Научная статья на тему 'Гистоструктура головного мозга взрослых животных при малобелковом питании'

Гистоструктура головного мозга взрослых животных при малобелковом питании Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
155
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Медведев Д. И., Боголепов Н. Н., Еремина И. З., Саврова О. Б., Боголепова И. Н.

На экспериментальной модели белково-энергетической недостаточности было изучено влияние малобелкового питания на гистоструктуру различных отделов головного мозга стареющих животных Показано, что малобелковое питание оказывает отрицательное влияние на структурно-функциональное состояние нейронов мозга, о чем свидетельствует увеличение количества дистрофических нейронов во всех отделах мозга, накопление липофусцина в нейронах и комплекс структурных изменений в синаптических контактах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Медведев Д. И., Боголепов Н. Н., Еремина И. З., Саврова О. Б., Боголепова И. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The morphological changes in cerebral brain of ageing animals under low-protein mafoutrition

The main task of the study was investigation the effect of protein-energy undernutrition on brain histostructure of ageing animals. Age-related morphological changes were analyzed in: different brain: regions (sensomotor cortex, cerebellum, hippocampus) using the experimental model (low-protein diet feeding to mice)., It had been shown that protein-energy undernutrition lead to increase of dystrophic changed neurons quantity. The electron-micrqscopic analyzis revealed the change for the worse of synaptic contacts parameters and growing of lipofuscin in neurons bodies.

Текст научной работы на тему «Гистоструктура головного мозга взрослых животных при малобелковом питании»

ГИСТОСТРУКТУРА ГОЛОВНОГО МОЗГА ВЗРОСЛЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ МАЛОБЕЛКОВОМ ПИТАНИИ

Д.И.МЕДВЕДЕВ, Н.Н.БОГОЛЕПОВ, И.З.ЕРЕМИНА, О.Б.САВРОВА, И.Н.БОГОЛЕПОВА

Лаборатория экспериментальной морфологии, НИИ общей и клинической патологии, Российский университет дружбы народов.

г Москва, 117198, ул. Миклухо-Маклая, 8

На экспериментальной модели белково-энергетической недостаточности было изучено влияние малобелкового питания на гистоструктуру различных отделов гЪловнош мозга Стареющих животных Показано, что малобелковое питание оказывает отрицательное влияние на структурно-функциональное состояние нейронов мозга, о чем свидетельствует увеличение количества дистрофических нейронов во всех отделах мозга, накопление липофусцина в нейронах и комплекс структурных изменений в синаптических контактах.

Проблему алиментарной недостаточности по-прежнему относят к нерешенным проблемам человечества. По глобальной оценке ВОЗ и ФАО (1997 г.) около 800 млн. человек в развивающихся странах хронически голодают. Наиболее уязвимы к действию белково-энергетической недостаточности дети раннего возраста. В связи с этим, основное внимание исследователей направлено на изучение последствий белковой недостаточности в развивающемся организме. Однако остается проблема белковой недостаточности питания пожилых людей. Актуальность проблемы связана с мировой тенденцией к увеличению количества пожилых людей в популяции, называемой феноменом старения населения Земли. В сегодняшнем мире 540 миллионов людей перешагнули порог шестидесяти лет. По оценкам экспертов ВОЗ в 2020 году на Земле будет жить более миллиарда человек старше 60 лет.

Проблема алиментарной недостаточности существует и в экономически развитых странах мира, в основном, как случаи, возникающие в результате нервно-психических и соматических заболеваний, сложных оперативных вмешательств, при этом чаще страдают пожилые люди. В последние годы в России, в связи со сложной экономической ситуацией, значительно увеличилось число людей, в основном старшего возраста, не получающих полноценного белкового питания. С другой стороны, в печати неоднократно появлялись утверждения, что низкокалорийный малобелковый рацион способствует увеличению продолжительности жизни, хотя ряд исследователей оспаривает подобные выводы [1, 4, 5, 8]. При этом серьезных исследований, вскрывающих морфологические основы тех или иных функциональных изменений в организме, не проводилось.

Как известно, процессы старения сопровождаются значительными изменениями в центральной нервной системе, как неспецифическими (естественный процесс старения), так и специфическими (различные дегенеративные заболевания старческого возраста) [2, 3]. По морфологической картине состояния головного мозга можно судить о степени старения организма и о влиянии различных факторов, ускоряющих или замедляющих процесс старения в целом.

В связи с вышеизложенным была поставлена цель данной работы - экспериментальное изучение воздействия белково-энергетической недостаточности на гистоструктуру отделов головного мозга взрослых животных.

Белково-энергетическая недостаточность создавалась путем содержания подопытных животных на малобелковом рационе. Экспериментальная работа была выполнена на мышах линии СВА. Отбирались взрослые мыши в возрасте около 3-х месяцев, весом 25 г. Подопытная группа мышей (10 животных) получала синтетический крахмало-казеиновый корм со сниженным вдвое в сравнении с нормой количеством белков, жиров и углеводов. При этом содержание белка в таком рационе составляло 5%, тогда как в рационе контрольных животных - 10%. Мышей кормили таким синтетическим рационом в течение месяца, затем под эфирным наркозом их забивали, а участки мозга фиксировали для

изучения методами световой (фиксатор. Карнуа) или электронной микроскопии (перфузия раствором Карновского. смесь параформальдегида). После стандартной обработки проводили морфометрическую оценку состояния гистоструктуры некоторых отделов головного мозга: сенсомоторной коры, мозжечка и гиппокампа.

Результаты эксперимента

За месяц содержания на малобелковом рационе масса тела мышей контрольной группы несколько увеличилась (26,8 ± 3,0 г), а в подопытной группе - снизилась (20,1 ± 2,2 г), то есть масса тела недостаточно питавшихся животных оказалась на 25% ниже, чем в норме (р < 0,001). Однако снижение массы тела мышей практически не отразилась на весовых показателях мозга: масса большого, мозга и мозжечка в контрольной и подопытной группе достоверно не различалась (норма: 394 ± 5 мг; опыт: 386 ± 3 мг).

Изучение срезов мозга, окрашенных гематоксилин-эозином и толуидиновым сини(м не выявило выраженных патологических нарушений как в общем состоянии гистоструктуры мозга, так и со стороны составляющих ее элементов (нейронов, глии, сосудистого русла) во всех отделах мозга мышей, получавших малобелковое питание.

В коре головного мозга подопытных животных морфометрические показатели, характеризующие степень развития нейронных элементов, такие как: толщина неокортекса и его отдельных слоев, объемы тел пирамидных нейронов (ядер и цитоплазмы), доли объемов мозга, занятые телами нейронов и нейропилем, плотность расположения клеток, не имели статистически достоверных отличий от аналогичных показателей в контроле. В то же время количественный анализ показал, что в неокортексе недоедавших взрослых животных наблюдается возрастание числа нейронов с признаками выраженного хроматолиза (5,3% от общего числа нейронов) и сморщенных гиперхромных нейронов (0,7%). В норме эти показатели составили 2,1% (хроматолиз) и 0,4 % (гиперхроматоз).

Более выраженные в сравнении с нормой изменения были выявлены при электронномикроскопическом изучении неокортекса недостаточно питавшихся взрослых мышей. Так, в перикарионе крупных пирамидных нейронов было отмечено появление большого числа вторичных лизосом, вакуолей и липофусциновых гранул. Одновременно наблюдается уменьшение числа канальцев гранулярной эндоплазматической сети и расширение цистерн аппарата Гольджи.

Результаты количественного анализа синаптических контактов на шипиковых выростах дендритов, проведенного в нейропиле V слоя, свидетельствуют о том, что ряд показателей в группе подопытных животных достоверно отличается от контроля: уменьшается число синаптических везикул (на 5%), сокращаются ширина синаптических щелей (на 14%) и толщина постсинаптических уплотнений мембран (на 10%), а также увеличение длины активных зон (на 3%). При исследовании конфигурации активных зон отмечено увеличение числа прямых* активных зон. Одновременно с этим обнаружены увеличение степени изменения структуры шипикового аппарата (на 21%) и уменьшение числа его цистерн (на 7%).

Изменения, наблюдаемые в коре мозжечка взрослых мышей, подвергнутых действию недостаточного питания, во многом повторяют картину изменений в неокортексе. Малобелковое питание взрослых мышей в течение месяца не приводит к достоверному изменению морфологических показателей общей гистоструктуры мозжечка (толщина коры мозжечка, его слоев, плотность расположения нейронов в отдельных слоях, объемы -тел клеток Пуркинье) в сравнении с контрольной группой. В то же время отмечается роет числа нейронов с признаками дистрофического характера: с признаками хроматолиза (от 3,6% в норме до 8,1% в опыте с недоеданием) и в меньшей степени выраженного гиперхроматоза (от 0,9% в контроле до 1,6% в опыте).

Ультрамикроскопические исследования показали, что у взрослых животных, содержавшихся на малобелковом рационе, значительно возрастает количество темных клеток Пуркинье (на 21% в сравнении с контролем). Субмикроскопические изменения в телах клеток Пуркинье подопытных животных менее выражены, чем в пирамидных

нейронах неокортекса, и состоят, главным образом, в увеличении числа вторичных лизосом и гранул липофусцина в перикарионе этих клеток. Количественный анализ в нейропиле молекулярного слоя коры мозжечка обнаружил сокращение доли площади аксонных терминалей, заполненных синаптическими пузырьками (на 10% в сравнении с контролем), уменьшение ширины синаптических щелей (на -7%) и толщины постсинаптического уплотнения мембран (на 8%); длина активных зон синапсов при этом увеличивается.

В гиппокампе взрослых животных, подвергнутых действию белково-энергетической недостаточности, измерение толщины слоев поля СА, а также дорсального и вентрального плечей гранулярного слоя зубчатой извилины гиппокампа, объемы тел, ядер и цитоплазмы клеток поля СА 1 гиппокампа, также не выявило статистически достоверных отличий от аналогичных показателей, характерных для контрольных животных, за исключением некоторого увеличения объемов цитоплазмы нейронов (на 23% в сравнении с нормой; р < 0,05). Так же как в неокортексе, в мозжечке увеличивается число нейронов с признаками хроматолиза; в опыте с недоеданием в str. oriens они составляют 7,4% от всей популяции нейронов (в норме - 3,4%; р < 0,001).

Таким образом, морфологическое изучение действия малобелкового питания показало, что оно оказывает отрицательное влияние на структурно-функциональное состояние нейронов мозга, увеличивая количество дистрофически измененных нейронов во всех изученных отделах мозга. Особенно демонстративны в этом отношении результаты ультрамикроскопических исследований, свидетельствующих о накоплении липофусцина в нейронах - своеобразном маркере старческих изменений в головном мозге [6, 7], и комплексе структурных изменений в синаптических контактах, являющихся проявлением затруднения медиаторной функции в группе подопытных животных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Casper R. Nutrition and its relationship to aging// Exp. Gerontol. 1995.30. №3-4. P. 299-314.

2. Davison A.N. In: “Modification Cell to Cell signals Norm. And Pathol” Aging. Proc. NATO Adv. Res Workshop. Berlin. 1987. P. 1-16.

3. Hof P.R. et al. The neuropatliologieal changes associated with normal brain aging // Histol. Histopathol. 1996.JJL №4. P. 1075- 1088.

4. Lipman R. et al. Is late - life caloric restriction beneficial? //Aging (Milano). 1995.'7. №2. P. 136- 139.

5. Masoro E. Dietary restriction and aging//Exp. Gerontol. 1995. 30. №3-4. P. 291-298.

6. Moore W. et al. Lipofuscin accumulation in mouse brain with age: Effects of caloric restriction // Age 1995.18. №4. P. 217-218.

7. Porta E. Et al. Lipofuscin accumulation and cathepsin В activity in rat brain and heart during development and aging // Age. 1995. ]8. №4. P. 220.

8. Roth Get al. Slowing ageing by caloric restriction//Nat. Med. 1995.1. №5. P. 414-415:

THE. MORPHOLOGICAL CHANGES IN CEREBRAL BRAIN OF AGEING ANIMALS UNDER L.OW-

v PROTEIN MALNUTRITION

D.I. MEDVEDEV, N N. BOGOLEPOV, I.Z EREMINA, O.B. SAVROVA, I N. BOGOLEPOVA

Laboratory of experimental morphology, Scientific Research Institute of General and Clinical Pathology,

Russian Peoples'Friendship University Moscow, 117198. Mikiukho-Maklaya st.. 8

The main task of the study wfcs investigation the l-ffcCf of protein-energy undemutrition on brain histoslriiCture of ageing animals'. Ag’i-related mflipholbgieal changes were analyzed in: different brain ; regions (sensomotor cortex, cerebellum, hippocampus) using the experimental inode!;(low-protem diet feeding to nvice)„lt had been showij that protein-energy undemutrition lead to increase ofdystrophic changed neurons quantity. The electron-microscopic,analysis revealed the change for tlie worse of synaptic contacts parameters and growing of lipofuscin in neurons bodies.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.