С.Г. Саркисян, В.А. Чавушян, И.Б. Меликсетян, С.М. Минасян, Дж.С. Саркисян «Активность нейронов нижнего вестибулярного ядра при стимуляции паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса в условиях унилатеральной лабиринтэктомии, сочетанной с вибрационным воздействием» (C. 23-40)

С.Г. Саркисян1, В.А. Чавушян2, И.Б. Меликсетян2, С.М. Минасян1, Дж.С. Саркисян2
АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ НИЖНЕГО ВЕСТИБУЛЯРНОГО ЯДРА ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ПАРАВЕНТРИКУЛЯРНОГО И СУПРАОПТИЧЕСКОГО ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА В УСЛОВИЯХ УНИЛАТЕРАЛЬНОЙ ЛАБИРИНТЭКТОМИИ, СОЧЕТАННОЙ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
1Ереванский государственный университет, Ереван, Армения.
2Институт физиологии им. Л.А. Орбели НАН РА, Ереван Армени
1Yerevan State University, Yerevan, Armenia,
2Orbeli Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia.

АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ НИЖНЕГО ВЕСТИБУЛЯРНОГО ЯДРА ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ПАРАВЕНТРИКУЛЯРНОГО И СУПРАОПТИЧЕСКОГО ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА В УСЛОВИЯХ УНИЛАТЕРАЛЬНОЙ ЛАБИРИНТЭКТОМИИ, СОЧЕТАННОЙ С ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
С.Г. Саркисян, В.А. Чавушян, И.Б. Меликсетян, С.М. Минасян, Дж.С. Саркисян
Проводили онлайн программный анализ изменения частоты потока спайковой активности одиночных нейронов нижнего вестибулярного ядра (НВЯ) крыс, вызванные на высокочастотную стимуляцию паравентрикулярного (ПВЯ) и супраоптического (СОЯ) ядер гипоталамуса в условиях унилатеральной лабиринтэктомии (УЛ), комбинированной с многодневным вибрационным воздействием (ВВ). В нейронах НВЯ неповрежденной стороны на ВЧС ПВЯ и СОЯ доминируют тормозные ответы (84,50% и 75,80% соответственно); на поврежденной стороне также преобладают тормозные ответы (55,10% и 48,80% соответственно) наряду с возбудительными (28,20% и 43,50% соответственно). Предполагается, что доминирование ГАМКергических эффектов способствует вестибулярной компенсации после УЛ. Результаты морфо-гистохимического изучения подтверждают нейропротекторную роль ВВ в условиях УЛ.
Ключевые слова: унилатеральная лабиринтэктомия; вибрационное воздействие; одиночная нейрональная активность; нижнее вестибулярное ядро; тетаническая стимуляция; паравентрикулярное и супраоптическое ядра гипоталамуса.
ACTIVITY OF THE INFERIOR VESTIBULAR NUCLEI NEURONS BY STIMULATION OF HYPOTHALAMIC PARAVENTRICULAR AND SUPRAOPTIC NUCLEI IN CONDITIONS OF UNILATERAL LABYRINTHECTOMY COMBINED WITH VIBRATION EXPOSURE
S.H. Sarkisyan, V.A. Chavushyan, I.B. Meliksetyan, S.M. Minasyan, J.S. Sarkissian
We have performed the programmed analysis of changes of frequency of single neuronal spike activity flow of inferior vestibular nucleus (IVN) of rats, evoked by high frequency stimulation (HFS) of paraventricular (PVN) and supraoptic nuclei (SON) of hypothalamus in conditions of unilateral labyrinthectomy (UL) combined with multi-day vibration exposure (VE). In neurons of the uninjured side of the IVN HFS PVN and SON dominate inhibitory responses (84.50% and 75.80%, respectively), on the affected side also predominate inhibitory responses (55.10% and 48.80% respectively), along with excitatory (28,20% and 43.50% respectively). It is assumed that the dominance of GABAergic effects contribute to vestibular compensation after UL. The results of the morphological and histochemical study confirm the neuroprotective role of VE in condition of UL.
Key words: unilateral labyrinthectomy; vibration exposure; single neuronal activity; inferior vestibular nucleus; tetanic stimulation; paraventricular and supraoptic nuclei of hypothalamus.


Введение. Среди различных проявлений вестибулярной дисфункции особое место занимает нарушение равновесия. В последние десятилетия все более важное значение приобретают методы физического воздействия на статокинетическую систему [6 ,3] На уровне второго нейрона информация от лабиринтов интегрируется с информацией от соматосенсорных систем. Часть нейронов вестибулярных ядер получает первичную вестибулярную информацию, а большая часть афферентов поступает в мозжечок. К нейронам II порядка (за исключением интерстициальных ядер) идут афференты от контралатеральных вестибулярных ядер, от мозжечка, ретикулярной формации и спинного мозга. Нижнее вестибулярное ядро большинством волокон связано с мозжечком и ретикулярной формацией, отвечая за информацию от обоих лабиринтов с интеграцией информации от мозжечка и ретикулярной формации. Установлено, что при поражении диэнцефального уровня вестибулярный нистагм резко тормозится, а вегетативные реакции резко увеличиваются. При подкорковом поражении в височно-теменно-лобных областях возникает асимметрия по направлению экспериментального нистагма, с сильным головокружением, тоничностью реакции в сторону быстрого компонента нистагма, особенно при декомпенсации вестибулярной функции. В сложном процессе вестибулярной компенсации особое значение имеет сенсомоторная активность и физиологические упражнения [19]. Вестибулярная компенсация зависит от сенсорных импульсов, поступающих от визуальных и проприоцептивных источников, а также от работающей части вестибулярного аппарата. Эти сенсорные импульсы, включая сложные нейрофизиологические и адаптационные механизмы, способствуют функциональному восстановлению вестибулярного анализатора. Любые факторы, которые способны усилить эти импульсы, следует считать благоприятными и необходимо использовать в клинике при лечении больных с односторонним периферическим поражением [19,3]. В свою очередь, нейросекреторная система гипоталамуса (в частности, супраоптическое ядро – SO) имеет важную роль в ответах организма на ВВ [29] Нейроны паравентрикулярного (PV) ядра гипоталамуса, получая билатеральные вестибулярные афференты, усиливают вестибулярные стимулы с целью интеграции вестибуло-автономных рефлексов[26]. Для активации последних, в гипоталамус передается вестибулярная информация, обработанная преимущественно в верхнем и латеральном вестибулярном (ВВЯ и ЛВЯ) ядрах [25]. Активность нейронов PV изменяется также в ответ на интеро- и экстерорецепторные стрессоры [48]. Вышеотмеченное служит основанием морфо-физиологического изучения двусторонних гипоталамо-вестибулярных эффектов от PV и SO к НВЯ после УЛ, сочетаемой с ежедневным ВВ у крыс, c целью его возможного протекторного воздействия. Немногочисленные изучения указывают на возможную активирующую роль ВВ на вестибулярные нейроны [36,7]. Остается актуальным роль ВВ в вестибулярной компенсации. Целью данного исследования явилось электрофизиологическое и морфо-гистохимическое изучение гипоталамо-вестибулярной системы в условиях УЛ, сочетанной с ВВ.

Материалы и методы.

Наркотизированные (нембутал 40 мг/кг, в/б) крысы линии Альбино (250±50г) подвергались правосторонней УЛ по методу А.В. Мокроусовой (электрокоагуляция постоянным током 8.0-8.5 мА в течение 2 мин [5]. Спустя 2 дня животные подвергались ВВ (частотой 60 Гц, амплитудой 0.4 мм) в течение 15 дней, ежедневно по 2 часа на вибростенде ЭВ-1. Спустя 17 дней после УЛ в остром эксперименте животные под уретановым наркозом (1,2г/кг, в/м), обездвиживали 1% дитилином (25 мг/кг, в/б) и переводили на искусственное дыхание. Раздражение ПВЯ и СОЯ осуществляли биполярными концентрическими электродами с межэлектродным расстоянием 0,5-0,8 мм, диаметром кончика 30 мкм. Стереотаксически ориентированный стеклянный микроэлектрод с кончиком 1–2 мкм, заполненный 2М раствором NaCl, вводили в НВЯ для регистрации импульсной активности одиночных нейронов, вызванной на ВЧС ПВЯ и СОЯ с ипси-(и) и контралатеральной (к) стороны (прямоугольными толчками тока длительностью 0.05 мс, амплитудой 0,12 — 0,18 мВ и частотой 100 Гц на протяжении 1 сек). Отводящий и раздражающий электроды вводили согласно стереотаксическим координатам по атласу Паксиноса и Вотсона [32]. Электрофизиологическую регистрацию производили on-line программным обеспечением селекции и одновременного многоуровневого статистического анализа импульсного потока нейрональной активности до и после раздражения на основе перистимульных временных гистограмм – PETH (peri-event time histogram), с получением развернутой картины распределения спайков в реальном времени, кумулятивной гистограммы числа спайков с разностной кривой (difference – Df) и гистограммы частоты в Гц с вычислением средней частоты спайков (M±SD). Анализ обеспечивал также построение комплексных усредненных и суммированных гистограмм РЕТН, кумулятивных и частотных, а также растровых гистограмм спайкинга сразу от множества нейронов.

Для определения статистической достоверности различий в длительности межспайковых интервалов до и после действия стимула использовался непараметрический критерий проверки однородности двух независимых выборок — двухвыборочный критерий Вилкоксона-Манна-Уитни (Wilcoxon-Mann-Whitney test). Так как число регистрируемых спайков было достаточно велико (до нескольких сотен спайков за 10 секундный интервал после действия стимула), использовалась разновидность указанного теста, учитывающая его асимптотическую нормальность – z-тест. Сравнение критических значений с табличными значениями нормального распределения при уровнях значимости 0.05, 0.01 и 0.001 (для различных испытаний), показывает, что в результате ВЧС для большинства выборок спайкинга нейрональной активности имеется статистически значимое изменение как минимум с уровнем значимости 0.05. Анализированный спайковый поток выводился в виде: перистимульных временных гистограмм – PETH (peri-event time histogram), кумулятивной гистограммы числа спайков и гистограммы частоты с вычислением средней частоты спайков (M±SD). Анализ обеспечивал также построение комплексных усредненных и суммированных гистограмм РЕТН, кумулятивных и частотных на основе гистограмм спайкинга сравниваемых множеств нейронов.

Для гистохимического исследования соответствующие участки мозга крыс,подверженных интоксикационным и лечебным воздействиям, фиксировали 1-2 дня в 5% нейтральном формалине, приготовленном на фосфатным буфере. Фронтальные замороженные срезы НВЯ (40-50 μМ) обрабатывали согласно новому подходу по выявлению активности Са2+-зависимой кислой фосфатазы, разработанному Меликсетян И.Б. [4]. После промывки слайсы проявляли в 3% растворе сульфида натрия и заключали в канадский бальзам.

Результаты и их обсуждение.

а) Электрофизиологическое исследование В электрофизиологических изучениях исследованы характер реакций 138 одиночных нейронов НВЯ на ВЧС переднегипоталамических ядер при ОЛ в сочетании с ВВ. Выявлены следующие типы ответов: возбудительные –ТП, ПТП, ТП+ПТП; тормозные – ТД, ПТД, ТД+ПТД и смешанные – ТД+ПТП. На пораженной стороне НВЯ было зарегистрированно 80, из коих ареактивными на стимуляцию ПВЯ и СОЯ были только 2 единицы, а на интактной стороне – 58 единиц, aреактивные отсутствовали. Из числа ответоспособных нейронов (78 единиц) делабиринтированной стороны НВЯ на стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ мономодальный характер к каждому раздражителю проявили (6-7,7%) и (13 — 16,7%), соответственно, а остальные 59 нейрона отвечали на стимуляцию обеих гипоталамических ядер (75,6%- бимодальный характер). Большинство бимодальных единиц (47,4%) обладали разнонаправленными возбудительными / ингибиторными эффектами. Однонаправленными реакции были представлены у 22 единиц (28,2%). Из 58 реактивных нейронов интактной стороны НВЯ на стимуляцию и-ПВЯ и к-СОЯ мономодальными оказались (5,2% и 3,4%, соответственно), а 53 нейрона были бимодальными с преобладанием разнонаправленных эффектов (68,9%) и только13 единиц (22,4%) проявляли однонаправленные эффекты. Процентная доля нейронов с возбудительным, тормозным и смешанным типом ответов представлена на Рис.1. На стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ регистрировали ПТД (44,9%, 35,9% соответственно), ПТП (19,2 и 33,3% соответственно), ТП (9,0% и 10,2% соответственно), и ТД (10,2 и 12,9% соответственно) (Рис.1.). При стимуляции и-ПВЯ и к-СОЯ на интактной стороне НВЯ распределение ответов по типу реакций таково: высокий уровень посттетанической депрессии ПТД (48,4 и 63,8% соответственно), ПТП (12,0 и 18,9% соответственно) и ТД – (36,1 и 12,0% соответственно). Итак, на основании полученных данных видно, что на интактной (неповрежденной) стороне при стимуляции иПВЯ и кСОЯ доминирует депрессия (84,5% и 75,8% соответственно), а возбудительный эффект составляет 12% и 18,9% соответственно (Рис.1). Делабиринтированная сторона представлена следующим образом: при стимуляции кПВЯ и иСОЯ также преобладает депрессия (55,1% и 48,8%), по сравнению с возбуждением (28,2% и 43,5% соответственно) (Рис.1). Анализ выраженности возбудительных и депрессивных ответов нейронов НВЯ на основе диаграмм средней частоты представлен на Рис. 2. В нейронах НВЯ поврежденной стороны возбудительные ответы выражены слабо: 1,18 раз (11,16 : 9,46) на ВЧС ПВЯк и 1,15 раз (13,32 : 11,62) на ВЧС СОЯи. Доминирующие по численности (Рис. 1) нейроны НВЯ поврежденной стороны проявляли выраженные ТД ответы: 2 раза (11,35 : 5,52) и 1,43 раз (20,09 : 14,07) на ВЧС ПВЯк и СОЯи соответственно. В нейронах НВЯ интактной стороны регистрировали следующие эффекты. Выраженность ТП 1,3 раз (13,70 : 10,53) на ВЧС ПВЯи и ПТП 1,07 раз (11,69 : 10,86) на ВЧС СОЯк. Тормозные ответы нейронов НВЯ интактной стороны более выражены: 1,53 раз (17,03 : 11,15) и 1,72 раз (10,82 : 6,28) на ПВЯи и СОЯк, соответственно. В нейронах НВЯ интактной стороны регистрированли следующие эффекты. Выраженность ТП 1,3 раз (13,70 : 10,53) на ВЧС ПВЯи и ПТП 1,07 раз (11,69 : 10,86) на ВЧС СОЯк. Дерессорные ответы нейронов НВЯ интактной стороны более выражены: 1,53 раз (17,03 : 11,15) и 1,72 раз (10,82 : 6,28) на ПВЯи и СОЯк, соответственно. В настоящей серии экспериментов получены данные, свидетельствующие о высокой чувствительности нейронов НВЯ к комбинированному воздействию ОЛ и ВВ.

В последние десятилетия в связи с увеличением нейродегенеративных заболеваний придается все большее значение вопросам нарушения взаимодействия нейромедиаторов в синхронизации работы нервных сетей. При ряде нейродегенеративных заболеваний показаны нарушения коммуникац ионных связей различных нейротрансмиттерных систем, в частности, между глутамат- и ГАМК-ергической системами. Полагается, что ГАМК и глицин могут играть важную и возможно изменяющуюся роль в развивающейся и зрелой центральной вестибулярной системе. В свою очередь, установлена решающая роль событий, опосредованных ГАМК рецептором в нейронах вестибулярных ядер при восстановлении функции после ОЛ, известном в качестве вестибулярной компенсации [37,38 ,39, 40]. Далее, при ВВ отмечается одновременное нарушение моноаминовых, аминокислотных и других нейрорегуляторных механизмов, что безусловно является отражением их тесных взаимосвязей в норме [41]. Так, низкочастотное ВВ (20 Гц с амплитудой 0,4 мм) повышает уровень ГАМК и активность глутаматдекарбоксилазы в стволе мозга, мозжечке у зрелых (12 месячных) крыс. В то же время, активность ГАМК аминотрансферазы остается в основном неизменным; в отмеченных структурах мозга наблюдаемые изменения наиболее отчетливы на 30 минуте и снижаются на 7 час и 30 день вибрации [35]. У кошек после проведенной односторонней вестибулярной неврэктомии и воздействия пассивных или статичных визуальных стимулов после повреждения нейрональный ответ остался неизмененным. Напротив, в группе животных, подвергшихся раннему воздействию динамических визуальных стимулов, связанных с их двигательным поведением, наблюдался ответ вестибулярных нейронов на стороне повреждения, который повышает их активированную импульсацию до 1 Гц. Это поддерживает концепцию превалирования визуальных стимулов, то есть процесса сенсорного замещения на клеточном уровне, способного определять быстрые изменения визуальной обстановки на основе зрительных сигналов (вместо отсутствующей вестибулярной информации) [50]. С целью идентификации нейромедиаторов, участвующих в процессе восстановления вестибулярного равновесия, проведены экспериментальные иммунохимические исследования [22]. Установлено, что у животных после односторонней перерезки вестибулярной порции VIII нерва наблюдается заметное и устойчивое снижение содержания гистамина в вестибулярных ядрах, что говорит о повышенном его высвобождении. В настоящее время известны три типа гистаминовых рецепторов: Н1, Н2 и Н3. Рецепторы Н1 и Н2 являются постсинаптическими, Н3 — пресинаптическим. Н3-рецепторы расположены в основном в центральной нервной системе. В норме выделение гистамина приводит к стимуляции всех трех видов гистаминовых рецепторов. Взаимодействие гистамина с Н3-рецепторами, расположенными в пресинаптической мембране гистаминергического синапса, препятствует дальнейшему выбросу медиатора по принципу обратной связи. Недавно завершенные исследования in situ подтвердили, что процессу обновления гистамина способствует как вестибулярная нейроэктомия, так и бетагистин дигидрохлорид. Используя информационную РНК, помеченную гистидин декарбоксилазой (фермент, синтезирующий гистамин), удалось обнаружить увеличение окраски в тубермаммилярных и вестибулярных ядрах. По данным вышеомеченных авторов, доказано, что бетагистин вызывает синтез гистамина и его высвобождение в вестибулярных ядрах и дает возможность понять его роль в восстановительных процессах. Авторы на зрелых кошках показали, что унилатеральная вестибулярная нейроэктомия вызывает интенсивную реактивную клеточную пролиферацию в деафферентированных вестибулярных ядрах [45]. Большинство этих новых клеток выживают один месяц после повреждения, вновь генерированные нейроны выражают ГАМКергический фенотип и могут соотноситься морфологически к внутренним коммисуральным нейронам, локальным вестибулярным интернейронам, или к группе II, III, IV, представляющих вестибуло-окулярные, вестибуло-оливарные и вестибуло-спинальные нейроны, соответственно [18]. Согласно результатам данного изучения, спустя 17 дней после УЛ в сочетании с ВВ в нейронах НВЯ как поврежденной, так и неповрежденной стороны доминировал депрессивный тип ответов. Имеются данные, что после УЛ клеточная пролиферация наблюдается в ГАМКэргических нейронах деафферентированного вестибулярного ядра [43].Постповреждающее восстановление нарушенной вестибулярной функции изучено на различных животных моделях, однако остается открытым вопрос – способствуют ли функционально реактивный астрогенез и ГАМКергический нейрогенез вестибулярной компенсации [23]. Для детерминирования функциональной роли реактивной клеточной пролиферации в процессе вестибулярной компенсации, митотическая активность делящихся новых клеток блокировалась введением в четвертый желудочек cytosine-ß-D arabinofuranoside (AraC, Sphase- specific antimitotic. drug).

Рис.1 Долевое соотношение (в %) тормозных, возбудительных и ареактивных типов ответов нейронов НВЯ поврежденной и неповрежденной стороны на двустороннюю ВЧС гипоталамических ядер после УЛ, сочетанной с ВВ. Сокращения: ПВЯи –паравентрикулярное ядро ипсилатеральной по отношению к регистрирующему электроду стороны, ПВЯк – то же контралатеральной стороны, СОЯи – супраоптическое ядро ипсилатеральной по отношению к регистрирующему электроду стороны, СОЯк – то же контралатеральной стороны; тормоз. – тормозный тип ответов, возбужд. – возбудительный тип ответов, ареактив. – ареактивность на ВЧС.

Рис. 2. Перистимульные диаграммы средней частоты спайков, построенные на основе усреднения пре- и постстимульной спайковой активности всего массива единичных нейронов НВЯ группы Делабиринтация+вибрация, проявляющих возбудительные (возб.), тормозные (торм.) ответы при высокочастотной стимуляции (ВЧС) ПВЯ, СОЯ ядер гипоталамуса. Снизу указаны цифровые значения средней частоты (спайк/сек) в реальном времени 20 сек до (Мbe) и 20 сек после (Мpe) ВЧС, включая временной отрезок ВЧС (Мtt в течение 1 сек). Сокращения: ПВЯк – паравентрикулярное ядро контрлатеральной (по отношению к регистрирующему электроду) стороны, ПВЯи – соответственно ипсилатеральной стороны, СОЯк – супраоптическое ядро контрлатеральной (по отношению к регистрирующему электроду) стороны, СОЯи – соответственно ипсилатеральной сторон; be (before event) – временной отрезок до стимуляции, pe (post event) – временной отрезок после стимуляции, tt (time tetanization) – время ВЧС.

Блокада клеточного деления и их соответствие выявлялось посредством BrdU, GAD67, and GFAP иммунореактивного окрашивания. Последствия введения AraC на процесс поведенческого восстановления оценивались при помощи окуломоторного и постуро-локомоторного тестов [16 ].Высокое число вновь генерированных нейронов наблюдали в NVM, LVN, IVN, которые в основном ассоциировались с статической и динамической постуральной функцией [49]. Функциональное восстановление этих животных зависело не только от нейрогенеза и глиогенеза, но нуждалось в других субпроцессах на различных уровнях. Описаны различные механизмы пластичности, лежащие в основе вестибулярной компенсации: молекулярные и нейрохимические изменения на пре- и постсинаптическом уровне вестибулярных нейронов [13,31], синаптическая пластичность [17], спраутинг аксонных коллатералей [15] и астроглиальная и микроглиальная реакция [14,12].

Интересно, что пик BrdU-позитивных клеток деафферентированных вестибулярных нейронов приходится на 3 день унилатеральной вестибулярной нейроэктомии [45], что коррелирует с пиком BDNF и NGF (Вrain derive neurotrophic factor, nerve growth factor, соответственно) иммунореактивных клеток [44], предполагающую что, нейротрофины, секретируемые как нейронами, так и глиальными клетками, могут модулировать клеточную пролиферацию, выживание и дифференциацию [33]. Чтобы выяснить функциональную роль ГАМК в данной модели и детерминировать природу ингибиторного действия ГАМК в сравнении с возбудительным необходимы специфические исследования по иммунореактивности. Однако результаты морфо-гистохимического изучения подтверждают нейропротекторную роль ВВ в условиях УЛ.

б) Гистохимическое изучение

При гипоталамическом раздражении у УЛ животных, подвергнутых вибрации в НВЯ характерно наличие реактивных явлений со стороны глиальных элементов, которые имеют в действительности огромную важность в обменных процессах нервной ткани [47]. Прежде всего отмечается активность ядер глиальных клеток, которые увеличиваются в размерах, форма становится изменчивой амебовидной и в них появляется грануляция в виде крупных зерен, нитей. В отличие от нейронов, которые реагируют по разному на различные виды патологии, глиальный ответ является относительно стереотипным. Более того, подобие в глиальном ответе при различных патологических условиях предполагает, что эти клеточные изменения отражают эволюционно законсервированную программу, которая играет важную роль для протекции и восстановления.На интактной стороне отчетливого набухания нейронов НВЯ не наблюдается (Рис. 3. А, а). Форма их не нарушена, внутрицитоплазматическая грануляция усилена (Рис. 3. Б-Д), а в перикарионах большинства нервных клеток поврежденной нервной системы.

Рис.3. На интактной стороне – нейроны нижнего вестибулярного ядра лабиринтэктомированных животных, подвергнутых вибрации (высокая фосфатазная активность нейронов; адгезия ядер нейроглии, обхватывающие сому и отростки нервной клетки; наличие пролиферирующих ядер нейроглии в межклеточном пространстве. (стрелка – реакция перицитов на кровеносном сосуде).Увеличение: ок.10, об.160 (а); 40 (А, д); 100 (Б-Е).

Однако, согласно Райвич острая травма нервной системы триггирует ряд морфологических и метаболических процессов, а активированные глиальные клетки в условиях патологии мозга и в процессах реабилитации обладают, в широком смысле слова, как трофическим, так и токсическим действием [34]. ферментная активность высокая, а интенсивность окрашивания настолько усилена, что создает впечатление гомогенной окраски.

Рис. 4. На стороне делабиринтации – нейроны нижнего вестибулярного ядра УЛ животных, подвергнутых вибрации (набухшие нейроны с явлением центрального хроматолиза — стрелки; реакция ядер нейроглии в межклеточном пространстве). Увеличение: ок.10; об. 40 (А); 100 (Б-Е).

У единичных нейронов при наличии повышенной фосфатазной активности перинуклеарной зоны ядра нейронов выглядят светлыми (Рис. 3. Е). Важно отметить, что во всех нейронах ядра занимают центральное расположение.

Весьма характерным фактом гипоталамического раздражения является реакция отростков. У нейронов отростки прослеживаются на далеком от тела расстоянии в данной плоскости сечения, причем активность КФ высокая на всем их протяжении. Уместно отметить, что наряду с отмеченными клеточными структурами реагируют кровеносные сосуды микроциркуляторного русла мозга, на стенках которых снаружи реагируют темноокрашенные перициты (Рис. 3. А). Сателлитная нейроглия стереотипно реагирует путем размножения для очистки этой области от продуктов расщепления, появившихся в результате поражения. Пролиферирующие ядра нейроглии наподобие узлов обхватывают сому и отростки нервной клетки, что вероятно, указывает на физиологическую функцию главного феномена наведения адгезии к поврежденным, но выживающим аксотомизированным нейронам. Поврежденные клетки и плотно адгезированная микроглия могут вызвать эффективное поглощение способных к диффузии молекул и их представление инфильтрирующим лимфоцитам. Понимание молекул, которые регулируют стандартный нейроглиальный репертуар, возможно, имеет перспективу усилить восстановление функции при некоторых нейрологических заболеваниях [10].

Данные настоящего исследования выявили, что при гипоталамическом раздражении в ответ на вибрацию на лабиринтэктомированной стороне наблюдается смешанная морфологическая картина. Большинство нейронов теряют свою характерную форму и округляются. В таком состоянии клетки вздуваются, у большинства из них перестают реагировать отростки (Рис. 4 Б-Г). Ядра клеток также оказываются сильно вздутыми, часто занимают почти всю цитоплазму. Морфологическая картина, присущая неспецифическим нейрональным поражениям, является ответной реакцией нейронов НВЯ на УЛ [8]. Местами среди нейронов, подвергнутых хроматолизу, наблюдаются сморщенные клетки с высокой ферментной активностью (Рис. 2 А). Следует отметить, что на лабиринтэктомированной стороне встречаются нейроны с нормальной морфологией, что является важным опознавательным фактором степени выживаемости клеток под воздействием вибрации (Рис. 4 Д, Е). Характерно также наличие стереотипно реагирующей сателлитной нейроглии. Нейроны окрашены весьма интенсивно, что свидетельствует об их высокой ферментной активности.

В физиологических состояниях астроциты имеют решающую роль в ионном гомеостазе и установлении идеального окружения для функционирования нейрональных клеток, а также участие в расчистке и метаболизме нейротрансмиттеров (глутамата) в экстраклеточном пространстве и регулировании внеклеточного pH и калия [ 27.24].

Астроциты также выделяют такие глиотрансмиттеры как глутамат, АТФ, аденозин, D-серин, цитокины, BDNF, NGF, и таким образом активно действуют на соседние нейроны глиальные клетки и кровеносные сосуды [ 46]. Повышение числа GFAP-иммунореактивных клеток, наблюдаемое вследствие деафферентации вестибулярных ядер может повысить указанные глиотрансмиттеры в внеклеточном пространстве для того, чтобы локально поддержать нейрональное выживание, дифференциацию, возбудимость или клеточную пролиферацию. Т.о., помимо нейрональной вовлеченности в функциональную и и структуральную реорганизцию вестибулярных ядер, предполагается, что астроциты значительно способствуют механизмам структурной пластичности и вероятно увеличивают скорость восстановления вестибулярной функции. Преобладающий ответ на мозговое повреждение – реактивный глиоз, ведущий к гипертрофии астроцитов и повышенной регуляции GFAP [11]. Показано усиление GFAP-иммунопозитивности в деафферентированных вестибулярных ядрах после унилатеральной вестибулярной нейроэктомии у кошек [44]. Подобная реакция продемонстрирована при аксотомии гиппоглоссального [42], вестибулярного и кохлеарного ядер [12]. Следовательно, повышение числа GFAP- иммунореактивных клеток может стать частью дифференциации вновь генерируемых клеток вестибулярного ядра после вестибулярной нейроэктомии.

В патологических или поврежденных структурах мозга нейрогенез или глиогенез имеют место в известных нейрогенных зонах и других областях [ 9,20], в частности, таких как дорсальный вагусный комплекс или вестибулярные ядра. В дорсальном вагусном комплексе число вновь генерированных нейронов и микроглиальных клеток повышается после унилатеральной ваготомии у крыс [28]; в вестибулярных ядрах после унилатерального удаления вестибулярных и кохлеарных рецепторов имеет место астроглиальная и микроглиальная реакция [14,12]

Эти данные подтверждают способность зрелой ЦНС млекопитающих генерировать основные характерные клеточные типы нервной ткани (нейроны, астроциты и микроглиальные клетки) для реструктуирования мозга и его интеграции в ранее установленные сети. Однако, функциональное преимущество такой формы структуральной пластичности остается скудно документированной.

В заключение, одним из важнейших открытий последних лет стало выявление таких адаптационных свойств головного мозга, как нейрогенез и нейропластичность. Пластичность — фундаментальное свойство клетки, проявляющееся относительно устойчивыми модификациями реакций нейрона, внутриклеточными его преобразованиями, обеспечивающими изменения эффективности и направленности межнейронных связей. Выделяют несколько основных феноменов пластичности: привыкание, сенситизацию, клеточные аналоги ассоциативного обучения, явления долговременной потенциации и депрессии, пластичность пейсмейкерного механизма клетки. Благодаря нейропластичности обеспечивается компенсация и возможность восстановления утраченной функции при различных неврологических заболеваниях [2,21]. Если раньше при изучении процессов нейропластичности основное внимание уделялось корковым структурам, то в настоящее время считается, что процессы пластичности могут осуществляться на различных уровнях — как корковых, так и субкортикальных [30]. Анатомической основой нейропластичности является реорганизация соответствующих отделов головного мозга, увеличение эффективности использования сохранившихся структур и более активное использование альтернативных проводящих путей [ 2]. Процесс компенсации обеспечивается наличием многосторонних анатомических связей между различными отделами нервной системы и пластичностью нервных центров. Утраченная функция восполняется целой функциональной системой с наличием многосторонних анатомических связей со взаимодействующими центральными и периферическими образованиями, создающими единый комплекс. Проблема восстановления связана с теорией динамической локализации функций и ее системной организацией, что позволило считать реорганизацию функций основным механизмом восстановления. Это нашло подтверждение в фактах конвергенции на одни и те же нейроны множества импульсов, несущих разномодальную информацию. В основе современных представлений о пластичности центральной нервной системы лежат: принцип полисенсорной функции нейрона (или нейронального пула) и иерархичность структур ЦНС. Важно также учитывать возможность воздействия на «патологическую» систему через активацию так называемых антисистем, что достигается либо физиологическими механизмами саногенеза, либо фармакологическими воздействиями [ 1,30].

Список литературы:
1. Гусев Е.И., Гехт А.Б., Гаптов В.Б., Тихопой Е.В. Реабилитация в неврологии: Учебное пособие. — М.- 2000.
2. Дамулин И.В. Постинсультные двигательные расстройства // Consilium Medicum. — 2003.
3. Лучихин Л.А. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. 2002.с.- 17—21.
4. Меликсетян И.Б., “Выявление активности Са2+-зависимой кислой фосфатазы в клеточных структурах мозга крыс”.// Морфология (СПб). — 2007. — 131. — № 2. — P.77- 80.
5.Мокроусова А. В. – Делабиринтация белых крыс методом электрокоагуляции.// Росс. Физ. Жур. СССР 1980.- т. 66.- N 4.- с. 599-602
6.Пальчун В.Т., Лучихин Л.А.-Актуальные вопросы клинической оторингологии.// Материалы Международная конференция:. М.- 1992.с.- 242-244
7. Саркисян С. Г.Минасян С. М.Егиазарян М.Л. Характер изменений фоновой импульсной активности нейронов нижнего вестибулярного ядра в динамике вибрационного водействия.// Биолог. журнал — 2006.- No 3-4.- c. 223-229
8. Саркисян С. Г., Чавушян В. А., Меликсетян И. Б., и др. Морфо-функциональное изучение проекций паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса к нижнему вестибулярному ядру в норме и в условиях односторонней лабиринтэктомии.// В сбоорнике «Современные направления в исследовании функциональной межполушарной асимметрии и пластичности мозга», РАМН и Научный центр неврологии РАМН 2-3 декабря 2010.- с. 473-478.
9. Arlotta, P., Magavi, S.S. , Macklis, J.D. Induction of adult neurogenesis: molecular manipulation of neural precursors in situ. //Ann N Y Acad Sci — 2003.-991. –P. 229-36;
10. Bohatschek M., Galiano M., Bluethmann H.M., et al. Cytokine- mediated regulation of antigen presenting molecules MHC1, MHC2 and B7- 2 in the axotomized facial motor nucleus of the mouse.// Ann. Anat. — 1999. — V. 181. — P. 57–58.
11.Buffo A, Rite I, Tripathi P, et al. Origin and progeny of reactive gliosis: A source of multipotent cells in the injured brain.// Proc Natl Acad Sci USA – 2008. –V.105. – P. 3581-6
12. Campos Torres, A., Vidal, P.P., de Waele, C. Evidence for a microglial reaction within the vestibular and cochlear nuclei following inner ear lesion in the rat.// Neuroscience — 1999. – 92. – P.1475-90
13. Darlington C.L., Smith, P.F. Molecular mechanisms of recovery from vestibular damage in mammals: recent advances.// Prog Neurobiol – 2000. — V.62.- P.313-25
14. de Waele, C., Campos Torres, A., Josset, P. , Vidal, P.P. Evidence for reactive astrocytes in rat vestibular and cochlear nuclei following unilateral inner ear lesion.// Eur J Neurosci. -1996. -8. — р.2006-18.
15. Dieringer, N. ‘Vestibular compensation’: neural plasticity and its relations to functional recovery after labyrinthine lesions in frogs and other vertebrates.// Prog Neurobiol.- 1995.- 46. -p. 97-129
16. Dutheil S, Brezun JM, Leonard J, et al. Neurogenesis and astrogenesis contribution to recovery of vestibular functions in the adult cat following unilateral vestibular neurectomy: cellular and behavioral evidence.// Neuroscience.– 2009.-V.164.-№4.- P.1444-56
17. Gacek, R.R., Khetarpal, U.,Schoonmaker, J. Morphological and neurochemical correlates of vestibular compensation.// Auris Nasus Larynx. — 1998.-25. — p.193-201
18. Holstein G.R. Inhibitory amino acid transmitters in the vestibular nuclei.// In Neurochemistry of the Vestibular System (eds. Beitz A.J., Anderson J.H.) (CRC Press, Florida, 2000). -p.143-162
19. Jenkins H., Cohen H., Kimball K. Long-term vestibulo-ocullar reflex changes in patientes with vestibular adiation. // Acta oto-laryngologica. — 2000. — 120.-№2. — P.187-191
20. Kokoeva, M.V., Yin, H. , Flier, J.S. Neurogenesis in the hypothalamus of adult mice: potential role in energy balance.// Science – 2005. — 3. – 10. – P. 679-83
21. Lacour M. Histamine. Vestibular function and vestibular compensation.// — Paris: Elsevier. -1998.-p — 55.
22. Lacour M.,Tighilet B.Vestibular compensation in the cat: the role of histaminergic system // Acta Oto-laringol. (Stockh.). — 2000. — Suppl. 544. -P. 15–18.
23. Lacour M. Restoration of vestibular function: basic aspects and practical advances for rehabilitation.// Curr Med Res Opin — 2006. – 22. — р.1651-9
24. Lafon-Cazal, M. et al. Proteomic analysis of astrocytic secretion in the mouse. Comparison with the cerebrospinal fluid proteome. //J Biol Chem — 2003. – 278. – P. 24438-48
25. Liu F., T. Uemura. Effects of stimulation of the vestibular nuclei on posterior hypothalamic neuron activity in guinea pigs.// Brain Res. Bull. -1986.- 16.- N 5.- P.739 — 743
26. Liu F., Inokuchi A., Komiyama S. Neuronal responses to vestibular stimulation in the guinea pig hypothalamic paraventricular nucleus.// Neuroscience. — 1997. — 81. — P. 405 – 426
27. Mori, T., Buffo, A. , Gotz, M. The novel roles of glial cells revisited: the contribution of radial glia and astrocytes to neurogenesis. //Curr Top Dev Bio- 2005. – 69. – P. 67-99
28. Moyse E., Bauer S., Charrier C., et al,. Neurogenesis and neural stem cells in the dorsal vagal complex of adult rat brain: new vistas about autonomic regulations—a review. //Auton Neurosci — 2006. — 126-127. — P. 50-8
29. Nakamura H., Moroji T., Nohara S., et al. Effects of whole-body vibration stress on substance P- and neurotensin-like immunoreactivity in the rat brain.// Kosm. Biol. Aviakosm. Med. — 1990. — 24. — P. 32.
30 . Otte A. The plasticity of the brain // Eur. J. Nucl. Med. — 2001. — Vol. 28. — P. 263-265.
31. Paterson, J.M., Short D, Flatman P.W. et al. Changes in protein expression in the rat medial vestibular nuclei during vestibular compensation. //J. Physiol. — 2006. — 575, — р.777-88
32. Paxinos G. and Watson C., The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates,// Acad. Press, New York, 5th ed. — 2005.
33.Pencea, V., Bingaman, K.D., Wiegand, S.J. , Luskin, M.B. Infusion of brain-derived neurotrophic factor into the lateral ventricle of the adult rat leads to new neurons in the parenchyma of the striatum, septum, thalamus, and hypothalamus.// J Neurosci. — 2001. – 21. – р. 6706-17
34. Raivich G., Bohatschek M., Kloss C.U.A., et al. Neuroglial activation repertoire in the injured brain: graded response, molecular mechanisms and cues to physiological function. Brain Research Reviews. — 1999. — V. 30. — P. 77–105.
35.Safarov M.I., Kerimov S.A. The effect of low frequency vibration on GABA metabolism in brain structures. // Fiziol Zh. – 1991. Mar-Apr; — 37(2). — P. 3-7.
36. Sarkisyan S.G.Effect of long-lasting vibration on the impulse activity of neurons of the inferior vestibular nucleus. //J. Neurophysiology. Kiev. -2005. -vol.37. — N1. — р. 29-35
37 . Scherer S.S., Kamholz J., Jakowlew S.B., Axons modulate the expression of transforming growth factor-beta in Schwann cells.// Glia. — 1993. — 8. -P. 265 – 276.
38 . Shao M., Hirsch J.C., Peusner D.K. Emergence of action potential generation and synaptic transmission in vestibular nucleus neurons // J. Neurophysiol. — 2006.- 96. — P. 1215 — 1226 .
39 . Smith P.F. and Curthoys I.S., Mechanisms of recovery following unilateral labyrinthectomy: a review.// Brain Res. Rev.- 1989. – 14. — P. 155 — 180
40. Sokal D.M. , Giarola A.S., Large C.H. Effects of GABA(B), 5-HT(1A), and 5-HT(2) receptor stimulation on activation and inhibition of the rat lateral amygdala following medial geniculate nucleus stimulation in vivo. // Brain Res. — 2005. — 1031. — P.141 — 150
41. Straka H., Vibert N., Vidal P.P., et al. Intrinsic membrane properties of vertebrate vestibular neurons: function, development and plasticity. // Prog. Neurobiol. — 2005. — 76. — P. 349-392.
42. Svensson, M., Eriksson, N.P. , Aldskogius, H. Evidence for activation of astrocytes via reactive microglial cells following hypoglossal nerve transection.// J Neurosci Res — 1993 – 35. — P.373-81
43. Tighilet, B.Lacour, M. Gamma amino butyric acid (GABA) immunoreactivity in the vestibular nuclei of normal and unilateral vestibular neurectomized cats.// Eur J Neurosci. – 2001. — 13. — р. 2255-67
44. Tighilet, B., Gustave Dit Duflo S., Gaubert C., Lacour M. Role of the Neurotrophins in Vestibular Compensation in the cat. //in Abstracts Barany Society XXIII international congress in J Vestib Res. – 2004.- Vol.14. — р.95-294.
45. Tighilet, B., Brezun, J.M., Sylvie, G.D., et al. New neurons in the vestibular nuclei complex after unilateral vestibular neurectomy in the adult cat.// Eur J Neurosci. – 2007. — 25. – р. 47-58
46. Volterra, A., Meldolesi, J. Astrocytes, from brain glue to communication elements: the revolution continues.// Nat Rev Neurosci – 2005. – 6. — P.626-40
47. Verkhratsky A, Toescu E.C. Neuronal – glial networks as substrate for CNS integration. // J. Cell. Mol. Med. — 2006. — V.10. — N 4. — P.826-836
48. Watanabe S., Kunitake T., Kato K., et al. Single-unit activity of paraventricular nucleus neurons in response to intero- and exteroceptive stressors in conscious, freely moving rats.// Brain Res. — 2004. — 995. — N 1. — P. 97 — 108
49 .Wilson, V.J., Melvill Jones, G.// Mammallian Vestibular Physiology. New York London, 1979.
50 . Zennou-Azogui Y., Xerri C., Harlay F. Visual sensory substitution in vestibular compensation: neuronal substrates in the alert cat.// Exp. Brain Res. -1994.- V.98. — N.3 — P.457-73.
Информация об авторах:
Саркисян С.Г., к.б.н Кафедра физиологии человека и животных ,
Ереванский государственный университет; susi.sar@rambler.ru
Чавушян В.А., д.б.н. Лаборатория физиологии компенсации функций ЦНС,
Институт физиологии им. Л.А. Орбели; vchavushyan@neuroscience.am
Меликсетян И.Б., д.б.н. Лаборатория физиологии компенсации функций
ЦНС, Институт физиологии им. Л.А. Орбели; iram@neuroscience.am
Минасян С.М., д.б.н Кафедра физиологии человека и животных ,
Ереванский государственный университет; anatom@ysu.am
Саркисян Дж.С., д.б.н. Лаборатория физиологии компенсации функций
ЦНС, Институт физиологии им. Л.А. Орбели; jsarkissyan@neuroscience.am

Комментарии и пинги к записи запрещены.

Комментарии закрыты.

Дизайн: Polepin