CC BY
13
Теоретическая и экспериментальная
медицина
http://dx.doi.org/10.35177/1994-5191-2020-2-38-41 УДК 611.813-013-018:612.823:615.355]:599.323.4-092.9
Б.Я. Рыжавский, Д.И. Жильников
ГИСТОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Зр-ГИДРОКСИСТЕРОИДДЕГИДРОГЕНАЗЫ В ГИПОТАЛАМУСЕ КРЫСЫ
Дальневосточный государственный медицинский университет, 680000, ул. Муравьева-Амурского, 35, тел. 8-(4212)-30-53-11, e-mail: nauka@mail.fesmu.ru, г. Хабаровск
Резюме
Гистохимическим методом исследована 3р-гидроксистероиддегидрогеназа (ГСДГ) в разных отделах гипоталамуса белых крыс. Показано, что ГСДГ-позитивная реакция имелась в нейронах перивентрикулярного серого вещества, вентромедиального, вентролатерального и аркуатного ядер гипоталамуса. В паравентрикулярном ядре ГСДГ-позитивными являлись нейроны, относящиеся к «мелкоклеточным», располагавшиеся преимущественно по периферии данного ядра.
Ключевые слова: гипоталамус, 3р-гидроксистероиддегидрогеназа, нейроны, эпендимоциты.
B.Ya. Rizhavskii, D.I. Zhilnikov
HISTOCHEMICAL ANALYSIS OF 3B-HYDROXYSTEROID DEHYDROGENASE IN HYPOTALAMUS OF RATS
Far Eastern State Medical University, Khabarovsk
Summary
3p-hydroxysteroid dehydrogenase (GSDG) in different parts of the hypothalamus was studied by histochemical method. It was shown that GSDG-positive reaction was present in neurons of the periventricular gray matter, ventromedial, ventrolateral, and arcuate nuclei of the hypothalamus. In the paraventricular nucleus, GSDG-positive neurons were «small-cell» neurons located primarily in the peripheral part of this nucleus.
Key words: hypothalamus, 3p-hydroxysteroid dehydrogenase, neurons, ependymocytes.
Зр-гидроксистероиддегидрогеназа (ГСДГ) - ключевой фермент стероидогенеза, катализирующий трансформацию прегненолона в прогестерон. ГСДГ является маркером стероидпродуцирующих клеток, в том числе, вырабатывающих нейростероиды. ГСДГ-позитивные клетки головного мозга могут быть выявлены методами иммуногистохимии, гибридизации in situ, полимеразной цепной реакции [1, 3, 6, 10, 11, 12]. Интерес к изучению синтеза нейростероидов обусловлен данными о способности к нему как у нейронов центральной и периферической нервной системы, так и у клеток макро- и микроглии, а также о влиянии нейростероидов на важные свойства нервной ткани, изменениях их концентрации при патологии, экспериментальных воздействиях, зависимости от гор-
монального статуса организма [4-6, 8, 10-15]. Ранее нами была охарактеризована активность ГСДГ в нео-кортексе, гиппокампе, мозжечке, среднем и продолговатом мозге, эпендимоцитах [4-6]. Настоящая работа, являющаяся продолжением этих исследований, посвящена изучению ГСДГ в гипоталамусе, одна из важнейших функций которого связана с секреторной активностью клеток, продуцирующих либерины и статины, регулирующие функционирование аденогипофиза, а также синтезом окситоцина и антидиуретического гормона, поступающих в нейрогипофиз. Первые из них вырабатываются мелкоклеточными гипофизо-тропными нейронами, вторые - крупноклеточными нейронами супраоптического и паравентрикулярного ядер [3, 7].
Материалы
Исследовалась активность ГСДГ в головном мозге взрослых интактных крыс-самцов (n=5). Крысы содержались в стандартных условиях вивария, корм и воду получали ad libitum. Содержание животных и эвтаназия проводились согласно «Правилам проведения работ с экспериментальными животными» (Приложение к приказу МЗ СССР №755 от 12.09.1977 г).
На криостате «Leica» готовили серийные коронарные срезы толщиной 20 мкм, проходившие через оба полушария головного мозга (ГМ) в области от Bregma -0,84 до Bregma -5,16, включающие различные зоны
и методы
гипоталамуса. При этом для реакции брали каждый 5-й срез. Реакцию на ГСДГ проводили на покровных стеклах с инкубационным раствором приготовленным по прописи [2], с использованием дегидроэпиандро-стерона (субстрат), НАД и нитросинего тетразолия (все реактивы производства «Sigma», США) при температуре 37 °С в течение 30 мин. Препараты заключали в глицерин-желатину. Определение зоны мозга, в которой имелись ГСДГ-позитивные клетки, проводили по [7, 15]. Размеры ГСДГ-позитивных нейронов определяли помощи окуляр-микрометра МОВ-15.
Результаты и обсуждение
Изучение препаратов показало, что ГСДГ-позитивные клетки имеются в разных зонах гипоталамуса. Во всех срезах, прошедших через разные зоны гипоталамуса, интенсивной реакцией характеризовались эпендимоциты, выстилающие просвет 3-го желудочка (рис. 1, 3, 6). Их цитоплазма окрашивалась продуктами реакции в темнофиолетовый цвет. Эти данные согласуется с результатами, свидетельствующими о высокой активности ГСДГ в эпендиме боковых желудочков мозга [4].
Рис. 2. Симметрично расположенные правое и левое вентромедиальные ядра гипоталамуса. Увеличение 20x15
Рис. 3. Латеральное вентромедиальное ядро гипоталамуса. Слева - 3-й желудочек, выстланный эпендимоцитами. Увеличение 20x15
Рис. 1. Просвет 3-го желудочка, выстланный эпендимоцитами (сверху) и перивентрикулярное серое вещество, содержащее ГСДГ-позитивные нейроны. Увеличение 4x15
Рис. 4. Латеральное вентромедиальное ядро гипоталамуса. Увеличение 40x15
Рис. 5. Аркуатное ядро гипоталамуса. Увеличение 40*15
Рис. 6. Паравентрикулярное ядро. В центре - 3-й желудочек, выстланный эпендимоцитами. Увеличение 4*15
Непосредственно вокруг стенки 3-го желудочка выявлялись расположенные отдельно или небольшими группами ГСДГ-позитивные нейроны, входящие в состав перивентрикулярного серого вещества [15]. Эти нейроны имели небольшие размеры (10-12 мкм), угловатую или веретеновидную форму перикариона (рис. 1).
На расстоянии 50-100 мкм от 3-го желудочка на срезах, проходящих через среднюю часть гипоталамуса, обнаруживались ГСДГ-позитивные нейроны, входящие в состав вентромедиального и дорсомеди-ального ядер. На большем удалении от 3-го желудочка (400-500 мкм) скопления таких нейронов обнаруживались в составе вентролатерального ядра гипоталамуса (рис. 2, 3). Нейроны этих ядер имели строение
изодендритических, размеры их перикарионов варьировали от 15 до 25-30 мкм. Данные клетки имели вере-теновидную, угловатую, звездчатую форму, тонкие, прямые отростки, в которых, как и в перикарионе, выявлялся продукт реакции (рис. 4). В вентральной части гипоталамуса, в зоне аркуатного ядра также имелись ГСДГ-позитивные нейроны, располагавшиеся на небольшом расстоянии друг от друга. Они имели угловатую форму, размеры их перикарионов равнялись 20-30 мкм (рис. 5).
В переднем гипоталамусе, в паравентрикулярном ядре, ГСДГ-позитивными являлись только некоторые нейроны, составлявшие меньшую часть ядра. Это были мелкие нейроны, имевшие размеры перикарио-нов равные 10-15 мкм, располагавшиеся преимущественно по периферии ядра, небольшими группами или отдельно друг от друга (рис. 6). Такое распределение прореагировавших нейронов в паравентрику-лярном ядре может быть объяснено наличием в нем крупных и мелких нейронов, различающихся по химическим и физиологическим свойствам секретируемых гормонов [3, 7].
Таким образом, полученные данные говорят о том, что в разных зонах гипоталамуса имеется значительное число клеток, синтезирующих нейростероиды. Во-первых, это эпендимоциты 3-го желудочка, способные к выделению секрета, как в вещество мозга, так и в ликвор [3, 7]. Во-вторых, это нейроны, расположенные в различных мелкоклеточных зонах гипоталамуса, рассматриваемых как место продукции либеринов и статинов, регулирующих функции аденогипофиза. В-третьих, это мелкие ГСДГ-позитивные нейроны в составе паравентрикулярного ядра, в функции которого входят как продукция антидиуретического гормона, так и секреция аденогипофизотропных гормонов [3, 7].
Оценивая способность клеток гипоталамуса к секреции нейростероидов, следует учитывать способность этих соединений выступать в качестве модуляторов в межнейрональных синапсах, уменьшать повреждающий эффект различных патогенов, то есть проявлять нейропротекторный эффект при травмах и патологии нервной системы [1, 10, 12, 13]. Кроме того, можно предполагать, что изменения концентрации и состава нейростероидов, продуцируемых различными клетками гипоталамуса, может оказывать паракринное и аутокринное действие на функционирование его различных нейронов, в том числе, вырабатывающих аде-ногипофизотропные гормоны.
Мы полагаем, что новые данные о ГСДГ-позитивных клетках гипоталамуса, их распределении в его разных отделах, изложенные в статье, могут представлять интерес при изучении изменений синтеза и концентрации различных нейростероидов в этом отделе мозга при экспериментальных воздействиях и патологических процессах.
Литература
1. Гончаров Н.П., Кация Г.В., Нижник А.Н. Ней- 2. Лойда З., Госсрау Р., Шиблер Т. Гистохимия фер-ростероиды и их биологическое значение // Успехи ментов // Лабораторные методы. - М.: Мир, 1982. -физиологических наук. - 2004. - Т. 35, № 4. - С. 3-10. 272 с.
3. Руководство по гистологии. Т. 1. - СПб.: Спец-Лит, 2011. - 832 с.
4. Рыжавский Б.Я., Задворная О.В. 3р-гидрокси-стероиддегидрогеназа в эпендимоцитах выстилки желудочков мозга и ворсинках сосудистого сплетения крыс разного возраста // Морфология. - 2012. - Т. 142, № 5. - С. 26-29.
5. Рыжавский Б.Я., Жильников Д.И. Гистохимический анализ 3-гидроксистеооиддегидрогеназы в нейронах ствола головного мозга крысы // Дальневосточный медицинский журнал. - 2019. - № 4. - С. 28-31.
6. Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М. Гистохимическое выявление 3р-гидроксистероиддегидрогеназы в нейронах головного мозга крысы // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2011. - Т. 152, № 9. - С. 347-349.
7. Угрюмов М.В. Нейроэндокринная регуляция в онтогенезе. - М.: Наука, 1989. - 248 с.
8. Gottfried-Blackmore A., Sierra A., Jellinck P.H., et al. Brain microglia express steroid-converting enzymes in the mouse // J. Steroid Biochem. Mol. Biol. - 2008. -Vol. 109 (1-2). - P. 96-107.
9. Guennoun R., Schumacher M., Robert F., et al. Neurosteroids: expression of functional 3beta-hydroxys-teroid dehydrogenase by rat sensory neurons and Schwann cells // Eur. J. Neurosci. - 1997. - Vol. 9 (11). -P. 2236-2247.
10. Hovorkova P., Kristofikova Z., Horinek A., et al. Lateralization of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 in hippocampi of demented and psychotic people // Dement. Geriatr. Cogn. Disord. - 2008. -Vol. 26 (3). - P. 193-198.
11. Mellon S.H., Griffi n L.D., Compagnone N.A. Biosynthesis and action of neurosteroids. Novel brain function: biosynthesis and actions of neurosteroids in neurons // Brain Res Rev. - 2001. - Vol. 37, № 1-3. -P. 3-12.
12. Mishra S., Chaube R. Distribution and localization of 3p-hydroxysteroid dehydrogenase (3P-HSD) in the brain and its regions of the catfish Heteropneustes fossilis // Gen. Comp. Endocrinol. - 2017. - Vol. 241. -P. 80-88.
13. Mizuno G., Munetsuna E., Yamada H., et al. Fructose intake during gestation and lactation differentially affects the expression of hippocampal neurosteroidogenic enzymes in rat offspring // Endocr. Res. - 2017. - Vol. 42 (1). - P. 71-77.
14. Patte-Mensah C., Kibaly C., Boudard D., et al. Neurogenic pain and steroid synthesis in the spinal cord // J. Mol. Neurosci. - 2006. - Vol. 28 (1). - P. 17-31.
15. Paxinos G., Watson C. The rat brain in Stereotaxic Coordinates. Academic press. - 2013. - 472 p.
Literature
1. Goncharov N.P., Katsyia G.V, Nizhnik A.N. Neurosteroids and their biological significance // Advances in Physiological Sciences. - 2004. - Vol. 35, № 4. - P. 3-10.
2. Lloida Z., Gossrau R., Shibler T. Enzymes Histochemistry: A Laboratory Manual. - M.: Mir, 1982. - 272 p.
3. Guide on Histology. Vol. 1. - SPb.: SpetsLit, 2011. -832 p.
4. Ryzhavsky B.Ya., Zadvornaya O.V 3p-hydroxy-steroid dehydrogenase in ependymocytes of the lining of the lateral ventricles of the brain and villi of the vascular plexus in rats of different ages // Morphology. - 2012. -Vol. 142, № 5. - P. 26-29.
5. Ryzhavsky B.Ya., Zhilnikov D.I. Histochemical analysis of 3p-hydroxysteroid dehydrogenase activity in neurons of the brain stem in rats // Far Eastern Medical Journal. - 2019. - № 4. - P. 28-31.
6. Ryzhavsky B.Ya., Litvintseva E.M. Histochemical detection of 3p-hydroxysteroid dehydrogenase in the neurons of the rat's brain // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2011. - Vol. 152, № 9. - P. 347-349.
7. Ugryumov M.V Neuroendocrine regulation in ontogenesis. - M.: Nauka, 1989. - 248 p.
8. Gottfried-Blackmore A., Sierra A., Jellinck P.H., et al. Brain microglia express steroid-converting enzymes in the mouse// J. Steroid Biochem. Mol. Biol. - 2008. -Vol. 109 (1-2). - P. 96-107.
9.Guennoun R., Schumacher M., Robert F., et al. Neurosteroids: expression of functional 3beta-hydroxys-
teroid dehydrogenase by rat sensory neurons and Schwann cells // Eur. J. Neurosci. - 1997. - Vol. 9 (11). -P. 2236-2247.
10. Hovorkova P., Kristofikova Z., Horinek A., et al. Lateralization of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 in hippocampi of demented and psychotic people // Dement. Geriatr. Cogn. Disord. - 2008. - Vol. 26 (3). - P. 193-198.
11. Mellon S.H., Griffi n L.D., Compagnone N.A. Biosynthesis and action of neurosteroids. Novel brain function: biosynthesis and actions of neurosteroids in neurons // Brain Res Rev. - 2001. - Vol. 37, № 1-3. - P. 3-12.
12. Mishra S., Chaube R. Distribution and localization of 3p-hydroxysteroid dehydrogenase (3P-HSD) in the brain and its regions of the catfish Heteropneustes fossilis. Gen. Comp. Endocrinol. - 2017. - Vol. 241. -P. 80-88.
13.Mizuno G., Munetsuna E., Yamada H., et al. Fructose intake during gestation and lactation differentially affects the expression of hippocampal neurosteroido-genic enzymes in rat offspring. Endocr. Res. - 2017. -Vol. 42 (1). - P. 71-77.
14. Patte-Mensah C., Kibaly C., Boudard D., et al. Neurogenic pain and steroid synthesis in the spinal cord. J. Mol. Neurosci. - 2006. - Vol. 28 (1). - P. 17-31.
15. Paxinos G., Watson C. The rat brain in Stereotaxic Coordinates. Academic Press. - 2013. - 472 p.
Координаты для связи с авторами: Рыжавский Борис Яковлевич - д-р мед. наук, проф., зав. кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии ДВГМУ, тел. 8-(4212)-76-13-96; Жильников Дмитрийм Игоревич - аспирант кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ДВГМУ
