Спасибо, ваше сообщение принято.

Наши менеджеры обработают его
и свяжутся с Вами максимально быстро.

Корзина пуста

Влияние трансплантации фетальных тканей на серотонинергические системы головного мозга экспериментальных животных после черепно-мозговой травмы
09.06.2013

Влияние трансплантации фетальных тканей на серотонинергические системы головного мозга экспериментальных животных после черепно-мозговой травмы

Тяжелая черепно-мозговая травма (ТЧМТ) вызывает разнообразные патологические изменения, в частности, нервно-психические, двигательные нарушения, расстройства памяти, речи, эпилепсию. Особенно часто возникают соматические болезни, в том числе нарушения деятельности сердечно-сосудистой, половой и иммунной систем, посттравматический диабет. Анализ данных литературы о возможных посттравматических осложнениях свидетельствует, что причиной их развития является нарушение интегративной функции головного мозга. Исключение некоторых нейронов с интеграционного взаимодействия в месте удара при травме провоцирует расширение процесса и выпадение из интегративной деятельности других, удаленных нервных контактов. По ТЧМТ в корни меняется метаболизм мозга и, в частности, нейромедиаторов. Эти изменения и являются причиной отдаленных последствий ТЧМТ. Поэтому разработка способов коррекции расстройств функционирования основных нейромедиаторных систем головного мозга является первоочередной задачей нейрохирургии, поиск новых методов, к которым относится нейротрансплантация, оправдан и необходим.

Моноамины, в частности, серотонин является важным фактором интеграционной деятельности головного мозга. С нарушением функции серотонинергической системы связывают возникновение психических расстройств, эпилепсии, сердечно-сосудистых заболеваний. Накопленные экспериментальные и клинические данные, свидетельствующие о важной роли серотонина в деятельности лимбико-ретикулярных структур мозга, принимающих непосредственное участие в центральной регуляции тонуса сосудов.

Серотонинергические нейроны широко распространены в центральной нервной системе. Их обнаруживают в составе дорзального и медиального ядер шва продолговатого мозга, в ткани среднего мозга и моста, они иннервируют многочисленные участки, включающие кору больших полушарий, морской конек, гипоталамус и др..

Учитывая это, мы сочли целесообразным определить содержание серотонина и его основного метаболита - 5-ГОИОК в отдельных отделах головного мозга экспериментальных животных после ТЧМТ, а также влияния на эти показатели трансплантации ФНТ и ФМТ.

В исследованиях использовали самцов беспородных половозрелых белых крыс массой тела 180-220 г., а также беременных самок с 18-дневными эмбрионами. Для моделирования ТЧМТ применяли пружинный ударник, модифицированный для нанесения травмы малым лабораторным животным. Удар наносили в левую теменно-височную область. При этом животных не фиксировали.

Для трансплантации использовали ФНТ сенсомоторного участка коры большого мозга 18-дневных плодов крыс. Перед трансплантацией удаляли тканевый детрит, образовавшийся в травмированном участке. В лунку после хирургической обработки вводили 2 мм3 эмбриональной нервной ткани. Трансплантация проводили через 2 ч. после ТЧМТ. Для анестезии применяли нембутал (4 мг/100 г. массы тела). Для исследования влияния отсроченной трансплантации также удаляли детрит перед трансплантацией, однако, через 5 суток после ТЧМТ. Трансплантация ФМТ осуществляли аналогично трансплантации ФНТ.

Животных выводили из эксперимента через 30 суток после травмы и трансплантации одновременно с животными контрольной группы путем декапитации. Изъятую ткань отдельных структур головного мозга быстро замораживали в жидком азоте.

Содержание индоламина определяли высокоэффективным методом жидкостной хроматографии с электрохимическим детектированием.

Экстракцию индоламинов осуществляли 0,1 моль НСЮ4. К 100 мг. ткани добавляли 900 мкл. 0,1 моль НСЮ4 и N-метил-серотонин (внутренний стандарт).

Смесь гомогенизировали и центрифугировали со скоростью 7000 об./ мин. в течение 10 мин.. Супернатант фильтровали через микрофильтры с диаметром пор 0,2 мкм. со скоростью 2000 об./мин. в течение 5 мин. 10 мкл. прозрачного микрофильтрата хроматографировали.

Хроматографию осуществляли на микроколонковом хроматографе «Миллихром» (Россия). Колонка Silasorb С-8 (2x60 мм.), скорость потока 100 мкл /мин., потенциал рабочего электрода 0,75 В.. Подвижная фаза включала 0,03 моль КН2Р04 0,03 моль лимонной кислоты (рН 4,86), октилсульфоната натрия, Ма2-ЭДТА и ацетонитрила.

Идентификацию проводили по времени выхода пиков соответствующего стандарта. Для вычисления концентрации серотонина и 5-ГОИОК в образцах находили отношение высоты пиков исследуемого нейромедиатора до высоты пика внутреннего стандарта известной концентрации.

Статистическая обработка данных проведена с использованием t-критерия Стьюдента.

Содержание серотонина в коре левого и правого полушарий большого мозга крыс, морском коньке, гипоталамусе, среднем и продолговатом мозге контрольных животных составил соответственно (71 ± 8), <46 ± 2), (17 ± 6), (73 ± 17), ( 73 ± 18) и (79 ± 17) нг в 1 г. ткани, содержание 5-ГОИОК - (204 ± 27), (124 ± 6), (29 ± 1), (111 ± 19), и87 ± 12) и (126 ± 39) нг в 1 г. ткани, что согласуется с данными литературы.

ТЧМТ, как свидетельствуют результаты исследований, вызывает существенные изменения этих показателей. Так, содержание серотонина в коре левого (травмированной) полушария большого мозга экспериментальных животных через ЗО суток после ТЧМТ значительно (в 2 раза) меньше. Уровень 5- ГОИОК через 30 суток после травмы, как и уровень серотонина, также снижен (в 1,5 раза), что, вероятно, свидетельствует об истощении запасов нейромедиатора вследствие его участия в патологических реакциях и уменьшение его синтеза в условиях нарушения метаболических процессов. У животных, которым после ТЧМТ имплантировали ФНТ сенсомоторной коры, в ткани коры левого полушария большого мозга не установлен положительный эффект по восстановлению содержания серотонина, который оставался значительно меньше, чем в контроле, однако, наблюдали восстановление уровня 5-ГОИОК. Содержание серотонина и 5- ГОИОК в ткани коры правого полушария в обеих группах животных (с ФНТ и без нее) достоверно не изменялся по сравнению с таковым в контрольной группе (о снижении уровня серотонина в травмированных животных можно говорить лишь как о тенденции).

Таким образом, в коре полушарий большого мозга крыс в посттравматическом периоде наблюдали изменения содержания индоламина, формировавших другую нейрохимическую организации интегративной взаимодействия, характерным признаком которой было увеличение асимметрии полушарий, характерное для мозга с повышенной судорожной готовности.

Важное значение в формировании эпилептиформных состояний имеет травма лимбической системы, не исключено, что они могут быть связаны с функциональной недостаточностью нейромедиаторных систем. Поэтому мы сочли целесообразным изучить содержание серотонина и 5-ГОИОК в морском коньке - одной из важных структур этой системы. Содержание серотонина в морском коньке животных с ТЧМТ через ЗО суток после трансплантации ФНТ достоверно не отличался от такового у контрольных животных. Не производила ТЧМТ существенного влияния на содержание 5- ГОИОК в этой структуре мозга, что свидетельствовало об относительной выносливости этого участка мозга крыс к травмам при использовании акселерационно-ударной модели. Однако трансплантация ФНТ способствовала значительному увеличению содержания 5-ГОИОК (в 1,5 раза). На основании анализа этих результатов можно сделать вывод, что через 30 суток после травмы существенные изменения состава индоламина в ткани морского конька не происходят, а трансплантация ФНТ производит стимулирующее влияние на метаболизм в этой структуре мозга.

Посттравматические изменения, как свидетельствуют клинические данные, в некоторых ситуациях способны провоцировать явления паркинсонизма. Особая роль в организации двигательной функции принадлежит нигростриатному дофаминергическому пути. Дегенерация этого пути является основным морфологическим субстратом паркинсонизма. Однако, дофаминергический контроль в стриарной системе в значительной степени зависит от моделирующего влияния различных нейромедиаторных систем на тела нейронов черной субстанции. В частности, моделирующее ингибирующее значение для организации двигательного поведения имеет серотонин; плотная сеть серотонинергических терминалей от ядер шва проецируется на черную субстанцию. При снижении уровня серотонина в мозге наблюдали увеличение двигательной активности. Кроме того, серотонинергические нейроны среднего мозга иннервируют церебральные сосуды, и их активность влияет на интенсивность кровотока головного мозга. Поэтому мы сочли целесообразным определить уровень индоламина в среднем мозге животных с ТЧМТ.

Содержание серотонина в среднем мозге крыс через 30 суток после травмы составил 75,3% от такового в контроле, после трансплантации ФНТ - 104,1%. Однако, о разнице содержания серотонина в среднем мозге животных контрольной группы и после ТЧМТ можно говорить лишь как о тенденции. Содержание 5-ГОИОК в посттравматическом периоде в среднем мозге крыс также достоверно не изменяется (128,7% от контрольного значения в травмированных животных, 152,9% - от значений у животных, которым осуществлена ​​трансплантация ФНТ). На основании этих результатов можно сделать вывод, что через 30 суток после травмы существенных изменений состава индоламинов в среднем мозге не было, после трансплантации ФНТ наблюдали незначительное повышение уровня этих метаболитов.

Поскольку в литературе распространено мнение об интенсивном стригущее движение головного мозга при ЧМТ с поражением нервной ткани в области продолговатого мозга, мы также изучили содержание нейромедиаторов в этом структурном отделе. Как следует из приведенных данных, содержание серотонина через 30 суток после травмы имел тенденцию к увеличению (163,3% от контроля), однако, разница показателей недостоверна. После трансплантации ФНТ содержание серотонина достоверно (в 1,9 раза) больше, чем у животных контрольной группы. Содержание 5-Гоюк в ткани продолговатого мозга животных обеих групп, наоборот, имел тенденцию к уменьшению (46,8% - за ТЧМТ, 77% - после введения ФНТ).

Таким образом, после травмы в продолговатом мозге метаболизм индоламина также претерпевает значительные изменения, а трансплантация ФНТ стимулирует увеличение их содержания в этом отделе мозга.

Изменения содержания нейромедиаторов в функциональных отделах головного мозга после травмы могут вызывать расстройства в отдаленном посттравматическом периоде, однако, четкого представления о том, какие повреждения нервной ткани на молекулярном уровне обусловливают их, сегодня недостаточно. Предположения относительно основной роли повреждения гипоталамуса при травме (учитывая его локализацию) в возникновении посттравматических расстройств высказывалось и ранее, в частности, многими авторами отмечены существенные морфологические нарушения в гипоталамусе после ТЧМТ. Поскольку все нейромедиаторные системы мозга, в частности, серотонин, участвуют в регуляции секреторной деятельности гипоталамуса, изучение содержания нейромедиаторов в этом отделе в посттравматическом периоде чрезвычайно актуально. Из полученных нами данных видно, что через 30 суток после травмы уровень серотонина значительно снижался (в 2,8 раза), трансплантация ФНТ, хотя несколько способствовала его повышению, однако, не обеспечивала его полного восстановления. Динамика 5 ГОИОК отличалась от таковой серотонина: достоверное повышение ее уровня через ЗО суток после травмы (157,7% от контроля) и приближения к контрольным значениям (119,8%) после трансплантации ФНТ.

Принимая во внимание данные литературы о влиянии серотонина на секреторную активность гипоталамуса, можно сделать вывод, что снижение его уровня после ТЧМТ является весомой причиной нарушения адекватного реагирования функциональных систем на внешнее воздействие. Полученные результаты соответствуют данным литературы о морфологических изменениях в гипоталамусе, а также объясняют причины посттравматических соматических расстройств. Предотвращение таким процессам в этом отделе мозга путем трансплантации фетальных тканей является перспективным направлением в профилактике вторичных отдаленных последствий травмы.

Проведенные ранее исследования показывают, что по экспериментальной ЧМТ имплантирована эмбриональная ткань выполняет заместительную функцию, а также стимулирует восстановительные процессы в ткани целого мозга подопытных животных. При этом в отдаленном периоде архитектоника пересаженного участка и состав нейромедиаторов соответствуют таковым в интактных животных. Однако, для получения ответа на вопрос о возможности воспроизведения в клинике условий проведения трансплантации, обработанных в эксперименте, мы изучили зависимость содержания серотонина в головном мозге животных с ТЧМТ от типа имплантированной ткани и сроков ее введения.

Для трансплантации использовали нервную ткань сенсомоторной области коры большого мозга или фрагмент мышцы бедра 18-дневных эмбрионов крыс. Трансплантация осуществляли через 2 ч. после моделирования ТЧМТ. В отдельной группе хирургическую обработку и введение 2 мм3 трансплантата проводили через 5 суток после моделирования ТЧМТ для изучения эффективности введения трансплантата в зону мозга при наличии деструктивного процесса.

Для исследования содержания серотонина мозг животных разделяли на левую (травмированную) и правую правое полушария, а также диэнцефально-стволовой отдел. В ткани левого полушария через 30 суток после нанесения ТЧМТ уровень серотонина был заметно снижен и составил 77% от уровня в контрольных животных, в ткани правого полушария - 68%, диэнцефально-стволовому отделе мозга - 65%. Трансплантация ФНТ через 2 ч после ТЧМТ почти не влияла на восстановление уровня серотонина в исследованных тканях. Введение же ФМТ способствовало восстановлению содержания этого нейромедиатора и приближению его значений к контрольным. Полученные результаты не совпадают с приведенными в литературе данными по специфичности действия трансплантата при изучении содержания другого нейромедиатора - дофамина. Разное влияние на восстановление содержания катехол-и индоламин при введении ФНТ и ФМТ, вероятно, свидетельствует о генерализированном, возможно, посредством цитокинов, влиянии на метаболизм головного мозга. Есть предположение, что цитокины, продуцируемые эмбриональной нервной тканью, способствуют поддержанию катехолами-нергичных нейронов и их связей, а цитокины мышечной эмбриональной ткани производят трофическое влияние на серотонинергические нейроны.

При исследовании влияния сроков введения трансплантата на восстановление содержания серотонина в ткани левой, правой полушарий и диэнцефально-стволового отдела головного мозга крыс отмечено не только отсутствие восстановительного эффекта, а даже еще более значительное снижение этого показателя. Содержание серотонина в указанных отделах мозга животных, которым трансплантация осуществлена ​​через 5 суток после травмы, составил соответственно 22, 49 и 37% от контроля.

Таким образом, изменения содержания индоламина в отдельных структурах мозга экспериментальных животных, которым нанесена ТЧМТ, свидетельствуют о новом нейрохимических обеспечении его интегративных функций не только в месте нанесения удара (левое полушарие), но и в отдаленных участках (наиболее выраженные - в гипоталамусе). Эти изменения свидетельствуют о клеточно-тканевом дефиците после ТЧМТ, что характерно для стареющего мозга, является фактором риска возникновения эпилептиформных состояний, двигательных расстройств и соматических нарушений. Трансплантация ФНТ гомологической сенсомоторной коры оказывает позитивное, однако, недостаточное влияние для полного восстановления метаболизма индоламин в данной модели ТЧМТ и данных условий трансплантации ФНТ, что требует дальнейшего исследования. Не ожидаемым есть результат более эффективного воздействия на метаболизм серотонина ФМТ, чем ФНТ. Одним из объяснений такого эффекта является продуцирование мышечной тканью цитокинов, которые оказывают трофическое влияние на серотонинергические нейроны. Восстановление нейромедиаторов более эффективно, если трансплантацию ФНТ проводить сразу (через 2 часа) после моделирования ТЧМТ. Вероятно, эффективной интеграции ФНТ мешают деструктивные процессы, которые через 5 суток после травмы распространяются на всю ткань мозга.

Выводы

  1. ТЧМТ вызывает достоверное снижение уровня серотонина, а также его метаболита 5-ГОИОК в коре травмированной (левой) полушария большого мозга экспериментальных животных через 30 суток, что, вероятно, свидетельствует об истощении запасов нейромедиатора вследствие его участия в патологических реакциях, и уменьшение его синтеза в условиях нарушения метаболических процессов.
  2. В гипоталамусе через 30 суток после ТЧМТ обнаруживают значительное снижение уровня серотонина и увеличение содержания основного метаболита - 5-ГОИОК, что свидетельствует об усилении инактивации медиатора в этой структуре.
  3. Трансплантация сенсомоторной коры 18 дневных плодов крыс, осуществлена ​​через 2 ч. после ТЧМТ, производит стимулирующее влияние на систему индоламинов в различных структурах мозга животных, однако, не обеспечивает полное восстановление уровня серотонина в коре травмированной пикули и гипоталамусе через ЗО суток после травмы.
  4. Трансплантация ФМТ, осуществлена ​​через 2 ч. после ТЧМТ, проявляет высокое стимулирующее действие на уровень серотонина в различных отделах головного мозга животных, является свидетельством ее генерализованного трофического влияния на серотонинергические нейроны мозга.
  5. Трансплантация ФНТ, проведенная через 5 суток после ТЧМТ, не способствует восстановлению уровня серотонина в головном мозге травмированных животных.

Бараненко Б.О., Цимбалюк В.И., Васильева И.Г., Чепик Н.Г.
Отдел нейробиохимии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, г. Киев, Украина
Отделение восстановительной нейрохирургии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, г. Киев, Украина

Имя: *
Е-mail: *
Отзыв: *
Код защиты: * Сменить код
* - поля, обязательные для заполнения
Статьи
Кардиология и сосудистые заболевания
Электрическая стимуляция сердца: современное состо
Электрическая стимуляция сердца: современное состо...
Среди большого количества нарушений сердечного ритма (НРС) особое мест...
Популярно-информационные статьи
Народные способы лечения полипов
Народные способы лечения полипов...
Существует множество народных рецептов для борьбы с полипами. Но необх...
Стоматология
Стоматологическая профилактика. Классификация
Стоматологическая профилактика. Классификация...
Профилактика в стоматологии - это актуальная задача для сегодняшнего в...
Новые медицинские учреждения
  • Интернет-магазин
  • SKYDENT
  • «Аксимед» — Клиника современной неврологии
  • Студия красоты и развития
  • Алтес - Сумы
  • Мед Люкс Детокс
  • DietCenter
  • Лико-Мед
  • Сучасна стоматологія Денітка- Луцьк