Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию

Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию

Исследовали изменения состояния митохондрий (МХ) и иммуногистохимические особенности клеток ствола мозга у крысят, подвергнутых действию экспериментальной пренатальной гипоксии различной степени – умеренной и тяжелой (дыхание беременных самок газовыми смесями О₂ и N₂, содержащими в себе 12 и 7 % O...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Нейрофизиология
Дата:2016
Автори: Розова, Е.В., Похилько, В.И., Сидоряк, Н.Г., Дубовая, М.Г.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2016
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148341
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию / Е.В. Розова, В.И. Похилько, Н.Г. Сидоряк, М.Г. Дубовая // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 2. — С. 107-117. — Бібліогр.: 43 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148341
record_format dspace
spelling Розова, Е.В.
Похилько, В.И.
Сидоряк, Н.Г.
Дубовая, М.Г.
2019-02-18T10:31:44Z
2019-02-18T10:31:44Z
2016
Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию / Е.В. Розова, В.И. Похилько, Н.Г. Сидоряк, М.Г. Дубовая // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 2. — С. 107-117. — Бібліогр.: 43 назв. — рос.
0028-2561
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148341
616.813-001.8-092.9
Исследовали изменения состояния митохондрий (МХ) и иммуногистохимические особенности клеток ствола мозга у крысят, подвергнутых действию экспериментальной пренатальной гипоксии различной степени – умеренной и тяжелой (дыхание беременных самок газовыми смесями О₂ и N₂, содержащими в себе 12 и 7 % O₂ соответственно). У 20 одномесячных крысят – потомков самок, подвергнутых гипоксии, и контрольных самок – исследовали ультраструктурные характеристики МХ клеток ствола мозга, а также иммуногистохимически определяли экспрессию генов CD95 APO-1/Fas и Bcl-2, модулирующих интенсивность апоптоза и митоптоза в этих клетках. Тяжелая внутриутробная гипоксия обусловливала развитие «структурного дистресса» МХ клеток ствола мозга; у многих МХ наблюдались все стадии деструкции (от отека до полного лизиса), а «юные» формы данных органелл отсутствовали. Обнаруживалось мозаичное разрушение миелина с деструкцией и проявлениями отека. После внутриутробной гипоксии умеренной степени более половины изменений ультраструктуры МХ можно было квалифицировать как направленные на повышение компенсаторных возможностей митохондриального аппарата нейронов. После умеренного пренатального гипоксического воздействия уровни экспрессии генов CD95 APO-1/Fas и Bcl-2 в нейроцитах ствола мозга свидетельствовали о повышенной готовности нейронов к апоптозу и снижении возможности ингибирования его митохондриального пути. В то же время для МХ животных, перенесших внутриутробно тяжелую гипоксию, было характерно снижение способности к митоптозу, а в нейроцитах в целом – к апоптозу. Полученные результаты относительно влияния пренатальной гипоксии различной интенсивности на формирование структурно-функциональных изменений в МХ ствола мозга могут послужить основанием для разработки новых подходов к лечению митохондриальных болезней.
Досліджували зміни стану мітохондрій (МХ) та імуногістохімічні особливості клітин стовбура мозку у щурят, котрі зазнали дії експериментальної пренатальної гіпоксії різного ступеня – помірної і тяжкої (дихання вагітних самиць газовими сумішами О₂ та N₂, які вміщували 12 і 7 % О₂ відповідно). У 20 одномісячних щурят – нащадків самиць, яких піддавали гіпоксії, та контрольних самиць досліджували ультраструктурні характеристики МХ клітин стовбура мозку, а також імуногістохімічно визначали експресію генів CD95 APO-1/Fas і Bcl-2, котрі модулюють інтенсивність апоптозу та мітоптозу в цих клітинах. Тяжка внутрішньоутробна гіпоксія зумовлювала розвиток «структурного дистресу» МХ клітин стовбура мозку; у багатьох МХ спостерігалися всі стадії деструкції (від набряку до повного лізису), а «юні» форми даних органел були відсутніми. Виявлялося мозаїчне руйнування мієліну з деструкцією та проявами набряку. Після внутрішньоутробної гіпоксії помірного ступеня більше половини змін ультраструктури МХ можна було кваліфікувати як спрямовані на підвищення компенсаторних можливостей мітохондріального апарату нейронів. Після помірної пренатальної гіпоксичної дії рівні експресії генів CD95 APO-1/Fas і Bcl-2 в нейроцитах стовбура мозку свідчили про підвищену готовність нейронів до апоптозу та зниження можливості інгібування його мітохондріального шляху. В той же час для МХ тварин, котрі перенесли внутрішньоутробно тяжку гіпоксію, було характерно зниження здатності до мітоптозу; в нейроцитах спостерігались апоптотичні зміни. Отримані результати щодо впливу пренатальної гіпоксії різної інтенсивності на формування структурно-функціональних змін у МХ стовбура мозку можуть слугувати підґрунтям для розробки нових підходів до лікування мітохондріальних захворювань.
ru
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Нейрофизиология
Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
Структурно-функціональні зміни в мітохондріях клітин стовбура мозку у щурят, що перенесли внутрішньоутробну гіпоксію
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
spellingShingle Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
Розова, Е.В.
Похилько, В.И.
Сидоряк, Н.Г.
Дубовая, М.Г.
title_short Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
title_full Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
title_fullStr Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
title_full_unstemmed Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
title_sort структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию
author Розова, Е.В.
Похилько, В.И.
Сидоряк, Н.Г.
Дубовая, М.Г.
author_facet Розова, Е.В.
Похилько, В.И.
Сидоряк, Н.Г.
Дубовая, М.Г.
publishDate 2016
language Russian
container_title Нейрофизиология
publisher Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
format Article
title_alt Структурно-функціональні зміни в мітохондріях клітин стовбура мозку у щурят, що перенесли внутрішньоутробну гіпоксію
description Исследовали изменения состояния митохондрий (МХ) и иммуногистохимические особенности клеток ствола мозга у крысят, подвергнутых действию экспериментальной пренатальной гипоксии различной степени – умеренной и тяжелой (дыхание беременных самок газовыми смесями О₂ и N₂, содержащими в себе 12 и 7 % O₂ соответственно). У 20 одномесячных крысят – потомков самок, подвергнутых гипоксии, и контрольных самок – исследовали ультраструктурные характеристики МХ клеток ствола мозга, а также иммуногистохимически определяли экспрессию генов CD95 APO-1/Fas и Bcl-2, модулирующих интенсивность апоптоза и митоптоза в этих клетках. Тяжелая внутриутробная гипоксия обусловливала развитие «структурного дистресса» МХ клеток ствола мозга; у многих МХ наблюдались все стадии деструкции (от отека до полного лизиса), а «юные» формы данных органелл отсутствовали. Обнаруживалось мозаичное разрушение миелина с деструкцией и проявлениями отека. После внутриутробной гипоксии умеренной степени более половины изменений ультраструктуры МХ можно было квалифицировать как направленные на повышение компенсаторных возможностей митохондриального аппарата нейронов. После умеренного пренатального гипоксического воздействия уровни экспрессии генов CD95 APO-1/Fas и Bcl-2 в нейроцитах ствола мозга свидетельствовали о повышенной готовности нейронов к апоптозу и снижении возможности ингибирования его митохондриального пути. В то же время для МХ животных, перенесших внутриутробно тяжелую гипоксию, было характерно снижение способности к митоптозу, а в нейроцитах в целом – к апоптозу. Полученные результаты относительно влияния пренатальной гипоксии различной интенсивности на формирование структурно-функциональных изменений в МХ ствола мозга могут послужить основанием для разработки новых подходов к лечению митохондриальных болезней. Досліджували зміни стану мітохондрій (МХ) та імуногістохімічні особливості клітин стовбура мозку у щурят, котрі зазнали дії експериментальної пренатальної гіпоксії різного ступеня – помірної і тяжкої (дихання вагітних самиць газовими сумішами О₂ та N₂, які вміщували 12 і 7 % О₂ відповідно). У 20 одномісячних щурят – нащадків самиць, яких піддавали гіпоксії, та контрольних самиць досліджували ультраструктурні характеристики МХ клітин стовбура мозку, а також імуногістохімічно визначали експресію генів CD95 APO-1/Fas і Bcl-2, котрі модулюють інтенсивність апоптозу та мітоптозу в цих клітинах. Тяжка внутрішньоутробна гіпоксія зумовлювала розвиток «структурного дистресу» МХ клітин стовбура мозку; у багатьох МХ спостерігалися всі стадії деструкції (від набряку до повного лізису), а «юні» форми даних органел були відсутніми. Виявлялося мозаїчне руйнування мієліну з деструкцією та проявами набряку. Після внутрішньоутробної гіпоксії помірного ступеня більше половини змін ультраструктури МХ можна було кваліфікувати як спрямовані на підвищення компенсаторних можливостей мітохондріального апарату нейронів. Після помірної пренатальної гіпоксичної дії рівні експресії генів CD95 APO-1/Fas і Bcl-2 в нейроцитах стовбура мозку свідчили про підвищену готовність нейронів до апоптозу та зниження можливості інгібування його мітохондріального шляху. В той же час для МХ тварин, котрі перенесли внутрішньоутробно тяжку гіпоксію, було характерно зниження здатності до мітоптозу; в нейроцитах спостерігались апоптотичні зміни. Отримані результати щодо впливу пренатальної гіпоксії різної інтенсивності на формування структурно-функціональних змін у МХ стовбура мозку можуть слугувати підґрунтям для розробки нових підходів до лікування мітохондріальних захворювань.
issn 0028-2561
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148341
citation_txt Структурно-функциональные изменения в митохондриях клеток ствола мозга у крысят, перенесших внутриутробную гипоксию / Е.В. Розова, В.И. Похилько, Н.Г. Сидоряк, М.Г. Дубовая // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 2. — С. 107-117. — Бібліогр.: 43 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT rozovaev strukturnofunkcionalʹnyeizmeneniâvmitohondriâhkletokstvolamozgaukrysâtperenesšihvnutriutrobnuûgipoksiû
AT pohilʹkovi strukturnofunkcionalʹnyeizmeneniâvmitohondriâhkletokstvolamozgaukrysâtperenesšihvnutriutrobnuûgipoksiû
AT sidorâkng strukturnofunkcionalʹnyeizmeneniâvmitohondriâhkletokstvolamozgaukrysâtperenesšihvnutriutrobnuûgipoksiû
AT dubovaâmg strukturnofunkcionalʹnyeizmeneniâvmitohondriâhkletokstvolamozgaukrysâtperenesšihvnutriutrobnuûgipoksiû
AT rozovaev strukturnofunkcíonalʹnízmínivmítohondríâhklítinstovburamozkuuŝurâtŝopereneslivnutríšnʹoutrobnugípoksíû
AT pohilʹkovi strukturnofunkcíonalʹnízmínivmítohondríâhklítinstovburamozkuuŝurâtŝopereneslivnutríšnʹoutrobnugípoksíû
AT sidorâkng strukturnofunkcíonalʹnízmínivmítohondríâhklítinstovburamozkuuŝurâtŝopereneslivnutríšnʹoutrobnugípoksíû
AT dubovaâmg strukturnofunkcíonalʹnízmínivmítohondríâhklítinstovburamozkuuŝurâtŝopereneslivnutríšnʹoutrobnugípoksíû
first_indexed 2025-11-25T23:46:46Z
last_indexed 2025-11-25T23:46:46Z
_version_ 1850584064155713536
fulltext NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 107 УДК 616.813-001.8-092.9 Е. В. РОЗОВА1, В. И. ПОХИЛЬКО2, Н. Г. СИДОРЯК3, М. Г. ДУБОВАЯ1 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК СТВОЛА МОЗГА У КРЫСЯТ, ПЕРЕНЕСШИХ ВНУТРИУТРОБНУЮ ГИПОКСИЮ Поступила 04.09.14 Исследовали изменения состояния митохондрий (МХ) и иммуногистохимические осо- бенности клеток ствола мозга у крысят, подвергнутых действию экспериментальной пренатальной гипоксии различной степени – умеренной и тяжелой (дыхание беремен- ных самок газовыми смесями О2 и N2, содержащими в себе 12 и 7 % O2 соответственно). У 20 одномесячных крысят – потомков самок, подвергнутых гипоксии, и контрольных самок – исследовали ультраструктурные характеристики МХ клеток ствола мозга, а также иммуногистохимически определяли экспрессию генов CD95 APO­1/Fas и Bcl­2, модулирующих интенсивность апоптоза и митоптоза в этих клетках. Тяжелая внутри- утробная гипоксия обусловливала развитие «структурного дистресса» МХ клеток ствола мозга; у многих МХ наблюдались все стадии деструкции (от отека до полного лизиса), а «юные» формы данных органелл отсутствовали. Обнаруживалось мозаич- ное разрушение миелина с деструкцией и проявлениями отека. После внутриутробной гипоксии умеренной степени более половины изменений ультраструктуры МХ можно было квалифицировать как направленные на повышение компенсаторных возможно- стей митохондриального аппарата нейронов. После умеренного пренатального гипок- сического воздействия уровни экспрессии генов CD95 APO­1/Fas и Bcl­2 в нейроцитах ствола мозга свидетельствовали о повышенной готовности нейронов к апоптозу и сни- жении возможности ингибирования его митохондриального пути. В то же время для МХ животных, перенесших внутриутробно тяжелую гипоксию, было характерно снижение способности к митоптозу, а в нейроцитах в целом – к апоптозу. Полученные результа- ты относительно влияния пренатальной гипоксии различной интенсивности на форми- рование структурно-функциональных изменений в МХ ствола мозга могут послужить основанием для разработки новых подходов к лечению митохондриальных болезней. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ствол мозга, внутриутробная (пренатальная) гипоксия, ми- тохондрии (МХ), гены CD95 APO-1/Fas и Bcl-2. 1Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев (Украина). 2Высшее государственное учебное заведение Украины «Украинская медицинская стоматологическая академия», Полтава (Украина). 3Межведомственная научная лаборатория медико-биологического мониторинга Мелитопольского государственного педагогического университета им. Богдана Хмельницкого и Таврической государственной агротехнической академии, Мелитополь (Украина). Эл. почта: erozova@ukr.net (Е. В. Розова, М. Г. Дубовая); doktor64@mail.ru (В. И. Похилько); eritrocit@ukr.net (Н. Г. Сидоряк). ВВЕДЕНИЕ Перинатальная гипоксия является одним из важ- нейших пусковых факторов, инициирующих цепь патологических реакций, которые обусловлива- ют широкий спектр негативных нейросоматиче- ских отклонений; последние проявляются у детей как непосредственно после рождения, так и в даль- нейшем. Эти отклонения в значительной мере ос- новываются на нарушениях энергетического ме- таболизма. В настоящее время накоплен большой объем данных о физиологических, биохимических и молекулярных механизмах эффектов пре- и пост- натальной гипоксии. Соответствующие процессы характеризуются сложной динамикой и контроли- руются многочисленными механизмами на орга- низменном, клеточном и молекулярном уровнях. В связи с этим, несмотря на почти столетнюю исто- рию исследований в указанной области, многие па- тогенетические аспекты гипоксических повреж- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2108 Е. В. РОЗОВА, В. И. ПОХИЛЬКО, Н. Г. СИДОРЯК, М. Г. ДУБОВАЯ дений, а также ряд принципиальных вопросов, касающихся антигипоксической защиты организма и функционирования отдельных органов и систем в условиях гипоксии, до настоящего времени оста- ются невыясненными [1, 2]. Очевидно, что выявление ключевых особенно- стей энергетического обмена в условиях кислород- ной недостаточности имеет принципиальное зна- чение как для фундаментальной науки, так и для практической медицины. Параметры энергетиче- ского обмена являются ведущими прогностически- ми критериями степени тяжести гипоксических на- рушений. Значение исследований в этой области повышается в связи с тем, что существует тесное взаимодействие характеристик энергетического обмена и функционально-метаболического статуса организма в целом [1]. Поскольку основная часть энергетического ме- таболизма реализуется на мембранах митохондрий (МХ) в процессе аэробного клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования, именно ми- тохондриальная дисфункция (МХД) при развитии гипоксических состояний играет ведущую роль в нарушении и декомпенсации энергетического обес- печения различных клеток, в том числе нейронов [3, 4]. Митохондриальные расстройства, которые когда- то рассматривались как относительно редкие фено- мены, сейчас считаются одними из наиболее частых расстройств метаболизма у детей. «Классическая бо- лезнь МХ» обнаруживается в ряде случаев аутизма; она обычно вызывается генетическими аномалиями или нарушениями дыхательного пути. Эта болезнь также выявляется при перинатальных повреждени- ях мозга и нарушениях когнитивных и ассоциатив- ных функций в условиях ряда церебральных пато- логий [3, 5, 6]. В этих случаях исследователи часто обнаруживают свидетельства МХД, однако без ряда классических признаков, присущих митохондриаль- ной болезни. Среди таких признаков могут оказаться расстройства обратимого захвата медиаторов (кате- холаминов, дофамина, серотонина) и быстрое сни- жение энергетических запасов в нервных клетках, формирование специфического комплекса открыва- ния митохондриальных пор (МХП) и модификации процесса митоптоза. Наиболее известными и иссле- дованными индуктором и ингибитором указанного процесса в мозгу в настоящее время считаются гены CD95 APO­1/Fas и Bcl­2 соответственно [3, 7]. От- крывание МХП превращает МХ из энергопродуци- рующих органелл в активных потребителей субстра- тов окисления без образования АТФ [3]. Динамика формирования структурных и функци- ональных изменений в различных органах и тканях при гипоксии в значительной степени определяется темпами ее развития, характером факторов, иници- ирующих данное состояние, и особенностями ком- пенсаторно-приспособительных реакций в том или ином органе. Устойчивость тканей различных орга- нов и систем к гипоксии широко варьирует. Обще- известно, что наиболее чувствительна к гипоксии нервная система; уже через 10–15 мин после раз- вития этого состояния в нейронах продолговатого мозга и других отделов ствола возникают глубокие структурные изменения, существенно затрагиваю- щие клеточные органеллы [7, 8]. Общей реакцией мозга на повреждения почти любой природы яв- ляется активация процесса свободнорадикального окисления, сопровождающегося интенсификацией перекисного окисления липидов. Токсичные про- дукты перекисного окисления, которые образуют- ся в данных условиях, вызывают разрушение био- логических мембран и нарушение их функций. В первую очередь при этом страдают именно мембра- ны МХ нейронов; их проницаемость для ионов уве- личивается, а разность потенциалов на указанных мембранах, необходимая для синтеза АТФ из АДФ и ортофосфата, падает [9, 10]. Повреждения уль- траструктуры МХ обусловливают их функциональ- ную неполноценность, что, в свою очередь, приво- дит к существенным нарушениям энергетического метаболизма клеток мозга. В условиях недостатка кислорода в ткани развивается дефицит макроэр- гических соединений, которые образуются в ходе реакций фосфорилирования, реализующихся на внутренних мембранах МХ и сопряженных с окис- лительно-восстановительными процессами [8, 11]. Подобные нарушения особо интенсивно влияют на ткани мозга, поскольку последние имеют особо вы- сокие энергетические потребности и чувствитель- ность к нарушениям энергопродукции. Наличие всего 20 % мутантной ДНК в МХ нейронов голов- ного мозга может приводить к развитию выражен- ных функциональных нарушений в ЦНС; в то же время, например, в МХ гепатоцитов подобные из- менения весьма ограничены даже при наличии 80 % мутантной ДНК [11, 12]. Структурные изменения МХ, связанные с гипок- сией, начинаются с набухания и изменений элек- тронномикроскопических характеристик мембран. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 109 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК При тяжелой гипоксии (резком падении тканевого напряжения кислорода) значительно уменьшается количество крист в МХ, происходит интенсивная вакуолизация данных органелл и модулируется их морфогенез. Это может приводить к уменьшению либо увеличению общего количества МХ. Различа- ют четыре основных направления, по которым про- исходят модификации МХ при тканевой гипоксии, – изменение количества и размеров МХ, образование так называемых мегаМХ, изменения формы МХ и модификации структуры крист. Эти процессы, про- исходящие изолированно или совместно, определя- ют конфигурационные энергозависимые состояния данных органелл – ортодоксальное, деэнергизиро- ванное, энергизированное и так называемое энерги- зированно-скрученное. Данные сдвиги существен- но влияют на активность синтетических процессов в клетке [10,13–15]. Несмотря на большое количество работ, посвя- щенных изучению морфофункционального со- стояния МХ в нейронах, структурные изменения, происходящие в клеточных популяциях ствола го- ловного мозга в период после пренатальной гипок- сии, изучены недостаточно. Важность исследова- ния данного отдела мозга определяется тем, что в его пределах находятся центры, контролирующие основные висцеральные функции жизнеобеспече- ния организма (сосудодвигательный центр, дыха- тельный центр, а также ядра черепно-мозговых не- рвов) [16, 17]. Целью нашей работы являлось определение мор- фофункционального состояния МХ и иммуноги- стохимических особенностей клеток ствола мозга у крысят – потомков самок, подвергнутых влиянию экспериментальной гипоксии в ходе беременности. МЕТОДИКА Исследования были проведены на 20 крысятах (воз- раст один месяц, масса тела 30–35 г), родивших- ся от девяти самок линии Вистар. Животные были разделены на две группы – контрольную и экспери- ментальную; последняя, в свою очередь, включала в себя две подгруппы. В контрольную группу (n = 8) входили крысята – потомки интактных беременных самок. Экспериментальные животные (n = 12) в ходе внутриутробного развития подвергались гип- оксическому воздействию (гипоксической гипок- сии): животные первой подгруппы (n = 6) – умерен- ному, а второй (n = 6) – тяжелому. Выбор возраста экспериментальных животных обусловлен тем, что именно к месячному возрасту у крысят в основном завершается постнатальная структурно-функцио- нальная реорганизация клеточных популяций го- ловного мозга и формируются большинство пара- метров его электрической активности [18]. Мы использовали экспериментальную модель гип оксии, разработанную в нашем отделе и адап- тированную для изучения влияния неблагоприят- ных факторов на развитие плода и новорожденного [19]. Умеренную гипоксию создавали путем поме- щения самок в период от 15–17-го дня беременно- сти вплоть до родов ежедневно на 2 ч в камеру с постоянным током газовой смеси, содержащей в себе 12 % О2 и 88 % N2. Для создания тяжелой ги- поксии использовали газовую смесь, содержащую в себе 7 % О2 и 93 % N2. Камера была снабжена сис- темой поглощения CO2. Критерием тяжести гипоксического состояния организма был уровень напряжения кислорода в артериальной крови животного (РаО2). Кровь отби- ралась из хвостовой артерии; использовался газо- анализатор ОР-15 (Венгрия). Уровень РаО2 ≤ 75 мм рт. ст. соответствовал умеренному, а РаО2 ≤ 50 мм рт. ст. – тяжелому гипоксическому состоянию, ко- торое сопровождается выраженной вторичной тка- невой гипоксией [20]. Для проведения электронномикроскопических исследований у крысят обеих групп после декапи- тации, осуществляемой под слабым эфирным нар- козом, отбирали образцы тканей ствола мозга на фронтальных уровнях от –9.68 до –11.60 относи- тельно брегмы (согласно атласу Уотсона и Пакси- носа) и немедленно фиксировали их, погружая за- буференный 2.5 %-ный раствор глутаральдегида. Материал дополнительно фиксировали в реактиве Колфилда (на основе 2 %-ного раствора OsO4, рН 7.4; «Sigma», США), обезвоживали в спиртах воз- растающей концентрации, абсолютных спирте и ацетоне и заливали в эпон-аралдит («Fluka», Швей- цария) по общепринятой методике [21]. Изготавли- вали ультратонкие срезы (40–60 нм), которые кон- трастировали 1 %-ным раствором уранилацетата и раствором цитрата свинца («Sigma», США) по ме- тодике Рейнольдса [21]. Морфометрические и стереометрические иссле- дования проводили, базируясь на подходах Уэй- бела [22], с помощью компьютерной программы для морфометрических подсчетов ImageTool v. 3.0 NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2110 Е. В. РОЗОВА, В. И. ПОХИЛЬКО, Н. Г. СИДОРЯК, М. Г. ДУБОВАЯ (США). В каждом случае обследовали 130–150 тест-полей зрения; величина последних устанав- ливалась программно. Степень развития МХД оце- нивали, рассчитывая значения общего количества МХ на единице площади среза (n), относительного количества поврежденных МХ (nd), среднего диа- метра МХ (d) и интегрального значения поверхно- сти МХ в единице объема ткани ствола мозга (Sitot). Электронномикроскопические изображения фраг- ментов нейронов (нейроцитов) и ненервных клеток (вероятно, глиоцитов) могли быть дифференциро- ваны соответственно наличию синаптических спе- циализаций в первых из них. Интенсивности процессов апоптоза и митопто- за в клетках ствола мозга характеризовали, опре- деляя экспрессию генов CD95 APO­1/Fas и Bcl­2 с использованием иммуногистохимических методик. Для этого образцы ткани ствола мозга фиксировали в 10 %-ном растворе нейтрального формалина, обе- звоживали в спиртах возрастающей концентрации и заливали в парафин. Изготовленные срезы окра- шивали гематоксилин-эозином (по Ван-Гизону) и пикрофуксином («БликМедиклПродакшн», РФ) и исследовали с помощью светооптического микро- скопа. Протокол подготовки препаратов [23] вклю- чал в себя депарафинизацию образцов, блокирова- ние эндогенной пероксидазы 3 %-ным раствором перекиси водорода, блокирование неспецифичес- ких протеинов (обработку 1 %-ным бычьим сы- вороточным антигеном – BSA) с последующим промыванием фосфатным буфером (рН 7.4) и об- работку срезов цитратным буфером (рН 6.0). По- сле этого на срезы наносили первичные антитела к антигенам CD95 APO­1/Fas либо Bcl­2 (на 1 ч), вторичные антитела (на 30 мин), комплекс стрепт- авидин-пероксидазы (на 30 мин) и раствор АЕС- хромогена (5–20 мин до появления коричнево-крас- ной окраски). Срезы дополнительно окрашивали гематоксилином Майера. Использовали реактивы от «DAKO» (Дания), «Sigma» (США) и «БликМе- диклПродакшн» (РФ). Интенсивность реакции оценивали полуколиче- ственно и выражали в баллах (от одного до трех) [24]. Для количественной оценки экспрессии ге- нов CD95 APO­1/Fas и Bcl­2 на нескольких участ- ках срезов мозга, включающих в себя не менее 300 клеток, подсчитывали количество нейронов с положительной окраской цитоплазмы и нормирова- ли это значение относительно общего количества просмотренных клеток [24, 25]. Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета прикладных про- грамм «Microsoft Excel 2007», определяя средние значения и ошибки среднего; межгрупповые срав- нения производили, рассчитывая значения критерия φ Фишера и критерия t Стьюдента (после проверки нормальности распределений числовых значений). Различия между средними величинами считали ста- тистически значимыми при Р < 0.05. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Через месяц после рождения в стволе мозга кры- сят, перенесших внутриутробно гипоксию различ- ной степени тяжести, наблюдалось мозаичное раз- рушение миелина с деструкцией и проявлениями отека, более выраженное после тяжелого гипокси- Влияние экспериментальной внутриутробной гипоксии на морфо- и стереометрические характеристики митохондрий (МХ) клеток ствола мозга у крысят (M ± m, N = 150) Вплив експериментальної внутрішньоутробної гіпоксії на морфо- та стереометричні характеристики мітохондрій (МХ) клітин стовбура мозку у щурят (M ± m, N = 150) Группы животных n, ед/мкм2 nd, % d, мкм Sitot, мкм2 Первая группа (n = 8) 14.5 ± 0.5 2.1 ± 0.4 0.20 ± 0.02 3.9 ± 0.3 Вторая группа: первая подгруппа (n = 6) вторая подгруппа (n = 6) 13.6 ± 0.8 8.0 ± 0.6* ** 6.4 ± 0.6* 17.0 ± 3.2* ** 0.34 ± 0.04* 0.47 ± 0.02* ** 4.8 ± 0.5* 3.1 ± 0.2* ** П р и м е ч а н и я. *Р < 0.05 при сравнении с показателями первой контрольной группы; **Р < 0.05 при сравнении с показателями первой и второй подгрупп второй группы; N – количество полей для морфо- и стереометрических подсчетов; n – общее количество МХ на единице поверхности среза ткани ствола мозга; nd – относительное количество поврежденных МХ; d – средний диаметр МХ; Sitot – сумма поверхностей МХ в единице объема ткани ствола мозга. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 111 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК М А В Д Е Г Б М М Д 1 мкм МХ МХ МХ ДМХ ИМХ МХ МХМХ 1 мкм 1 мкм 1 мкм 1 мкм1 мкм ВМХ МХ РМХ ДМХ Р и с. 1. Ультраструктура клеток ствола мозга у крысят. А – у контрольного животного; Б – нарушения структуры миелина после перенесенной тяжелой внутриутробной гипоксии; В – изменения ультраструктуры митохондрий (МХ) после тяжелой внутриутробной гипоксии; Г – изменения ультраструктуры МХ после внутриутробной гипоксии умеренной тяжести; Д – «структурный дистресс» МХ после тяжелой внутриутробной гипоксии; Е – процессы fission–fusion МХ после тяжелой внутриутробной гипоксии. МХ – митохондрии, М – миелин, Д – деструкция, ДМХ – деструкция МХ, ИМХ – инкапсуляция МХ, ВМХ – везикулярные МХ, РМХ – лизис МХ. На Е стрелками обозначен участок слияния – фрагментации МХ. Р и с. 1. Ультраструктура клітин стовбура мозку у щурят. ческого воздействия (рис. 1, Б). Считают, что по- добные повреждения могут являться пусковым механизмом развития судорожной активности у но- ворожденных и детей [26]. Существенные изменения наблюдались также в митохондриальном аппарате как нейроцитов, так и ненервных клеток (глиоцитов). Прежде всего, сред- ние значения диаметра МХ у крысят первой и вто- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2112 Е. В. РОЗОВА, В. И. ПОХИЛЬКО, Н. Г. СИДОРЯК, М. Г. ДУБОВАЯ рой подгрупп достоверно превышали аналогичный показатель у контрольных животных (см. табли- цу). Такие сдвиги могли быть обусловлены двумя основными причинами – набуханием МХ и изме- нениями их энергетического состояния. Согласно современным представлениям, набухание данных органелл может происходить как в результате воз- растания проницаемости мембран МХ, так и благо- даря конформационным перестройкам их матрик- са, связанным с соответствующими изменениями энергетического метаболизма – активацией синте- за АТФ или гликолиза [27]. При этом следует отме- тить следующую особенность. У животных первой подгруппы превышение среднего значения диаме- тра МХ по сравнению с контролем составляло в среднем 70 %, что может быть связано в основном с переходом данных органелл в энергизированное со- стояние [10, 14]. У крысят второй подгруппы иссле- дуемый показатель изменялся более чем в два раза. Подобный драматический сдвиг, видимо, в значи- тельной степени соответствует необратимому на- буханию МХ, тесно связанному с их деструкцией и гибелью по некротическому сценарию [10, 14]. Изменения такого показателя, как суммарная поверхность МХ в единице объема ткани, у кры- сят первой и второй подгрупп экспериментальной группы носили разнонаправленный характер. По- сле умеренной внутриутробной гипоксии среднее значение Sitot достоверно превышало контрольную величину, тогда как после тяжелой гипоксии этот показатель был достоверно меньшим (в обоих слу- чаях Р < 0.05; см. таблицу). Обращает на себя вни- мание тот факт, что в нейронах крысят, перенес- ших тяжелую гипоксию (вторая подгруппа), общее количество МХ сокращалось почти вдвое, а сум- марная их поверхность – лишь на 26 %. Следова- тельно, можно предположить, что основная часть МХ претерпевали необратимое набухание, и дан- ные органеллы прекращали адекватно выполнять свою энергообеспечивающую функцию. У крысят первой подгруппы соотношение количества МХ, их среднего диаметра и суммарной поверхности было более-менее адекватным: у таких животных отме- чалось умеренное (хотя и достоверное) увеличение d и Sitot при сохранении стабильности общего коли- чества МХ (см. таблицу). Мы полагаем, что именно существенное уменьшение значения Si tot у крысят второй подгруппы отражает значительно более тя- желые (причем необратимые) изменения структуры МХ; это определяет кардинальные нарушения энер- гетического метаболизма в нейронах ствола мозга данных экспериментальных животных. Основная функция МХ – энергетическая – обеспечивается ра- ботой ферментов дыхательной цепи МХ, связанных с их мембранами. Поэтому протяженность мембран МХ, отражающаяся в значении показателя Sitot, яв- ляется косвенным, но адекватным показателем спо- собности МХ к обеспечению энергетического мета- болизма клеток [22]. Дополнительным подтверждением данного выво- да могут служить особенности изменений ультра- структуры МХ в клетках ствола мозга у крысят двух экспериментальных подгрупп. У этих животных, перенесших внутриутробно выраженную гипоксию, выявлялось значительное количество органелл с яв- ными повреждениями структуры и/или находящих- ся в стадии деструкции (рис. 1, В). У крысят второй подгруппы количество таких МХ в нейронах до- стигало 17.0 % их общего количества. У крысят же первой подгруппы таких органелл было всего 6.4 % (Р < 0.05). Среди поврежденных МХ обнаружива- лось множество так называемых везикулярных ор- ганелл, содержащих в себе тубуло-везикулярные кристы (Г). У крысят первой подгруппы степень на- бухания МХ была умеренной. Среди таких МХ от- мечались органеллы с дугообразными и кольцевы- ми кристами, в ряде случаев устанавливающими анастомозы. Данный феномен принято рассматри- вать как свидетельство повышенной интенсивности энергетических процессов в клетках [14, 27]. В раз- рушающихся МХ у крысят второй подгруппы отме- чались выраженная деструкция и дискомплексация крист, нарушение целостности внутренней и/или на- ружной митохондриальных мембран. Во многих слу- чаях наблюдался гидролиз остатков МХ, часто с их инкапсуляцией (В). Подобные изменения рассматри- ваются как один из возможных путей запуска апоп- тотической программы в клетках [14, 28]. Таким образом, результаты электронномикро- скопических исследований указывали на разви- тие так называемого структурного дистресса МХ в клетках ствола мозга, прежде всего у крысят вто- рой подгруппы. На фоне отсутствия «юных» форм этих органелл отмечались все стадии их гибели – от отека до полной диссипации, что подтверждает необратимость подобных структурных изменений (рис. 1, Д). Широкий спектр нарушений ультраструктуры МХ у животных обеих экспериментальных под- групп, подвергшихся внутриутробному воздей- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 113 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК ствию гипоксии, требует дифференциации типов структурных модификаций данных органелл. Оче- видно, следует выделить особенности структуры МХ, указывающие на наличие митоптотических и некротических изменений, а также изменений, на- правленных на сохранение адекватного характера энергетического метаболизма [29, 30]. При всем разнообразии наблюдаемых электронномикроско- пических паттернов более половины изменений МХ у крысят первой подгруппы, видимо, следовало рассматривать как направленные на усиление ком- пенсаторных возможностей митохондриального ап- парата нейронов и нормализацию энергетических процессов, более 30 % – как признаки митоптоти- ческих изменений, и лишь незначительное коли- чество структурных перестроек в МХ можно было отнести к некротическим (рис. 2). У животных же второй подгруппы картина ультраструктурных на- рушений носила иной характер. Большинство (бо- лее 50 %) изменений следовало отнести к некро- тическим. Около 30 % сдвигов, очевидно, были направлены на поддержание метаболической спо- собности митохондриального аппарата нейронов, и лишь немногим более 15 % следовало характери- зовать как морфологические корреляты митоптоза МХ (рис. 2). Следует также указать, что под влиянием внутри- утробной гипоксии в нейронах происходила акти- вация процессов слияния и фрагментации МХ (так называемых процессов fission–fusion), причем это более часто наблюдалось в мозгу крысят, перенес- ших тяжелую гипоксию (рис. 1, Е). До настоящего времени сведения о поведении генетического мате- риала МХ в ходе слияния и фрагментации послед- них были крайне ограниченными, однако показа- но, что ведущую роль в процессах fission–fusion играют белки, относящиеся к семейству GTP- связывающих (динаминов), а также актиновые ми- крофиламенты цитоскелета [31]. Как предполагают [31, 32], такие динамические процессы в митохон- дриальном аппарате при негативных воздействи- ях (в частности, при гипоксии) могут способство- вать образованию большего количества мелких МХ и/или удлинению и «ветвлению» данных органелл; это облегчает процессы наработки и обмена энер- гии и направлено на поддержание адекватного энергетического метаболизма. С другой стороны, фрагментация МХ может приводить к изоляции по- врежденных фрагментов хондриома от интактных органелл. Интенсификация обоих отмеченных про- цессов в митохондриальном аппарате клеток ствола мозга особо выражена именно при глубинных по- вреждениях МХ под воздействием тяжелой внутри- утробной гипоксии. Несмотря на то что вопрос о ролях апоптоза и инициирующего его митоптоза в условиях гипок- сии и ишемии мозга до настоящего времени оста- ется дискуссионным, накапливается все больше фактов, свидетельствующих о высокой значимости этих процессов [26, 33]. Считается, что экспрессию CD95 APO­1/Fas можно рассматривать как ключе- вой фактор, определяющий генетическую програм- му клеточной смерти. Интенсивность экспрессии данного гена можно использовать для оценки апо- птоза и его основных механизмов [34]. В наших экспериментах было выявлено, что индекс интен- сивности экспрессии (ИИЭ) генов CD95 APO­1/Fas в клетках ствола мозга крысят после перенесенной умеренной внутриутробной гипоксии (первая под- группа) достоверно более высок, чем аналогичный показатель после тяжелого гипоксического воздей- ствия (вторая подгруппа) (рис. 3). У крысят первой подгруппы ИИЭ составлял 14.3 ± 1.2, что превосхо- дило уровень контрольной группы на 38.8 % (ИИЭ 0 1 2 3 А Б В ** ** * * *** *** 10 20 30 40 50 60 % Р и с. 2. Количества структурных модификаций митохондрий (МХ) различных типов, нормированные относительно общего количества изменений в органеллах (%), в контрольной группе (А) и в первой (Б) и второй (В) подгруппах экспериментальной группы. 1 – митоптотические, 2 – некротические изменения; 3 – изменения, направленные на сохранение адекватного метаболизма. *Р ˂ 0.05; **Р ˂ 0.01; ***Р ˂ 0.001 относительно контрольных величин. Р и с. 2. Кількості структурних модифікацій мітохондрій різних типів, нормовані щодо загальної кількості змін в органелах (%) у контрольній групі (А) і в першій (Б) та другій (В) підгрупах експериментальної групи. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2114 Е. В. РОЗОВА, В. И. ПОХИЛЬКО, Н. Г. СИДОРЯК, М. Г. ДУБОВАЯ в контроле – 10.3 ± 0.7). В то же время у крысят вто- рой подгруппы данный показатель составлял 6.8 ± ± 0.3, т. е. был значительно (на 51.5 %) ниже, чем в контроле, а по сравнению с наблюдаемым в первой подгруппе был снижен более чем в два раза. Подобные изменения свидетельствуют о более высокой готовности нейронов ствола мозга у живот- ных первой подгруппы к апоптозу. Показано, что мо- лекулы белка CD95, экспрессируемые на мембранах различных типов, участвуют в передаче апоптоти- ческого сигнала. При этом существование большого количества альтернативных форм растворимого Fas- белка позволяет предполагать, что начальные стадии апоптоза регулируются именно за счет модуляции экспрессии данного протеина [34–36]. ИИЭ гена Bcl­2, кодирующего соответствую- щий антиапоптотический протеин, в нейронах жи- вотных первой экспериментальной подгруппы был значительно более низким по сравнению с кон- трольным значением и составлял 4.6 ± 0.2 (в кон- трольной группе – 8.9 ± 0.5, т. е. снижение состав- ляло 48.3 %). У крысят второй подгруппы ИИЭ был равен 14.3 ± 0.8, что существенно (на 60.7 %) выше контрольного уровня и особенно (более чем в три раза) превышает аналогичную величину у животных первой подгруппы (рис. 3). Регуляция апоптоза белками семейства Bcl­2 (наряду с каспа- зами и проапоптотическими представителями про- теинов семейств Bax, Bad и т. п.) осуществляется преимущественно в пределах митохондриально- го сигнального пути. Большое количество белков Bcl-2, постоянно экспрессируемых на внешних ми- тохондриальных мембранах, контролируют апоп- тоз благодаря задействованию белков в формиро- вание ионных каналов, а также выступают в роли адаптеров, связывающихся с белками, которые уча- ствуют в процессе апоптоза [35, 37, 38]. Учитывая изложенное, можно заключить, что в клетках ство- ла мозга крысят, перенесших внутриутробно уме- ренное гипоксическое воздействие, возможность ингибирования митохондриального пути апопто- за снижается. Это согласуется с полученными в морфологических исследованиях данными о суще- ственном увеличении количества митоптотически измененных МХ в нейронах ствола мозга именно у крысят первой подгруппы. И наоборот, для МХ животных, перенесших внутриутробно тяжелую ги- поксию (вторая подгруппа), характерным является снижение способности к митоптозу, а для нейронов в целом – к апоптозу. Предполагается, что апоптоз, наряду с актива- цией систем антиоксидантной защиты, регуляцией клеточного цикла и т. п., играет важную роль в ре- ализации клеточных защитных реакций при небла- гоприятных воздействиях на организм, в том числе при гипоксии [39]. Некоторые исследователи полага- ют, что именно селективная гибель клеток по сцена- рию апоптоза имеет решающее значение для форми- рования адаптационного ответа [40, 41]. В нейронах в условиях их адаптации к гипоксии включаются кас кадные механизмы внутриклеточной сигнальной трансдукции, ответственные за экспрессию генов и формирование адаптационных феноменов, причем в том числе активизируются процессы апоптотиче- ской гибели этих клеток. В случае, когда наступает дезадаптация, в клетках накапливается значительное количество активных форм кислорода, и процессы, ответственные за инициирование и течение апопто- за, нарушаются. Это в настоящее время рассматри- вается как одна из основных причин развития па- тологических состояний [42]. По-видимому, как раз такая ситуация наблюдается у животных, перенес- ших тяжелую внутриутробную гипоксию. Таким образом, результаты нашей работы позво- ляют констатировать, что в зависимости от степени тяжести пренатальной (внутриутробной) гипоксии *,** * *,** * 0 2 2 2 2 1 Б А В1 1 4 6 8 10 12 14 16 % Р и с. 3. Индексы интенсивности экспрессии маркеров митоп- тоза и апоптоза (генов CD95 APO­1/Fas – 1 и Bcl­2 – 2) в стволе мозга крысят первой (контрольной) группы (А) и первой (Б) и второй (В) подгрупп второй группы. *Р < 0.05 относительно контрольных величин; **Р < 0.05 при сравнении показателей в первой и второй подгруппах. Р и с. 3. Індекси інтенсивності експресії маркерів мітоптозу та апоптозу (генів CD95 APO­1/Fas – 1 і Bcl­2 – 2) у стовбурі мозку щурів першої (контрольної) групи (А) та першої (Б) і другої (В) підгруп другої групи. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 115 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК изменяются не только уровни экспрессии генов раз- нонаправленного действия, влияющих на выражен- ность митоптоза в клетках мозга, но и соотношение активности таких генов. В настоящее время дока- зано, что для регуляции ответа клетки на «сигналы смерти» соотношение влияний про- и антиапопто- тических факторов имеет особое значение [35, 42]. После перенесенной умеренной внутриутробной гипоксии наблюдаются резкое повышение уровня экспрессии гена CD95 APO­1/Fas и параллельное снижение интенсивности экспрессии гена Bcl­2, в результате чего создаются благоприятные усло- вия для активации процессов митоптоза и апопто- за. Эффект же действия тяжелой гипоксии является в значительной мере противоположным и сопрово- ждается развитием выраженной митохондриальной дисфункции. У подобных особей это может приво- дить к формированию драматических митохондри- альных расстройств и митохондриальных болезней в неонатальный период. Полученные данные относительно влияния вну- триутробно перенесенной гипоксии различной ин- тенсивности на формирование структурно-функци- ональных изменений в МХ ствола мозга, видимо, могут быть учтены при разработке новых подхо- дов к лечению митохондриальных болезней. Эф- фективность такого лечения на сегодняшний день является явно неудовлетворительной [26, 43]. Дан- ная ситуация, очевидно, в значительной степени связана с тем, что комплекс специфических мор- фофункциональных и динамических нарушений в митохондриальном аппарате и изменений соотно- шения структурных модификаций МХ, обусловлен- ных экспрессией факторов генетической програм- мы клеточной смерти, пока не учитывается или учитывается недостаточно. Работу с лабораторными животными проводили в со- ответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986), и с принципами Хельсинкской Де- кларации (2000). Авторы данной работы – Е. В. Розова, В. И. Похилько, Н. Г. Сидоряк и М. Г. Дубовая – подтверждают отсутствие конфликтов любого рода, касающихся коммерческих или финансовых отношений, отношений с организациями или лицами, которые каким-либо образом могли быть связаны с исследованием, а также взаимоотношений соавторов статьи. К. В. Розова1, В. І. Похилько2, Н. Г. Сидоряк3, М. Г. Дубова1 СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНІ ЗМІНИ В МІТОХОНДРІЯХ КЛІТИН СТОВБУРА МОЗКУ У ЩУРЯТ, ЩО ПЕРЕНЕСЛИ ВНУТРІШНЬОУТРОБНУ ГІПОКСІЮ 1Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ (Україна). 2Вищий державний учбовий заклад України «Українська медична стоматологічна академія», Полтава (Україна). 3Міжвідомча наукова лабораторія медико-біологічного моніторингу Мелітопольського державного педагогічного університету ім. Богдана Хмельницького і Таврійської державної агротехнічної академії, Мелітополь (Україна). Р е з ю м е Досліджували зміни стану мітохондрій (МХ) та імуногіс- тохімічні особливості клітин стовбура мозку у щурят, ко- трі зазнали дії експериментальної пренатальної гіпоксії різного ступеня – помірної і тяжкої (дихання вагітних са- миць газовими сумішами О2 та N2, які вміщували 12 і 7 % О2 відповідно). У 20 одномісячних щурят – нащадків самиць, яких піддавали гіпоксії, та контрольних самиць досліджу- вали ультраструктурні характеристики МХ клітин стовбура мозку, а також імуногістохімічно визначали експресію ге- нів CD95 APO­1/Fas і Bcl­2, котрі модулюють інтенсивність апоптозу та мітоптозу в цих клітинах. Тяжка внутрішньо- утробна гіпоксія зумовлювала розвиток «структурного дис- тресу» МХ клітин стовбура мозку; у багатьох МХ спостері- галися всі стадії деструкції (від набряку до повного лізису), а «юні» форми даних органел були відсутніми. Виявляло- ся мозаїчне руйнування мієліну з деструкцією та проява- ми набряку. Після внутрішньоутробної гіпоксії помірного ступеня більше половини змін ультраструктури МХ можна було кваліфікувати як спрямовані на підвищення компенса- торних можливостей мітохондріального апарату нейронів. Після помірної пренатальної гіпоксичної дії рівні експресії генів CD95 APO­1/Fas і Bcl­2 в нейроцитах стовбура моз- ку свідчили про підвищену готовність нейронів до апопто- зу та зниження можливості інгібування його мітохондріаль- ного шляху. В той же час для МХ тварин, котрі перенесли внутрішньоутробно тяжку гіпоксію, було характерно зни- ження здатності до мітоптозу; в нейроцитах спостерігались апоптотичні зміни. Отримані результати щодо впливу прена- тальної гіпоксії різної інтенсивності на формування струк- турно-функціональних змін у МХ стовбура мозку можуть слугувати підґрунтям для розробки нових підходів до ліку- вання мітохондріальних захворювань. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2116 Е. В. РОЗОВА, В. И. ПОХИЛЬКО, Н. Г. СИДОРЯК, М. Г. ДУБОВАЯ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Э. Л. Германова, Нарушения энергетического обмена при гипоксии и их коррекция с помощью сукцинатсодержащего соединения проксипин, Дис. … канд. биол. наук, Москва (2008). 2. Л. Д. Лукьянова, “Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции”, Патол. физиология и эксперим. терапия, № 1, 3-19 (2011). 3. Т. К. Знаменська, В. І. Похилько, О. М. Ковальова та ін., “Зміни нейроцитів стовбура головного мозку у щурят в умовах експериментальної моделі гіпоксії та при нейропротекторній корекції”, Лікар. справа, № 3/4, 75-84 (2009). 4. Ю. И. Барашнев, Перинатальная неврология, Триада-Х, Москва (2001). 5. D. A. Rossignol and J. J. Bradstreet, “Evidence of mitochondrial dysfunction in autism and implications for treatment,” Am. Biochem. Biotechnol., 4, No. 2, 208-217 (2008). 6. L. Palmieri and A. M. Persico, “Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: cause or effect?” Biochem. Biophys. Acta, 1797, Nos. 6/7, 1130-1137 (2010). 7. M. Dhar-Mascareno and J. M. Castramo, “Hypoxia– reoxygenation-induced mitochondrial damage and apoptosis in human endothelial cells,” Free Radical Biol. Med., 38, No. 10, 1548-1554 (2005). 8. А. А. Селин, Н. В. Лобышева, О. Н. Воронцова и др., “Механизм действия глицина как протектора нарушения энергетики тканей мозга в условиях гипоксии”, Бюл. эксперим. биологии и медицины, 153, № 1, 52-55 (2012). 9. Ю. А. Владимиров, “Биологические мембраны и незапрограммированная смерть клетки”, Сорос. образоват. журн., 6, № 9, 2-9 (2000). 10. Ю. В. Судакова, Л. Е. Бакеева, В. Г. Цыпленкова, “ Э н е р го з а в и с и м ы е и зм е н е н и я ул ьт р а с т ру кту р ы митохондрий кардиомиоцитов человека при алкогольном поражении сердца”, Арх. патологии, 61, № 2, 15-20 (1999). 11. Н. П. Чеснокова, Е. В. Понукалина, М. Н. Бизенкова, “Молекулярно-клеточные механизмы цитотоксического действия гипоксии. Патогенез гипоксического некробиоза”, Соврем. наукоемкие технологии, № 7, 32-40 (2006). 12. Т. К. Знаменська, В. І. Похилько, О. М. Ковальова та ін., “Морфофункціональні зміни мітохондрій нейроцитів стовбура мозку щурів в умовах експериментальної моделі гіпоксії та їх корекція Цереброкурином@ та Ліпіном”, Перинатология и педиатрия, 28, № 4, 83-86 (2006). 13. К. М. Резников, “Общие механизмы формирования ответных реакций организма на воздействие факторов окружающей среды”, в кн.: Прикладные информационные аспекты медицины, Т. 1, Б.и., Воронеж (1998), с. 4-9. 14. Ю. В. Судакова, Л. Е. Бакеева, В. Г. Цыпленкова, “Деструктивные изменения митохондрий кардиомиоцитов человека при алкогольном поражении сердца”, Арх. патологии, 61, № 9, 19-23 (1999). 15. M. Karbowski and R. J. Youle, “Dynamics of mito chon- drial morphology in healthy cells and during apoptosis,” Cell Death Different., 10, No. 10, 870-880 (2003). 16. R. Almini, T. J. Levy, B. H. Han, et al, “BDNF protect against spatial memory deficit following neonatal hypoxia- ischemia,” Exp. Neurol., 166, No. 1, 99-114 (2000). 17. И. З. Пинигина, Структурная характеристика ядер ствола головного мозга белых крыс в постнатальном онтогенезе в норме и после внутриутробной гипоксии, Дис. … канд. мед. наук, Тюмень (2009). 18. А. Д. Ноздрачев, Анатомия крысы, Лань, СПб. (2001). 19. В. І. Похилько, К. В. Розова, “Морфологічні зміни мембран мітохондрій нейроцитів у щурят в умовах експериментальної моделі гіпоксії”, Вісн. Укр. мед. стоматолог. акад., 9, № 2, 109-112 (2009). 20. Вторичная тканевая гипоксия, под ред. А. З. Колчинской, Наук. думка, Киев (1983). 21. В. Я. Карупу, Электронная микроскопия, Вища шк., Киев (1984). 22. К . Ташке , Введ ение в количественную цито­ гистологическую морфологию, Изд-во Акад. СРР, Бухарест (1980). 23. Е. Р. Полосухина, А. Ю. Барышников, Ю. В. Шишкин, “Исследование экспрессии Fas(APO-1/CD95), опосре- дующего апоптоз, с помощью моноклональных антител”, Гематология и трансфузиология, № 4, 3-6 (2000). 24. E. Kondo, S. Nakamura, C. Milliman, et al., “Detection of bcl-2 protein and bcl-2 messenger RNA in normal and neoplastic lymphoid tissues by immunohistochemistry and in situ hybridization,” Blood, 80, No. 8, 2044-2051 (1992). 25. G. Siciliano, L. Volpi, S. Piazza, et al., “Functional diagnostics in mitochondrial diseases,” Biosci. Report, 27, Nos. 1/3, 53-67 (2007). 26. И. Ф. Беленичев, В. И. Черний, Ю. М. Колесник и др., Рациональная нейропротекция, Изд. А. Ю. Заславский, Донецк (2009). 27. Ю. Е. Вельтищев, Место и значение нарушения биоэнергетики организма в патологии детского возраста. Клинические и патогенетические проблемы нарушений клеточной энергетики (митохондриальная патология), Медицина, Москва (1999). 28. В . Н. Зале сский, Н. В. Великая , “Механизмы цитотоксических эффектов активных молекул кислорода и развитие апоптоза”, Соврем. пробл. токсикологии, № 1, 11-17 (2003). 29. В. Н. Манских, “Морфологические методы верификации и количественной оценки апоптоза”, Бюл. сибир. медицины, № 1, 63-70 (2004). 30. Е. В. Розова, “Изменения морфофункционального состояния митохондрий клеток тканей легких и сердца крыс при гипоксии различного генеза”, Журн. Акад. мед. наук України, 14, № 4, 752-765 (2008). 31. В. Ю. Поляков, М. Ю. Сухомлинова, Д. Файс, “Как сливаются, фрагментируются и делятся митохондрии”, Биохимия, 68, № 8, 1026-1039 (2003). 32. V. P. Skulachev, L. E. Bakeeva, B. V. Cherniyak, et al., “Thread-grain transition of mitochondrial reticulum as a step of mitoptosis and apoptosis,” Mol. Cell Biochem., 256/257, Nos. 1/2, 341-358 (2004). 33. Е. В. Владимирская, “Механизмы апоптотической гибели клеток”, Гематология и трансфузиология, 47, № 2, 35-40 (2002). 34. M. Muschen, U. Warskulat, and M. W. Beckmann, “Defining CD95 as a tumor suppressor gene,” J. Mol. Med., 78, No. 6, 312-325 (2000). 35. С. В. Рыжов, В. В. Новиков, “Молекулярные механизмы апоптотических процессов”, Рос. биотерапевт. журн., 1, № 3, 5-11 (2002). NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 2 117 СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК 36. R. C. Budd, “Death receptors couple to both cell proliferation and apoptosis,” J. Clin. Invest., 109, No. 4, 437-442 (2002). 37. Т. С. Запорожец, К. В. Майстровский, В. Г. Раповка и др., “Роль Т-клеточной дисфункции в развитии атеросклероза сосудов нижних конечностей и возможности ее коррекции”, Тихоокеан. мед. журн., № 3, 100-105 (2009). 38. H. Walczak and P. H. Krammer, “The CD95 (APO-1/Fas) and the TRAIL (APO-2L) apoptosis system,” Exp. Cell Res., 256, No. 1, 58-66 (2000). 39. А. В. Аклеев, Л. Ю. Крестинина, Т. А. Варфоломеева и др., “Адаптивные способности лимфоцитов крови у жителей Южного Урала, подвергшихся хроническому облучению”, Радиац. биология. Радиоэкология, 44, № 4, 426-431 (2004). 40. И. А. Бондарчук, “Анализ роли репарации ДНК, регуляции клеточного цикла и апоптоза в радиационно-индуцирован- ном адаптивном ответе клеток млекопитающих”, Радиац. биология. Радиоэкология, 43, № 1, 19-28 (2003). 41. Г. Д. Засухина, “Механизмы защиты клеток человека, связанные с генетическим полиморфизмом”, Радиац. биология. Радиоэкология, 45, № 4, 520-535 (2005). 42. А. А. Ярилин, “Апоптоз: природа феномена и его роль в норме и при патологии”, в кн.: Актуальные проблемы патофизиологии, под ред. Б. Б. Мороза, Медицина, Москва (2001), с. 13-56. 43. S. Parikh, R. Saneto, M. J. Faulk, et al., “A modern approach to the treatment of mitochondrial disease,” Current Treat. Options Neurol., 11, No. 6, 414-430 (2009).

Схожі ресурси