CC BY
32Фізика живого, Т. 2Q, Nol, 2Q12. С. 57-6Q.
© Пустовалов А. С., Матвієнко М.Г., Дзержинський М.Е.
УДК 616.6:616.8
ЗМІНА МОРФОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ КЛІТИН ПРЕОПТИЧНОГО ЯДРА ГІПОТАЛАМУСА ЩУРІВ НА РІЗНИХ СТАДІЯХ ЕСТРАЛЬНОГО
ЦИКЛУ ПРИ ІММОБІЛІЗАЦІЙНОМУ СТРЕСІ
Пустовалов А.С., Матвієнко М.Г., Дзержинський М.Е.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка Надійшла до редакції 06.06.2012
Установлено, що клітини преоптичного ядра гіпоталамуса щурів по-різному реагують на вплив іммобілізаційного стресу. Морфометричні параметри нейроцитів продемонстрували підсилення синтетичних процесів у цих клітинах, натомість в астроцитах функціональна активність знизилася при дії стресу.
Ключові слова: гіпоталамус, глія, нейроцит, іммобілізаційний стрес
ВСТУП
Репродуктивна функція регулюється завдяки взаємодії цілого комплексу структур гіпоталамо-гіпофізарно-гонадної системи, ключове місце серед яких посідає гіпоталамус. Преоптичне ядро гіпоталамуса є одним з найважливіших центрів регуляції репродуктивної функції. У статевозрілих самців це ядро більше за розмірами, ніж у статевозрілих самок. Це зумовлено дією тестостерону в процесі розвитку мозку [6]. При цьому у кастрованих тварин розмір ядра зменшується. Подібні відмінності в об’ємі пов’язані зі змінами у розмірах клітин, а не в їх кількості, оскільки після замісної терапії тестостероном спостерігається відновлення розмірів преоптичного ядра. Слід зазначити, що в преоптичному ядрі синтезуються різні форми люліберина та вазотоцина, а також інші види нейропептидів та нейротрансміттерів (чільне місце в цьому ряді займає нейротензин). Також у преоптичному ядрі знайдено ароматазу, яка бере участь у процесі перетворення тестостерона в естроген [3]. Серед продуктів секреції гіпоталамічних ядер, причетних до регуляції репродуктивної функції, провідна роль належить люліберину. Саме люліберин (рилізинг-гормон лютеїнізуючого гормону) забезпечує вивільнення лютропіна гонадотропоцитами
аденогіпофіза. Крім того, люліберин здатен впливати на гонади безпосередньо. Принаймні у гонадах так, як і в преоптичній області гіпоталамуса та аденогіпофізі, є мРНК рецепторів люліберина [5]. В гіпоталамусі люліберин-вмісні клітини ідентифіковані в
преоптичному, паравентрикулярному,
перивентрикулярному та супраоптичному ядрах. Вважається, що саме преоптичне ядро інтегрує
інформацію, яка надходить від вищевказаних частин мозку [4].
Дослідження на самках мишей показало зниження альфа-рецепторів естрогена в преоптичній зоні
гіпоталамуса при старінні [6]. Інтерналізація естроген-
індукованого мю-опіоїдного рецептора в медіальному преоптичному ядрі опосередковується через активацію рецептора нейропептида Y-Y1 в аркуатному ядрі самок щурів. Крім того, статевий диморфізм медіального преоптичного ядра знаходить своє відображення в тимчасових істотних відмінностях розміру ядер його нейронів. Важливими й актуальними є дослідження нейрон-гліальних взаємодій в умовах стресу та їхньої ролі в регуляції розмноження тварин [7]. Загальновизнано, що стресові фактори здатні порушувати регулярність естрального циклу й негативно впливати на репродуктивну здатність організму [1,2].
Метою роботи було дослідження змін показників функціональної активності астроцитів і нейроцитів преоптичного ядра гіпоталамуса самок щурів на різних стадіях статевого циклу та в умовах іммобілізаційного стресу.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ
Експеримент проведений на 24 самках щурів Rattus norvegicus лінії Вістар трьохмісячного віку. Тварин, які перебували на стадії еструса і діеструса, піддавали дії іммобілізаційного стресу протягом 1,5 годин. Наприкінці досліду всі тварини були піддані декапітації. Для гістологічних досліджень видалялися преоптичні ядра гіпоталамуса щурів, які були оброблені за стандартною гістологічною методикою. Зрізи для електронної мікроскопії (товщиною З0 нм) виготовляли на ультрамікротомі LKB Ultratom ME III TYP (Швеція) 888802. Ультраструктурне дослідження здійснювали під електронним мікроскопом TEM-125 C (АТ «Селмі», Суми, Україна). На мікрофотографіях, отриманих на збільшенні х2400, проводили підрахунок параметрів клітин за допомогою програмного забезпечення Scion Image (США). Висновки про функціональну активність клітин робили на основі вивчення наступних морфометричних показників: площа
Пустовалов А.С., Матвієнко М.Г., Дзержинський М.Е.
перерізу ядер астроцитів і нейроцитів; фактор форми ядер астроцитів та нейроцитів; питома кількість ядерних пор - кількість ядерних пор на мкм довжини периметру ядра. Статистичну обробку даних здійснювали за допомогою програмного забезпечення SEWSS STATISTICA 7.0. (for Windows). Вірогідність різниці між морфометричними показниками контрольної та піддослідних груп щурів оцінювали за t-критерієм Стьюдента при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Преоптична область знаходиться в передньому гіпоталамусі. В преоптичній зоні знаходиться чотири ядра (медіальне, серединне, латеральне і паравентрикулярне). В даному дослідженні розглядалися клітини медіального преоптичного ядра: як нейроцити та астроцити. Причому розрізнялися астроцити двох типів: фіброзні та протоплазматичні. Нейроцити вважаються основними клітинами нервової тканини. Фіброзні астроцити при електронномікроскопічному дослідженні
Рис.2. Електроннограма ядра протоплазматичного астроцита. Х 2400.
характеризуються світлою цитоплазмою. Ядерна оболонка фіброзних астроцитів може утворювати глибокі складки, а каріоплазма характеризується рівномірною електронною щільністю (рис. 1). Протоплазматичні астроцити мають коротші та більш численні відростки, ніж у фіброзних астроцитів. Цитоплазма протоплазматичних астроцитів містить
небагато вільних рибосом і мікротрубочок, багата на мітохондрії [8] (рис. 2).
Оцінка активності астроцитів та нейроцитів преоптичного ядра гіпоталамуса щурів на стадії діеструса
Для площі поперечного перерізу ядер нейроцитів (НЦ) ПОЯ на стадії діеструса характерне достовірне зростання в контрольній групі тварин (КД) (129,64±3,87 мкм2), порівняно з щурами після стресового впливу також на стадії діеструса (СД) (155,83±3,12 мкм2), що свідчить про зростання синтетичної функції в цих клітинах. Фактор форми ядер нейроцитів достовірно зменшується у тварин на стадії діеструса після впливу стресу (0,45±0,07), в порівнянні з контрольною групою (0,73±0,09), що також свідчить про підсилення синтетичних процесів у нейроцитах. Нейроцити в групі щурів на стадії діеструса після дії стресу проявили статистично достовірне зменшення питомої кількості ядерних пор (0,59±0,09), на відміну від контрольної групи (0,91±0,06). Загалом отримані дані можна розглядати як свідчення скоріше зростання синтетичної активності нейроцитів у тварин на стадії діеструса.
У тварин на стадії діеструса фіброзні астроцити (ФА) мають достовірне зменшення за площею поперечного перерізу ядер після дії стресу (30,24±2,51
мкм2), порівняно з контрольною групою (42,96±1,72
2
мкм), що свідчить про зниження синтетичної активності в цих клітинах. Фактор форми ядер фіброзних астроцитів не проявляє достовірних змін при стресі (0,53±0,06), порівняно з контрольною групою щурів (0,58±0,07). Показник питомої кількості ядерних пор достовірно знижується після впливу стресу в фіброзних астроцитах тварин на стадії діеструса (0,71±0,07), на відміну від контрольної групи щурів (0,58±0,08). Таким чином, під дією стресу синтетична активність фіброзних астроцитів зменшується.
Протоплазматичні астроцити (ПА)
характеризуються достовірним зменшенням площі поперечного перерізу ядер при дії іммобілізаційного стресу (22,56±0,88), на відміну від тварин контрольної групи на стадії діеструса (33,61±0,81), що вказує на зниження синтетичних процесів у цих клітин. Достовірних змін у показниках фактора форми в протоплазматичних астроцитах щурів при дії стресу не відбувається (0,82±0,04), порівняно з тваринами контрольної групи (0,79±0,04). Питома кількість ядерних пор у цього виду астроцитів у тварин на стадії діеструса після впливу іммобілізаційного стресу (0,66±0,11) також достовірно не змінюється, порівняно з контрольною групою тварин (0,74±0,16). Отже, під дією стресу в тварин на стадії діеструса синтетична активність астроцитів, як фіброзних, так і протоплазматичних, знижується.
Оцінка активності астроцитів та нейроцитів преоптичного ядра гіпоталамуса щурів на стадії еструса
Площа поперечного перерізу ядер нейроцитів преоптичного ядра гіпоталамуса щурів на стадії еструса
ЗМІНА МОРФОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ КЛІТИН ПРЕОПТИЧНОГО ЯДРА ГІПОТАЛАМУСА ЩУРІВ НА РІЗНИХ СТАДІЯХ ЕСТРАЛЬНОГО ЦИКЛУ ПРИ ІММОБІЛІЗАЦІЙНОМУ СТРЕСІ
достовірно збільшується після впливу іммобілізаційного стресу (177,7±3,62 мкм2), порівняно з тваринами контрольної групи (134,26±2,66). Цей же показник достовірно зростає в тварин на стадії еструса (177,7±3,62 мкм ), порівняно з щурами на стадії діеструса (155,83±3,12) після впливу стресу. Фактор форми нейроцитів не проявив достовірних змін після дії стресу в тварин на стадії еструса (0,60±0,09), порівняно з щурами контрольної групи (0,76±0,05) на такій же стадії естрального циклу. Вплив стресу також не відзначився на змінах цього показника в тварин на стадії еструса (0,60±0,09), порівняно з тваринами на стадії діеструса (0,45±0,07). Нейроцити не проявили достовірних змін за показником питомої кількості ядерних пор у тварин на стадії еструса після стресового впливу (0,77±0,09), порівняно з щурами контрольної групи (0,55±0,08). Але відбулися достовірне зменшення даного показника у контрольної групи тварин на стадії еструса (0,55±0,08), порівняно з контрольною групою щурів на стадії діеструса (0,91±0,06). Загалом відбувається зростання синтетичної активності нейроцитів при стресі.
Фіброзні астроцити щурів на стадії еструса проявили достовірне зростання площі поперечного перерізу ядер (85,10±2,72 мкм2) при стресі, на відміну від тварин контрольної групи також на стадії еструса (58,09±1,31 мкм2). Іммобілізаційний стрес також суттєво вплинув на зростання даного морфометричного показника у тварин на стадії еструса (85,10±2,72 мкм2), порівняно з щурами на стадії діеструса (30,24±2,51). Крім того, відбулося статистично достовірне зростання площі поперечного перерізу ядер нейроцитів у щурів контрольної групи на стадії еструса (58,09±1,31 мкм2), порівняно з щурами
Морфометричні показники клітин преоптичного ядра гіпоталамуса щурів
також контрольної групи на стадії діеструса (42,96±1,72). Фактор форми ядер клітин не зазнав достовірних змін у тварин на стадії еструса після стресового впливу (0,55±0,08), порівняно з щурами контрольної групи на стадії еструса (0,54±0,08). Також не відбулося достовірних змін за даним показником у групах тварин при переході від еструса до діеструса незалежно від стресового впливу. Фіброзні астроцити не показали жодних достовірних змін за показником питомої кількості ядерних пор у тварин на стадії еструса після впливу стресу (0,85±0,12), порівняно з контрольною групою тварин (0,63±0,06). Достовірних змін у цих групах тварин , порівняно з відповідними групами на стадії діеструса, також статистично не зафіксовано. Ці дані можна інтерпретувати як свідчення певного зростання синтетичної активності фіброзних астроцитів.
Загалом у тварин на стадії еструса при стресі спостерігається активація як нейроцитів, так і обох типів досліджуваних астроцитів.
Тварини проявили максимальну кількість статистично достовірних змін за показниками протоплазматичних астроцитів. По-перше, даний вид астроцитів у щурів на стадії еструса достовірно збільшує площу поперечного перерізу ядер після впливу стресу (55,33±1,24 мкм2), на відміну від показника контрольної групи тварин на стадії еструса (40,26±0,63 мкм2). Також достовірно зріс даний морфометричний показник у тварин на стадії еструса (55,33±1,24 мкм2), порівняно з щурами на стадії діеструса (22,56±0,88 мкм2) при впливі іммобілізаційного стресу.
Таблиця
Група тварин КД КЕ СД СЕ
Параметр Клітини
Площа перерізу ядер клітин, 2 мкм НЦ 129,64±3,87 134,26±2,66 155,83±3,12* 177,74±3,62*#
ФА 42,96±1,72 58,09±1,31# 30,24±2,51* 85,10±2,72*#
ПА 33,61±0,81 40,26±0,63# 22,56±0,88* 55,33±1,24*#
Фактор форми ядер клітин НЦ 0,73±0,09 0,76±0,05 0,45±0,07* 0,60±0,09
ФА 0,58±0,07 0,54±0,08 0,53±0,06 0,55±0,08
ПА 0,79±0,04 0,77±0,05 0,82±0,04 0,89±0,03*
Питома кількість ядерних пор НЦ 0,91±0,06 0,55±0,08# 0,59±0,09* 0,77±0,09
ФА 0,58±0,08 0,63±0,06 0,71±0,07 0,85±0,12
ПА 0,74±0,16 0,62±0,07 0,66±0,11 0,62±0,09
Примітка : - р<0,05, порівняно з відповідною групою тварин на стадії діеструса; * - р<0,05, порівняно з відповідною групою тварин, що не піддавалися дії стресу.
Крім того, в протоплазматичних астроцитах контрольних груп щурів теж відмічаються достовірні зміни: зростання площі поперечного перерізу ядер
клітин у групі тварин на стадії еструса (40,26±0,63
2\
мкм ), порівняно з щурами на стадії діеструса (33,61±0,81 мкм2). Фактор форми ядер достовірно зростає в протоплазматичних астроцитів щурів на
стадії еструса після дії стресу (0,89±0,03), на відміну від тварин контрольної групи на стадії еструса (0,77±0,05). Змін цього показника при переході від еструса до діеструса не відбувається як в контрольних групах тварин, так і в щурів після впливу іммобілізаційного стресу. Питома кількість ядерних пор залишається незмінною в щурів на стадії еструса
Пустовалов А.С., Матвієнко М.Г., Дзержинський М.Е.
при дії стресу (0,62±0,09), порівняно з цим показником у контрольній групі тварин на стадії еструса, який становить 0,62±0,07. Жодних статистично достовірних змін питомої кількості ядерних пор не відбулося у цього виду астроцитів тварин як при переході від однієї стадії репродуктивного циклу до іншої, так і після впливу іммобілізаційного стресу. Загалом для протоплазматичних астроцитів притаманне підсилення синтетичних процесів при стресі на тлі еструса (табл).
ВИСНОВКИ
При іммобілізаційному стресі у щурів спостерігається достовірне зростання синтетичної активності нейроцитів преоптичного ядра гіпоталамуса як на стадії діеструса, так і на стадії еструса. Натомість фіброзні та протоплазматичні астроцити тварин на стадії діеструса реагували на стресовий вплив зниженням синтетичної активності, а на стадії еструса синтетичні процеси зростали. Загалом у преоптичному ядрі гіпоталамуса самок щурів на стадії еструса всі досліджувані морфометричні параметри нейронів зазнали достовірних змін. Клітини проявили найбільшу кількість достовірних змін за площею поперечного перерізу ядер, тому даний показник є найбільш варіабельним.
Література
1. Devall A.J., Lovick T.A. Differential activation of the periaqueductal gray by mild anxiogenic stress at different stages of the estrous cycle in female rats. // Neuropsychopharmacology. - 2010. - Vol. 5, № 35. - Р. 1174-1185.
ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТОК ПРЕОПТИЧЕСКОГО ЯДРА ГИПОТАЛАМУСА КРЫС НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ЭСТРАЛЬНОГО ЦИКЛА ПРИ ИММОБИЛИЗАЦИОННОМ СТРЕССЕ
Пустовалов А.С., Матвиенко М.Г., Дзержинский Н.Э.
Установлено, что клетки преоптического ядра гипоталамуса крыс по-разному реагируют на воздействие иммобилизационного стресса. Морфометрические параметры нейроцитов продемонстрировали усиление синтетических процессов в этих клетках, напротив функциональная активность астроцитов снизилась под влиянием стресса.
Ключевые слова: гипоталамус, глия, нейроцит, иммобилизационый стресс.
CHANGES IN MORPHOMETRIC PARAMETERS OF FUNCTIONAL ACTIVITY IN CELLS OF RAT HYPOTHALAMIC PREOPTIC NUCLEUS AT DIFFERENT STAGES OF OESTROUS CYCLE DURING IMMOBILIZATION STRESS
Pustovalov A.S., Matvienko M.G., Dzerzhinsky M.E.
It has been established that cells of rat hypothalamic preoptic nucleus respond differently to immobilization stress. Morphometric parameters of neurocytes demonstrated the increasing processes of synthesis in these cells, contrary the functional activity of the astrocytes has been decreased under stress effect.
Key words: hypotalamus, glia, neurocyte, immobilization stress.
Goldstein J.M., Jerram M., et al. Sex differences in stress response circuitry activation dependent on female hormonal cycle. // J. Neurosci. - 2010. - Vol. 2, № 30. - Р. 431-438. Panzica G., Viglietti-Panzica C., Balthazart J. Sexual dimorphism in the neuronal circuits of the quail preoptic and limbic regions // Microsc. Res. Tech. - 2001. - Vol.54., № 6.
- P. 364-374.
Panzica G.C., Spigolon S., Castagna C. Ultrastructural characterization of the sexually dimorphic medial preoptic nucleus of male Japanese quail // Cell. Tissue. Res. - 1995.
- Vol.279. - № 3. - P. 517-527.
Sun Y.M., Dunn I.C., et al. Distribution and regulation by oestrogen of fully processed and variant transcripts of gonadotropin releasing hormone I and gonadotropin releasing hormone receptor mRNAs in the male chicken // J. Neuroendocrinol. - 2001. - Vol.13., №1. - P. 37-49. Yaghmaie F., Saeed O., et al. Caloric restriction reduces cell loss and maintains estrogen receptor-alpha immunoreactivity in the pre-optic hypothalamus of female B6D2F1 mice // Neuroendocrinol. Lett. - 2005.- Vol. 3, № 26. - Р. 197-203.
Матвієнко М., Пустовалов А., Дзержинський М. Вплив стресу на морфометричні параметри функціональної активності мітохондрій астроцитів і нейроцитів аркуатного та преоптичного ядер гіпоталамуса щурів на різних стадіях статевого циклу // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологія - 2011.
- № 58. - С. 15-17.
Пустовалов А., Матвієнко М., Дзержинський М. Вплив стресу на морфометричні параметри функціональної активності астроцитів і нейроцитів аркуатного ядра гіпоталамуса щурів на різних стадіях естрального циклу // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологія. - 2012. - Т. 1, № 61.
- С. 17-20.
