Скачать 229.76 Kb.
|
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ им. И.П.ПАВЛОВА На правах рукописи ОШАРИНА ВИКТОРИЯ ВИКТОРОВНА ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОНОВ СТВОЛА МОЗГА В ОТВЕТ НА АФФЕРЕНТНУЮ ВИСЦЕРАЛЬНУЮ И СОМАТИЧЕСКУЮ СТИМУЛЯЦИЮ Специальность: 03.00.13 - ФИЗИОЛОГИЯ АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2007 г. Работа выполнена в лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии И.П.Павлова РАН Научные руководители: профессор, доктор биологических наук В.А.Багаев доктор биологических наук С.С.Пантелеев Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.Г.Александров, Санкт-Петербургский педагогический Университет им.А.И.Герцена доктор биологических наук Н.Г.Камышев, Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН Ведущая организация: Санкт-Петербургская педиатрическая медицинская академия Защита диссертации состоится «23» апреля 2007 г. в час. на заседании Диссертационного Совета К 002.020.01 в Институте физиологии им.И.П.Павлова РАН С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им.И.П.Павлова РАН Автореферат разослан « » 2007 г. Ученый секретарь Диссертационного Совета ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Известно, что одним из основных источников поступления висцеросенсорных импульсов от рецепторов внутренних органов в центральную нервную систему являются афферентные волокна блуждающего нерва, которые оканчиваются в ядре одиночного тракта. Ядро одиночного тракта рассматривается как афферентное звено в системе многочисленных висцеральных рефлексов, а также как первое передаточное звено на пути висцеральных импульсов к вышележащим структурам мозга, в том числе и к парабрахиальным ядрам (Ноздрачев, 1983; Багаев и др., 1997; 2000).Известно, что высшие структуры мозга могут не только контролировать деятельность внутренних органов, но и функции этих структур могут модулироваться восходящей висцеросенсорной информацией, поступающей от внутренних органов (Александров и др., 1996; 2000; Любашина и др., 2000; 2002; Bernston et al., 2003; Пантелеев и др., 2004). Идея о влиянии восходящей висцеральной информации на высшие функции мозга получила свое развитие в ряде современных исследований, в том числе и в нашей лаборатории под руководством В.А.Багаева (Александров и др., 1996; 2000; Любашина и др., 2000; 2002; Cameron, 2002; Morris, 2002; Пантелеев и др., 2004). В 1985 году на собаках было продемонстрировано, что продолжительная электрическая стимуляция блуждающего нерва уменьшает судорожные приступы и оказывает превентивное действие на возникновение корковых эпилептиформных разрядов в ЭЭГ (Zabarra, 1992). Клинические данные (с 1994 года) показали эффективность хронической стимуляции блуждающего нерва при лечении медикаментозно устойчивых и неоперабельных форм эпилепсии (George et al., 2003). Эффективность стимуляции определяется активацией висцеросенсорных путей и модулирующим влиянием этой активации на функции эпилептогенных структур мозга (гиппокамп, миндалина). Минимизация побочных эффектов стимуляции (нарушения дыхания, сердечного ритма и т.п.) в значительной степени зависит от правильного выбора параметров стимуляции (Héberlé et al., 2002; Zaaimi et al.), которые в настоящее время определяются по субъективным критериям, основанным на личном опыте лечащего врача и вербальных оценках пациента (Groves, Brown, 2005). В связи с этим, остается актуальной необходимость выяснения путей и механизмов лечебного действия стимуляции блуждающего нерва (Schachter and Saper, 1998). Одним из методических подходов к их изучению может служить анализ изменений характеристик гетерохроматина с целью определения активации генома нейронов, вовлеченных в реализацию ваго-вагальных рефлексов и в проведение висцеросенсорных импульсов. Анализ экспрессии c-fos генов раннего действия в ответ на раздражение нерва позволит выявить участие именно этих генов в процессе передачи информации по афферентным волокнам блуждающего и большеберцового нервов, а так же позволит определить локализацию нейронов, активированных стимуляцией. Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы, выполненной в рамках плановых исследований лаборатории кортико-висцеральной физиологии Института физиологии им. И.П.Павлова, являлось сравнительное изучение влияния стимуляции афферентных волокон блуждающего и большеберцового нервов на функциональную активность нейронов ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра, а также изучение сопутствующих стимуляции рефлекторных реакций висцеральных систем.Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Научная новизна. Приоритетными являются результаты электрофизиологических экспериментов, в которых показано, что стимуляция блуждающего нерва вызывает тормозные ответы висцеральных систем (релаксация желудка, брадикардия, диспноэ) и рассогласование в работе сердечной и дыхательной систем. Дискоординация кардиореспираторной деятельности отражается в нарушении дыхательной синусной аритмии и снижении коэффициента корреляции между частотой дыхания и R-R интервалами ЭКГ. Причем, изменение частоты следования стимулирующих импульсов с 1 Гц до 10 Гц усиливает все тормозные эффекты висцеральных систем вплоть до остановки дыхания. Впервые показано, что стимуляция центрального отрезка блуждающего нерва (10 Гц) сопровождается снижением общей площади гетерохроматина в ядрах нейронов области ядра одиночного тракта и смещением массы хромоцентров к мембране ядер этих нейронов. Подобное изменение характеристик гетерохроматина свидетельствует об активации генома нейронов исследованной области мозга при данной частоте стимуляции. Впервые выполнено цитогенетическое исследование функциональной активности нейронов ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра в ответ на стимуляцию висцерального и соматического нервов. Продемонстрировано количество и пространственная локализация нейронов экспрессирующих с-Fos в ответ на стимуляцию соответствующих нервов в указанных ядрах. Стимуляция блуждающего и большеберцового нервов активирует нейроны висцеральных и соматических зон, соответственно. Кроме того, показано, что в вентролатеральных подъядрах ядра одиночного тракта имеет место сомато-висцеральное перекрытие. В парабрахиальном ядре такого перекрытия не наблюдается. Продемонстрировано, что стимуляция обоих нервов сопровождается активацией экспрессии генов раннего действия (c-fos) в подъядрах ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра. Теоретическая и практическая значимость. Результаты, полученные в электрофизиологической серии опытов, могут быть использованы для подбора оптимальных параметров стимуляции блуждающего нерва с целью повышения эффективности лечения и снижения риска возникновения побочных эффектов при лечении эпилепсии, как в экспериментальных условиях, так и в клинической практике. Полученные данные об изменении характеристик гетерохроматина (дегетерохроматизация) и об усилении экспрессии c-Fos в нейронах ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра в ответ на афферентную висцеральную стимуляцию свидетельствуют об активации генома и генов раннего действия, в частности, c-fos, при данном виде стимуляции. Это представляет существенный интерес для понимания общих принципов передачи висцеросенсорной информации к структурам переднего мозга и может быть использовано для разработки физиологической основы применения стимуляции блуждающего нерва в лечебных целях. Апробация материалов диссертации. Результаты работы были представлены на 6-й Пущинской школе-конференции молодых ученых "Биология – наука 21 века" (Пущино, 2002); на 5-й Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2002); на юбилейной конференции, посвященной 50-летию со дня основания Института физиологии Национальной Академии Наук Беларуси (Минск, 2003); на III Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 175-летию со дня рождения Ф.В.Овсянникова «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2003); на XVI национальном анатомическом конгрессе с международным участием (София, Болгария, 2003); на Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005); на IX конференции «Стресс и поведение» (Санкт-Петербург, 2005); на конференции C.I.A.N.S (Братислава, Словакия, 2005); на 4-м конгрессе ISAN (Марсель, Франция, 2005); на 4-й Всероссийской конференции с международным участием Института физиологии им.И.П.Павлова (Санкт-Петербург, 2005); на Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 80-летию А.М.Уголева (Санкт-Петербург, 2006). Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ (из них 2 статьи) в отечественной и зарубежной печати. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, в которой представлены основные методические приемы, использованные в работе, трех глав с изложением экспериментальных результатов, обсуждения, выводов и списка литературы. Работа содержит 148 страниц. Из них – 28 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 333 источника: 44 отечественных и 289 зарубежных. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯРабота выполнена на наркотизированных уретаном (1,3 - 1,5 г/кг, в/б) крысах линии Wistar (n=23) и Sprague-Dawley (n=35) массой 240 – 300 г. Мы проводили регистрацию моторных реакций желудка, изменений частоты сердечных сокращений и электромиографических реакций диафрагмальных мышц. Сигналы от регистрирующих электродов, расположенных в полости желудка, под куполом диафрагмы и на конечностях, после необходимого усиления, подавались на аналого-цифровой преобразователь (Neuro Phore BH-2 system, USA) и вводились в компьютер в режиме реального времени с помощью программ Spike 2 (CED, Великобритания). Статистическая обработка всех полученных данных осуществлялась с использованием программных пакетов Statgraphycs Plus, Origin 7.0, MatLab 6.5. В электрофизиологической серии опытов оперативное вмешательство включало в себя трахеотомию, перерезку левого блуждающего нерва, перевязку пищевода и введение катетера в желудок через отверстие в 12-перстной кишке, наложение электрода под купол диафрагмы. На конечностях животных закреплялись электроды для записи ЭКГ. Стимуляция блуждающего нерва осуществлялась током силой 300-330 мкА, частотой следования импульсов 1 Гц и 10 Гц. В следующем режиме: 10 с стимуляция/ 10 мин покой, 10 реализаций. В иммуногистохимической серии экспериментов животные были разделены на 6 групп (n=5 в каждой группе): контроль без какого-либо воздействия, оперативное вмешательство на блуждающем и большеберцовом нервах без их стимуляции, оперативное вмешательство со стимуляцией большеберцового нерва, оперативное вмешательство со стимуляцией блуждающего нерва импульсами разной частоты (1 Гц и 10 Гц). Параметры стимуляции блуждающего нерва те же, что и в предыдущей серии опытов. Параметры стимуляции большеберцового нерва: 300-330 мкА, 5 Гц. Режим стимуляции: 10 с стимуляция/ 10 мин покой, 10 реализаций. Операция состояла в препаровке соответствующего нерва и фиксации баллона на грудной клетке для регистрации дыхательных движений. Через 2,5 часа от начала эксперимента проводили транскардиальную перфузию 4% параформальдегидом. Изъятый мозг подвергался обработке по стандартной иммуногистохимической технике (Hsu et al., 1981). Подсчет количества c-Fos-иммунореактивных нейронов на срезах мозга проводили в программном пакете ImageTool 3.0. Для определения границ подъядер и их пространственного расположения мы использовали атлас мозга крысы (Paxinos, Watson, 1998). В опытах по изучению изменений характеристик гетерохроматина в ответ на стимуляцию блуждающего нерва все животные были разделены на три группы: контроль без какого-либо воздействия (n=8), оперативное вмешательство на блуждающем нерве без стимуляции (n=7) и оперативное вмешательство на блуждающем нерве с его стимуляцией (n=8). Блуждающий нерв стимулировали по схеме: 2 мин стимул/ 2 мин покой. Ткань мозга изымали в области ваго-солитарного комплекса (согласно данным атласа мозга крысы, Paxinos et al., 1998). С целью выявления гетерохроматиноых участков хромосом препараты интерфазных ядер (n=150 в группе) окрашивались по методу дифференциального С-окрашивания (Sumner, 1972). Для обработки, накопления и статистического анализа полученных результатов использовали информационную систему для компьютерного анализа изображений, разработанную К.Н.Дудкиным (Дудкин и др., 1999). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯВлияние электрической стимуляции блуждающего нерва на функции желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. В ходе экспериментов получено и проанализировано 58 реализаций желудочных, диафрагмальных и сердечных ответов, из них 27 – при стимуляции нерва частотой следования импульсов 1 Гц и 31 – 10 Гц. При стимуляции нерва импульсами с частотой следования 1 Гц падение внутрижелудочного давления (ВЖД) составляет 52 ± 3% от фонового уровня (p<0,05). Время до наступления максимального уровня падения ВЖД составляло в среднем 11,5 ± 0,3 с и время восстановления ВЖД было 61,5 ± 8,5 с. Стимуляция блуждающего нерва (1 Гц) сопровождается снижением частоты сердечных сокращений (ЧСС) во время стимуляции (9,2 ± 0,8% по отношению к исходной частоте, p<0,05), причем наибольший R-R интервал наблюдался приблизительно через 9 секунд от начала стимуляции. Кроме того, наблюдается тенденция к уменьшению частоты дыхания (ЧД) во время стимуляции нерва (примерно на 10 % по отношению к исходной ЧД). Увеличение частоты следования импульсов до 10 Гц сопровождается более значительным падением ВЖД по сравнению с группой со стимуляцией блуждающего нерва частотой следования импульсов 1 Гц (76 ± 5%, p<0,05), время достижения максимального падения составляет 16,8 ± 3,3 с и время полного восстановления ВЖД - 212,5 ±22,3 с. Снижение ЧСС составляет 31 ± 2% (p<0,05 по отношению к исходной частоте и к группе со стимуляцией блуждающего нерва частотой следования импульсов 1 Гц). При этом максимальный R-R интервал наблюдается примерно через 3 секунды. При данной частоте стимуляции более всего страдает дыхательная система, что проявляется в остановке дыхания в период стимуляции нерва (в 28 случаях из 31, p<0,05). По окончании стимуляции ЧСС и ЧД возвращаются к исходным значениям. Нами впервые выполнена оценка изменения корреляционных отношений между ЧД и R-R интервалами ЭКГ при стимуляции блуждающего нерва импульсами частотой следования 1 Гц и 10 Гц (рис.1). Показано снижение коэффициента корреляции между работой сердца и дыхательной системы во время стимуляции нерва. Степень выраженности изменений корреляционных отношений усиливается с увеличением частоты следования стимулирующих импульсов. в) а) б) г) Рис.1. Изменения кардиореспираторной активности при стимуляции блуждающего нерва импульсами частотой 1 Гц (слева) и 10 Гц (справа): а) огибающая сигнала диафрагмы, б) изменения интервала R-R электрокардиограммы, в) синхронограмма, г) кривая изменения коэффициента корреляции между а) и б). Черта под кривыми – отметка стимуляции. Влияние электрической стимуляции блуждающего нерва на характеристики интерфазного гетерохроматина Целью этой серии экспериментов было определение изменений характеристик гетерохроматина (площадь, количество и распределение в ядре) в ответ на стимуляцию блуждающего нерва (рис.2). В контрольной группе животных площадь гетерохроматина в ядре одиночного тракта составляла 4,69±0,10 мкм, количество хромоцентров в ядре было 16,4±0,7. Основная масса хромоцентров располагалась в непосредственной близости с условным центром ядра (Дудкин и др., 1999). Оперативное вмешательство сопровождалось уменьшением количества хромоцентров в ядре до 13,9±0,7 (p<0,05) при сохранении площади гетерохроматина (4,68±0,10), то есть происходила агрегация хромоцентров. При стимуляции блуждающего нерва мы наблюдали дезагрегацию хромоцентров (их количество в ядре - 15,9±0,7) с уменьшением площади гетерохроматина в ядре (4,33±0,11, p<0,05). При анализе пространственной локализации хромоцентров было показано их смещение от условного центра ядра к периферии (к мембране ядра). Рис.2. Схематическое представление перераспределения гетерохроматина в ядре нейрона у животных контрольной (а), оперированной без стимуляции нерва (б) и оперированной со стимуляцией нерва (в) групп. Влияние электрической стимуляции блуждающего и большеберцового нервов на c-Fos иммунореактивность нейронов ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра Целью иммуногистохимических исследований было определение уровня экспрессии генов раннего действия (c-fos) и локализации c-Fos позитивных нейронов в пределах подъядер ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра, активированных стимуляцией блуждающего и большеберцового нервов (рис.3). В ядре одиночного тракта мы различали следующие группы подъядер: 1) медиальное и интермедиальное (m+im), 2) комиссуральное (com), 3) дорсомедиальное и желатинозное (dm+g), 4) вентролатеральное (vl) на трех рострокаудальных уровнях (задвижка - obex, ареа пострема – area postrema, IV желудочек – IV ventriculus). Парабрахиальное ядро было разделено на следующие группы подъядер: 1) наружное, центральное, серповидное латеральные (LPBE/C/Cr), 2) дорсолатеральное (LPBD), 3) вентролатеральное и waist area (LPBV/W), 4) медиальное (MPB) на двух рострокаудальных уровнях (мост – pons и средний мозг - mesencephalon). Операции на блуждающем и большеберцовом нервах вызывают билатеральное увеличение экспрессии c-Fos во всех подъядрах ядра одиночного тракта на всем рострокаудальном протяжении. Как правило, хирургическое вмешательство на соматическом нерве вызывает более выраженную экспрессию c-Fos, чем перерезка висцерального нерва, за исключением некоторых областей (dm+g и com), где наблюдалась противоположная картина. В нейронах парабрахиального ядра ваготомия сопровождается билатеральным усилением экспрессии c-Fos в MPB на уровне среднего мозга. Оперативное вмешательство на большеберцовом нерве сопровождается экспрессией c-Fos во всех подъядрах парабрахиального ядра билатерально, за исключением LPBV/W. Стимуляция блуждающего нерва импульсами частотой 1 имп/сек не вызывает достоверного (относительно оперированной группы) усиления экспрессии c-Fos в подъядрах ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра. При увеличении частоты стимулирующих импульсов до 10 Гц резкое билатеральное усиление экспрессии c-Fos с ипсилатеральным доминированием в com, dm+g, m+im и vl подъядрах на уровне obex и area postrema. В парабрахиальном ядре билатеральное увеличение экспрессии c-Fos обнаружено во всех его подъядрах, за исключением LPBD и LPBV/W, так же с ипсилатеральным преобладанием (рис.3). Рис.3. Схема распределения c-Fos позитивных нейронов в ядре одиночного тракта и в парабрахиальном ядре. Л – левая и П – правая сторона. Цифры – усредненное количество c-Fos позитивных клеток. Треугольники – локализация c-Fos меченых клеток в пределах ядер. Овальное окно – ипсилатеральное доминирование экспрессии c-Fos (к оперированной группе). Стимуляция большеберцового нерва вызывает билатеральное усиление с-Fos экспрессии в vl на уровнях area postrema и IV желудочка мозга. В ипсилатеральных LPBD и LPBV подъядрах парабрахиального ядра стимуляция соматического нерва вызывает снижение с-Fos экспрессии (рис.3). Экспрессия c-Fos на уровне obex и area postrema более выражена (количественно) в ответ на висцеральную стимуляцию (блуждающий нерв). Экспрессия c-Fos в vl подъядрах на уровне area postrema и 4 желудочка мозга преобладает в ответ на соматическую стимуляцию. В парабрахиальном ядре количество c-Fos позитивных клеток значительно больше при стимуляции соматического нерва в LPBE/C/Cr подъядрах правого парабрахиального ядра и билатерально - в LPBD подъядрах. В MPB подъядрах парабрахиального ядра превалирует c-Fos экспрессия в ответ на стимуляцию блуждающего нерва. ОБСУЖДЕНИЕОсновной целью настоящей работы является определение оптимальных для вызова висцеральных реакций параметров стимуляции блуждающего нерва и степень вовлечения генома нейронов ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра в процессы передачи афферентной соматической и висцеральной информации. Нами, как и другими исследователями, показано падение ВЖД при электрическом раздражении блуждающего нерва, что может рассматриваться как компонент физиологической адаптивной релаксации (Jahnberg, 1977; Abrahamsson et al., 1973; 1986; Багаев и др., 1997) с участием нейронов вагосолитарного комплекса и местных возбуждающих и тормозных механизмов метасимпатической нервной системы (Desai et al., 1991; Ноздрачев, 1989; 1991). Стимуляция блуждающего нерва импульсами с частотой следования 1 Гц и 10 Гц вызывает уменьшение ЧСС. С увеличением частоты стимулирующих импульсов ЧСС значительно снижается (усиление брадикардии) и в ЭКГ наблюдается увеличение интервалов R-R. По-видимому, эти эффекты стимуляции (отрицательный хронотропный эффект) можно объяснить нарушениями в проведении возбуждения по проводящей системе сердца (Cheng et al., 2000; Brack et al., 2004). Стимуляция блуждающего нерва импульсами частотой следования 1 Гц сопровождается незначительным нарушением дыхания в виде диспноэ. Увеличение частоты стимуляции нерва до 10 Гц сопровождается существенным замедлением ЧД вплоть до его остановки. Возможно, это объясняется торможением активности инспираторных нейронов дорсального дыхательного центра, расположенного в области ядра одиночного тракта, импульсацией приходящей по афферентным волокнам блуждающего нерва (von Euler, 1986; Feldman et al., 1986; 2003). Аналогичные нарушения дыхания наблюдаются в клинике при стимуляции блуждающего нерва при лечении эпилепсии (Iriarte et al., 2001; Charous et al., 2001; Héberlé et al., 2002; Zaaimi et al., 2005). Нами впервые показано нарушение дыхательной синусной аритмии при стимуляции блуждающего нерва, что свидетельствует о дискоординации работы сердца и дыхательной системы. Дискоординация кардиореспираторной деятельности становится более выраженной при увеличении частоты стимулирующих импульсов до 10 Гц. Полученные нами висцеральные ответы на стимуляцию блуждающего нерва являются побочными эффектами этой стимуляции (нарушение сердечной деятельности и дыхания), которые часто встречаются в клинической практике и могут снижать эффективность лечения и, кроме того, приводить к летальному исходу (Héberlé et al., 2002; Zaaimi et al., 2005). На основании наших данных мы предполагаем, что наиболее эффективным способом подбора параметров стимуляции, оптимальных, с точки зрения лечебного действия (активация висцеросенсорных путей) и минимума побочных эффектов, может быть их оптимизация по частоте следования стимулирующих импульсов (Osharina et al., 2006). Эти данные, безусловно, требуют дополнительных исследований. С целью экспериментального подтверждения вовлечения генома нейронов ядра одиночного тракта в реализацию ваго-вагальных рефлексов мы провели серию экспериментов по изучению изменений характеристик гетерохроматина в нейронах этого ядра в ответ на стимуляцию центрального отрезка блуждающего нерва. Нами впервые показано, что стимуляция блуждающего нерва сопровождается уменьшением площади гетерохроматина и смещением хромоцентров к периферии ядра клеток (Ошарина и др., 2004). Наблюдается не только перераспределение гетерохроматина в пределах ядра нейрона, но и истинное уменьшение его площади. Это позволяет предположить, что геном нейрона участвует в реализации ваго-вагальных рефлексов и в проведении висцеросенсорной информации. Из литературных источников известно, что эпилептиформная активность приводит к конденсации хроматина (гетерохроматизации) (Schulze-Bonhage et al., 1995). Можно предположить, что дегетерохроматизация, возникающая в ответ на стимуляцию блуждающего нерва, может лежать в основе механизмов лечебного действия этой стимуляции. Эти предположения, безусловно, требуют дополнительных исследований. Далее мы провели серию опытов по изучению экспрессии c-Fos в нейронах ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра в ответ на раздражение блуждающего и большеберцового нервов. Этот методический подход позволил нам выяснить происходит ли активация генов раннего действия c-fos при активации генома нейронов в ответ на стимуляцию и в каких подъядрах исследованных структур ствола мозга локализуются активированные нейроны. Нами показано, что оперативное вмешательство, как на висцеральном, так и на соматическом нервах сопровождается билатеральной активацией одних и тех же подъядер ядра одиночного тракта – область сомато-висцеральной конвергенции. Нейроны парабрахиального ядра более чувствительны к оперативному вмешательству на соматическом нерве, что, вероятно, связано с различными путями проведения соматической и висцеральной афферентной информации и, в частности, с наличием прямых связей латеральных подъядер парабрахиального ядра со спинномозговыми нейронами (Cechetto et al., 1985; Bernard et al., 1995; Feil and Herbert, 1995). Для оценки влияния стимуляции блуждающего и большеберцового нервов на экспрессию с-Fos мы сопоставляли количество нейронов, активированных после операции, с их количеством после стимуляции соответствующего нерва. В результате выявлено, что стимуляция блуждающего нерва импульсами частотой 1 Гц не вызывает усиления экспрессии c-Fos в ядре одиночного тракта. То есть, при данной частоте стимуляции активируются дуги висцеральных рефлексов (изменения в работе сердца и желудка) без активации генома нейронов ядра одиночного тракта. Увеличение частоты стимулирующих импульсов до 10 Гц сопровождается усилением экспрессии с-Fos в нейронах m+im, com, dm+g, vl подъядер ядра одиночного тракта, что обусловлено присутствием в них афферентных терминалей блуждающего нерва, проводящих висцеросенсорную информацию от рецепторов желудка, сердца и легких (Kalia and Sullivan, 1982; Saper, 1994; Багаев и др., 1997; Lin et al., 1998). По нашему мнению побочные эффекты стимуляции блуждающего нерва, наблюдаемые в клинической практике, обусловлены активацией именно этих подъядер. К тому же, c-Fos активация этих подъядер может лежать в механизме вовлечения этих нейронов в проведение висцеросенсорной информации. Увеличение экспрессии c-Fos в ядре одиночного тракта, наблюдаемое нами при соматической стимуляции (стимуляция большеберцового нерва), ограничивалось вентролатеральными (vl) подъядрами. Следует напомнить, что именно здесь расположен дорсальный дыхательный центр (von Euler et al., 2003) и c-Fos активация в этих подъядрах в ответ на висцеральную и соматическую стимуляцию, свидетельствует о сомато-висцеральной перекрытии в этой области. Таким образом, в ядре одиночного тракта наблюдается билатеральное усиление экспрессии c-Fos в ответ на оперативное вмешательство на обоих нервах и в ответ на стимуляцию этих нервов. Ипсилатеральное преобладание экспрессии c-Fos в ядре одиночного тракта при стимуляции блуждающего позволяет нам предположить, что подобная активация нейронов является результатом стимуляции именно афферентных волокон нерва, а не результатом вторичной активации через дуги висцеральных рефлексов. В последнем случае мы наблюдали бы равномерно выраженную билатеральную c-Fos экспрессию (как у оперированных животных без стимуляции нерва), то есть, операция приводит к активации дуг висцеральных рефлексов, а стимуляция блуждающего нерва с частотой следования импульсов 10 Гц – к активации генома нейронов висцеросенсорных путей. Анализ количества нейронов экспрессирующих с-Fos в подъядрах парабрахиального ядра в ответ на оперативное вмешательство в сравнении с их количеством в ответ на стимуляцию соответствующего нерва показал, что стимуляция блуждающего нерва импульсами с частотой следования 1 Гц не вызывает усиление экспрессии c-Fos на этом уровне. Увеличение частоты стимуляции блуждающего нерва до 10 Гц сопровождалось ипсилатеральным увеличением экспрессии c-Fos в висцеральных областях, представляющих желудочные, дыхательные и сердечно-сосудистые зоны (LPBE/C/Cr и LPBD) (Herbert et al., 1990; Karimnamazi et al., 2002; Bernard et al., 1994). Стимуляция большеберцового нерва сопровождалась снижением уровня экспрессии c-Fos в ипсилатеральных LPBD и LPBV подъядрах, которые являются представительством соматической и вкусовой чувствительности, соответственно (Herbert et al., 1990; Hermanson et al., 1997; Li et al., 2006). Снижение уровня c-Fos экспрессии в ответ на стимуляцию большеберцового нерва может быть связано с тормозным влиянием этой стимуляции на нейроны спинномозговых структур, которые напрямую связаны с латеральными областями парабрахиального ядра и, могут подавлять активность нейронов этих областей (Cechetto et al., 1985; Foreman, 1989; Bernard et al., 1995). С другой стороны, мы изучали только c-Fos экспрессию, в то время как стимуляция может активировать другие гены раннего действия, экспрессию которых мы не изучали в рамках данной работы. Таким образом, наши данные свидетельствуют о функциональной активации нейронов ядра одиночного тракта и парабрахиального ядра в ответ на афферентную висцеральную и соматическую стимуляцию. Кроме того, мы можем предположить, что в основе терапевтического действия стимуляции блуждающего нерва лежит активация генома нейронов ядра одиночного тракта, которая способна модулировать функционирование вышележащих структур, в том числе и эпилептогенных очагов. ВЫВОДЫ
парабрахиальных ядер стимуляция большеберцового нерва подавляет c-Fos экспрессию, вызванную оперативным вмешательством. СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
|
Физиология двигательных функций на уровне ствола мозга Анатомические характеристики ствола Физиологи анатомически объединяет три отдела головного мозга: продолговатый мозг, мост и средний мозг, совместная деятельность которых... | Радченко А. Ю. Функциональная асимметрия полушарий коры головного мозга Исследованием этой проблемы занимается лаборатория нейрофизиологии и нейропсихологии ребенка Института образования взрослых ран.... | ||
Отек головного мозга это универсальная реакция мозговой ткани на... Отек мозга может быть местным (фокальным), если развивается, например, в зоне ушиба мозга, в дальнейшем может распространиться на... | Нарушения мозгового кровообращения при опухолях головного мозга Клинико-диагностические особенности с кровоизлиянием в опухоль головного мозга в зависимости от её гистологической структуры 55 | ||
Урок: математика + экология в 5-м классе по теме Материал к уроку: картинки с изображением лекарственных растений, карточки с заданиями, жетоны для оценивания учащихся (красный –... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Классификация нейронов по выполняемым функциям. Нейросекреторные клетки. Нейроглия | ||
Н. А. Аксарина практическая и функциональная стилистика Н. А. Аксарина. Практическая и функциональная стилистика: Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов очной... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В этом возрасте дети задают много вопросов, хотят тут же услышать ответ, у малышей очень высокая познавательная активность. Многие... | ||
Дипломного и дополнительного образования Кафедра Клинической физиологии,... Учебная программа цикла профессиональной переподготовки (ПП) кадров по направлению «Функциональная диагностика» составлена на основании... | Президенту России Путину Владимиру Владимировичу Ран. Я договорился с ней на 16. 02. 2009 г. Мне сделали магнито-резонансную томографию головного мозга и выяснилось, что никакой... | ||
Ответы на вопросы к экзамену "Физиология высшей нервной деятельности" Высшая нервная деятельность- условно-рефлекторная деятельность ведущих отделов головного мозга (у человека и животных- больших полушарий... | 1. Предмет. Задачи, методы нейропсихологии Знание основных понятий нейропсихологии, основных принципов структурной и функциональной организации головного мозга, нейропсихологических... | ||
Название работы Проводящие пути спинного мозга. Восходящие и нисходящие проводящие пути спинного мозга – реферат | Урока: комплексный. Технологии: проблемные, личностно-ориентированные, икт Задачи: дать понятие о высшей нервной деятельности, отметить работы Сеченова И. М. и Павлова И. П. в изучении работы мозга и формировании... | ||
С троение спинного мозга В сером веществе находятся тела нервных клеток, а в белом — их отростки. В передних рогах серого вещества спинного мозга (в передних... | Реферат Нейронные сети Нейроны и его составляющие части (аксон, синапс). Виды нейронов (рецепторы, моторецепторы, передающие нейроны). Тормозящий и возбуждающий... |