Особенности энергетики глиальных клеток симпатического ганглия

Полный текст

В астроцитарной нейроглии головного мозга в отличие от обычных эукариотических клеток энергетические процессы имеют резко выраженную анаэробную направленность [1, 2]. Анаэробные способности астроцитов, как предполагается [1, 3, 4], связаны с выработкой этими клетками в качестве дополнительного энергетического субстрата избыточного количества лактата для модуляции активности прямых возбуждающих ионотропных глутаматэргических синапсов, которые обеспечивают эффективную, связанную с передачей информации, деятельность головного мозга. Можно полагать, учитывая общую природу глиальных клеток, что установленные закономерности носят более общий характер и могут экстраполироваться на глиальные клетки периферической нервной системы.

В связи с этим актуальным представляется экспериментальное исследование энергетического профиля сателлитных глиоцитов (СГ) краниального шейного симпатического ганглия (КШСГ), в котором аналогичная, связанная с передачей информации эффективная деятельность, обеспечивается через другие ионотропные возбуждающие синапсы – никотиновые холинергические синапсы (нХС) [5]. Объективным подходом для выяснения роли активности никотиновой холинергической передачи в энергетическом метаболизме СГ является использование экспериментальной модели частичного и полного блокирования нХС.

Цель работы – определить энергетический профиль сателлитных глиоцитов в краниальном шейном симпатическом ганглии (КШСГ) в условиях нормального функционирования нХС и в условиях фармакологической депривации нХС.

Материалы и методы

Эксперимент выполнен на 9 кроликах самцах породы шиншилла возраста 8 месяцев. Депривацию синапсов в КШСГ создавали с помощью холинолитика димеколина [6] после подкожного введения препарата в дозах 10 и 50 мг/кг, которые соответственно приводят к частичному и полному блокированию синаптической передачи через нХС [6] с последующим анализом материала в сроки максимального проявления действия препарата – через 1 час после его введения в каждой дозе в полном соответствии с ранее установленной для этого препарата фармакодинамикой [7]. Животных разделили на 3 группы, по 3 животных в каждой из групп – контрольную и 2 опытные группы соответственно с частичным и полным блокированиям синапсов. Животные содержались в виварии, уход за ними осуществляли по нормам и правилам обращения с лабораторными животными в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985), правилами лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ от 19.06.2003 №267) и законом «О защите животных от жестокого обращения» от 01.12.1999 г. Эксперимент проведен в соответствии с правилами работы с использованием экспериментальных животных, утвержденными приказом Минздрава СССР №577 от 12.08.1977.

Животных выводили из эксперимента передозировкой диэтилового эфира.

Особенности энергетического метаболизма сателлитных глиоцитов определяли по активности Н-и М-изоформ лактатдегидрогеназы (ЛДГ), которые, как известно [7], модулируют соответственно аэробную и анаэробную фазы клеточной энергопродукции. В глиоцитах активность изоформ определяли на криостатных срезах раздельно после гистохимического окрашивания по методу Брумберга и Певзнера [7] с последующим количественным измерением в относительных единицах оптической плотности методом интегральной цитофотометрии [1] на цитофотометре МИФ-1. В контрольной группе и в каждой из опытных групп количество клеток составляло от 210 до 300 сателлитных глиоцитов. Изоферментный профиль ЛДГ определяли по отношению активности Н-изоформы к активности М-изоформы (Н/М). Статистическую обработку проводили с помощью программы «Statistica 7.0». Для статистической оценки достоверности различий и необходимого объема выборки с помощью t-критерия Стьюдента предварительно анализировали соответствие полученных экспериментальных данных закону нормального распределения. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты и их обсуждение

В сателлитных глиоцитах КШСГ (табл. 1) выявляется значительно более высокая активность М-изоформ (р<0,05) по сравнению с активностью Н-изоформ ЛДГ, что свидетельствует о том что в рассматриваемых клетках в точности также как и в астроглии головного мозга [1, 3] анаэробные механизмы энергетического метаболизма преобладают над аэробными.

Полученные результаты позволяют высказать предположение о том, что анаэробная направленность глиальных клеток возможно носит универсальный характер и, по-видимому, является фено-типической особенностью глиоцитов не зависящей от их местонахождения в составе нервной системы.

При экспериментально вызванной депривации нХР в сателлитных глиоцитах (табл. 1) последовательно снижается активность только М-изоформ ЛДГ (p<0,05) – при частичной на 43,0%, при полной на 55,5%.

Таблица 1. Активность (в отн. ед.) изоферментов ЛДГ в сателлитных глиоцитах симпатического ганглия в расчете на одну клетку

Примечание: *статистически значимые изменения в сравнении с контрольной группой (p<0,05)

Активность Н-изоформ ЛДГ в глиоцитах при этом напротив статистически значимо не изменяется как при частичной, так и при полной депривации синапсов нХР (р>0,05). Вследствие таких изменений отношение между уровнями активности (Н/М) изоформ ЛДГ в сателлитных глиоцитах претерпевает при блокаде полную инверсию по сравнению с этим показателем в глиальных клетках КШСГ в условиях нормального функционирования синапсов. При частичной депривации этот показатель уже становится больше единицы (Н/М=1,15), что указывает на то, что активность аэробных Н-изоформ и анаэробных М-изоформ ЛДГ становится сопоставимой. При полной блокаде холинергических синапсов активность Н-изоформ намного превышает активность М-изоформ (Н/М=1,45) (табл. 1) что, с учетом субстратной специфичности Н-изоформ, свидетельствует о том, что глиоциты КШСГ в условиях полной депривации холинергических синапсов имеют энергетический метаболизм с преобладанием аэробной фазы энергопродукции, то есть такой же, как у любой эукариотической клетки.

Сопоставление результатов частичного и полного блокирования синапсов указывает на четко проявляющуюся закономерность постепенной, происходящей по мере уменьшения активных нХР, замены анаэробной направленности энергопроцессов в сателлитных глиоцитах на аэробную. Использованный в работе экспериментальный подход, таким образом, делает очевидным тот факт, что именно активность никотиновой холинергической передачи трансформирует энергопродукцию сателлитных глиоцитов, обуславливая в них ведущую роль анаэробных энергетических механизмов, в точности также как ионотропные глутаматэргические синапсы обуславливают преобладание анаэробных механизмов в астроглиальных клетках [1-4].

Все вышеизложенное позволяет пред-полагать наличие общей закономерности, заключающейся в существовании вполне определенной связи между особой организацией энергетического метаболизма глиоцитов с преобладанием анаэробных процессов энергопродукции и активностью прямых возбуждающих ионотропных синапсов независимо от местонахождения  в составе нервной системы.

Заключение

Сателлитные глиоциты краниального шейного симпатического ганглия в той же мере, как и любые другие соматические клетки, располагают изначально запрограммированной аэробной системой энергообеспечения, которая трансформируется в анаэробном направлении под влиянием синаптической импульсации через никотинчувствительные холинергические синапсы.

Об авторах

Петр Леонидович Гореликов

Автор, ответственный за переписку.
Email: petr_gorelikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5870-6634
SPIN-код: 9708-0060
ResearcherId: B-7825-2019

д.б.н., заведующий лабораторией нейроморфологии

Список литературы

Дополнительные файлы