Введение к работе
Актуальность проблемы
Развитие мозга в постнатальном периоде онтогенеза находится под влиянием с одной стороны, генетически закрепленных программ, с другой стороны - внешней среды (P. Guesry, 1998; D.E. Dluzen, J.L. McDermot, 2000; W.J. Chen et al., 2003; T. Belovari et al., 2004; R.G. York et al., 2004; S.R. Kesler et al., 2008). Наиболее уязвимыми периодами для органогенеза мозга являются пренатальный и ранние этапы постнатального периода, когда действия различного рода факторов приводят к значительным последствиям. Такими факторами могут быть особенности гормонального статуса матери и плода (А.Г. Резников, 1982; Б.В. Розен, 1994), обеспеченность нутриентами (Н.И. Дмитриева, В.Г. Кассиль, 1982; О.К. Нетребенко, 2007), действие токсикантов (С.В. Шорманов и соавт., 2004; C.D. Maia et al., 2009), уровень стрессогенности среды и др. Степень стрессогенности среды – это один из факторов, оказывающих значительное влияние на органогенез головного мозга. Его эффект зависит от характера стрессогенности фактора, продолжительности его воздействия, интенсивности. Так, стресс на 19-й неделе беременности может вызвать в последующем изменение объема серого вещества различных областей коры, психические нарушения, ухудшение познавательных и интеллектуальных способностей (C. Buss et al., 2010). Хронический стресс обусловливает существенные изменения психоэмоционального статуса и поведения человека, которые могут завершиться постстрессорными депрессивными расстройствами и тревожными состояниями (Ю.В. Моисеева и соавт., 2009).
Экспериментальным путем показана возможность создания моделей с уменьшенной или увеличенной стрессогенностью среды, лучшими или худшими (по сравнению со среднестатистическими) условиями существования организма (Н.И. Дмитриева, В.Г. Кассиль, 1982; Ю.В. Наточин и соавт., 1995; Л.В. Серова и соавт., 1995; О.В. Перепелкина и соавт., 2006; D. Reiss et al., 2007; Б.Я. Рыжавский, 2000-2009; Ю.В. Моисеева и соавт., 2009). При этом было, в частности, показано, что содержание большого числа животных в тесной клетке приводит к снижению массы тела, увеличению массы надпочечников, концентрации кортикостероидов в плазме крови, выраженным изменениям поведения, в частности, повышенной тревожности (D.B. Vleck, V. Gente, 1968; Н.Л. Попова и соавт., 1970; А.Г. Старыгин, 1971; A. Gamallo et al., 1986; J. Baranyi et al., 2005; D. Reiss et al., 2007; Ю.В. Моисеева и соавт., 2009).
Пребывание животных в условиях «обогащенной среды», которая может выражаться меньшей скученностью, улучшением качества питания, большими по продолжительности контактами с матерью, приводит к увеличению темпов развития головного мозга, в частности к увеличению у них массы мозга, толщины коры, нейро-глиального индекса, количества белков (M.C. Diamond et al., 1964; E.L. Bennett et al., 1970).
Одним из факторов, значительно меняющих условия жизни в ранние её периоды, является воспитание в «чужой» среде, без участия биологической матери. Работы подобного плана показали, в частности, что воспитание крысят в «чужих» пометах отражается на функциональной активности их надпочечников, изменяет степень предрасположенности к генетически обусловленной гипертензии (M. Vallee, 1997; С.Я. Амстиславский и соавт., 1999; М.Д. Шмерлинг и соавт., 2005).
Уменьшение материнской заботы приводит к повышению уровня тревожности у взрослых особей, отражается на показателях их физического развития (S. et al., 2004; I.C. et al., 2007). При периодическом отлучении от матери у крысят отмечаются дефицит массы тела, изменения в системе нейроэндокринной регуляции, низкая стресс-реактивность, повышенная исследовательская активность, низкая тревожность (P.M. Plotsky et al., 2005; Y. Matsumoto et al., 2006; А.А. Исенгулова и соавт., 2009).
В то же время, неизученными остаются многие моменты, такие как морфологические, морфометрические и гистохимические особенности разных зон неокортекса и гиппокампа животных, воспитанных в условиях лучше, чем среднестатистические, и, с другой стороны - крыс, выращенных «приемной» матерью, их возрастная динамика, а также взаимосвязи состояния эндокринных желез и показателей развития головного мозга таких животных, особенностей их высшей нервной деятельности (ВНД).
Цель исследования
Дать морфометрическую, гистохимическую характеристику неокортекса и гиппокампа, а также показателей высшей нервной деятельности крыс из экспериментально уменьшенных и искусственно сформированных («смешанных») пометов, сопоставить показатели развития головного мозга подопытных животных с некоторыми параметрами гистофизиологии их гонад и коркового вещества надпочечников.
Задачи исследования
-
Изучить морфологические, морфометрические, гистохимические показатели развития головного мозга 14-, 30-, 40-дневных крыс из пометов с экспериментально уменьшенной численностью.
-
Изучить влияние уменьшения численности пометов на показатели развития эндокринных желез (надпочечник, семенник, яичник) 14-, 30-, 40-дневных крыс.
-
Изучить морфологические, морфометрические, гистохимические показатели развития головного мозга 40-дневных крыс из искусственно сформированных («смешанных») пометов.
-
Изучить влияние воспитания крысят в искусственно сформированных («смешанных») пометах на показатели развития эндокринных желез (надпочечник, семенник, яичник) 40-дневных крыс.
-
Изучить особенности поведения в ПКЛ крыс из пометов с экспериментально уменьшенной численностью и искусственно сформированных («смешанных») пометов.
Научная новизна исследования
Работы состоит в том, что в ней впервые описано влияние экспериментального уменьшения численности пометов и воспитания крысят в искусственно сформированных пометах на показатели развития их головного мозга, надпочечников и гонад, показатели ВНД.
Установлены особенности морфометрических, гистохимических показателей развития некоторых отделов неокортекса и гиппокампа мозга крысят из экспериментально уменьшенных пометов разных возрастных групп. Впервые дана морфометрическая и гистохимическая характеристика гонад и коркового вещества надпочечников, уровня половых гормонов в крови этих животных.
Впервые показано, что крысята, воспитанные в искусственно сформированных пометах, отличаются от контрольных по целому ряду морфометрических и гистохимических показателей развития головного мозга.
Впервые проведен многосторонний анализ особенностей морфометрических и гистохимических показателей развития мозга, имеющего увеличенную массу, описана возрастная динамика этих особенностей.
Научная и практическая значимость работы
Проведенная работа относится к фундаментальным. Ее результаты расширяют представления о действии на развитие мозга факторов, которые могут влиять на данный процесс как у человека, так и у животных в реальных условиях. Научную значимость имеют новые данные о соотношениях макро- и микроскопических характеристик развивающегося мозга. Данные, приведенные в работе, могут использоваться в лабораториях, исследующих органогенез головного мозга, а также при чтении лекций по гистологии, физиологии, педиатрии в медицинских, биологических и педагогических вузах.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Численность пометов крыс может рассматриваться как один из факторов, существенно влияющих на показатели развития, гистофизиологии головного мозга и ряда эндокринных желез крыс в молочном и препубертатном периодах онтогенеза. Уменьшение численности пометов сопровождается достоверными изменениями гравиметрических и морфометрических показателей развития головного мозга, ВНД, а также – показателей гистофизиологии гонад и надпочечников.
2. Мозг экспериментальных животных из пометов с уменьшенной численностью отличается большей массой, а также многими важными характеристиками, такими как толщина коры, плотность расположения нейронов, размеры нейронов, содержание в них НК и активности некоторых общеметаболитических ферментов.
3. Воспитание крысят в искусственно сформированных («смешанных») пометах отражается на ряде морфологических и гистохимических показателей развития головного мозга крысят, что проявляется меньшими толщиной коры СТД, размерами цитоплазмы, ядер и ядрышек нейронов слоя II и V ПТД, слоя II СТД, гиппокампа, цитоплазмы нейронов слоя V СТД, сниженной активностью NADH-d в цитоплазме нейронов слоя II, NADPH-d – в цитоплазме нейронов гиппокампа, более высокой, чем в контроле, концентрацией РНК в цитоплазме нейронов слоя II и V ПТД и СТД и гиппокампа. В этих условиях существенно меняются показатели соматического развития животных, гистофизиологии их гонад (меньшие абсолютная масса органов, диаметры наиболее крупных овариальных фолликулов и семенных канальцев, активность ГСДГ в клетках Лейдига, высокая активность ГСДГ в текоцитах фолликулов), надпочечников (сниженная абсолютная масса, толщина коркового вещества), ВНД.
Апробация диссертации
Материалы исследования представлены XII краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (январь 2010 г, г.Хабаровск), на заседании Хабаровского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (март 2010 г, г.Хабаровск), на 11-ой Тихоокеанской международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и клинической медицины» (апрель 2010 г, г. Владивосток).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 5 в журналах, входящих в Перечень ведущих научных журналов и изданий ВАК.
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 261 странице машинописного текста, включая 29 таблиц, 60 рисунков. Список литературы содержит 351 источник, в том числе 178 иностранных и 173 отечественных. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 2-х глав собственных данных, заключения, выводов и списка литературы.
