CC BY
31
УДК 611.81 - 018 : 612.82 : 612.014.4] - 092.9 : 599.323.4 Б.Я. Рыжавский1, Е.М. Литвинцева1, Р.В. Учакина2
ВЛИЯНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОМЕТОВ У КРЫС НА ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ МОЗГА, ГОНАД И НАДПОЧЕЧНИКОВ
Дальневосточный государственный медицинский университет1; Институт охраны материнства и детства СО РАМН2, г. Хабаровск
В постнатальном онтогенезе основные процессы развития мозга приходятся на его ранние периоды и в основном завершаются к периоду полового созревания [1, 5, 6]. Они зависят как от генетических, так и от средовых факторов. К числу последних относятся, в частности, такие, как обеспеченность пищей, внимание со стороны матери, уровень стрессогенности среды [2, 3, 5, 7, 8]. Изучение влияния комплекса перечисленных различий на гистофи-зиологические характеристики развивающегося мозга, а также на состояние гонад и надпочечников проведено в настоящей работе. При этом мы использовали модель, приближенную к реальности, — исследованы крысята, развивавшиеся в пометах разной величины.
Материалы и методы
В работе было исследовано 40-дневное потомство 4,5—5,5-месячных интактных крыс следующих групп: 1) из естественно многочисленных пометов (число крысят в помете 11-15); 2) из естественно малочисленных пометов (число крысят 3-4). кроме того, исследованы животные из пометов, численность которых была определена искусственно, при достижении крысятами 1-дневного возраста. Для этого из 6 пометов средней величины (число крысят 9-10) было удалено по 4 крысенка. Эти животные составили 3 группу (искусственно созданные малые пометы); 4 группа (искусственно созданные большие пометы) была образована из пометов средней величины (число крысят 8-9), в которые были добавлены по 4 крысенка, взятые из других пометов средней величины. Суммарное количество крысят в 1 группе составило 24 (2 помета), во 2 группе — 7 (2 помета), в 3 группе — 30 (6 пометов), в 4 группе — 25 (2 помета). В 30-дневном возрасте (конец молочного периода) особенности поведения всех животных были исследованы в приподнятом крестообразном лабиринте (ПКЛ). В 40-дневном возрасте крысят сравниваемых групп декапитировали. Взвешиванием на электронных весах определяли массу тела, мозга, полушария, гонад, надпочечников. левое полушарие мозга фиксировали в жидкости Карнуа. Затем его разрезали в переднетеменной (ПТД) и собственно теменной доле (СТД), заливали в парафин. Срезы толщиной 7 мкм окрашивали на нуклеиновые кислоты галлоцианином по Эйнарсону.
Их морфометрическое исследование включало в себя:
1. определение толщины коры головного мозга окуляр-микрометром МОВ-15.
2. Измерение площади сечения ядер и цитоплазмы пирамидных нейронов II и V слоев ПТД и СТД и пирамидного слоя I поля гиппокампа, а также концентрации РНК в цитоплазме этих клеток, которое проводили с помощью морфометрического аппарата «Мекос» на препа-
Таблица 1
Влияние величины пометов на показатели развития и поведения в ПКЛ 40-дневных крыс
Показатель Группы
Большие естественные пометы (1) Малые естественные пометы (2) Малые искусственные пометы (3) Большие искусственные пометы (4)
Масса: - тела, г 80±2 105±2 104±0,5 43±1,4
- мозга, мг 1481±11 1593±14 1579±187 1369±14
- полушария, мг 547±9 615±15 574±10 501±13
- надпочечника, мг 10,4±0,4 12,6±1,3 13,9±0,65 7,3±0,4
- семенника, мг 462±13 655±34 485±79 143±15
- яичника, мг 19±1,5 23±1 19,2±1,3 12,6±0,9
Концентрация в крови: - эстрадиола, пг/мл 34,36±4,51 15,89±5,36 24,81±5,12 40,74±5,91
- тестостерона, нмоль/л 3,17±0,57 5,39±0,77 6,77±2,55 2,2±0,32
Активность ГСДГ, усл. ед. Надпочечники: - клубочковая зона 0,537±0,036 0,569±0,015 0,562±0,016 0,497±0,007
- пучковая зона 0,551±0,029 0,497±0,021 0,562±0,02 0,504±0,001
- сетчатая зона 0,518±0,028 0,514±0,017 0,583±0,015 0,517±0,006
Время, с: - свешиваний 2,7±0,44 3,8±0,98 5,14±0,75 5,14±0,75
- стоек 8±1,12 2,9±1,56 7,5±1,05 7,48±1,05
- груминга 14,6±2,24 9,1±2,53 13,4±1,66 13,43±2,66
- принюхиваний 136±4,8 160,8±4,45 154±2,28 154±2,28
- движений 70,9±5,2 84,7±15,97 87,6±5,28 87,64±5,28
- в открытых рукавах 25,4±7 24±5,6 35,6±4,7 35,6±4,7
- в закрытых рукавах 153±7,1 154,3±5,42 142,6±4,7 142,6±4,7
- бездействия 29,8±4,3 10,1±4,02 12,5±1,65 12,47±1,65
Число: - свешиваний 2,7±0,43 4,4±0,92 5,4±0,72 5,41±0,72
- стоек 7,3±0,91 2,85±0,4 8,4±0,88 8,44±0,88
- груминга 7,1±0,57 5,1±0,46 7,1±0,5 7,1±0,5
- принюхиваний 5,7±0,43 5,7±0,28 7±0,4 6,96±0,4
- движений 9,5±0,75 10,3±1,17 13,4±1,02 13,44±1,02
- выходов в открытые рукава 1,9±0,31 1,57±0,43 2,8±0,35 2,82±0,35
- заходов в закрытые рукава 2,4±0,26 2,4±0,48 3,44±0,37 3,44±0,37
Таблица 2
Влияние величины пометов на морфометрические характеристики нейронов мозга 40-дневных крыс
Показатель Группа
Большие пометы (1) Малые пометы (2) Малые искусственные пометы (3) Большие искусственные пометы (4)
Толщина, мкм - ПТД кора 1586 ±12 1652 ±32 1570 ±13 1563 ±12
- СТД кора 1360 ±17 1235 ±29 1259 ±17 1175 ±15
Площадь сечения, мкм2 Цитоплазма: - II слой ПТД 45,3 ±1,2 41 ±1,4 39 ±1,4 34,5 ±1,16
- V слой ПТД 88,7 ±2,4 87,8 ±4,9 78,4 ±1,7 66,2 ±0,9
- II слой СТД 45,3 ±1,3 40,7 ±1,9 38,5 ±1,2 32,9 ±0,9
- V слой СТД 82 ±1,9 89,3 ±5,8 75,6 ±2,6 66,6 ±0,7
-гиппокамп 50,5 ±2,1 45,3 ±1,3 46,8 ±2,2 36,5 ±0,4
Ядра: - II слой ПТД 61,4 ±1,3 58,8 ±2,7 56 ±0,6 53,1 ±1,04
- V слой ПТД 105 ±2 104,2 ±3,2 95,3 ±2,3 95,7 ±1,2
- II слой СТД 60 ±1,5 57,7 ±1,9 55,5 ±1,5 50,7 ±1,04
- V слой СТД 95 ±2,4 103 ±4,6 92,7 ±2,1 92,4 ±1,4
-гиппокамп 73,8 ±1,9 68,1 ±1,9 70,6 ±1,4 67,2 ±0,7
Ядрышки: - II слой ПТД 2,7 ±0,11 2 ±0,05 2 ±0,04 2 ±0,04
- V слой ПТД 4,8 ±0,11 4,6 ±0,22 4,1 ±0,13 4,4 ±0,07
- II слой СТД 2,6 ±0,17 1,8 ±0,07 2 ±0,03 1,98 ±0,03
- V слой СТД 4,4 ±0,08 4,1 ±0,16 4 ±0,1 4,28 ±0,06
-гиппокамп 2,9 ±0,2 2,2 ±0,12 2,5 ±0,07 2,3 ±0,03
Концентрация РНК, усл.ед.: - II слой ПТД 0,259 ±0,013 0,214 ±0,022 0,299 ±0,014 0,282 ±0,0118
- V слой ПТД 0,312 ±0,017 0,329 ±0,027 0,359 ±0,014 0,237 ±0,015
- II слой СТД 0,243 ±0,015 0,233 ±0,039 0,300 ±0,019 0,288 ±0,014
- V слой СТД 0,307 ±0,017 0,301 ±0,019 0,369 ±0,019 0,341 ±0,015
-гиппокамп 0,255 ±0,019 0,344 ±0,024 0,346 ±0,017 0,305 ±0,017
Активность НАДФН-Д, усл.ед.: - II слой 0,416 ±0,014 0,300 ±0,015 0,363 ±0,018 0,437 ±0,023
- V слой 0,396 ±0,01 0,300 ±0,01 0,376 ±0,021 0,445 ±0,023
-гиппокамп 0,436 ±0,018 0,280 ±0,018 0,384 ±0,019 0,403 ±0,013
НАДН-Д: - II слой 0,445 ±0,012 0,360 ±0,016 0,386 ±0,017 0,421 ±0,017
- V слой 0,389 ±0,011 0,349 ±0,025 0,377 ±0,020 0,383 ±0,015
-гиппокамп 0,421 ±0,0 15 0,394 ±0,016 0,428 ±0,013 0,384 ±0,009
Резюме
Изучали 40-дневное потомство следующих групп: из естественно многочисленных (1 группа) и малочисленных (2 группа) пометов, из малых пометов с искусственно уменьшенной численностью (3 группа) и пометов с искусственно увеличенной численностью (4 группа). Установлено, что самцы 1 и 4 групп отличались меньшей концентрацией в крови тестостерона, самки—более высокой концентрацией эстрадиола, чем во 2 и 3 группах. Животные из естественных пометов разной численности (1 и 2 групп) отличались по размерам цитоплазмы, ядрышек, активности НАДФН-дегид-рогеназы и НАДН-дегидрогеназы в нейронах неокортекса и гиппокампа, а также по концентрации РНК в цитоплазме нейронов гиппокампа. Все они были большими в нейронах неокортекса крысят из малочисленных пометов. Животные 2 группы отличались от животных 1 группы также и по показателям поведения в приподнятом крестообразном лабиринте. В наибольшей степени особенности содержания отразились на исследованных показателях у крыс 4 группы, что проявлялось значительно меньшей массой тела, мозга, полушария, гонад, надпочечников, а также достоверным уменьшением толщины коры в собственно теменной доле, размеров ядрышек, ядер и цитоплазмы в нейронах неокор-текса и гиппокампа, особенностями поведения.
Ключевые слова: мозг, развитие, величина помета.
B.Ya. Ryzhavskii, R.V. Uchakina, Ye.M Litvintseva
EFFECT OF LITTER SIZE ON INDICES OF BRAIN, GONADS AND ADRENAL DEVELOPMENT OF RATS
Far Eastern State Medical University, Scientific research institute of Mother and Child Care; Khabarovsk
Summary
We have studied 40 days old posterity of the following groups: the 1st - naturally numerous litters, the 2nt - scanty litters, the 3rd - little litters with artificially decreased quantity, the 4th -artificially increased quantity. It was found out that the males in group 1 and 4 were characterized by less testosterone concentration in blood, females were characterized by higher estradiol concentration than in 2nd and 3rd group. Animals from natural litters of various quantities (1 and 2 group) were different in cytoplasm, nucleoli sizes, NADPH-dehydrogenase and NADH-dehydrogenase activity in neurons of neocortex and hippocamp and RNA concentration in cytoplasm of hippocamp neurons. All these parameters were larger in neurons of infant rats' neocortex from scanty litters. Animals of 1-st group differed from those of 2-nd group in the behavior indices in elevated cross-shaped labyrinth. Special keeping conditions influenced on the above indices in rats of 4th group, they had smaller body, brain, hemisphere gonads, adrenals weight and reduced thickness of cortex in true parietal lobe, size of nucleoli, nucleus and cytoplasm in neocortex and hippocamp and peculiarities behavior.
Key words: brain, development, litter's size.
ратах, окрашенных галлоцианином. При этом измеряли по 25 клеток не менее чем в 5 полях зрения. Из СТД правого полушария сразу после забоя готовили криостатные срезы толщиной 20 мкм. Они монтировались на покров-
ные стекла, и на них проводили реакции на НАДН- и НАДФН-дегидрогеназы (НАДН-Д, НАДФН-Д). Из левых надпочечников готовили криостатные срезы толщиной 20 мкм, проходящие через центральную часть органа. На них выявляли 3Р-гидроксистероиддегидрогеназу (ГСДГ) [4]. По оптической плотности (при 1=530 нм) продуктов реакции (25 клеток в каждой локализации в каждом случае) определяли активность НАДН-Д и НАДФН-Д, ГСДГ на аппарате «Мекос». В сыворотке крови крыс определяли концентрации эстрадиола (у самок) и тестостерона (у самцов). Статистический анализ проведен с помощью программы Statistica 6.
Результаты и обсуждение
Полученные данные свидетельствуют о выраженном влиянии различий величины помета на такие показатели, как масса тела, мозга, его полушарий, гонад, надпочечников. Все они были меньшими у крысят из пометов большой численности (1 и 4 группы). Самцы из этих групп отличались, кроме того, меньшей концентрацией в крови тестостерона. В то же время, концентрация эстрадиола в крови самок из многочисленных пометов была более высокой, чем в малочисленных. Активность ГСДГ во всех зонах коры надпочечников не имела межгрупповых различий (табл. 1). Крысята естественных и искусственных малочисленных пометов (2 и 3 группы) по перечисленным показателям не имели достоверных межгрупповых различий. В то же время, животные 1 группы (большие естественные) и 4 группы (большие искусственные) существенно различались друг от друга по гравиметрическим характеристикам мозга, гонад, надпочечников (табл. 1).
Толщина коры мозга не имела межгрупповых различий ни в ПТД, ни в СТД у крысят 1-3 групп и была достоверно меньше, чем в СТД у животных 4 группы.
Животные из естественных пометов разной численности (1 и 2 группа) отличались по размерам цитоплазмы, ядрышек, активности НАДФН-Д и НАДН-Д в нейронах неокортекса и гиппокампа, а также по концентрации РНК в цитоплазме нейронов гиппокампа. Все они были большими в нейронах неокортекса крысят из малочисленных пометов. При этом животные 2 группы отличались от животных 1 группы также и по показателям поведения в ПКЛ: меньшим временем стоек, бездействия, принюхиваний, меньшим числом стоек и груминга (табл. 1, 2).
Крысы из малочисленных искусственных пометов (3 группа) по морфометрическим характеристикам нейронов неокортекса и гиппокампа были близки к таковым у крыс из малочисленных естественных пометов (2 группа). Показатели их поведения в ПКл у них отличались как от характерных для животных 1, так и 2 групп (табл. 1), причем совокупность этих отличий может трактовать-
ся как свидетельство их более высокой исследовательской активности.
В наибольшей степени особенности содержания отразились на исследованных показателях крыс 4 группы (многочисленные искусственные пометы). Крысы этой группы характеризовались резко уменьшенной массой тела, значительным уменьшением массы мозга, гонад, надпочечников, минимальной концентрацией в крови тестостерона (табл. 1). Это сочеталось с достоверным уменьшением толщины коры в СТД, размеров ядрышек, ядер и цитоплазмы в исследованных нейронах. По показателям поведения животные 4 группы были сходны с животными 3 группы, отличаясь большим временем свешиваний, принюхиваний, движений, меньшим
- бездействия, чем у крыс 1 группы. Таким образом, содержание крыс в течение молочного (до 30 дн.) и последующего периода (до 40 дн.) в пометах, отличающихся численностью, в том числе экспериментально смоделированной, оказывает влияние на показатели физического развития, морфологические характеристики головного мозга, нейронов неокортекса и гиппокампа, а также поведение животных в ПКЛ.
Литература
1. Баранова A.A., Шеплягина Л.А. Физиология роста и развития детей и подростков (теоретические и клинические вопросы). - М.: ГЭО-ТАР Медиа, 2006. - Т. 1. - 432 с.
2. Дмитриева Н.И., Кассиль В.Г. Влияние некоторых факторов среды на развивающийся мозг // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1982. - Т. 83, №9. - С. 84-89.
3. Ермакова О.В. Морфологические изменения эндокринных желез мышевидных грызунов в биогеоценозах повышенной радиоактивности на разных фазах численности // Морфология. - 1998. - Т. 113, №3. - С. 59-60.
4. Лойда З., Госсарау Р., Шиблер Т. Гистохимия ферментов. - М.: Мир, 1982. - 280 с.
5. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий.
- Хабаровск: Изд-во Дальнев. ун-та, 2006. - 232 с.
6. Bicker P.E., Hansen B.M. The rat brain // Brain res.
- 1994. - Vol. 655, №2. - P. 269-270.
7. Guesry P. The role of nutrition in brain development // Prev. Med. - 1998. - Vol. 27, №2. - P. 189-194.
8. Yamamoto M., Taniguchi Y., Arishima K. et al. Effect of maternal alcohol consumption on the fetal and neonatal cerebral cortex in the rat // Teratol. - 1997. - Vol. 7, №3. - P. 14-16.
Координаты для связи с авторами: Литвинцева Е.М. e-mail: [email protected]
□□□
