Введение к работе
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 постсинаптической 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 Л.А., Никитина Л.А., Галанов А.Ю., Еманов B.C. 1990, Мусаева Н.А., 1990).
Исследование формирования основных фондов биогенных моноаминов на тканевом и митохондриальном уровнях в отделах головного мозга, участвую-
щих в становлении дофамин-, норадреналин- и серотонинергических систем в период постнатального 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 Е.Л., Судаков В.В. 1980, Буданцев А.Ю. 1976, Мусаева Н.А. 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 постнатального 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 пренатальной 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 постнатального 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-
t»
чат в раннем периоде (10-ти, 20-ти и 30-дневных) постнатального онтогенеза.
-
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.
-
Установить содержание общего белка в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга у интактных 10-ти, 20-ти и 30-дневных крольчат.
-
Определить уровень общего белка в тканях и митохондриальных фракциях структур головного мозга после действия пренатальной гипокинезии в раннем периоде постнатального развития крольчат.
-
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. Пуакпшческая 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:
-
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.
-
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.
-
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 диссертаиии. 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 НАН Азербайджана (2004).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 7 научньрс работ, из них 5 статей, 2 тезиса
Структура и объем диссертаиии. 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.