Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68584 |
| 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: | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации / В.С. Марченко, Г.А. Бабийчук, Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 294. — рос., англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860182423235461120 |
|---|---|
| author | Марченко, В.С. Бабийчук, Г.А. Луценко, Д.Г. |
| author_facet | Марченко, В.С. Бабийчук, Г.А. Луценко, Д.Г. |
| citation_txt | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации / В.С. Марченко, Г.А. Бабийчук, Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 294. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии |
| first_indexed | 2025-12-07T18:02:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
294
Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера
при холодовой акклимации, эстивации, гибернации
В.С. МАРЧЕНКО, Г.А. БАБИЙЧУК, Д.Г. ЛУЦЕНКО
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Fractal Geometry of Blood-Brain Barrier
during Cold Acclimation, Estivation, Hibernation
V.S. MARCHENKO, G.A. BABIYCHUK, D.G. LUTSENKO
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Уникальная природная адаптация теплокровных,
сезонная спячка, осуществляется за счет регуляторных
механизмов, функционирующих и у негибернирующих
животных. К таким системам центральной регуляции
относится гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), который
следует рассматривать как комплекс фракталоподобных
структур, хаотичность их функционирования усиливает-
ся при квазициклических режимах акклимации, что опре-
деляет избыточную робастность центров терморегуля-
ции как стратегию адаптации.
При обработке данных электронной и конфокальной
микроскопии мозга хомяков и крыс подсчитывали фрак-
тальную размерность (D) как тангенс угла наклона гра-
фика логарифмической зависимости площади пере-
падов яркости изображений от стороны квадрата, кото-
рый ее ограничивает.
Форсированная акклимация (ФА) проводилась на
протяжении 6 недель путем обдувания животных (6 одно-
секундных воздействий в минуту) холодным воздухом
(10°С) по 15 мин в начале каждого из 9 дневных часов и
непрерывно в последующие 15 ч в случайном режиме
(4–12 воздействий по 5–60 мин), при этом хомяки впадали
в нехарактерную для них спячку летом. Эта методика
могла бы служить основой для модели эстивации (Э),
если бы были определены структурные особенности
ГЭБ данного торпидного состояния и гибернации (Г),
что и явилось целью работы.
На начальных этапах ФА увеличивается степень хао-
тичности микрогемоциркуляции. Био- и электронная
микроскопия выявляет вокруг эритроцитов и микро-
виллей эндотелиоцитов фрактальный ареол (D~1,7), не
характерный для Г, но типичный для Э. При Г и в меньшей
степени при Э имеются очевидные признаки редукции
(D~1,2) элементов дендритного древа, происходит фраг-
ментация синаптических бутонов. При Э у большинства
нейронов сохраняются фрактальные особенности
структурных возмущений поверхности, характерные для
активного состояния (D~1,4), и способность к росту
шипиков. После ФА и 1–2 баутов Э в синаптическом
аппарате у ~25% синапсов (при Г – у 10%) формируется
шипиковый аппарат, состоящий из цистерн с разными
значениями D (при Г D пре- и постсинапса одинаково
~1,3), что может явиться коррелятом вегетативной памя-
ти. При ФА «синхронизируется» геометрия эндотелио-
цитов и синапсов, увеличивается трансцитоз и уровень
проницаемость ГЭБ для нейромедиаторов и, возможно,
гормонов спячки. Эти структуры приобретают одинако-
вую размерность (~1,7 или ~1,3) при снижении резистент-
ности ГЭБ к ацетилхолину или норадреналину соответст-
венно. При Г отсутствуют пиноцитоз и активные пери-
циты, как при ФА и Э, но активируются перекапиллярные
макрофаги.
Таким образом, D может быть важным параметром
функциональной геометрии мозга, а ФА – основой пер-
вых моделей эстивации.
Unique natural adaptation of homoiothermic, seasonal
hibernation, is accomplished by regulatory mechanisms
functioning in non-hibernating animals. To these systems
of central regulation the blood-brain barrier (BBB) is referred,
which should be considered as a complex of fractal-like
structures, their functioning randomness increases at quasi-
cyclic regimens of acclimation, which determines excessive
M-estimator of thermoregulation center as an adaptation
strategy.
When processing the data of electron and confocal mic-
roscopy of rats’ and hamsters’ brain there was calculated
fractal dimension (D) as the slop ratio of the logarithmic de-
pendence diagram of the area of leaps in image brightness
vs. the size of the square, limiting it.
Forced acclimation (FA) was performed for 6 weeks by
blowing the animals (6-second actions per min) with cold
air (10°C) for 15 minutes at the beginning of each of the nine
day hours and continuously in following 15 hrs in a random
mode (4–12 impacts by 5–60 min), herewith the hamsters
fell into uncharacteristic for them hibernation in summer.
This method could serve as the base for estivation (E) model
if there would be determined the structural features of the
BBB for this torpid state and hibernation (H), which was
the purpose of the work.
At initial stages of FA the degree of randomness of mic-
rohemocirculation increases. Bio- and electron microscopy
reveals around red blood cells and endothelial microvilli
the fractal areola (D ~ 1,7), not characteristic for H, but typical
for E. At H and in less extent at E there are evident signs of
reduction (D ~ 1,2) of dendritic tree elements, the fragmen-
tation of synaptic buds occurs. At E in most neurons the
fractal features of structural surface disturbances have
remained, which are characteristic for an active state (D ~
1,4), and the ability of spines growth as well. After FA and
1–2 bouts E in synapsis apparatus at ~ 25% synapses (at
H – 10%) there is formed spinulose apparatus consisting of
cisterns with different values of D (at H the dimension of D
of pre- and postsinapse is similar ~1.3), that may be a corre-
late of vegetative memory. At FA geometry of endothelial
cells and synapses is ‘synchronized’, transcytosis and BBB
permeability rate to neurotransmitters and likely hibernation
hormones increase. These structures gain the same dimen-
sion (~1.7 and ~1.3) with a decrease in BBB resistance to
acetylcholine or norepinephrine, respectively. At H there
are no pinocytosis and active pericytes both at FA and E,
but perecapillary macrophages are activated.
Thus, D may be an important parameter of brain func-
tional geometry, and FA can be the basis of the first models
of estivation.
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №3
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №3
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68584 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:02:35Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Марченко, В.С. Бабийчук, Г.А. Луценко, Д.Г. 2014-09-26T16:32:31Z 2014-09-26T16:32:31Z 2012 Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации / В.С. Марченко, Г.А. Бабийчук, Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 294. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68584 ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Холодовая адаптация. Гипотермия. Криотерапия Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации Fractal Geometry of Blood-Brain Barrier during Cold Acclimation, estivation, hibernation Article published earlier |
| spellingShingle | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации Марченко, В.С. Бабийчук, Г.А. Луценко, Д.Г. Холодовая адаптация. Гипотермия. Криотерапия |
| title | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| title_alt | Fractal Geometry of Blood-Brain Barrier during Cold Acclimation, estivation, hibernation |
| title_full | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| title_fullStr | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| title_full_unstemmed | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| title_short | Фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| title_sort | фрактальная геометрия гематоэнцефалического барьера при холодовой акклимации, эстивации, гибернации |
| topic | Холодовая адаптация. Гипотермия. Криотерапия |
| topic_facet | Холодовая адаптация. Гипотермия. Криотерапия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68584 |
| work_keys_str_mv | AT marčenkovs fraktalʹnaâgeometriâgematoéncefaličeskogobarʹerapriholodovoiakklimaciiéstivaciigibernacii AT babiičukga fraktalʹnaâgeometriâgematoéncefaličeskogobarʹerapriholodovoiakklimaciiéstivaciigibernacii AT lucenkodg fraktalʹnaâgeometriâgematoéncefaličeskogobarʹerapriholodovoiakklimaciiéstivaciigibernacii AT marčenkovs fractalgeometryofbloodbrainbarrierduringcoldacclimationestivationhibernation AT babiičukga fractalgeometryofbloodbrainbarrierduringcoldacclimationestivationhibernation AT lucenkodg fractalgeometryofbloodbrainbarrierduringcoldacclimationestivationhibernation |