Гиподинамия как стрессовый фактор Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

© СА Лобанов, Т.Ф. Емелева, А.В. Данилов, Е.В. Данилов., С.К. Асаева, Г.Ф. Арсланова., 2006 УДК 612.821

С.А. Лобанов, Т.Ф. Емелева, А.В. Данилов, Е.В. Данилов., С.К. Асаева, Г.Ф. Арсланова ГИПОДИНАМИЯ КАК СТРЕССОВЫЙ ФАКТОР

Башкирский государственный педагогический университет, Уфа

Целью исследования явилось изучение особенностей влияния гиподинамии как стрессового фактора на мозжечок крыс.

Материал и методы. Исследования проведены на крысах в течение 90 суток. Исследовали мозжечок крыс. Использовали комплекс морфофункционалъных исследований.

Гиподинамия оказывает намозокечок при длительном воздействии негативные влияния. Отмечается выраженное расстройство функционирования кровеносных сосудов, изменения их эндотелиапъных клеток. Показана роль гликозаминог-ликанов в формировании адаптивных и дезадаптивных механизмов. Прослежено их содержание, проведён полуколичест-венный анализ, отмечена динамика по данным денситометрии. Выявлены ультраструктурные изменения, для которых характерны функциональные нарушения, а местами даже дегенеративные. Прослежено увеличение содержания клеток в состоянии апоптоза.

Ключевые слова:мозжечок, гипокинезия, стресс, нейроны, гликозаминогликаны, апоптоз, гистоцитохимия.

SA Lobanov, T.F. Emeleva, A.V. Danilov, E.V. Danilov, S.K. Asaeva, G.F. Arslanova HYPODINAMYA AS THE STRESSFUL FACTOR

The purpose of research was studyingfeatures of influence hyppdinamya as stressfulfactor on a cerebellum of rats.

Material and methods. Researches are lead on rats within 90 day. Investigated a cerebellum of rats. Used a complex morph functional researches.

Extended hypodinamya influences negatively on cerebellum. An acuteform of blood-vessel functioning disorder and alteration of their endothelial cells have been noted. The role of the glycosaminoglicans informing of adaptive and disadaptive mechanism has been stated. Their substance has been studied, semiguantative analysis has been conducted, the dynamics ofdensitometry data has been recorded. Ultrastructural changes with functional sometimes even degenerative disorder have been discovered. The increase of cells in state ofapoptose has been proved.

Key words: a cerebellum, hypokinesis, stress, neurons, glycosaminoglicans, apoptose, gistocytochemistry.

Гипокинезия является распространенным фактором современности, как показано исследованиями отечественных и зарубежных авторов В.П. Акопян (1998), Л.Х. Гаркави и др. (1990), М.Г. Жвания и др. (1990 - 1995), Л.А. Калашникова (2001), S.M. Frank (1995), F. Hashimoto (1990). Изменения в организме при гипокинезии привлекают внимание не только физиологов, но и работников физической культуры в связи с изменением условий труда и быта. Авторы отмечают, что остаются еще недостаточно изученными изменения в организме при гипокинезии и ее влияние на инволютивные процессы. Целью исследования явилось изучение особенностей влияния гиподинамии как стрессового фактора на мозжечок крыс.

Материал и методы

Исследования были проведены на половозрелых крысах массой тела 210,0 - 230,0 г. в динамике в течение 90 суток. При исследовании мозжечка крыс использовали комплекс морфофункционалъ-ных исследований (реография мозга, гистологический - окраска препаратов гематоксилин-эозином, гистохимический - окраска препаратов альциано-вым синим при разных рН и молярностях с последующим метилированием и ферментативным контролем, окраска толуидиновым синим или метиленовой синью, электронная микроскопия).

Результаты и обсуждение

Животные были помещены в небольшие клетки на все время эксперимента. В первые 3-7 сутки у крыс временами наблюдалась повышенная двигательная активность и агрессивность. От приема пищи и воды животные не отказывались. Морфологические исследования показали, что структура изу-

чаемой ткани практически не отличается от ткани животных контрольной группы. Кровеносные сосуды микроциркуляторного русла были представлены всеми его звеньями. Капилляры мозжечка были обычного диаметра, с четко выраженным просветом. В этот период выявлялся функциональный диссонанс сосудов мозга по данным реографии. Электронно-микроскопическими исследованиями выявлено, что ядра занимают около 35 - 50% объема нейронов, имеют округлую или овальную форму. Хроматин располагается преимущественно пристеночно, образуя мелкие компактные скопления между многочисленными ядерными порами. Ядрышки находятся преимущественно в тесном контакте с ядерной мембраной, иногда несколько выбухают в область цитоплазмы. Наружная ядерная мембрана местами отслаивается от внутренней, иногда прослеживается переход перинуклеар-ной щели в канальцы гранулярного эндоплазмати-ческого ретикулума. Цитоплазматический матрикс этих клеток отличается повышенной электронной плотностью. Клеточная мембрана выявляется на всей поверхности клетки. Рибосомы упакованы в виде полисом разных размеров, свободно расположены в цитоплазме. Небольшое число рибосом фиксировано на мембранах канальцев эндоплазма-тического ретикулума. Гранулярный эндоплазмати-ческий ретикулум выявляется в виде фрагментов овальных, узких и коротких профилей канальцев. Их просвет заполнен мелкозернистым веществом, который придает им более высокую электронную плотность, чем цитоплазматический матрикс. Комплекс Гольджи был умеренно развит. Он занимал относительно небольшой объем цитоплазмы.

Комплекс Гольджи располагался в околоядерной зоне, чаще в области инвагинации ядра. В этот период в клетках отмечается небольшое количество везикул. Митохондрии в цитоплазме клеток располагались неравномерно, чаще они располагались группами у основания отростков. Они имели вытянутую палочкообразную форму (на поперечных срезах - округлую или овальную), плотно упакованными кристами, не всегда четко различимыми на фоне матрикса повышенной электронной плотности. Микротрубочки встречаются редко и располагаются в основном на периферии клетки и в отростках так же, как и филаменты, связанные обычно с микротрубочками.

На 14 - 30-е сутки эксперимента из-за пассивности животных в результате ограничения их движений с однообразным постоянным ритмом в течение месяца приводит к снижению структурнофункциональной активности органелл нейронов мозжечка и клеток глии. При этом развиваются нарушения метаболизма и изменения ультраструк-турных элементов в нейронах мозжечка. Эти процессы сравнимы с таковыми в нейронах у старых животных, содержащихся в обычных условиях вивария (норма). Однако при детальном рассмотрении ультраструктурных особенностей клеток мозжечка было выявлено, что у одной части экспериментальных животных с гипокинезией основная масса нейронов не отличается по структурно-функциональной активности от нормы. В процессе месячного эксперимента развивается адаптационнокомпенсаторная реакция. Клетки мозжечка, являясь высокочувствительными, обладают исключительной устойчивостью и надежностью.

На 30 - 90-е сутки у части исследуемых животных, которые содержались в условиях экспериментальной гипокинезии, ультраструктурные изменения в нейронах мозжечка характеризуются образованием очагов локальной дегенерации, появлением осмиофильных структур разной электронной плотности, развитием лизосом и фагосом. Отмечается частичная деструкция внутренних мембран митохондрии. В мозжечке некоторых животных с экспериментальной гипокинезией, находящихся в этих же условиях в течение 30-90 суток, в нейронах и клетках глии выявляются более выраженные деструктивные процессы. В области почти всей ядерной оболочки перинуклеарные пространства были расширенные, цистерны эндоплазматической сети сильно растянуты, их мембраны содержат мало рибосом. Полисомы были редко расположены в цитоплазме. Пластинчатый комплекс гипертрофирован, деформирован и находится в состоянии глубокой деструкции. Его цистерны растянуты. Их мембраны утрачивают свою целостность. Мелкие везикулы отсутствуют. Митохондрии в состоянии деструкции, у части нарушена их наружная мембрана, что указывает на необратимость процесса. Среди клеток глии в этот период выявляются аст-роциты с высоким содержанием фибриллярных

структур. Их эндоплазматический ретикулум развит слабо и состоит главным образом из сравнительно небольшого числа коротких цистерн. В цитоплазме этих клеток мало свободных рибосом и она представляется светлой. В цитоплазме содержатся многочисленные крупные удлиненные митохондрии и микротрубочки. Эти цитоплазматические структуры обнаруживаются в крупных отростках астроцитов. В тонких отростках этих клеток митохондрии, эндоплазматический ретикулум и микротрубочки практически не наблюдаются. Необходимо отметить, что единственными структурами, которые встречаются в таких отростках, являются рибосомы и пучки фибрилл. Эти астроциты имеют тела и отростки с неровными контурами. Структурно- функциональная активность нейронов и глиоцитов мозжечка у крыс этой серии значительно слабее выражена, чем у интактных животных в норме. Адаптация к необычному ритму жизни животных была, по-видимому, сопряжена с понижением возбудимости мозжечка, его инертностью и снижением процессов метаболизма. Вследствие этого в нейронах развиваются деструктивные процессы различных органелл, с их последующей дегенерацией. Последние иногда приводят к патологическим изменениям и гибели клеток. Этот феномен был выявлен в единичных нейронах и клетках глии - олигодендроцитах - к концу 60-90-х суток эксперимента при гиподинамии.

Следовательно, при экспериментальной гиподинамии в клетках мозжечка наблюдается выраженное реактивное состояние. У большинства клеток глии и нейроцитов мозжечка крыс при гиподинамии отмечается высокая функциональная активность внутриклеточных структур.

Таким образом, субклеточная характеристика нейронов и клеток глии мозжечка определяется в значительной мере их функциональным состоянием.

Выводы

1. Гиподинамия оказывает на организм негативное действие. Это проявляется в первую очередь на ультраструктурном уровне.

2. Гиподинамия является мощным стрессовым фактором, ведущим к снижению физиологической регенерации.

3. При действии гиподинамии как и других негативных факторов выявляются деструктивные изменения в клетках мозжечка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акопян В.П. Гипокинезия и мозговое кровообращение. - М.: Медицина, 1998.

2. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Уколова М.А Адаптационные реакции и резистентность у организма. 3-е изд. - Ростов н/Д: РГУ, 1990.

3. Жвания М.Г., Блиадзе М.Г. Влияние гипокинезии на ультраструктуру эмоциональных образований большого мозга крысы // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. -1990. - Т.98. - Вып. 1 .С. 27-34.

4. Жвания М.Г., Костенко Н.А. Структура двигательной коры мозга крысы при гипокинезии // Морфология. - 1995. - Т. 108.- С. 13-16.

5. Калашникова Л.А. Роль мозжечка в организации высших психических функций // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2001.- Т.101, №4. - С. 55-60.

6. Frank SM, Higgins MS, Breslow MJ, et al. The catecholamine, Cortisol, and hemodynamic responses to mild perioperative hypothermia. A randomized clinical trial. //Anesthesiology 1995; 82:83-93

7. Hashimoto F., Hayashi H. Significance of catalase in peroxisomal fatty acyl-CoA beta-oxidation: NADH oxidation by acetoacetyl-CoA and H202 // J. Biochem.(Tokyo). - 1990. - V. 108, № 3. - P. 426 - 431.