Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Обмен биогенных аминов в структурах головного мозга при воздействии пренатальной гипокинезии в раннем постнатальном онтогенезе

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ФАРАДЖЕВА СОНА АДАЛАТ гызы

ОБМЕН БИОГЕННЫХ АМИНОВ В СТРУКТУРАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПОКИНЕЗИИ В РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ

14.00.17 - Нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

БАКУ -

2005

Диссертация выполнена в лабораториях «Сравнительная и возрастная физиология анализаторов» и «Сравнительная и возрастная нейрохимия» Института Физиологии им. А.И.Караева HAH Азербайджана

Научный руководитель: доктор медицинских наук М.И.САФАРОВ Официальные оппоненты:

чл.корр. НАНА, доктор медицинских наук, профессор Ф.И.Джафаров кандидат медицинских наук Л.Б.Халилова

Ведущая организация: Азербайджанский Научно-Исследовательский институт Медицинской реабилитации

Защита состоится <<3^ » 2005 г. в часов на за-

седании Диссертационного Совета N (53.013 при Азербайджанском Медицинском Университете по адресу: АЪ 1022, г.Баку, ул.Бакиханова, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Азербайджанского Медицинского Университета.

Автореферат разослан »

¿¿ЛШ

2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета N 03.013 кандидат медицинских наук, доцен

г

Ф.И.Исламзаде

200S-i/ О 93

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Функциональная роль биогенных моноаминов, в частности дофамина (ДА), норадреналина (НА), серотонина (5-ОТ)~и ферментов, участвующих в их синтезе и распаде в период постнатального развития, представляет существенный интерес в плане формирования дофамин-, норадреналин- и серотонинергических систем головного мозга в ходе онтогенетического периода, особенно во время функционального развития, созревания и формирования механизмов синаптической передачи.

Различными методами было выявлено достаточно полное и ясное представление о дофамин-, норадреналин- и серотонинергических системах головного мозга и их важной роли в функционировании центральной нервной системы (ЦНС).

Известно, что взаимосвязь организма с окружающей средой осуществляется благодаря деятельности нервной системы, особенно ее высших отделов. В ходе эволюции совершенствовались метаболические связи нервных клеток друг с другом. Важнейшим средством взаимодействия клеток между собой стало биологически активное вещество - медиатор, неразрывно связанный с клеточным метаболизмом.

Изучение возрастных особенностей обмена медиаторов в норме и при различных функциональных состояниях организма представляет, несомненно, большой теоретический и практический интерес и остается до настоящего времени незавершенным. Поэтому исследование биосинтеза и расщепления биогенных моноаминов - веществ, рассматриваемых как важные нейромедиаторы, а также их функциональной значимости в мозгу животных и человека в процессе развития-является одной их главных и важных проблем современной биологии и медицины.

Особое значение, как важному медиатору в ЦНС, уделяется серотонину и другим моноаминам. Интерес к этому объясняется тем, что они выполняют в организме ряд основных функций. С одной стороны, они выступают как гормоны, когда их действие длительно и связано с изменением сложных обменных процессов в клетке, с другой стороны - как медиаторы, когда они действуют кратковременно, влияют на проницаемость постсинаптичрской мембраны и участвуют в проведении нервного импульса. Ряд исследователей полагает, что биогенные моноамины, как медиаторы, играют главную роль во всех висцеральных функциях, включая и высшую нервную деятельность. Биогенные моноамины могут вступать во взаимодействие с другими моноаминами, влияя на их деятельность, регулировать клеточное деление, а также выполнять другие функции (Бузников Г.А., 1968, Бузников Г.А., Турпаев Т.М. 1987, Буз-ников Г.А., Мальченко JI.A., Никитина Л.А., Галанов А.Ю., Еманов B.C. 1990, Мусаева H.A., 1990).

Исследование формирования основных фондов биогенных моноаминов на тканевом и митохондриальном уровнях в отделах головного мозга, участвую-

РОС. HVüUi'v'U'Un.KA)? Б If.».tH " j' КЛ __£.)!<-ii't. ирг *>ПП-5ГК

щих в становлении дофамин-, норадреналин- и серотонинергических систем в период постнатапьного онтогенеза и включающих множество факторов (инги-бирование и активирование функции различных эндокринных желез и при их удалении), имеют принципиально важное значение для понимания основных механизмов функционирования этих сложных систем в развивающемся мозге как в норме, так и при гипокинезии.

Биохимические и электрофизиологические характеристики моноаминер-гической системы мозга были изучены рядом исследователей (Белова Т.И., Голубева E.JL, Судаков В.В. 1980, Буданцев А.Ю. 1976, Мусаева H.A. 1990, Раевский В.В. 1985). Установлено, что моноаминергическая система мозга играет важную роль в его интегративной деятельности, осуществляя первичную обработку сигналов из внутренней и внешней среды организма и оказывая в дальнейшем возбуждающее или тормозящее влияние на нервную структуру головного мозга, в частности, на гипоталамус.

Этот вопрос в раннем онтогенетическом аспекте по сей день исследован недостаточно. Так, влияние гипокинезии на обмен биогенных моноаминов в раннем постнатальном онтогенезе на тканевом и митохондриальном уровнях в структурах головного мозга практически не исследовано.

Онтогенетический метод исследования позволил проследить закономерность динамики содержания изучаемых биогенных моноаминов и активность фермента моноаминоксидазы (МАО) в тканях и в митохондри-альных фракциях на отдельных этапах раннего постнатапьного морфо-функционального созревания отдельных структур головного мозга, характеризующихся появлением нейронов и их отростков в синаптических структурах разных типов, нейроглиальных элементов, структурных образованиях в отдельных ядрах гипоталамуса.

Исходя из вышеизложенного, актуальность и важность изучаемой проблемы не вызывает никаких сомнений, что предоставляет нам возможность сформулировать основную цель диссертационной работы и ее соответствующие задачи:

Цель и основные задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось изучение роли пренатапьной гипокинезии в обмене биогенных моноаминов и содержание общего белка в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга, выявление их возможной роли в дифференциации нервных клеток и морфо-функциональных особенностей в раннем периоде постнатапьного развития.

Для достижения поставленной цели сочли целесообразным решить следующие задачи:

1) Определить распределение дофамина, норадреналина, серотонина и активность ферментов МАО и 5-ОТД в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга у интактных (нормальных) кроль-

чат в раннем периоде (10-ти, 20-ти и 30-дневных) постнатального онтогенеза.

2) Изучить содержание ДА, НА, 5-НТ и активность МАО и 5-ОТД в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга при воздействии пренатальной гипокинезии в раннем периоде постнатального развития крольчат.

3) Установить содержание общего белка в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга у интактных 10-ти, 20-ти и 30-дневных крольчат.

4) Определить уровень общего белка в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга после действия пренатальной гипокинезии в раннем периоде постнатального развития крольчат.

5) Выявить функциональную роль биогенных моноаминов как нейроме-диаторов в разных структурах головного мозга в раннем периоде постнатального развития при воздействии пренатальной гипокинезии.

Научная новизна. Впервые изучена динамика содержания биогенных моноаминов, в частности НА, ДА и 5-НТ, а также активность ферментов МАО и 5-ОТД в тканях и митохондриальных фракциях отделов головного мозга в раннем периоде постнатального онтогенеза.

Получена новая информация о закономерностях изменения содержания биогенных моноаминов и активности ферментов МАО и 5-ОТД в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга у 10-ти, 20-ти и 30-дневных крольчат при воздействии пренатальной гипокинезии.

Полученные результаты позволяют с определенной степенью обоснованности высказать предположение о функциональной роли биогенных моноаминов в структурах ЦНС при экстремальных состояниях организма, вызванных, в частности пренатальной гипокинезией в раннем периоде постнатального онтогенеза.

Проведенные исследования дают дополнительную информацию о биохимических основах пластичности структурных компонентов нервных образований, как в период постнатального развития, так и в условиях экстремальных состояний организма, вызванных пренатальной гипокинезией. Практическая ценность. Полученные данные о возрастной динамике обмена биогенных моноаминов в структурах головного мозга животных, развившихся в условиях пренатальной гипокинезии, м огут быть полезны при составлении программы направленного воздействия на ЦНС с целью изменения в благоприятную сторону жизненно важных процессов при компенсаторной функции биогенных моноаминов, с одной стороны, и гипоталамуса - с другой.

Правильная диагностика и лечение нарушений функции ЦНС и предупреждение этих нарушений требуют глубоких знаний механизма обмена

биогенных моноаминов в головном мозге в условиях пренатальной гипокинезии и изменений внутренней среды. Основные положения. выносимые на защиту:

1. В процессе раннего постнатального развития крольчат при стрессор-ном воздействии пренатальной гипокинезии возрастает активность ферментов 5-ОТД и МАО с соответствующим приростом серотонина и уменьшением содержания дофамина и норадреналина в разных отделах головного мозга. Увеличение содержания серотонина и его ферментов, вероятно, является компенсаторной реакцией организма, развившегося в условиях пренатальной гипокинезии.

2. Изменение содержания биогенных моноаминов и активности ферментов 5-ОТД и МАО в различных клеточных структурах мозга зависит от морфо-функциональных особенностей образований ЦНС, возраста животного и сроков пренатальной гипокинезии.

3. Действие пренатальной гипокинезии вызывает изменение уровня биогенных моноаминов и активности ферментов 5-ОТД и МАО в разных отделах головного мозга оказывает адаптивное влияние на организм. В этих условиях уровень серотонина возрастает, а дофамина и норадреналина -уменьшается, активность 5-ОТД и МАО повышается.

Апробация диссертации. Материалы диссертации доложены: семинары института Физиологии (2000, 2002 и 2004 гг.); семинар общества Физиологов Азербайджана-(2004); XVIII съезд Физиологического Общества имени И.П.Павлова Российской АН (Казань, 2001); конференция аспирантов HAH Азербайджана (2004).

Публикации: По теме диссертации опубликовано 7 научнцх работ, из них 5 статей, 2 тезиса.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 157 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований, обсуждения полученных данных, заключения, выводов и списка использованной литературы, включающего 246 источников, из которых 58 -на русском и 188 -на английском языках. Диссертация содержит 18 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили на потомстве, полученном в результате скрещивания лабораторных кроликов линии Шиншилла. Момент оплодотворения контролировали по вагинальным мазкам. Оплодотворенных самок размещали в клетках вивария по 1-2 особям. За сутки до родов самок рассаживали по отдельным клеткам в специальной комнате с нормальным освещением и температурой 20-25°С. На 20-30-й день беременности (день зачатия и день рождения потомства считали нулевым) часть самок подвер-

гали действию нормобарической гипокинезии (пониженные или ограниченные движения) в специальной камере емкостью 100 л, снабженной системами терморегуляции и вентиляции. Концентрация углекислоты в камере не превышала 0,1%, а температуру поддерживали на уровне 22°С. Животных контрольной группы содержали в течение эксперимента в тех же условиях при нормальных движениях.

В течение 1 месяца с момента рождения животных контрольной и опытной групп проводили регистрацию этапов развития кроликов (момент открытия глаз, время отделения наружного уха от кожи головы) и изменения веса животных, оценивали двигательные реакции животных (способность осуществлять переворот со спины на живот, отрицательный геотаксис, удерживаться на вращающейся сетке), а также анализировали общую (спонтанную) двигательную активность.

Исходя из литературных и собственных данных, исследовали возраст' ные периоды, характеризующиеся переломным этапом постнатального онтогенеза (10, 20 и 30-й день постнатального онтогенеза) крольчат в нормальных условиях среды. Во второй части исследования изучали влияние гипокинезии в указанные периоды постнатального онтогенеза.

Вся экспериментальная работа выполнена на тканях (в гомогенатах) и митохондриальных фракциях отделов головного мозга кроликов в период постнатального онтогенеза в условиях гипокинезии в указанные возрастные периоды. В тканях и митохондриальных фракциях изучена динамика общего содержания белка, дофамина, норадреналина, серотонина и ферментативной активности МАО и 5-ОТД на 10-й, 20-й и 30-й день постна-тальной жизни в норме и после гипокинезии.

Все подготовительные работы - извлечение мозга, разделение его по структурам, освобождение от кровеносных сосудов и соединительной ткани -осуществляли на холоде.

Для выделения исходных митохондрий из ткани головного мозга был использован метод вотодш I., Рогу о А., Утоге I. (1962).

Общее количество белка в тканях и митохондриальных фракциях в отделах головного мозга определяли по методу Лоури и др. (Ьо\\ту О.Н., КовепЬго^ М.Б., 11апс1о11 в., 1951).

Определение содержания биогенных моноаминов в отделах головного мозга определяли по методике Когана, Нечаевой (Коган Б.М., Нечаева Н.В., 1979).

Для определения общей активности МАО использовали метод, описанный Горкиным (Горкин, В.З., 1969), основанный на определении количества аммиака в безбелковых фильтратах реактивом Несслера с последующим фотокалориметрированием.

Активность фермента 5-окситриптофандекарбоксилазы определяли по методу Юденфренда (Udenfriend S.,1958), видоизмененному для микроанализов.

Обработку экспериментальных данных проводили параметрическим методом с применением критерия Фишера-Стьюдента и непараметрическим методом Вилкоксона (1990) при помощи пакета программ "Statistika for Windows"

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ

В экспериментальной части диссертации нами было исследовано содержание вышеуказанных биогенных моноаминов в гомогенатах двигательной, зрительной, сенсомоторной коры головного мозга, мозжечка, продолговатого мозга и гипоталамуса у 10-, 20- и 30-дневных крольчат до и после воздействия гипокинезии матери.

Результаты проведенных исследований (рис. 1) показали, что у ин-тактных 10-, 20- и 30-дневных крольчат содержание норадреналина, дофамина и серотонина в тканях исследуемых нервных образований головного мозга неодинаково.

Содержание норадреналина у интактных крольчат больше всего наблюдается в тканях гипоталамуса (619 НГ/г), несколько меньше -в мозжечке, продолговатом мозге и зрительной зоне коры мозга (539, 531 и 523 НГ/г соответственно), еще меньше -в сенсомоторной коре (497 НГ/г) и меньше всего -в двигательной зоне коры мозга (481 НГ/г, рис.1).

Уровень дофамина в исследуемых образованиях головного мозга у 10-дневных контрольных крольчат наиболее высок в тканях гипоталамуса (716 НГ/г) и в сенсомоторной зоне коры мозга (643 НГ/г). Несколько меньше -в мозжечке, продолговатом мозге и двигательной зоне коры мозга (596, 582 и 538 НГ/г соответственно) и значительно меньше -в тканях зрительной зоны коры мозга (494 НГ/г).

Содержание серотонина в исследуемых образованиях головного мозга у 10-дневных контрольных крольчат в тканях продолговатого мозга, гипоталамуса и зрительной зоны коры мозга на уровне очень близком друг к другу (633, 619, 614 НГ/г), в двигательной и сенсомоторной коре мозга -почти на одинаковом уровне (587 и 561 НГ/г) и несколько меньше в тканях мозжечка (493 НГ/г).

Далее нами было установлено, что после 10-дневной пренатальной гипокинезии у 10-дневных крольчат содержание биогенных аминов в исследуемых структурах головного мозга значительно изменяется.

двиг. зрит, сена лом. моэж. гип.

II норадреналин

□ дофамин

В серотонин

Рис 1. Влияние пренатальной гипокинезии на содержание норадреналина, дофамина и се-ротонина в тканях различных структур головного мозга у 10-дневных крольчат (НГ/г свежей ткани мозга, М±м; п=5)

Содержание норадреналина и дофамина в тканях всех исследуемых структур головного мозга значительно уменьшается. При этом содержание норадреналина в гомогенатах уменьшается на 12,8—21,6%, дофамина -14,1—22,3%. А уровень серотонина в отличие от катехоламинов, повышается на 18,8—27,5%.

Таким образом, при пренатальной гипокинезии у 10-дневных крольчат в тканях исследуемых отделов головного мозга содержание норадреналина и дофамина уменьшается, а уровень серотонина, наоборот, возрастает.

В следующей серии опытов нами исследовано содержание биогенных моноаминов у 20-дневных крольчат в норме и после воздействия пренатальной гипокинезии (рис.2).

двиг зрит сенс прод. мозж

двиг зрит сенс прод мозж гил

Ш норадреналин

□дофамин

□ серотонин

Рис 2 Влияние пренатальной гипокинеии на содержание норадреналина, дофамина и серотонина в тканях различных структур головного мозга у 20-дневных крольчат (НГ/г свежей ткани мозга, М±м, п=5)

У контрольных 20-дневных животных высокий уровень содержания норадреналина отмечается в тканях гипоталамуса и составляет 876 НГ/г, несколько меньше в мозжечке - 690 НГ/г, сенсомоторной зоне коры мозга - 676 НГ/г, зрительной зоне - 664 НГ/г, продолговатом мозге - 620 НГ/г и меньше всего в двигательной зоне коры мозга - 572 НГ/г. У этих интакт-ных крольчат в изучаемых структурах головного мозга высокий уровень дофамина наблюдается в тканях сенсомоторной коры и гипоталамуса (892 НГ/г и 888 НГ/г), чуть меньше -в мозжечке, двигательной зоне коры (796 НГ/г и 808 НГ/г) и меньше всего -в зрительной коре (670 НГ/г). Уровень серотонина у интактных 20-дневных крольчат в тканях двигательной, сенсомоторной коры и гипоталамуса почти одинаков (760 НГ/г; 728 НГ/г; 732 НГ/г), в зрительной коре и продолговатом мозге значительно выше (820 и 830 НГ/г) и меньше всего - в мозжечке (698 НГ/г).

Далее было установлено, что после 10-дневной гипокинезии матери, содержание биогенных моноаминов в структурах головного мозга у 20-дневных крольчат претерпевает значительные изменения. Содержание норадреналина и дофамина во всех изучаемых структурах головного мозга заметно уменьшается. При этом содержание норадреналина в гомогенатах исследуемых отделов головного мозга уменьшается на 4,8-11,6%, а содержание дофамина - на 6-10,5%. При этом содержание серотонина в отличие от норадреналина и дофамина во всех исследованных структурах головного мозга возрастает на 6-15,5%.

Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что пренатальная гипокинезия у 20-ти дневных крольчат так же, как у 10-ти дневных, приводит к уменьшению содержания норадреналина и дофамина и повышению уровня серотонина в тканях изучаемых структур головного мозга.

Далее опыты показали, что у интактных 30-дневных крольчат содержание норадреналина, дофамина и серотонина также неодинаково распределено в тканях изучаемых структур Головного мозга (рис.3).

Содержание норадреналина в сенсомоторной зоне коры мозга, двигательной зоне, мозжечке почти одинаково (530; 542; 556 НГ/г), чуть больше в продолговатом мозге (614 НГ/г) и больше всего в гипоталамусе и зрительной коре мозга (726; 740 НГ/г).

Нами было выявлено, что в нормальных условиях у 30-дневных крольчат в тканях изучаемых структур головного мозга содержание дофамина в сенсомоторной зоне коры мозга, гипоталамусе, продолговатом мозге и зрительной коре мозга почти одинаково (734; 738 и 744 НГ/г), а в двигательной зоне коры мозга его содержание на 23% меньше, чем в остальных структурах головного мозга и составляет 592 НГ/г.

фит сенс пред мозж

Д1иг зрит сенс прод мозж гип

Шнорадреналин □ дофамин □серотонин

Рис 3. Влияние пренатальной гипокинезии на содержание норадреналина, дофамина и серотомина в тканях различных структур головного мозга у 30-дневных крольчат (НГ/г свежей ткани мозга, М±м; п=5)

Далее опыты показали, что содержание серотонина в гомогенатах исследуемых структур мозга у интактных 30-дневных крольчат больше всего определяется в сенсомоторной зоне коры мозга и гипоталамусе и меньше -в двигательной коре и продолговатом мозге.

Проведенные опыты показали, что при воздействии 10-дневной пренатальной гипокинезии, у 30-дневных крольчат содержание норадреналина и дофамина у 30-дневных крольчат в гомогенатах изучаемых нервных образований головного мозга, по сравнению с контрольными уменьшается на 6-24,3% и 7,2-26,4% соответственно. При этих же условиях уровень серотонина во всех исследуемых нервных структурах головного мозга возрастает на 5,2-11,1%.

Можно заключить, что после воздействия пренатальной гипокинезии, содержание биогенных моноаминов в тканях изучаемых нервных образований претерпевает больше изменений у 30-дневных крольчат, нежели у 20-дневных. Разница изменений по нашим данным составляет: по норад-реналину - 2-12,7%, дофамину - 14,5%, серотонину - 6%.

Результаты дальнейших исследований показали, что у интактных 10-дневных крольчат активность фермента 5-окситриптофандекарбоксилазы больше всего определяется в тканях гипоталамуса (рис.4) и составляет 0,185 мкмоль серотонина на 1 г свежей ткани за 1 час, несколько меньше в мозжечке - 0,157 мкмоль серотонина, зрительной зоне коры мозга - 0,148, продолговатом мозге - 0,139, двигательной зоне коры мозга - 0,129 и меньше всего в сенсомоторной зоне коры мозга - 0,116 мкмоль серотонина на 1 г свежей ткани мозга.

У интактных 20-дневных крольчат активность фермента 5-окситриптофандекарбоксилазы наиболее высока в тканях мозжечка и со-

ставляет 0,148 мкмоль серотонина и наименьше всего в сенсомоторной зоне коры мозга - 0,092 мкмоль серотонина на 1 г свежей ткани мозга.

Далее наши опыты показали, что после пренатальной гипокинезии у 10-дневных крольчат активность 5-окситриптофандекарбоксилазы в тканях исследованных нервных образований головного мозга резко повышается (на 110209%). У 20-дневных и 30-дневных крольчат активность этого фермента также повышается на 93,9-153% и 93,9-149% соответственно.

0.4

ПЮдн Я20дн И ЗОдн

Рис 4. Влияние пренатальной гипокинезии на активность фермента 5-окситриптофандекарбоксилазы в тканях различных структур головного мозга у крольчат в постнатальном онтогенезе (в микромолях серотонина на 1 г свежей ткани за 1 час, М±м; п=5)

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что у интактных 10-дневных крольчат максимальная активность фермента МАО отмечается в тканях гипоталамуса и составляет 2,57 мкмоль и наименьше всего в сенсомоторной зоне коры мозга - 1,12 мкмоль аммиака на 1 г свежей ткани мозга за 1 час.

Далее нами выявлено распределение активности МАО в тканях изучаемых структур головного мозга у нормальных 20- и 30-дневных крольчат (рис.5). Максимум активности отмечено в гипоталамусе - 3,72 мкмоль и минимум активности в сенсомоторной коре мозга - 1,64 мкмоль аммиака на 1 г свежей ткани мозга за 1 час.

Результаты следующих серий опытов показали, что у 10-, 20- и 30-дневных крольчат, перенесших пренатальную гипокинезию, общая и удельная активность фермента МАО в тканях исследованных структур головного мозга значительно повышается по сравнению с контрольными.

Таким образом, на основании результатов проведенных экспериментальных исследований можно заключить, что пренатальная гипокинезия значительно повышает как общую, так и удельную активность МАО в тканях структур головного мозга у потомства на ранней стадии постна-тального онтогенеза. Повышение активности МАО у 10- и 20-дневных вы-

ражено более отчетливо, чем у 30-дневных животных.

7 -

7 -

4

2

6 ^

3 -!

о

О 4--

двиг зрит сенс прод. мозж гип

двиг зрит сенс прод. мозж гип

■ ♦ ■ ■■ Юдн

20дн —А- ЗОдн

Рис 5 Влияние преи&тальной гипокинезии на общую активность МАО в -псаиях различных структур головного мозга |фольчат в постнатальиом онтогенезе (в микрокодах амиака на I г свежей ткани мозгн за 1 час, М±м, п""7)

Норадреналин, дофамин и серотонин примерно одинаково распределены в ядерной, митохондриальной и микросомальной фракциях мозга с наибольшим ее содержанием в нервных окончаниях. Установлено, что во фракции надосадочной жидкости можно было обнаружить 32-44% от общего количества норадреналина, дофамина и серотонина, уровень которых на единицу белка в этой фракции был наиболее высоким.

Было выявлено, что содержание норадреналина, дофамина в мито-хондриальных фракциях изучаемых структур головного мозга у 10-, 20-, и 30-дневных крольчат, подвергшихся воздействию пренатальной гипокинезии, значительно уменьшается, а уровень серотонина при этом несколько возрастает (рис.6). При этом активность 5-окситриптофандекарбоксилазы и МАО в митохондриальных фракциях изучаемых структур мозга у 10-, 20- и 30-дневных крольчат после пренатальной гипокинезии, по сравнению с контрольными, заметно повышается.

При дефиците белка в метаболическом фонде головного мозга биогенные моноамины и свободные медиаторные аминокислоты, как адаптационно-компенсаторные компоненты, могут сыграть более значительную роль в поддержании энергетического белкового метаболизма на нормальном уровне. Поэтому возникла необходимость определения уровня общего белка в тканях различных структур головного мозга при воздействии на организм пренатальной гипокинезии, чтобы выяснить возможные взаимосвязи между обменом биогенных моноаминов и уровнем общего белка.

Опыты показали, что содержание общего белка в тканях исследованных структур головного мозга у интактных 10-дневных крольчат в 2-3 раза меньше, чем у 20- и 30-дневных. Далее наши опыты показали, что по-

еле действия пренатальной гипокинезии у 10-, 20- и 30-дневных крольчат содержание общего белка в тканях и митохондриальных фракциях исследованных структур головного мозга прогрессивно увеличивается.

400 -

двиг зрит сенс прод мдаж

двиг. зртг сенс прод. моэж гип.

• норадреналин —■— дофамин —А- серотонин Рис 6 Влияние пренатальной гипокинезии на содержание норадреналин, дофамин и серото-нина в митохондриях различных структур головного мозга у 10-дневных крольчат (НГ/г на массу митохондрий, выделенных из 1 г свежей ткани мозга, М+м; п=5)

Таким образом, можно заключить, что после воздействия пренатальной гипокинезии содержание общего белка в тканях и митохондриях изучаемых структур головного мозга в раннем периоде постнатального онтогенеза (10-ти, 20-ти и 30-дневных) наиболее значительно увеличивается у 10-дневных (138-158%), несколько меньше - у 20-дневных (125-140%) и меньше всего у 30-дневных (111-120%%) крольчат.

Полагают, что биогенные моноамины, начиная с эмбрионального периода развития, интенсивно участвуют в формировании и дифференциации моноаминергических нейронов в отдельных структурах головного мозга, в частности дофаминергических, норадренергических и серотонин-ергических нейронов, в процессе постнатального развития. При этом установлено, что уровень дофамина, норадреналина и серотонина наиболее высок в гипоталамусе, что обусловлено наличием нейронов их содержащих. Нейроны, содержащие серотонин, почти исключительно локализованы в нижней части ствола мозга в области ядра шва (raphe nuclei). Значительная часть их аксонов проходит через латеральный гипоталамус и, проецируясь на гипоталамические и лимбические структуры (Fuxe К., Dahlstrom A., Hillarp N.A., 1965; Heltzei J. Ann., Bochme Dietheim H., Vogel Wolfgang H., 1981), формируется на более позднем этапе онтогенеза, так как к 15-му дню внутриутробного развития в мозге формируются моно-аминергические, в частности катехоламинергические нейроны, медиаторами которых являются дофамин и норадреналин (Benson В., Reynolds W.D., Bims D.M., Leadem C.A., 1989; Coyle J.T.,1982).

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что в исследуемых структурах головного мозга в раннем периоде, в частности у 10-ти, 20-ти и 30-дневных крольчат, фонд катехоламинов - дофамина и норадреналина -наиболее высок по сравнению с фондом серотонина.

Известно, что за последние 6-8 суток до рождения интенсивность биосинтеза катехоламинов в мозге повышается в 25 раз, а содержание норадреналина в 15 раз (Coyle J.T.,1972, 1974). Таким образом, адренергические нейроны во всех областях мозга крольчат и других животных в биохимическом отношении становятся достаточно зрелыми уже к моменту рождения (Berthold W., Lim L.J., 1976; Lin Chia-Sweng, Lu S. M., Schmechei D.E., 1986; Liu J., Launder J. M., 1992).

Согласно собственным исследованиям, уровень биогенных моноаминов и их ферментов, особенно активность МАО, в тканях и митохондриальных фракциях головного мозга различаются не только в количественном отношении, но и по направленности и выраженности в различных условиях внешней среды. Предполагаем, что выявленные различия по содержанию моноаминов и активности их ферментов связаны с формированием моноаминергической системы мозга в ходе постнатального онтогенеза, а также в условиях пренаталь-ной гипокинезии. Возможно, при этом нейроны не проявляют должных импульсов или же реакций, в какой-то степени приспосабливаясь к изменяющимся условиям внешней среды.

В наших исследованиях у 10-ти, 20-ти и 30-дневных крольчат при воздействии пренатальной гипокинезии обмен норадреналина и дофамина в тканях и исходных митохондриях разных отделов головного мозга значительно снизился (9,6-26; 16,2-27,7%), в то время, как концентрация серотонина и активность ферментов 5-триптофандекарбоксилазы и МАО адекватно увеличивалась, естественно, при условиях гипокинезии серотонинергические нейроны активизируются и подавляют уровень функционирования НА- и ДА-ергических нейронов. В соответствии с нашими данными такое предположение реально: обмен серотонинергической системы явно ускорен, так как повышен уровень серотонина.

Увеличение содержания общего белка в тканях и митохондриальных фракциях исследуемых структур головного мозга в раннем периоде постнатального онтогенеза крольчат, вероятно, является результатом увеличения количества серотонина и свободных медиаторных аминокислот, обеспечивающих синтез белка в головном мозге.

На основании этих данных можно предположить, что увеличение содержания общего белка в тканях и митохондриальных фракциях исследуемых структур головного мозга при экстремальных состояниях организма, вызванных пренатальной гипокинезией, вероятно, носит защитный характер.

Результаты наших опытов показали, что после гипокинезии у 10-, 20 и 30-дневных крольчат в тканях и митохондриальных фракциях головного мозга активируется серотонинергическая система, в результате чего содержание НА

и ДА адекватно уменьшается. При этом возрастает уровень общего белка в исследуемых структурах мозга. Как видно, серотонинергическая система компенсирует функции НА и ДА-ергической систем и тем самым участвует в защитно-компенсаторных реакциях организма путем создания срочной компенсации в нервной системе.

ВЫВОДЫ

1. Распределение содержания биогенных аминов в различных структурах головного мозга в раннем периоде постнатального онтогенеза имеет существенные различия, соответствующие особенностям физиологического и морфо-функционального формирования моноаминергических систем мозга крольчат.

2. Установлено региональное распределение активности ферментов 5-окситриптофандекарбоксилазы и моноаминоксидазы в разных структурах головного мозга в ранний период постнатального развития животных.

3. Выявлено, что исследованным структурам головного мозга у 10-, 20- и 30-дневных крольчат в постнатальном развитии свойственна разная концентрация биогенных моноаминов и активность ферментов 5-окситриптофанде-карбоксилазы и моноаминоксидазы. Наиболее высокий уровень наблюдается в гипоталамусе, относительно меньше -в двигательной зоне коры мозга.

4. Уровень биогенных аминов в тканях и митохондриях различных структур головного мозга у 30-дневных крольчат достоверно ниже, чем у 10- и 20-дневных, что свидетельствует о различии в интенсивности формирования аминергической системы мозга на более раннем этапе постнатального онтогенеза.

5. Содержание норадреналина и дофамина в тканях и митохондриях исследованных структур головного мозга у 10-, 20- и 30-дневных животных после пренатальной гипокинезии в расчете как на 1 г свежей ткани,* так и на 100 мг белка достоверно уменьшается, при этом уровень серотонина, наоборот, значительно возрастает.

6. Установлено, что активность ферментов 5-окситриптофандекар-боксилазы и моноаминоксидазы в тканях и митохондриальных фракциях изучаемых структур головного мозга у 10-, 20- и 30-дневных крольчат после действия пренатальной гипокинезии прогрессивно повышается.

7. Изменение содержания биогенных аминов и их ферментных систем в исследованных структурах головного мозга крольчат в ходе раннего периода постнатального развития коррелируется по времени с морфофункциональной дифференцировкой этих структур мозга.

8. Установлено, что при воздействии на организм пренатальной гипокинезии содержание общего белка в тканях и митохондриальных фракциях разных структур головного мозга в ранних периодах (10, 20 и 30-дневных) постнатального онтогенеза прогрессивно увеличивается, однако, оно более отчетливо увеличивается у 10-дневных, чем у 20- и 30-дневных крольчат.

9. Полученные экспериментальные данные позволяют рассматривать роль биогенных аминов в головном мозге, обеспечивающих возрастную дифферен-

цировку и функциональную специализацию моноаминергических нейронов, а также их пластические перестройки и их защитную роль в измененных экстремальных (в данном случае после пренатальной гипокинезии) условиях среды.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Фараджева С.А. «Влияние гипокинезии на метаболизм биогенных аминов в образованиях головного мозга крольчат» /XVIII съезд физиологического общества имени И.П. Павлова/ Казань, 2001, 25-28 сентябрь, с. 248.

2. Фараджева С.А. «Динамика изменения моноаминов в структурах мозга животных антенатально развившихся в условиях гипокинезии» /Мйяау1зэН й-гю1о£1уа уэ Ыокнпуашп тйаяк ргоЫет1эп/ Вак12002, вэЬ 384-390.

3. Б.Э.Рэгэсоуа «Ва§ Ьеупт гтЬиэИГ §6Ьэ1эгтт Юхитави^а Ыо§еп атЫэгш тйаЬоНаш» /АгэгЬаусап МИН Е1т1эг Akademiyasl Аври-апиагшт е1пи коп-Егапзшт пШепаНап/ 1уип 2001-с1 Я. Вак1. бэЬ.76.

4. А.Г.Газиев, С.А.Фараджева «Содержание моноаминов в митохондриальных фракциях отделов коры головного мозга и гипоталамуса крольчат в раннем периоде постнатального онтогенеза при пренатальной гипокинезии» /Проблемы физиологии и биохимии /Труды института физиологии им. А.И.Караева Национальной академии наук Азербайджана/ ТОМ XXI, Баку 2003, с. 186-198.

5. С.А.Фараджева. «Влияние гипокинезии на активности моноаминоксидазы (МАО) в различных структурах головного мозга и гипоталамуса в раннем периоде постнатального онтогенеза». Проблемы физиологии и биохимии. Труды института физиологии им. А.И.Караева Национальной академии наук Азербайджана/ ТОМ XXI, Баку 2003, с.379-385.

6. С.А.Фараджева, А.Г.Газиев. «Содержание общего белка в структурах головного мозга крольчат месячного возраста подверженные к пренатальной гипокинезии». Проблемы физиологии и биохимии. Труды института физиологии им. А.И.Караева Национальной академии наук Азербайджана/ ТОМ XXII, Баку 2004, с.336-345.

7. С.А.Фараджева, М.И.Сафаров. Влияние пренатальной гипокинезии на активность 5-окситриптофандекарбоксилазы в тканях различных образований головного мозга в раннем периоде онтогенеза. Мед.ж. Здоровья, 2005, с. 7982.

Faracova S.9.

XÜLAS9

Erkan postnatal ontogenezda ba$ beyni strukturlarinda gedan biogen aminlarin mübadilasina prenatal hipokineziyamn tasiri

Elmi-tadqiqat i§i analan prenatal inki$af marhalasini hipokineziya §srai-tinda saxlanilmi? yenidogulmu§lann beyninin müxtalif $6bolorinda biogen monoaminlarin mübadilasi dinamikasinin ara§dinlmasma hasr edilmi^dir. Tadqiqa-tm osas moqsodi postnatal ontogenezin erkan merhBlalBrindB (10-, 20- va 30-giinlük dov§an balalarinda) beyin qabigmm müxtelif nahiyyalarinde va beynin digar «¡obalarinin toxuma homogenatmda va mitoxondri fraksiyalannda biogen monoaminlarin mübadilasina prenatal hipokineziyamn tasiri va bu §oraitdo biogen monoaminlarin sinir hüceyrelarinin differensiasiyasinda va fízioloji firn-ksiyalann formala$masindaki rolunun oyronilmasindan ibaratdir.

Müayyan edilmi§dir ki, prenatal hipokineziya postnatal inki§afin ilkin marhalalarinda (10-, 20- va 30-günlük dov$an balalannm) ba§ beyni qabiginm va beynin digar §6balarinin toxuma va mitoxondri fraksiyalannda noradrenalin va dofaminin miqdan a§agi dü§mü$, 5-oksitriptofandekarboksilaza va MAO fermentlarinin faalhq saviyyasi isa xeyli yüksak olmu§dur. Bu zaman ba? beyni §óbalarinin toxuma va mitoxondri fraksiyalannda ümumi zülalxn miqdannda statistik etibarhq darecasi yüksak oían artim qeyda almmi§dir. Mü?ahido edilan dayi§ilmalarin sabablarini inki§afda oían orqanizma ekstremal tasir effekti ila saciyyalanan hipokineziya §araitinda serotoninergik sistemin kompensasiyae-dici funksiyasmm va sinir sistemi saviyyasinda orqanizmin müdafia-kompensator reaksiyalannm macmuina asasen izah etmak olar.

Farajova S.A.

SUMMARY

The impact of prenatal hypokinesia on monoamines turnover in differerent brain structures in early stages of postnatal ontogeneny

The present research is related to the impact of prenatal hypokinesia on monoamines turnover in different brain regions. The aim of this research was to study the impact of prenatal hyperkinesia on biogenic monoamines turnover in tissues a nd m itochondrial fractions o f v arious r egions o f t he b rain c ortex a nd other brain structures in early stages of postnatal ontogeny (10-, 20- and 30 days old rabbits) and on monoamine neurons differentiation and formation of physiological functions.

It was found that as a result of prenatal hypokinesia levels of norepinephrine and dopamine are decreased and levels of serotonin as well as 5-hydroxytryptophan decarboxylase and MAO enzymatic activity are increased in tissues and mitochondrial fractions of the brain cortex and other structures of the brain in early stages of postnatal ontogeny (10-, 20- and 30 days old rabbits) compared to controls. Meanwhile, total protein level is increased in tissue and mitochondrial fractions of the studied regions.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

А - адреналин

АМФ - аденозинмонофосфат

Асп - аспарагиновая кислота

АТФ - аденозинтрифосфат

АЦ - аденилатциклаза

ГАМК - гамма-аминомасляная кислота

Глу - глутаминовая кислота

ГК - гомованиллиновая кислота

ДА - дофамин

МАО - моноаминоксидаза

НА - норадренапин

HAH - Национальная Академия Наук

НМ - нономал

5-ОТД - 5-окситриптофандекарбоксилаза 5-НТ (С) - серотонин 5-ОИУК - 5-оксииндоуксусная кислота ЭДТА - этилендиамин тетраацетат ЦНС - центральная нервная система

Kagiz formah: 60x841/16 Hacmi: 1,0 (ар varaqi. Tiraj: 100 nüsw. Sifari?: 429

RSXM-nin matbaasi N.Rafibayli 9

*

1 1

I i

I

» 1

I i

*

«

1

f

РНБ Русский фонд

9005-4

AZЭRBAYCAN ЮЕвРиВЬЙСАЗ

АгвКВАУСАГЧ Т4В1 27093

РЭЙЭСОУА SONА ЭБАЬЭТ я^!

ЕККЭМ POSTNATAL СЖТОСЕ1ЧЕгПЭ ВА§ BEYNi вТКиКТШЬАВШОА GEDЭN BtOGEN AMtNLЭRtN М0ВА1)1ЬЭ8й>1Э РИЕ.'ЧАТАЬ ШРОЮ^г1УЛ1ЧШ ТЭвМ

14.00.17 - ГЧогта! fiziologiya

Т1ЬЬ е1т1эп паш1гэ(11 аНтПк <1эгэсэя1

АУТОКЕРЕИАТ!

ВАК1 - 2005