AMYLOIDOGENESIS AND APOPTOSIS OF CEREBRAL NEURONS UNDER EXPERIMENTAL NEURODEGENERATION IN RATS

Full Text

Нейродегенеративные заболевания, проявляющиеся прогрессирующим снижением интеллекта независимо от национальности или социально-экономического статуса, являются одними из самых распространенных причин старческого слабоумия. Более 10 % пожилых людей в возрасте старше 65 лет страдают болезнью Альцгеймера [3]. Гистологическими признаками нейродегенератив-ной протеинопатии является гибель нейронов и отложение внутри- и внеклеточного ß-амилоида, образование внутриклеточных нейрофибриллярных сплетений в результате гиперфосфорилирования тау-белка [2, 3]. Первостепенное значение в механизме развития этой патологии большинство авторов придают увеличивающемуся окислительному стрессу, в том числе и опосредованному ионами металлов; взаимодействию амилоидных пептидов с рецепторами ^метил^-аспартата (NMDA), что ведет к гибели нейронов; локальной агрегации Н фактора системы комплемента (CFH) и, как следствие, устойчивой воспалительной реакции, сопровождающейся отложением агрегатов ß-амилоида [6, 7, 8]. Выявление молекулярных основ протеинопатии и определения возможных терапевтических мишеней стимулировало разработку новых болезнь-модифицирую-щих препаратов. Одними из ключевых звеньев патогенеза протеинопатии является образование двух типов характерных гистопатологических включений: сенильных бляшек, в формировании которых основную роль играют амилоидные пептиды (Aß), образующиеся при специфическом расщеплении белка-предшественника амилоида (APP), и нейрофибриллярных клубков, формируемых патологическими формами белка тау. Оба эти компонента рассматриваются в настоящее время в качестве перспективных молекулярных мишеней, воздействие на которые позволит замедлить или остановить развитие нейродегенеративного процесса, поэтому создание препаратов для коррекции тау-патии и ß-амилоидоза является актуальной задачей коррекции протеинопатии нейронов [1, 4]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Выявление изменений нейронов коры больших полушарий головного мозга при стрессорной нейродегенерации с амилоидогенезом в эксперименте у старых крыс-самцов. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование выполнено на 20 нелинейных белых крысах самцах в возрасте 24 месяцев. Стрессорное воздействие воспроизводилось методом ежедневного 30-минутного комбинированного физического и процессив-ного стрессорного воздействия на крыс в течение 7 дней. Были сформированы: 1) опытная группа (стресс), 2) группа интакт-контроль по 10 животных в каждой. Интактная группа не подвергалась стрессорному воздействию и получала соответственно массе эквивалентный объем физиологического раствора [5]. После окончания эксперимента животные забивались, на микротоме изготавливались серийные фронтальные срезы в ростро-каудальном направлении, толщи- 122-Выпуск 1 (53). 2015 jDseunpGs [ЩішііПМЩ ной 7 мкм, в обработку брались стекла лобной, теменных и височных долей головного мозга. Гистологические препараты окрашивались тионином по Нисслю для морфологического анализа ядерно-цитоплазматического индекса и характеристики перикариона. Для детекции амилоидных включений, депарафи-низированные срезы головного мозга окрашивали конго красным, с последующей дифференцировкой в щелочном этаноле, после чего проводили оценку удельной площади амилоидных отложений относительно общей площади среза [1]. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Морфометрический анализ показал признаки ней-родегенеративных изменений в нейронах соматосенсорной коры больших полушарий головного мозга стрессированных крыс опытной группы. Спонгиозность цитоархитектоники сопровождалась уменьшением плотности сосудов микроциркуляторного русла. Нейроны имели преимущественно крупное светлое, практически прозрачное ядро, занимающее более половины цитоплазмы. В ядре эксцентрично располагались сегрегированные ядрышки зачастую неправильной вытянутой формы. При окраске тионином вещество Ниссля в цитоплазме практически не определялось. В височной и теменных полях коры больших полушарий отмечались нейроны с явными признаками апоптоза: пикнотичес-кое ядро, крупные глыбки гетерохроматина, неразличимые с деформированным ядрышком, сморщенная цитоплазма (рис. 1А). Гистологический анализ препаратов контрольной группы животных показал нормальное распределение нейронов, с характерным строением для данной возрастной группы, картины апоптоза встречались крайне редко. Ядро имело правильную форму, запол А нено хроматином и имело центрально расположенное ядрышко с четкими ровными контурами. Хроматин в ядре был четко выражен и образовывал глыбки или полоски (гетерохроматин), а в перикарионе наблюдалось достаточное количество базофильного вещества (рис. 1Б). При окраске конго красным на амилоид и докрас-кой ядер гематоксилином выявлены белковые внутриклеточные включения и отмечены внеклеточные фибриллярные структуры, характеризующие качественные изменения, связанные с протеинопатией и выработкой патологических белков в опытной группе стрессирован-ных животных (рис. 2А). В интактной группе, учитывая возраст крыс, амилоид выявлен, но в малых количествах. Нейроны сохраняли свои качественные структурные характеристики, имели правильную отростчатую форму, структурированное ядрышко и гетерохроматин по окружности кариолеммы (рис. 2В). Количественная оценка амилоидного компартмен-та показала статистически достоверное увеличение количества амилоидных отложений в нейронах коры головного мозга крыс опытной группы [удельная площадь - (7,62 ± 0,47) %] значительно больше, чем в контрольной группе интактных животных [удельная площадь - (0,41 ± 0,08) %], p < 0,001. Важно отметить, что в подсчет принимались как внутриклеточные включения, так и внеклеточные отложения амилоида, в связи с чем необходимо учитывать, что согласно данным ряда исследователей, депонирование амилоида в составе инертных экстраклеточных структур (бляшек) может являться защитным процессом, обеспечивающим вывод патогенных форм потенциально амилоидогенных белков и токсичных растворимых промежуточных продуктов их агрегации из цитоплазмы нейронов и перевод в нерастворимые белковые комплексы патогистологических включений. ^ ‘V , . - '* \\У ! . I * * ,· -* * · Vі.у *> V І М >* ' ' І.Г ' » . » » * * ч 9 f. 1 ■ m Б ί» Рис. 1. Нейроны коры больших полушарий белых крыс, окраска по Нисслю: А) опытная группа (стресс), Б) интакт-контроль, ув. х 160 Выпуск 1 (53). 2015 123 ІІШторСз А Б Рис. 2. Нейроны коры больших полушарий белых крыс, окраска на амилоид конго красным + докраска ядер гематоксилином: А) опытная группа (стресс), Б) интакт-контроль, ув. х 160 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нейродегенеративные нарушения нейронов соматосенсорной коры белых крыс в возрасте 24 месяцев характеризуются выраженными явлениями апоптоза нервных клеток, а также признаками протеинопатии - нарушением белкового обмена в виде накопления внутри и внеклеточного амилоида.

About the authors

O. N. Antoshkin

Email: olegantoshkin@bk.ru

V. L. Zagrebin

E. V. Volotova

D. V. Kurkin

D. A. Bakulin

O. V. Fedorova

A. V. Terentiev

A. S. Egorova

References

Supplementary files