CC BY
10
ным был бетаподобный ритм. В зрительной зоне неокортекса абсолютная мощность всех ритмов в два раза ниже по сравнению с моторной зоной коры. Относительно ювенильной группы мощность дельта ритма снизилась в группах молодого, зрелого и предстарческого возраста на 89%, 87,5% и 68%. Наибольшие изменения наблюдались в мощности альфаподобного ритма, так в зрелом возрасте показатель снизился в 13,6 раз относительно ювенильного возраста. По нормируемым показателям в моторной зоне коры головного мозга наблюдалась синхронизация ритмов во всех группах, кроме группы крыс молодого возраста. В зрительной зоне напротив синхронизация ритмов наблюдалась лишь в зрелом возрасте.
Ключевые слова: электрокортикограмма, моторная кора, зрительная кора, ювенильный возраст, молодой возраст, зрелый возраст, предстарческий возраст.
AGE CHANGES OF BIOELECTRIC ACTIVITY OF MOTOR AND VISUAL CORTEX OF THE RATS BRAIN
Mizin V. V., Lyashenko V. P., Lukashov S. M.
Abstract. Age-related changes occur in all systems of the body, especially in the central nervous system. Special attention should be paid to the changes in the bioelectrical activity of the different zones of the neocortex. Most researchers in their studies consider the electrical activity of the cerebral cortex in the early stages of ontogenesis, leaving out the later age periods. But after the complete physiological and functional maturation of the cerebral cortex, the process of age-related changes continues, which should be taken into account when investigating various negative factors. The aim of the work was to establish the age-related changes in the bioelectrical activity of the motor and visual zones of the cerebral cortex of rats of different ages.
The experiments were performed on the white non-linear non-native male rats. The rats were divided into 4 groups by age: I group - males of juvenile age of the immature period, (n = 15); II group - males of young age of the reproductive period, (n = 14); III group - males of mature age of the reproductive period (n = 14); IV group - males of pre-rudimentary age of the period of senile changes, (n = 14).
The registration of the electrocorticogram was carried out by removing the stereotaxic potential on a standard electrophysiological device. A needle unipolar electrode (nichrome, diameter 100 ^m) was used. In the total amount of the electrocorticogram, the absolute and normalized indicators of electrical activity of the neocortex were analyzed.
Having analyzed the absolute power parameters of the motor zone of the cerebral cortex, an age-related decrease in the delta rhythm was observed. Among the rats of young and mature age, the absolute power of delta rhythm decreased by 78% and 88% relative to juvenile males. In pre-teen age, it increased by 60,5% relative to young males. The delta rhythm dominated in the motor zone of the neocortex, except for the rats of young age, where the betalike activity predominated. Accurately high value of the absolute power for all the rhythms of the motor zone was among the males of the juvenile age, and significantly lower - among the rats of mature age.
In the visual zone of the neocortex, the power of all the rhythms was two times lower relative to the power indices of the motor cortex of the cerebral cortex. The absolute power indicator of the theta rhythm is reliably lower relative to the other rhythms and has wavy age changes.
The index of the alpha-like rhythm in young and mature age is significantly lower - in 2,7 and 13,6 times relative to the juvenile group.
Synchronization of rhythms in juvenile, mature and pre-old age was observed according to normalized indices. Among the young rats, desynchronization of rhythms was observed due to an increase in the high-frequency betalike rhythm of the total electrocorticogram. In the visual zone of the neocortex among the rats of the juvenile age, the ratio between low- and high-frequency waves is equal. Synchronization of rhythms was observed in adulthood. Desynchronization of rhythms was observed at young and prescient ages due to an increase in beta-like and alphalike activity. Thus, despite the morphological features of the motor and visual cortex of the brain, the energy resources of neuronal activity decreased with age.
Key words: electrocorticogram, motor cortex, visual cortex, juvenile age, young age, mature age, prehistoric age.
Рецензент - проф. Мщенко I. В.
Стаття надшшла 14.05.2018 року
DOI 10.29254/2077-4214-2018-2-144-201-206
УДК 612.82:612.66:599.323.45
Муквич В. В., Ляшенко В. П., Лукашов С. М.
МОДУЛЯЦ1Я Б1ОЕЛЕКТРИЧНОТ АКТИВНОСТ1 ЕРГОТРОПНОТ ЗОНИ
Г1ПОТАЛАМУСУ САМЦ1В ЩУР1В З В1КОМ Дншровський нацюнальний ушверситет ¡меш Олеся Гончара (м. Дншро)
mukvichv@ukr.net
Зв'язок публшацм з плановими науково-дослщ-ними роботами. Робота е фрагментом НДР «Бюхи мичш мехашзми адаптаци живих органiзмiв за умов патогенезу» (№ державно'1 реестрацп 011би000025).
Вступ. У ппоталамуа видтяють трофотропну зону, що вщповщае передньому вщдму ппоталаму-су та ерготропну зону - задньому вщдму. Вщповщ-ний розподт ппоталамусу на зони, незважаючи на
те, що вони не мають ч^ких меж, пов'язаний з про-явом шд час Тх активаци рiзних вкцеральних ефеклв. Так, стимулящя трофотропноТ зони ппоталамусу при-зводить до прояву реакцш парасимпатичного типу, натом^ь стимулящя ерготропноТ зони викликае реакцп, характеры для симпатичного вщдму вегета-тивноТ нервовоТ системи [1,2].
Вщомо, що ппоталамус е гетерогенною, струк-турно-функцюнально неоднорiдною системою, що пов'язано з нерiвномiрним та рiзноспрямованим розвитком втових 3MiH рiзних його ядер. Ппотала-мус вважають своерiдним «годинником старшня» [3], оскiльки його бiоелектрична актившсть, в свою чергу, е один i3 показникiв функцiонального стану оргашзму.
Щодо характеру вiкових змiн в ппоталамуа, до-нинi висловлюються прямо протилежш уявлення. Так, Н.Б. Маньковський, Д. Гроен, А.Я. Мшц, 1.М. Борисов та iншi стверджують, що при старшш функ-цп ппоталамусу слабшають, що призводить до чис-ленних обмiнних i функцiональних змш в стар^чо-му органiзмi. На думку В.М. Дшьмана, при старшш розвиваеться генетично запрограмоване зростання активност гiпоталамусу (дослiдження були зосеред-жеш перш за все на ^мактеричному перiодi) [4].
Проведенi дослiдження в перюд з 1979-1991 рр. В.В. Фрольшсом та В.В. Безруковим на кроликах рiз-них вiкових категорш (гострi експерименти включали двi вiковi групи - дорослi (12-18 мкящв) та старi (4248 мкяцО; хронiчнi експерименти проводились на чотирьох втових групах - 8,6±0,5, 18,5±0,3, 38,2±0,6, 52,5±0,3 мiсяцiв) та самцях щурiв, ["рунтувались на вивченнi змш, як вiдбувалися в органiзмi при елек-тричнiй стимуляцп, введеннi гормошв та медiаторiв у рiзнi ядра ппоталамусу. Встановили нерiвномiрнi змiни частотно-амплп"удноТ характеристики окремих ритмiв в рiзних ядрах гiпоталамусу, уповiльнення бiльшостi гiпоталамiчних ритмiв (дельта-, тета-, бета-дiапазонiв). Виявили, що в старостi пряма збудлив^ь вентромедiального ядра зменшуеться, мамтярного та медiального ядер збiльшуеться, супраоптичного ядра та латеральноТ гiпоталамiчноТ област зазнае не-значних змiн [5,6].
Натомiсть на даний час бiльшiсть дослiдникiв роз-глядають бiоелектричну актившсть ерготропноТ зони гiпоталамусу пiд впливом рiзноманiтних чинникiв: електричного струму, стресу [7,8], вихрового iмпуль-сного магштного поля [9], певних хiмiчних речовин, хвороб тощо. Але зважаючи на це недостатньо ви-вченими залишаються змiни бюелектричноТ актив-ностi ерготропноТ зони ппоталамусу щурiв самцiв рiзних вiкових категорiй в звичайних умовах.
Мета роботи. Виявити змши бюелектричноТ ак-тивностi ерготропноТ зони ппоталамусу самщв щурiв з вiком.
Об'ект i методи дослiдження. Утримання тварин та експерименти проводилися вщповщно до поло-жень «ЕвропейськоТ конвенцп про захист хребетних тварин, якi використовуються для експерименлв та iнших наукових цшей» (Страсбург, 2005), «Загаль-них етичних принцишв експериментiв на тваринах», ухвалених Пятим нацiональним конгресом з бюети-ки (КиТв, 2013).
Дослщи були проведенi на нелiнiйних безпород-них бiлих щурах самцях. Для розподшу тварин на до-слщжуваш групи використано вiкову класифiкацiю лабораторних тварин Западнюка 1.П. [10]. Зпдно якоТ щури за вiком були розподтеш на 4 групи: I група - самц ювенiльного вту перiоду статевого дозрiван-ня, (n=17); II група - самцi молодого вту репродуктивного перiоду, (n=17); III група - самцi зртого вiку репродуктивного перiоду, (n=15); IV група - самц пе-редстаречого вту перiоду виражених старечих змш,
(n=14). Тварини даних груп перебували за стандарт-них умов утримання, мали звичайний харчовий раци он та не обмежувались у питшй водг
Реeстрацiю бiоелектричнот активностi ерготропноТ зони ппоталамусу проводили в умовах гостро-го експерименту на полiграфi П6Ч-01 за допомогою стандартного електрофiзiологiчного устаткування з 16-розрядним аналого-цифровим перетворювачем з частотою квантування - 512 Гц (1нститут фiзiологiT iм. О.О. Богомольця, м. КиТв). Хiрургiчна процедура пiдготовки до експерименту проводилась шд дieю наркозу: тюпентал натрiю (50 мг/кг) та 2-(орто-хлорфенiл)-2(метиламiно)-циклогексанону пдрохло-рид, або кетамшу гiдрохлорид (20 мг/кг), як вводили внутрiшньоочеревино. Пiсля фтсацп тварини у стереотаксичному приладi та проведення трепанацп черепу в неокортекс вводили голчастий ушполяр-ний електрод (шхром, дiаметр 100 мкм) з лаковою iзоляцieю окрiм кiнчика. Вщведення бiопотенцiалiв структур здiйснювали згiдно координатам атласу (G. Paxinos, Ch. Watson, 2005) [11]. Координати ерготропноТ зони ппоталамусу (dorsal hypothalamic area - DA): bregma (B)=-2,3; латеральна вкь (L)=0,03; ш-террауральна вкь (1)=0,8. 1ндиферентний електрод закрiплювали на вушнш раковинi тварини. У вах записах бюелектрично1 активностi тривалiсть епохи аналiзу становила 60 с з кроком дискретизацп часто-ти df, що дорiвнював 0,1 Гц. Для видалення крайових ефемчв використовували втно Хеммiнга. Вiдповiдно до рекомендацiй МiжнародноT федераци суспiльства електроенцефалографп та кл^чноТ нейрофiзiологiT, ми застосовували класифiкацiю коливань по дiапазо-нам: дельта (5) - 0,5-3,5Гц, тета (0) - 4-7 Гц, альфа (а) -8-13 Гц, бета (ß) - 14-30 Гц. По закшченню кожного експерименту проводилась декаттащя тварин.
Подальша обробка зареестрованих електрокор-тикограм здiйснювалась за допомогою пакета при-кладних програм у складi «MathCAD15.0». Статис-тичну обробку результат усiх груп проводили за допомогою програми Origin 6.0 Professional методом парних порiвнянь. Розрахували середне значення та помилку середнього. Доа^ршсть визначали за t-критерiем Стьюдента (р < 0,05).
Результати дослщження та Тх обговорення. Досли дження змш бюелектрично'| активностi ерготропно|' зони ппоталамусу здшснювалось на щурах чотирьох послщовних етапiв |'хнього онтогенезу. Вщповщно в експериментi були представленi самц ювенiльного вiку перiоду статевого дозрiвання, молодого вiку репродуктивного перюду, зрiлого вiку репродуктивного перiоду та передстаречого вiку перiоду виражених старечих змш. Динамта потужностi частотних компонент ЕГтГ, вiдведеноT вiд ерготропно'| зони ппотала-мусу протягом термшу нашого дослiдження характе-ризувалась ктотним варiюванням (рис.).
Показники спектрально'! потужностi хвиль дель-та-дiапазону в ерготропнш зонi гiпоталамусу в щурiв ювешльного вiку дорiвнювали 40,02±3,27 %, що ста-новило найбiльший вiдсоток серед шших частотних компонентiв ЕГтГ. Натом^ь у щурiв молодого вiку спостеркали рiзке вiрогiдне зниження (13,51±6,09 %) електричнот активностi в дельта-дiапазонi ерготропно[ зони гiпоталамусу порiвнюючи з самцями ювешльного вшу. Наступна втова група щурiв характеризува-лась стрiмким вiдсотковим пiдвищенням спектраль-
них потужностей дельта-ритму в ЕГтГ, що становило 49,03±8,6 %. Зазначенi показники вщповщного ритму становили найвищi значення серед представлених втових груп щурiв. У самщв передстаречого вiку спо-стер^али майже схожi показники вiдсоткового прояву потужносп вказаних хвиль в електричнш активност1 ерготропноТ зони гiпоталамусу.
Аналiзуючи динамiку тета-активностi ерготропноТ зони ппоталамусу щурiв, слiд зазначити, що вона була практично протилежною по вщношенню до дельта-активностi. Тета-активнiсть у вщповщ-нiй зонi гiпоталамусу дослщжуваних самцiв щурiв ювенiльного вiку становила у середньому 7,54±1,52 %. Самц молодого вiку характеризувались вiрогiд-ним пщвищенням спектральноТ потужностi хвиль даного дiапазону в ерготропнiй зонi ппоталамусу в 1,7 рази порiвнюючи з самцями ювеншьного вiку. Пiд час дослщження змiн спектральноТ потужност1 тета-активност у самцiв щурiв зрiлого вту спосте-рiгали тенденцiю до збтьшення (у середньому до 17,05±6,9 %) вщсотковоТ частки даного компоненту ЕГтГ у вщповщнш зонi гiпоталамусу. У самщв передстаречого вiку iстотно знижувалася тета-активнiсть (до 8,84±5,43 %) в ерготропнш зонi гiпоталамусу та характеризувалась вiрогiдним зниженням в 1,9 рази порiвнюючи з самцями зршого вiку. Слiд вщзначити, що тета-актившсть у самцiв передстаречого вiку зни-зилась практично до показникiв самщв ювенiльного вiку, хоча й залишалась при цьому дещо вищою.
З втом динамiка спектральноТ потужностi хвиль альфа^апазону в ерготропнiй зонi ппоталамусу в самщв щурiв ювенiльного, молодого та зртого вiкiв не зазнала вiрогiдних змiн. Натомiсть характеризу-ючи альфа-актившсть навiть простежувалась певна стабтьшсть у показниках двох вiкових груп щурiв, а саме у самщв молодого та зрiлого вiку (15,73±3,2 % та 15,7±3,6 % вщповщно). На вiдмiну вiд цього, част-
ка альфа-коливань в ЕГтГ ерготропноТ зони ппоталамусу щурiв передстаречого вту становила 30±3,5 %, що вiрогiдно вище у порiвняннi з самцями представлених втових груп.
Динамта вiкових змiн спектральноТ потужнос-тi бета-активностi в ерготропнiй зон гiпоталамусу щурiв рiзних вiкових груп пщ час нашого дослщжен-ня зазнавала значних змш. Зокрема значення по-казникiв бета-активностi у щурiв ювенiльного вiку становило 34,14±6,1 %. Натом^ь показникам спектральноТ потужносп хвиль бета-дiапазону в ерго-тропнш зонi гiпоталамусу самцiв молодого вту до-рiвнювало 57,54±3,23 %.Таким чином спостер^али значне вiрогiдне пiдвищення в 1,7 рази прояву бета-активност в самцiв молодого вiку при порiвняннi з самцями ювенiльного вту. Можна констатувати, що серед ваеТ спектральноТ композицп ЕГтГ ерготропноТ зони ппоталамусу ктьмсть хвиль в бета^апа-зонi перевищувала решту Тх частотних компонентiв у самцiв молодого вту. Наступна вiкова група щурiв характеризувалась рiзким спадом бета-активност1 (до 18,22±6,7 %). Пiсля чого простежувалось поступо-ве пiдвищення показникiв спектральноТ потужносп хвиль бета-дiапазону (до 22,82±4,04 %) в ерготропнiй зонi ппоталамусу що вщобразилось на щурах передстаречого вту.
Безперечним е той факт, що ппоталамус - це штеграцшний центр вегетативних, соматичних та ендокринних функцш, що вiдповiдае за реалiзацiю складних гомеостатичних реакцiй, а також е важли-вою складовою iерархiчно оргашзованоТ системи вiддiлiв головного мозку, як регулюють вкцераль-ш системи органiзму [12]. Розподiл ппоталамусу на зони пов'язаний з Тх функцюнально-бюлопчними характеристиками, за яких ерготропна зона е регу-ляторним центром симпатичноТ нервовоТ системи, а трофотропна зона регулюе функцп парасимпатичноТ
Рис. Динам1ка нормованих спектральних потужностей (%) частотних компонент1в ЕГтГ, вщведеноТ в|д ерготропноТ зони ппоталамусу самц|в щур|в ювеншьного в1ку перюду статевого дозр|вання (А), молодого в1ку репродуктивного перюду (Б), зршого в1ку репродуктивного перюду (В), передстаречого в1ку перюду виражених старечих змш (Г).
нервовот системи [13]. Функцюнування ерготропнот зони ппоталамусу проявляеться у вегетативно-мета-болiчному забезпеченш рiзноманiтних форм адапта-цп [14]. Натомiсть на пiдтримання динамiчноT сталос-тi внутрiшнього середовища органiзму направлен! функцп трофотропнот зони гiпоталамусу.
Нашi дослiдження показали, що з втом варiацiT нормованих потужностей високочастотних та низь-кочастотних складових ЕГтГ в ерготропнш зонi ппо-таламусу щурiв зазнають змiн. У самцiв ювентьного вiку спостерiгали майже рiвноцiнний розподш мiж зазначеними складовими ЕГтГ, що не можна сказа-ти про самщв молодого вiку, якi характеризувались переважанням високочастотних коливань (альфа- та бета-активностей). Натомiсть з втом, а саме у самщв зрiлого вту динамiка розподiлу складових ЕГтГ стала цшком протилежною, де характерним було перева-жання низькочастотних коливань. Незважаючи на досить кардинальш змiни щодо переважання тот чи шшот складовот ЕГтГ в ерготропнiй зонi ппоталамусу в попередшх вiкових групах щурiв, у самцiв перед-старечого вту варiацiя розподiлу спектральних потужностей стаб^зуеться та стае майже тотожною з самцями ювентьного вту.
Отже, з огляду на нашi дослщження, молодий вiк у самцiв щурiв характеризуеться найвищою вщ-сотковою складовою високочастотних коливань (в бтьшосп бета-активностей). Таким чином, де-синхронiзацiя, яка проявляеться високочастотною, низькоамплiтудною та непостшною по частотi елек-тричною актившстю, пiд час нашого експерименту спостеркалась саме у самцiв данот втовот групи та характеризувалась iстотним збшьшенням показникiв спектральнот потужностi хвиль бета^апазону ерго-ропнот зони гiпоталамусу. Ймовiрно це пов'язано зi специфiкою гормонально-медiаторних проце-сiв, з продовженням формування вщд^в головного мозку та особливостями вiдповiдного бiологiчно унiверсального етапу життевого циклу - молодiстю. Збтьшення з вiком спектральнот потужностi альфа-активностi е вiдображенням морфологiчного дозри вання головного мозку, яке продовжуеться протягом всього онтогенезу. З огляду на отримаш результати нашого дослщження, де найбiльший вiдсоток альфа-активност припадае саме на щурiв передстаречо-го вiку, можливо це е свщченням певного пiкового етапу в дозрiваннi головного мозку.
Вщомо, що явище синхрошзацп пов'язане з по-явою низькочастотно'|' високоамплiтудноí бюелек-трично'|' активностi. Деякi автори вважають, що iстот-не домшування дельта-активностi в складi ЕГтГ мае забезпечуватися потужною синхронiзацiею [15], що ми й спостер^али у самцiв зрiлого вшу. В свою чергу, синхронiзацiя домшуючого ритму може розглядати-ся як показник адаптованосп. Така динамiка бюелек-трично'| активностi ерготропно'| зони ппоталамусу самщв щурiв може бути пов'язана зi змiною штен-сивностi синаптично'| передачi в специфiчних нейро-трансмтерних системах, що звичайно вплинуло на швидмсть та кiлькiсть вивiльнених нейромедiаторiв [16]. Ми припускаемо, що представлен результати дослiдження модуляци бiоелектричноí активност ерготропно'| зони гiпоталамусу самцiв щурiв з вiком е вiдображенням адаптацшно-компенсаторних змiн центрально'1 нейротрансмiсií в цтому [17].
Висновки. Встановлено переважання високочастотних коливань серед вае'| спектрально'! композицп ЕГтГ у самцiв молодого вту в зв'язку з чим спосте-рiгали десинхронiзацiю. Кiлькiсть хвиль в бета^а-пазонi у самщв молодого вiку становили найвищ1 показники (57,54±3,23 %) порiвнюючи з самцями представлених вiкових категорiй. Повiльно-хвильовi синхронiзуючi процеси знайшли свое вiдображення у бюелектричнш активностi щурiв зрiлого вту, де значення показникiв дельта-активностi становили 49,03±8,6 %, тета-активностi - 17,05±6,9 %. У самцiв передстаречого вту спостерiгали рiзке вiрогiдне пiдвищення альфа-активност (30±3,5 %) у 1,9 рази порiвняно з щурами молодого та зртого вiку. Представлена модулящя бiоелектричноí активностi ерго-тропно'' зони ппоталамусу щурiв з вiком може бути пов'язана з адаптацшно-компенсаторними змшами центральной нейротрансмiсií в цiлому.
Перспективи подальших дослiджень полягають у вивченш модуляци бiоелектрично'! активностi ерго-та трофотропноí зони гiпоталамусу самцiв та самок щурiв з вiком.
flrrepaTypa
1. Zhurakivska OJa. Vikovi morfologichni zmini ventromedialnogo jadra gipotalamusa. Molodij vchenij. 2014;5(08):154-7. [in Ukrainian].
2. Zaec NS, Ljashenko VP, Burceva DO, Lukashov SM, Melnikova OZ. Adaptacijni reakcii nejrosinaptichnoi aktivnosti ergotropnoi zoni gipotalamusa shhuriv za umov luzhnogo racionu. Vcheni zapiski Tavrijskogo nacionalnogo universitetu im. V.l. Vernadskogo. Serija «Biologija, himija». 2014;27:46-55. [in Ukrainian].
3. Musi N, Hornsby P. Handbook of the Biology of Aging. 8-th edition. New York: Academic Press; 2015. 576 p.
4. Yoo S, Blackshaw S. Regulation and function of neurogenesis in the adult mammalian hypothalamus. Progress in Neurobiology. 2018;54(2):71-88. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2018.04.001
5. Bezrukov VV. Gipotalamus pri starenii. Fiziologicheskie mehanizmy sarenija. Leningrad: Nauka; 1982. s. 94-107. [in Russian].
6. Frolkis VV. Starenie. Nejrogumoralnye mehanizmy. Kiev: Naukova dumka; 1981. 321 s. [in Russian].
7. Ljashenko VP, Melnikova OZ, Gorkovenko AV, Lukashov SM, Chaus TG. Dinamika harakteristik elektrichnoy aktivnosti trofo- ta ergotro-pnoy zoni gipotalamusa shhuriv u perebigu dovgotrivalogo emocijnogo stresu. Nejrofiziologija. 2007;39:69-80. [in Ukrainian].
8. Chaus TG, Ljashenko VP, Tkachenko JaO. Zagalna harakteristika elektrichnoy aktivnosti gipotalamusu shhuriv za umov stresu ta prignichennja kateholergichnoy nejroperedachi rezerpinom. Prirodnichij almanah. 2015;41:167-81. [in Ukrainian].
9. Zadorozhna GO, Ljashenko VP. Vpliv vihrovogo impulsnogo magnitnogo polja pravogo ta livogo obertannja na bioelektrichnu aktivnist perednoy ta zadnoy zon gipotalamusa za umov modeljuvannja stresu. Visnik Dnipropetrovskogo universitetu. Biologija. Ekologija. 2008;16:93-8. [in Ukrainian].
10.Zapadnjuk IP, Zapadnjuk EA, Zaharija EA. Laboratornye zhivotnye: razvedenie, soderzhanie, ispolzovanie v jeksperimente. Kiyv: Vishha shkola; 1983. 383 s. [in Russian].
11.Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 5-th edition. New York: Academic Press; 2005. 367 p.
12.Kinawy AA, Ezzat AR, Al-Suwaigh BR. Inhalation of air polluted with gasoline vapours alters the levels of amino acid neurotransmitters in the cerebral cortex, hippocampus, and hypothalamus of the rat. Exp Toxicol Pathol. 2014;66(5-6):219-24. DOI: 10.1016/j. etp.2014.02.001
13. Falconi-Sobrinho LL, Anjos-Garcia TD, de Oliveira R, Coimbra NC. Decrease in NMDA receptor-signalling activity in the anterior cin-gulate cortex diminishes defensive behaviour and unconditioned fear-induced antinociception elicited by GABAergic tonic inhibition impairment in the posterior hypothalamus. Eur Neuropsychopharmacol. 2017;27(11):1120-31.
14. Sharma RK, Choudhary RC, Reddy MK, Ray A, Ravi K. Role of posterior hypothalamus in hypobaric hypoxia induced pulmonary edema. Respir Physiol Neurobiol. 2015;205:66-76. DOI: 10.1016/j.resp.2014.10.010
15. Melnikova OZ, Ljashenko VP. Issledovanie mediatornyh mehanizmov moduljacii pri dlitelnom stresse fonovoj summarnoj jelektrich-eskoj aktivnosti jergotropnoj zony gipotalamusa krys. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacionalnogo universiteta im. V.I. Vernadskogo. Serija «Biologija, himija». 2009;22(61):92-102. [in Russian].
16. Finnema SJ, Scheinin M, Shahid M, Lehto J, Borroni E, Bang-Andersen B, et al. Application of cross-species PET imaging to assess neurotransmitter release in brain. Psychopharmacology. 2015;232(21-22):4129-57. DOI: 10.1007/s00213-015-3938-6
17. Vetrile LA, Zakharova IA, Kudrin VS, Klodt PM. Effects of antiglutamate antibodies on the development of stress response and neurotransmitter content in the hippocampus and hypothalamus of rats with different behavioural activity. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013;155(3):318-23.
МОДУЛЯЦ1Я БЮЕЛЕКТРИЧНО1 АКТИВНОСТ1 ЕРГОТРОПНОТ ЗОНИ Г1ПОТАЛАМУСУ САМЦ1В ЩУР1В З В1КОМ Муквич В. В., Ляшенко В. П., Лукашов С. М.
Резюме. Показано, що з втом динамк нормованих потужностей частотних компоненлв ЕГтГ вщведеноТ BiA ерготропноТ зони ппоталамусу iстотно змiнюeться. У самцiв ювеншьного вшу спостерiгали майже рiвноцiнний розподш мiж високочастотними та низькочастотними коливаннями. Самц молодого BiKy ха-рактеризувались найвищими показниками бета-активностi (57,54±3,23 %), переважанням високочастот-них коливань в зв'язку з чим простежувалась десинхрошзащя. Бюелектрична активнiсть ерготропноТ зони ппоталамусу самщв зрiлого вiкy була представлена повтьно-хвильовими синхронiзyючими процесами, де найвищi вiдсотковi показники були зареeстрованi в дельта^апазош (49,03±8,6 %). У самщв передстаречо-го вiкy спостерiгали рiзке вiрогiдне пiдвищення альфа-активностi (30±3,5 %) у 1,9 рази порiвняно з щурами молодого та зршого вту. Ми вважаемо, що представленi результати дослщження модуляци бюелектричноТ активностi ерготропноТ зони ппоталамусу самщв щyрiв з втом е вiдображенням адаптацiйно-компенсаторних змш центрально! нейротрансмiсiТ в цiломy.
^K>40Bi слова: ерготропна зона гiпоталамyсy, електрогiпоталамограма (ЕГтГ), нормована потyжнiсть бюелектричноТ активносп, самцi щyрiв, вiк.
МОДУЛЯЦИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЭРГОТРОПНОЙ ЗОНЫ ГИПОТАЛАМУСА САМЦОВ КРЫС С ВОЗРАСТОМ
Муквич В. В., Ляшенко В. П., Лукашов С. М.
Резюме. Показано, что с возрастом динамика нормированных мощностей частотных компонентов ЭГтГ отведенной от эрготропной зоны гипоталамуса существенно меняется. У самцов ювенильного возраста наблюдали почти равноценное распределение между высокочастотными и низкочастотными колебаниями. Самцы молодого возраста характеризовались высокими показателями бета-активности (57,54±3,23 %), преобладанием высокочастотных колебаний в связи с чем прослеживалась десинхронизация. Биоэлектрическая активность эрготропной зоны гипоталамуса самцов зрелого возраста была представлена медленно-волновыми синхронизирующими процессами, где высокие процентные показатели были зарегистрированы в дельта-диапазоне (49,03±8,6 %). У самцов предстарческого возраста наблюдали резкое достоверное повышение альфа-активности (30±3,5 %) в 1,9 раза по сравнению с крысами молодого и зрелого возраста. Мы считаем, что представленные результаты исследования модуляции биоэлектрической активности эрготропной зоны гипоталамуса самцов крыс с возрастом является отражением адаптационно-компенсаторных изменений центральной нейротрансмиссии в целом.
Ключевые слова: эрготропная зона гипоталамуса, электрогипоталамограмма (ЭГтГ), нормированная мощность биоэлектрической активности, самцы крыс, возраст.
AGE-RELATED MODULATION OF BIOELECTRIC ACTIVITY OF THE ERGOTROPIC ZONE OF THE HYPOTHALAMUS IN MALE RATS
Mukvych V. V., Liashenko V. P., Lukashov S. M.
Abstract. The age-related modulation of bioelectric activity of the ergotropic zone of the hypothalamus in male rats has been studied. Experiments were carried out on non-linear white outbred male rats of juvenile puberty period, young age of the reproductive period, mature age of the reproductive period, presenile age of the pronounced senile changes period. Animals of these groups were under standard care conditions, had normal diet and free access to drinking water
Our studies have shown that age-related changes of variation of normalized capacities of high-frequency and low-frequency components of Electric Hypothalamus Test (EGtG) occur in the ergotropic zone of the rat hypothalamus. Juvenile male rats, unlike young male rats, who have been characterized by a predominance of high-frequency oscillations (alpha and beta activity), have shown an almost equal distribution between the mentioned EGtG components. Instead, with age the dynamics of the EGtG components distribution becomes quite the opposite with peculiar predominance of low-frequency oscillations. In particular, this applies to adult rats. Despite the rather radical changes in the predominance of this or Ше EGtG component in the ergotropic zone of the hypothalamus in rats of previous age groups, variation in the distribution of spectral capacities of male rats of the presenile age stabilizesand becomes almost identical with that of the juvenile male rats. We observed the corresponding distribution of high-frequency and low-frequency oscillations in juvenile, young and mature male rats with a decrease in their absolute
capacity. Presenile male rats are characterized by an increase in the absolute capacity of the delta activity by 3.3 times, theta activity by 2 times, alpha activity by 9 times, beta-activity by 4.5 times compared with mature male rats.
It is shown that with age, the dynamics of normalized capacities of the frequency EGtG components, deviated from the ergotropic zone of the hypothalamus, significantly changes. Juvenile male rats had almost equal distribution between high-frequency and low-frequency oscillations. Young male rats had been characterized by the highest rates of beta activity (57.54±3.23 %), prevalence of high-frequency oscillations and therefore desynchronization was observed. The bioelectric activity of the ergotropic zone of the hypothalamus in mature male rats was represented by slow-wave synchronization processes, where the highest percentages were registered in the delta range (49.03±8.6 %). In presenile male rats a sharp increase in alpha activity (30±3.5 %) by 1.9 times was observed as compared with young and mature rats. We believe that the results of the study on age-related modulation of bioelectric activity of the ergotropic zone of the hypothalamus in male rats reflect adaptive-compensatory changes in central neurotransmission in general.
Key words: ergotropic zone of the hypothalamus, Electric Hypothalamus Test (EGtG), normalized capacities of bioelectric activity, male rats, age.
Рецензент - проф. Мщенко I. В.
Стаття надшшла 13.05.2018 року
DOI 10.29254/2077-4214-2018-2-144-206-209 УДК 57.086.13:577.112:544.77.022.542 Нарожный С. В., Розанова Е. Д., Нардид О. А.
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ХРАНЕНИЯ НА БЕЛКИ ИНКАПСУЛИРОВАННЫЕ
В АЛЬГИНАТНЫЕ МИКРОСФЕРЫ Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины (г. Харьков)
stas.narozhnyi@gmail.com
Связь публикации с плановыми научно-исследовательскими работами. Работа выполнена соответственно научному направлению работы отдела кри-обиофизики ИПКиК НАН Украины по теме: «Влияние криоконсервирования плаценты и ее водно-солевых экстрактов на антиоксидантное и противовоспалительное действие экстрактов» (№ государственной регистрации - 0116U003491).
Вступление. Одним из часто используемых подходов к замораживанию белков является их замораживание в водно-солевых растворах [1,2,3]. С целью лучшей сохранности структурно-функциональных свойств макромолекул применяются метод витрифи-кации или протоколы с использованием криозащит-ных сред [4,5]. Но при этом оба эти подхода обладают рядом недостатков. Так основным недостатком витрификации является малый объем вещества, в котором можно развить высокие скорости охлаждения. Использования криозащитных сред так же имеет ряд недостатков, таких как взаимодействие белка с криопротектором, а так же технологические проблемы, связанные с удалением криопротекто-ра из криозащитного раствора после отогревания. Поэтому разработка новых подходов к криоконсер-вированию изолированных белков с условием сохранения их функциональных свойств, остается актуальной проблемой криобиологии.
Одним из подходов к защите белков от влияния низких температур может стать их инкапсуляция в матрицы на основе биополимеров. Одним из таких биополимеров является альгинат натрия. Основными достоинствами его использования является биосовместимость, простота гелеобразования и низкая стоимость [6]. Матрицы на основе этого полимера уже нашли свое применение в биотехнологии [7], медицине [8], фармакологии [9] и пищевой промышленности [10], а так же и в криобиологии при замораживании клеток [11].
Матрицы на основе альгината натрия, используются в качестве стабилизирующей структуру белко-
вых молекул в биотехнологии, повышая их стабильность [12,13,14]. Это свойство представляет интерес и для криобиологии, так как одним из основных факторов криоповреждения белков является изменение их третичной или четвертичной структуры [15,16], что приводит изменению или потере их ферментативной активности.
Цель работы. Целью данной работы является изучение влияния хранения белков гемолизата, инкапсулированных в альгинатные микросферы при -20°С на их каталазную активность.
Объект и методы исследования
Получение гемолизата. Гемолизат получали из эритроцитов, полученных из цельной донорской крови, путем трехкратного центрифугирования при 1500 g в течение 5 мин. Затем эритроциты смешивали с дистиллированной водой в соотношении 1:3, по истечению 30 мин. воздействовали на них ультразвуком в течении 3-х мин. Полученный гемолизат фильтровали через мембранный фильтр 0,45 мкм (Millipore Corp. Carrigtwohill, Co. Cork, Ирландия).
Концентрацию гемоглобина определяли по полосе Соре.
Получение альгинатных микросфер с гемо-лизатом. Для получения альгинатных микросфер могут быть применены различные методы [17]. В данной работе использовали метод капельной экструзии.
Для получения микросфер альгината, 2%-й раствор альгината натрия смешивали с гемолизатом в пропорциях, приведенных в таблице 1. После чего pH раствора довили до значения 4,5 - 5,5, при помощи 0,1 М раствора HCl. После чего смесь альгината с гемолизатом хранили в течении 12 ч. при 4°С. Далее полученный раствор прокапывали в ванну, содержащую 2% раствор CaCl2 Микросферы экспонировали в растворе CaCl2 в течении 1-го часа. После чего их осаждали центрифугированием, и помещали в соответствующий буфер, для проведения дальнейших исследований.
