CC BY
15
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 611
Кузютина О.В.
студентка 2 курса магистратуры, Самарский Университет
РФ, г. Самара E-mail: monsoom@rambler.ru
РЕАКЦИИ СПАЙКОВОЙ АКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОГО ЯДРА НА СТИМУЛЯЦИЮ АРКУАТНОГО ЯДРА
Аннотация
В статье рассматривается характер аксонных проекций к нейронам супрахиазматического ядра из аркуатного ядра крыс in vitro, изученный с помощью электрофизиологической техники построения перистимульной временной гистограммы (PSTH).
Ключевые слова:
Супрахиазматическое ядро (СХЯ), аркуатное ядро (АРК), циркадианность, спайк, нейрон, перистимульная временная гистограмма (PSTH), гипоталамус, афферентный выход.
Обзор литературных источников. Циркадианные ритмы функциональной активности млекопитающих, проявляющиеся на уровне как отдельных клеток, так и целостного организма, формируются под влиянием нейронов-пейсмекеров, локализованных в супрахиазматическом ядре (СХЯ) гипоталамуса [6,7]. СХЯ получает афферентную информацию, которая способствует синхронизации ритма циркадианного осциллятора с ежесуточными ритмически повторяющимися событиями, происходящими в окружающей среде, из многих источников.
Существует предположение о наличии физиологической связи между супрахиазматическим и аркуатным (АРК) ядрами гипоталамуса. Для подтверждения данной теории проводятся различные эксперименты с воздействием на нейроны аркуатного ядра и выявляются проекции этих нейронов в супрахиазматическое ядро. Количество подобных исследований крайне невелико, несмотря на сформировавшееся представление о существовании тесной функциональной взаимосвязи между циркадианным осциллятором и центром регуляции аппетита, потребления пищи и метаболизма, расположенном в аркуатном ядре. Имеющиеся в литературе отдельные публикации, посвящённые характеристике проекций из аркуатного ядра в супрахиазматическое ядро, выполнены с использованием нейрохимической техники или токсических трейсеров [3]. Однако электрофизиологических исследований данных проекций до сих пор не производилось. Поэтому особый интерес представляет использование для характеристики данных проекций электрофизиологической техники построения и анализа перистимульной временной гистограммы (PSTH) [1,4]. Данная техника позволяет не только идентифицировать наличие аксонных проекций, но и определить их функциональный характер - возбуждающий или тормозный. Это поможет выяснить механизмы воздействия нейронов АРК на клетки СХЯ [2,4,5].
Описание эксперимента. Эксперименты проводились на 12 лабораторных крысах-самцах массой тела 90 - 130 г. В начале эксперимента животные наркотизировались уретаном (1.3 г/кг массы тела внутрибрюшинно) и декапитировались. С помощью вибротома Vibroslice NVSL (World Precision Instruments, США) при температуре около +2 °С готовились сагиттальные срезы гипоталамуса толщиной 300 мкм, содержащие супрахиазматическое и аркуатное ядра.
В эксперименте изучалась спайковая активность нейронов супрахиазматического ядра in vitro, и ее модуляция, возникающая при электростимуляции аркуатного ядра с целью электрофизиологической характеристики состояния аксонных проекций к супрахиазматическим нейронам. При этом использовалась техника перистимульной временной гистограммы (PSTH).
Регистрация спайковой активности нейронов супрахиазматического ядра производилась внеклеточно стеклянными микроэлектродами с диаметром кончика около 1 мкм, заполненными раствором для перфузии. Для регистрации, обработки и хранения данных использовалась программа Spike 2 v. 4.02 (Cambridge Electronic Design, Великобритания).
Результаты статистической обработки данных. Всего в ходе исследований были изучены реакции 51 нейрона супрахиазматического ядра. Статистически значимые реакции в ответ на стимуляцию были зарегистрированы у 32 из 51 (63%) протестированных нейронов. При этом у 17 клеток из 51 (33,3%) нейрона, прореагировавших на стимуляцию аркуатного ядра, наблюдались простые однофазные ответы в виде возбуждения или торможения. У 15 из 51 нейрона (29,4%) имели место сложные двух- или трёхфазные реакции в виде различных сочетаний возбуждения и торможения. Такие сложные реакции не были предметом исследования в рамках настоящей работы и их анализ не проводился. В оставшихся 19 случаях (37,3%) статистически значимых реакций спайковой активности на стимуляцию аркуатного ядра не выявлялось.
21,60%
37,30%
■ Возбуждение
Торможение
11,80% Комплексные реакции
■ Отсутствие
29,40%
Рисунок 1.1 - Процентное соотношение реакций нейронов супрахиазматического ядра на стимуляцию аркуатного ядра в виде реакций коротколатентного возбуждения, торможения, сложных двух- или трёхфазных реакций в виде различных сочетаний возбуждения и торможения, а также отсутствия реакции.
Выводы
1. С помощью элеткрофизиологической техники построения и анализа перистимульной временной гистограммы доказано существование аксонных проекций из аркуатного в супрахиазматическое ядро.
2. При стимуляции аркуатного ядра выявлены реакции нейронов супрахиазматического ядра различных типов: возбуждение, торможение, сложные двух- или трёхфазные реакции в виде различных сочетаний возбуждения и торможения, а также отсутствие реакций. Это свидетельствует о наличии возбуждающих и тормозных проекций из аркуатного в супрахиазматическое ядро.
3. Статистически значимые реакции в ответ на стимуляцию были зарегистрированы у 32 из 51 (63,0%) протестированных нейронов. При этом 33,3% нейронов супрахиазматического ядра отвечали на стимуляцию аркуатного ядра простыми однофазными, а 29,4% - комплексными реакциями.
4. При сравнении параметров ортодромного (т.е. обычного, от тела нейрона) возбуждения и торможения нейронов супрахиазматического ядра установлено, что латентный период возбуждения продолжительнее латентного периода торможения. В тоже время общая продолжительность возбуждения короче, чем продолжительность торможения.
5. Вся совокупность полученных результатов свидетельствует о том, что нейроны аркуатного ядра способны оказывать как возбуждающее, так и тормозное влияние на функциональное состояние клеток циркадианного осциллятора супрахиазматического ядра. Эти влияния могут лежать в основе настройки
осциллятора в соответствии с уровнем активности центра регуляции аппетита, метаболизма и режима питания, расположенного в аркуатном ядре гипоталамуса. Список использованной литературы:
1. Bhumbra G. S., Orlans H. O. and Dyball R. E. J. Osmotic modulation of stimulus-evoked responses in the rat supraoptic nucleus. // European Journal of Neuroscience. 2008. Vol. 27. pp. 1989-1998.
2. Chun-Xia Yi, Jan van der Vliet, et al. Ventromedial Arcuate Nucleus Communicates Peripheral Metabolic Information to the suprachiasmatic nucleus. // Endocrinology. 2006. Vol. 147(1). p. 283-94.
3. Cononenko N.I., Dudek F.E. Mechanism of irregular firing of suprachiasmatic nucleus neurons in rat hypothalamic slices // J. Neurophysiol. 2004. V. 91. P. 267-273.
4. Cui L.-N., Saeb-Parsy K. and Dyball R. E. J.. Neurones in the supraoptic nucleus of the rat are regulated by a projection from the suprachiasmatic nucleus. // Journal of Physiology. 1997.Vol. 502.1. pp.149-159.
5. Guzmаn-Ruiz M., Saderi N., et al. The suprachiasmatic nucleus changes the daily activity of the arcuate nucleus a-MSH neurons in male rats. // Endocrinology. 2014 Feb. Vol. 155(2). - p. 525-535.
6. Meijer J.H., Rietveld W.J. Neurophysiology of the fetus and suprachiasmatic circadianpacemaker in rodents. // Physiol. Rev. 1989. Vol. 69. P. 671-707.
7. Moore R.Y. Development of the suprachiasmatic nucleus. Suprachiasmatic nucleus: Themind's clock / Ed. D.C. Klein et al. N.Y. : Oxford Univ. press. 1991. P. 391-404.
© Кузютина О.В., 2018
УДК 57.042
И. Л. Аликова
Студентка 4 курса факультета биологии и химии Бирский филиал Башкирского Государственного Университета
Г. Бирск, Российская Федерация К. А. Тамбовцев Д. с.-х. н., доцент кафедры «Биологии и экологии» Бирский филиал Башкирского Государственного Университета
ПЫЛЬЦА КАК ИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В настоящее время разработана концепция комплексного экологического мониторинга природной среды, составной частью которого должен быть биологический мониторинг, осуществляемый на станциях фонового мониторинга [1].
Принципы биологического мониторинга в настоящее время интенсивно разрабатываются. Весьма важным элементом его является растительный мир, который очень чутко реагирует па загрязненность окружающей человека среды. Не удивительно, что исследователи рассматривают растения как наиболее чувствительные и надежные индикаторы загрязненности атмосферы и гидросферы.
Индикаторные растения могут использоваться как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки общего качественного состояния природной среды. Фитотоксическое действие атмосферных загрязнителей выявляется путем наблюдения за дикорастущими и культурными растениями, произрастающими в зоне загрязнения. В ходе наблюдений прежде всего необходимо исключить возможность повреждения растений биотическими или же абиотическими факторами, не связанными с загрязнением окружающей среды.
Качество пыльцевых зерен в большой степени зависит от уровня физического и химического загрязнения среды. Пыльца отличается высокой чувствительностью к действию отрицательных факторов и
