Введение к работе
1.1 Актуальность темы. Эффективность животноводства напрямую зависит от продуктивности сельскохозяйственных животных и предопределяется возможностями репродуктивной системы поголовья. Основу работы репродуктивной системы составляют сложные нейроэндокринные механизмы, в осуществлении которых принимают участие различные структуры лимбической системы мозга.
В многочисленных работах расшифрованы механизмы взаимосвязей гипоталамических центров регуляции секреции гонадотропинов и гонад (Данилова, 1971, Эскин, 1975, Вундер, 1980, Розен, 1981, 1986, Бабичев, 1981, 1984, 1986, Резников и соавт., 2004 и др.) и на основе этих знаний разработаны лечебные мероприятия по коррекции нарушений деятельности репродуктивной системы (Прокофьев, 1999, Бабичев, 2005, Шириев, 2006). Однако, о роли экстрагипоталамических образований, включающихся в модуляцию деятельности гипоталамических центров, известно крайне недостаточно.
В многочисленных экспериментальных исследованиях установлена вовлеченность миндалевидного комплекса (МК) мозга в регуляцию секреции гонадотропинов (Катеренчук, 1979, Kawakami, Terasawa, 1972, Kawakami et al., 1974, Docke, 1976, Docke et al., 1983, Резников и соавт., 2004, Бабичев, 2005), при этом большую роль играют обонятельные стимулы, анализ которых осуществляется в МК (Шрейбер, 1987, Gustavson, 1987, Dominguez, Hull, 2001, Калуев, 2000, 2004).
Формирование миндалевидного комплекса как нейроэндокринного центра мозга происходит в периоде половой дифференциации мозга, что доказано выявлением на его территории активности маркерных ферментных систем метаболизма половых стероидов (ферменты ароматазного и 5--редуктазного пути, Резников и др., 1990, Акмаев, Калимуллина, 1993). Показано, что активность и метаболические перестройки, предопределяемые этими ферментными комплексами, различны в ростральных и каудальных частях МК, что предопределяет формирование зон полового диморфизма в переднем (передняя амигдалярная область, переднее кортикальное ядро) и заднем (дорсомедиальное ядро) отделе МК (Акмаев, Калимуллина, 1993). Локализация репродуктивных центров на полюсах МК лежит в основе существования в нем ростро-каудального градиента (Калимуллина, 2004).
Несмотря на наличие большого количества экспериментальных работ, посвященных вопросу участия МК в обеспечении нейроэндокринных взаимодействий, роль выявленных на его территории зон полового диморфизма в регуляции репродуктивных процессов, остается не выясненной. В первую очередь, это касается переднего кортикального ядра и передней амигдалярной области, в отношении которых в литературе полностью отсутствуют сведения, характеризующие ультраструктурную организацию составляющих их нейронов и особенности их синапсоархитектоники. Не исследован вопрос об ультраструктурных и функциональных перестройках, происходящих в переднем кортикальном ядре и передней амигдалярной области под влиянием половых стероидов. Ранее не изучался вопрос о взаимодействии репродуктивных центров переднего и заднего отдела МК в процессе реализации эстрального цикла. Между тем, новые знания, которые можно получить при изучении всех поставленных выше вопросов, способны приблизить нас к пониманию фундаментальных закономерностей взаимодействия гипоталамических и амигдалярных центров регуляции в модуляции секреции гонадотропинов и дать ключ к пониманию механизмов синхронизации их деятельности. Понимание структурных основ и механизмов функционирования репродуктивных центров МК способно сформировать теоретический базис для разработки научно-обоснованных профилактических и лечебных мероприятий в ветеринарии. При этом немаловажно отметить, что такие мероприятия могут быть разработаны на основе интраназального введения медикаментозных средств, т.к. известно, что репродуктивные центры МК имеют прямые связи с основной и добавочной обонятельными луковицами (Scalia, Winans, 1975, de Olmos et al., 1978, Калуев, 2000, 2002).
Известно, что половые стероиды являются универсальными регуляторами деятельности различных систем и тканей организма, обладая способностью влиять на экспрессию генов. Активизирующий эффект половых стероидов реализуется как гуморальным, так и нервно-проводниковым путем, поэтому проводя исследование его репродуктивных центров представлялось важным также выяснить вопрос о том, как отражается влияние половых стероидов на деятельности его интегративного центра – центрального ядра. Сведения, полученные о локализации нейроэндокринных нейронов в субъядрах этого ядра и выявление показателей модулирующего влияния на них половых стероидов, позволили определить канал реализации выходящей и входящей в МК информации, которая испытывает модулирующее влияние половых стероидов.
1.2 Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение структурно-функциональной организации репродуктивных центров переднего отдела миндалевидного комплекса мозга и выяснение их роли в механизмах регуляции эстрального цикла, а также интеграции модулирующего влияния половых стероидов на стволовые центры мозга.
Поставленная в работе цель была достигнута путем решения следующих задач:
-
исследования цитоархитектоники и нейронной организации структур переднего отдела миндалевидного комплекса, проведения их классификации и выяснения принципа организации серого вещества нервной системы в репродуктивных центрах – передней амигдалярной области и переднем кортикальном ядре;
-
изучения синапсоархитектоники и ультраструктурной организации нейроэндокринных нейронов переднего кортикального ядра и передней амигдалярной области и их перестроек, определяемых колебаниями половых стероидов в динамике эстрального цикла;
-
уточнения и обобщения результатов цитоархитектонического анализа и исследования нейронной организации центрального ядра с помощью математического аппарата многофакторного анализа и создания целостной схемы ее субъядерной организации, позволяющей выявить каналы взаимодействия МК и стволовых структур мозга;
-
выяснения в модельном эксперименте электрофизиологических коррелятов взаимодействия репродуктивных центров переднего и заднего отдела миндалевидного комплекса в динамике эстрального цикла;
1.3 Научная новизна. Впервые выполнен детальный анализ цитоархитектоники и нейронной организации переднего отдела миндалевидного комплекса мозга крысы, позволивший разработать классификацию его структур на основе учета представительства двух основных принципов организации серого вещества нервной системы – ядерного и экранного. Впервые установлено, что зоны полового диморфизма переднего отдела миндалевидного комплекса мозга – переднее кортикальное ядро и передняя амигдалярная область – являются межуточными формациями и входят в состав редковетвистой нейронной системы. Впервые разработана цитологическая классификация нейроэндокринных нейронов изученных репродуктивных центров на светооптическом (кариохромные, светлые и цитохромные нейроны) и электронно-микроскопическом (темные и светлые) уровнях. Впервые дана характеристика ультраструктурных перестроек нейроэндокринных нейронов в переднем кортикальном ядре и передней амигдалярной области и их синапсоархитектоники в динамике эстрального цикла. Впервые в изученных репродуктивных центрах и субъядрах центрального ядра выявлен CART-пептид и установлено модулирующее влияние половых стероидов на уровни его экспрессии. Впервые создана целостная схема субъядерной организации центрального ядра миндалевидного комплекса, разработанная на базе уточнения и обобщения результатов цитоархитектонического анализа и исследования нейронной организации и выявлены субъядра центрального ядра, нейроны которых испытывают модулирующее влияние половых стероидов, что важно для понимания механизмов интегративной деятельности мозга. Впервые в электрофизиологическом эксперименте с моделированием эстрального цикла выявлен механизм активации и взаимодействия двух основных репродуктивных центров, расположенных в переднем и заднем отделах МК - переднего кортикального ядра и дорсомедиального ядра. Впервые показано, что введение прогестерона на фоне предшествующих инъекций 17 эстрадиола вызывает одновременную десинхронизацию ритмической активности указанных двух центров в 2 – диапазоне.
1.4 Практическая значимость. Полученные в работе результаты, раскрывающие фундаментальные закономерности структурно-функциональной организации репродуктивных центров МК, формируют теоретический базис для разработки научно-обоснованных рекомендаций по коррекции нарушений деятельности гипоталамических центров регуляции секреции гонадотропинов, проявляющихся нарушением регулярности эстрального цикла, с использованием интраназального введения медикаментозных препаратов.
Результаты научных исследований внедрены и используются в учебном процессе ряда высших учебных заведений и в работе научно-исследовательских институтов.
1.5 Апробация результатов работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Всероссийской конференции «Нейроэндокринология – 95» (Санкт-Петербург, 1995), на III Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Тюмень, 1996), на конференции молодых ученых с Международным участием «Фундаментальные исследования науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 1998), на научной конференции по научно-техническим программам Минобразования России (Москва, 1999), на Всероссийской научной конференции с Международным участием, посвященной 150-летию И. П. Павлову (Санкт-Петербург, 1999), на конференции «Механизмы структурной, функциональной и нейрохимической пластичности мозга» (Москва, 1999), на конференции «Новое в изучении пластичности мозга» (Москва, 1999), на IV съезде Российских морфологов с Международным участием (Ижевск, 1999), на V Конгрессе международной ассоциации морфологов (Ульяновск, 2000), на Всероссийской конференции «Нейроэндокринология – 2000» (Санкт-Петербург, 2000), на Международной конференции, посвященной 75-летию со дня рождения А.М. Уголева, в институте физиологии им.И.П.Павлова (Санкт-Петербург, 2001), на ХVIII Съезде физиологического общества им.И.П.Павлова (Казань, 2001), на Международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения – 2002» (Санк-Петербург, 2002), на VI Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Уфа, 2002), на Всероссийской конференции с Международным участием «Нейроэндокринология – 2003» (Санкт-Петербург, 2003), на научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей» (Санкт-Петербург, 2004), на VII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Казань, 2004), на V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004), на Международной конференции по функциональной нейроморфологии «Колосовские чтения – 2006» (Санкт-Петербург, 2006), на VIII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Орел, 2006), на ХХ съезде физиологического общества имени И.П.Павлова (Москва, 2007), на IX Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Бухара, 2008)
1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 67 научных работ, их них 23 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ для опубликования результатов докторских диссертаций, в том числе 2 монографии.
1.7 Основные положения, выносимые на защиту.
1. Передний отдел миндалевидного комплекса мозга крысы является ядерно - палеокортикальным компонентом мозга, в состав которого входят ядерные, палеокортикальные и межуточные формации. Репродуктивные центры переднего отдела – переднее кортикальное ядро и передняя амигдалярная область – являются межуточными формациями и относятся к редковетвистой нейронной системе мозга.
2. Цитологическая характеристика, ультраструктурная организация нейроэндокринных нейронов репродуктивных центров переднего отдела миндалевидного комплекса и их синапсоархитектоника различаются на различных стадиях эстрального цикла, что отражает изменение их функциональной активности под модулирующим влиянием половых стероидов;
3 Схема субъядерной организации центрального ядра миндалевидного комплекса, разработанная на базе уточнения и обобщения результатов цитоархитектонического анализа и исследования нейронной организации с помощью математического аппарата многофакторного анализа;
4. Электрофизиологические корреляты активации и взаимодействия двух основных репродуктивных центров, расположенных в переднем и заднем отделах МК - переднего кортикального ядра и дорсомедиального ядра в динамике эстрального цикла.
1.8.Объем и структура диссертации. Содержание диссертации изложено на 276 стр. и состоит из введения, обзора литературы (1 глава), характеристики материала и методов исследования (1 глава), собственных исследований (7 глав), обсуждения полученных результатов (1 глава), выводов и списка литературы (508 источников). Диссертация иллюстрирована 35 таблицами и 80 рисунками (микрофотографиями и электронограммами).
