AGE-RELATED AND STRESS-INDUCED PROTEINOPATHY OF CEREBRAL NEURONS IN RATS

Full Text

Возрастные изменения нервной ткани характеризуются явлениями протеинопатии в виде отложения внутри- и внеклеточного ß-амилоида, образования внутриклеточных нейрофибриллярных сплетений в результате гиперфосфорилирования тау-белка, а также гибелью части нейронов [3, 4, 6]. Выявление молекулярных основ протеинопатии и определение возможных терапевтических мишеней стимулировало разработку новых болезнь-модифицирующих препаратов. Одним из ключевых звеньев патогенеза протеинопатии является образование двух типов характерных гистопатологических включений: сенильных бляшек, в формировании которых основную роль играют амилоидные пептиды, образующиеся при специфическом расщеплении белка-предшественника амилоида, 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-протеинопатии и ß-амилои-доза является актуальной задачей коррекции протеинопатии нейронов [1, 2, 5, 7]. Целью работы стало выявление морфофункциональных изменений нейронов и глии коры большого мозга белых крыс на этапах старения и при стрессорной нейродегенерации в эксперименте. Материалы и методы Исследование выполнено на 30 белых крысах самцах в возрасте 18 и 30 месяцев. Были сформированы следующие группы по 10 животных в каждой: 1) крысы 18 месяцев (интактные), 2) крысы 30 месяцев (интактные - контроль), 2) опытная группа крыс 30 месяцев (стресс). Стрессорное воздействие воспроизводилось методом ежедневного 30-минутного комбинированного физического и процес -сивного стрессорного воздействия на крыс в течение 7 дней. 1 и 2 группы не подвергались стрессорному воздействию. После окончания эксперимента животные забивались декапитацией, на микротоме изготавливались серийные фронтальные срезы в ростро-каудальном направлении, 7 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2015 г. толщиной 5-7 мкм. Гистологические препараты окрашивались гематоксилин-эозином для анализа ядерно-цитоплазматического индекса, тионином по Нисслю для оценки перикариона и конго красным с последующей дифференцировкой в щелочном этаноле. Результаты и их обсуждение На фронтальных срезах коры большого мозга животных первой группы нейроны и глиальные клетки имели нормальную структуру с выраженным перикарионом нейроцитов, отражающим активную синтетическую функцию. Во второй возрастной группе интактных животных наблюдалось изменение ядерно-цитоплазматического индекса, высветление кариоплазмы, уменьшение плотности перикариона при окраске по Нисслю, в единичных нейронах наблюдались признаки апоптоза. а б Рис. 1. Срезы коры большого мозга крыс: а) 18 месяцев (интактные), б) 30 месяцев (интактные), окраска конго красным с докраской гематоксилином, ув. 640 В третьей группе стрессированных животных были выражены признаки ней-родегенеративных изменений в нейронах соматосенсорной коры больших полушарий головного мозга. Отмечалось уменьшение плотности сосудов микроцирку-ляторного 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. Отмечались нейроны с явными признаками апоптоза: пикнотиче-ское ядро, крупные глыбки гетерохроматина, неразличимые с деформированным ядрышком, сморщенная цитоплазма. При окраске конго красным на амилоид и докраской ядер гематоксилином выявлены белковые внутриклеточные включе ния и отмечены внеклеточные фибриллярные структуры, характеризующие качественные изменения, связанные с про-теинопатией и выработкой патологических белков в третьей группе стрессированных животных. Количественная оценка амилоидного компартмента методом имидж-анализа в программном комплексе Image Pro Plus 6.0, сопряженной с MS Excell для статистической обработки, показала статистически достоверное увеличение количества амилоидных отложений в нейронах коры головного мозга стрессированных крыс (удельная площадь - 7,62±0,47%) по сравнению с возрастным контролем во второй группе интактных животных (удельная площадь - 0,41±0,08%), p<0,001. Наряду с внутриклеточными включениями в препаратах были выражены и внеклеточные отложения амилоида, что согласуется с мнением ряда авторов о депонировании 8 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2015 г. Рис. 2. Срез коры большого мозга крыс 30 месяцев после стрессорного воздействия, окраска конго красным с докраской гематоксилином, ув. 160 амилоида в составе инертных экстра-клеточных структур (бляшек), что 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. Выводы Возрастные нейродегенеративные изменения нейронов соматосенсорной коры белых крыс в возрасте 30 месяцев характеризуются выраженными явлениями протеинопатии и развитием апоптоза нервных клеток, которые усиливаются при воздействии стрессорных факторов с явным нарушением белкового обмена в виде накопления внутри и внеклеточного амилоида.

References

Supplementary files