефалона эмбрионов человека с предварительным ИЦХ исследованием их локализации.
Научная новизна В настоящем комплексном исследовании особое внимание сосредоточено на развитии трансплантата эмбрионального медиобаэального гипоталамуса С МБГ) с высоким содержанием ДА-ергических нейронов в 3-м желудочке мозга взрослых крыс. При этом впервые:
осуществлена ксенотрансплантация эмбрионального МБГ человека в 3-й желудочек мозга взрослой крысы в условиях иммуносупрессии;
показано, что нейроны из внутрижелудочкового трансплантата МБГ мигрируют в ткань мозга хозяина;
иммуноцитохимически показана экспрессия обоих ферментов синтеза ДА, тирозингндрокспля'зы (ТГ) и ДОФА-яекарбоксилазы (ДДК), в нейронах трансплантата МБГ:
морфометричеоки показано, что тела и аксоны ТГ-иммунопоэитивных нейронов в трансплантате ориентированы также, как и в ЫБГ хозяина: в направлении к срединному возвышению (СВ);
морфометричеоки обнаружена синхронность и однонаправленность изменения размеров ТГ-иммунопоэитивных нейронов в трансплантате и в АРКЯ хозяина, что свидетельствует о синергизме в их функционировании.
Кроме этого, модифицирована и внедрена в клиническую практику нейротрансплантации при болезни Паркинсона методика приготовления суспензии нервных клеток с высоким содержанием ДА-ергических нейронов меэенцефалона эмбрионов человека, что
позволило получить новые научные факты об эффективности такой операции.
Научно-практическая ценность Полученные данные способствуют более глубокому пониманию механизмов дифференцировки ДА-ергических нейронов, включая их миграцию, экспрессию ферментов синтеза ДА, а также соотношения генетических и эпигенетических факторов, обеспечивающих регуляцию этого процесса.
Кроме того, полученные данные свидетельствуют о высокой степени дифференцировки ДА-ергических нейронов в трансплантате и их интеграции с гипоталамусом хозяина, что открывает возможность использования трансплантации МБГ для коррекции гиперпролактинемии, вызванной дегенерацией ДА-ергических нейронов реципиента.
В результате исследования локализации ТТ-иммунопозитивных нейронов среднего мозга эмбрионов человека отработана методика получения эмбрионального меэенцефалона и приготовления из него суспензии нервных клеток с высоким содержанием ДА-ергических нейронов, проведены операции по трансплантации эмбрионального меэенцефалона человека больным паркинсонизмом.
Внедрение в практику Результаты исследования внедрены в клиническую практику НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко РАМН у больных паркинсонизмом в рамках Государственной научно-технической программы "Здоровье населения России". По результатам этой работы, коллектив нейробиологов и клиницистов, включен в научную программу Европейского Экономического Сообщества по нейротрансплантации - "NECTAR" (Network of European CNS Transplantation an Restoration) в 1992 году. Кроме того, полученные результаты включены в циклы лекций по неироэндокринологии развития на медико-биологическом Факультете Российского государственного медицинского университета в Москве и в Университете Пьера и Мари Кюри в Париже.
Апробация работы Основные материалы диссертации были доложены и обсуждены на XI Всесоюзном Съезде Анатомов, Гистологов и Эмбриологов, (Смоленск, 1992); на Российской Молодежной Ассамблее "Молодежь и Здоровье", (Саратов, 1992); на Конференции молодых ученых ИБР РАН, (Москва, 1993); на V Международном Симпозиуме по Нейротрансплантации (Париж, 1994);
7 на семинаре Физиологических лабораторий ИБР РАН, (Москва, 1994).
Публикации По теме диссертации опубликовано 9, сдано в печать 2 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава I), описания материалов и методов исследования (глава II), изложения результатов и их обсуждения (главы III, IV), заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста и включает в себя 2 графика, 5 схем, 2 гистограммы, 38 микрофотографий. Список литературы содержит 155 наименований.