CC BY
57
Immunohistochemical analysis of age-related changes in the structure of the human brain mamillary bodies
Section 2. Biomedical science
Pavlov Artem Vladimirovich, Ryazan State Medical University, Institute of Human Morphology
Savelyev Ekaterina Sergeevna, Institute of Human Morphology Yuneman Olga Andreevna, Institute of Human Morphology E-mail: vitrea@yandex.ru
Immunohistochemical analysis of age-related changes in the structure of the human brain mamillary bodies
Abstract: The study immunohistochemical organization mamillary bodies of the brain of people of different age and sex were found age-related changes of neurons and glia. Changes in the expression of selected neuromarkers (GFAP, MBP, NSE) indicate age involution mastoid bodies in both sexes. Keywords: mammillary body, brain, age, sex, nuromarkers.
Павлов Артем Владимирович, ГБОУ ВПО РязГМУМинздрава России, ФГнБУ «НИИ морфологии человека» Савельева Екатерина Сергеевна, ФГнБУ ««НИИ морфологии человека» Юнеман Ольга Андреевна, ФГнБУ ««НИИ морфологии человека» E-mail: vitrea@yandex.ru
Иммуногистохимический анализ возрастных изменений в структуре сосцевидных тел мозга человека
Аннотации: В результате исследования иммуногистохимической организации ядер сосцевидных тел головного мозга людей разного пола и возраста обнаружены возрастные изменения нейронов и глии у представителей разных полов. Обнаруженные изменения экспрессии выбранных нейромаркеров свидетельствуют о возрастной инволюции ядер сосцевидных тел у представителей обоих полов.
Ключевые слова: сосцевидные тела, головной мозг, возраст, пол.
Сосцевидные тела гипоталамуса представляют собой компактную структуру, имеющую собственное кровоснабжение, четко ограниченные ядра и выраженную сеть проводящих путей, что делает их удобным объектом для морфологического изучения возрастных изменений. Вместе с тем они тесно связаны с другими отделами головного мозга [1,2,7,10,11,12,13]. В связи с этой особенно-
стью морфологические изменения, происходящие в ядрах сосцевидных тел, могут служить ярким проявлением процессов, выходящих далеко за их пределы [3,4,5]. Применение комплекса маркеров для описания функционального состояния архитектоники сосцевидных тел в разном возрасте и в зависимости от половой принадлежности, наряду с классическими методиками гистологическо-
15
Section 2. Biomedical science
го описания является актуальным и современным исследованием, позволяющим составить наиболее полное представление о данной структуре головного мозга. Цель исследования: изучить при помощи иммуногистохимических маркеров организацию сосцевидных тел головного мозга на этапах позднего постнатального онтогенеза в зависимости от половой принадлежности.
Материалы и методы исследования
Работа выполнена на материале промежуточного мозга, взятого во время 119 аутопсий у лиц,
смерть которых не была напрямую связана с заболеваниями нервной системы. При разделении материала по возрастным группам использовалась периодизация, принятая на 7-й Всероссийской научной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии. Выделялись следующие возрастные группы: юношеский возраст (17-21 лет), первый зрелый возраст (2235 лет), второй зрелый возраст (36-60 лет), пожилой возраст (61-75 лет). Разделение материала по группам представлено в таблице 1.
Таблица 1. - Разделение аутопсийного материала сосцевидных тел головного мозга по поло-возрастным группам
Пол Воз] раст Всего
юношеский первый зрелый второй зрелый пожилой
мужчины 13 15 17 15 60
женщины 12 13 16 18 59
В исследовании использованы антитела к белкам нервной системы: глиальному фибриллярно кислому белку (GFAP), основному белку миелина (MBP), нейрон-специфической энолазе (NSE). Выбор антител проводился с учетом того, что данные маркеры являются специфическими для структуры нервной ткани и позволяют оценить изменение экспрессии соответствующих белков в возрастном аспекте у представителей обоих полов. Иммуногистохимическое исследование проводилось на соседних с окрашенными гистологическими методиками срезах. Для проведения иммуногистохимических реакций срезы, наклеенные на адгезивные стекла Super Frost Plus фирмы Menzel, депарафинировали, гидратировали и обрабатывали 3% раствором перекиси водорода в течение 15-20 минут для блокировки эндогенной пероксидазы.. Работа с антителами проводилась согласно рекомендуемому производителем протоколу. В качестве вторых антител использовался набор Ultra Vision Detection System фирмы Thermo Scientific. Негативным контролем служили реакции с заменой первых антител на раствор фосфатного буфера (PBS). Все полученные препараты оценивали визуально с помощью микроскопов Leica DM2500 и ZeizzAxio Imager.A1. Видеозахват осуществляли с помощью камер DFC290, Lomo и программы ImageScope M.
Результаты исследования и их обсуждение
При изучении иммуногистохимической функциональной дифференцировки нейронов и глии ядер сосцевидных тел мы обнаружили ряд возрастных особенностей, имеющих место у людей разного пола. Проведенное исследование показало, что наибольшая концентрация клеток, обладающих GFAP-позитивной реакцией, сосредотачивается в области поверхностной глиальной пограничной мембраны. Данная мембрана представляет собой своеобразную капсулу сосцевидных тел, окружая их ядерные образования по поверхности, и состоит из расположенных в несколько слоев GFAP-иммунопозитивных клеток и волокнистых структур. Клеточный состав поверхностного слоя состоит из плотно расположенных в 3-6 рядов уплощенных клеток округлой формы, между которыми четко визуализируются многочисленные отростки. Дать точную количественную оценку толщины данного слоя клеток и волокон не представляется возможным ввиду особенностей его расположения. Сосцевидные тела представляют собой полусферы, обладающие высокой индивидуальной вариабельностью. Будучи распределенным по поверхности GFAP-иммунопозитивный слой пограничной глиальной поверхностной мембраны повторяет искривления поверхности сосцевидных тел, и при количественной характеристике его тол-
16
Immunohistochemical analysis of age-related changes in the structure of the human brain mamillary bodies
щины велика вероятность погрешности. Вместе с тем у представителей обоих полов с возрастом отмечается визуальное истончение данного слоя клеток, приблизительно в полтора-два раза. В центре препарата GFAP-иммунопозитивные клетки расположены редко и, как правило, вблизи микрососудов, имеют выраженную отростчатую структуру. С возрастом количество этих клеток также изменяется, увеличиваясь ко второму периоду зрелого возраста, и достоверно уменьшаясь в старческом возрасте. Важно отметить, что во втором периоде зрелого возраста изменяется не только их количество, но и положение: кроме периваскулярных, выявляются свободнолежащие астроциты, несвязанные с кровеносными сосудами. Рассматривая вопрос накопления GFAP в астроцитах пограничной глиальной мембраны, нельзя не указать, что функция данного белка заключается в обеспечении стабильной морфологии тел и отростков астроци-тов [8], в формировании нормальной архитектоники нервной ткани, поддержании целостности гемато- и ликвороэнцефалического барьеров [6], в обеспечении нейро-глиальных отнощений. Снижение количества GFAP-иммунопозитивных клеток в сосцевидных телах в пожилом и старческом возрасте может свидетельствовать об увеличении проницаемости гемато- и ликвороэнцефалического барьеров, что в свою очередь приводит к инво-лютивным трансформациям нейронов.
Иммуногистохимическая реакция на NSE показала достоверное уменьшение количества NSE-иммунопозитивных клеток с возрастом, что наблюдалось в препаратах обоих полов. Вместе с тем, можно отметить, что наиболее видимые изменения количества нейронов, дающих положительную реакцию к NSE, у мужчин и женщин имели место в разные возрастные периоды. Для женщин таким возрастом можно считать 45-50 лет, для мужчин 60-65 лет. При оценке локализации NSE-иммунопозитивных клеток можно отметить, что в молодом возрасте нами не обнаружено определенных закономерностей в распределении данных клеток в препарате. При этом, начиная с 45 летнего возраста в препаратах сосцевидных тел обоих полов можно отметить, что наибольшее количество N SE-иммунопозитивных клеток располагается пе-риваскулярно, что, по-видимому, связано с измене-
нием гемодинамики в данной структуре с возрастом. При изучении соседних срезов, окрашенных гематоксилин-эозином и реакции на NSE, во втором периоде зрелого возраста и старше отмечается достоверное отличие количества нервных клеток. Далеко не все нейроны, расположенные в полях зрения препарата и визуализирующиеся при применении гистологических методов окраски, обладают NSE-реактивностью. Этот феномен позволяет предположить, что определенная часть нейронов в ядрах сосцевидных тел в указанный отрезок времени хотя и определяется, но функционально неактивна.
Исследование, направленное на изучение MBP-иммунореактивности в сосцевидных телах, показало, что в данных структурах мозга, несмотря на присутствие разной степени MBP-позитивных волокон по всему препарату, можно выделить три зоны их наибольшей локализации. Большое количество MBP- иммунопозитивных вокон выявляется по поверхности сосцевидных тел в области их капсулы. Волокна располагаются компактно, образуя мелкую сеть. Глубже определяется разряжение волокнистых структур, обладающих MBP-иммунореактивностью. По направлению к центру препарата волокна располагаются плотнее и образуют компактно расположенные однонаправленные тяжи. В половом отношении нами не было выявлено достоверных отличий по степени выраженности экспрессии MBP в сосцевидных телах. Вместе с тем обнаружены достоверные возрастные изменения, характеризующиеся снижением количества волокнистых структур, экспрессирующих данный протеин, как по периферии, так и в центре препарата. Нормальное функционирование головного мозга во многом зависит от состояния межнейронных связей, отростков нейронов и синаптических контактов. Уменьшение количества MBP- иммунопозитивных вокон в пожилом возрасте дает возможность предполагать нарушение синаптических связей как в самих сосцевидных телах, так и за их пределами. В связи со сказанным важно подчеркнуть, что миелиновые оболочки аксонов играют важную роль в регуляции синаптических функций, поскольку они регулируют скорость проведения нервных импульсов по нервным волокнам и их
17
Section 2. Biomedical science
синхронизацию, обеспечивая тем самым адекватную синаптическую пластичность [9]. Возрастное снижение уровня экспрессии MBP дает нам повод предполагать выраженный инволютивный процесс в ядрах сосцевидных тел. Иммуногистохимическое исследование нейронов и глиальных клеток сосцевидных тел впервые показало особенности их функциональной дифференцировки у людей разного пола и возраста.
Заключение
В исследовании показаны особенности функциональной дифференцировки нейро-
нов и глии сосцевидных тел у представителей разных полов в возрастном аспекте. Определены особенности дифференцировки нейронов и глии у мужчин и женщин в разном возрасте. Возрастное снижение GFAP, NSE, MBP маркирует этапы инволютивного процесса в ядрах сосцевидных тел. Для которых характерным является повышенное содержание GFAP, NSE и MBP до второго периода зрелого возраста. Затем, по мере старения, регистрируется снижение количества GFAP-, NSE- и MBP-иммунопозитивных клеток.
Список литературы:
1. Алпеева Е. В., Макаренко И. Г. Перинатальное развитие маммиллотегментальных связей у крыс//Онтогенез. 2007. № 38. С. 86-93.
2. Львович А. И. Нисходящие пути коры лобной доли к ядрам сосцевидных тел гипоталамуса при черепно-мозговой травме человека//Морфология. 2000. N 2. С. 41-45.
3. Папков В. Г., Зоткина Ю. В. О структуре гипоталамических ядер при черепно-мозговой травме//Акт. вопр. общ. патологии. 2003. С. 65-67.
4. Таюшев К. Г. Гипоталамогенный дегенеративно-дистрофический процесс: (Клинико-
экспериментальные нейрогистол., нейрохим. и ультраструкт. материалы) Рос. НИИ нейрохир. им. А. Л. Поленова. СПб.: Эскулап, 2002. 202 с.
5. Aggleton, J. P., Mishkin, M. Mamillary body lesions and visual recognition in monkeys//Exp. Brain Res.1985 № 58. Р.190-197.
6. Ding M., Eliasson C., Betsholtz C., Hamberger A. Altered taurine release following hypotonic stress in astrocytes from mice deficient for GFAP and vimentin.//Brain Res. Mol. Brain Res. 1998. Vol. 62. № l. P. 77-81.
7. Kocsis B., Viano Di Prisco G., Vertes R. P. Theta synchronization in the limbic system: the role of Gud-den’s tegmental nuclei. Eur J Neurosci. 2001. Vol.13. Р.381-388.
8. Lepekhin E. A., Eliasson C., Berthold C. H., et al. Intermediate filaments regulate astrocyte motility.//J. Neurochem. 2001. Vol. 79. № 3. P. 617-625.
9. Markham J., Greenough W. T. Experience-driven brain plasticity: beyond the synapse//Neuron Glia Biol. 2004. № 1. Р. 351-363.
10. Sharp P. E. Lesions of the mammillary body region alter hippocampal movement signals and theta frequency: implications for path integration models.//Hippocampus. 2008. Vol.18 № 9. Р. 862-878.
11. Stackman R. W., Golob E. J., Wong A. C., Taube, J. S. On the behavioral significance of head direction cells: neural and behavioral dynamics during spatial memory tasks//Behav. Neurosci. 2001. Vol.115. Р. 285-305.
12. Vann S. D., Saunders, R. C., Aggleton, J. P., Distinct, parallel pathways link the medial mammillary bodies to the anterior thalamus in macaque monkeys.//Eur. J. Neurosci. 2007.№ 26. Р. 1575-1586.
13. Veazy R. B., Amaral D. G., Cowan W. M. The morphology and connections of the posterior hypothalamus in the cynomolgus monkey (Macaca fascicularis). II. Efferent connections//J Comp Neurol. № 1982207. Р. 135-156.
18
