Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

Том 110, № 7 (2024)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ

Молекулярно-генетические маркеры нейроглии при черепно-мозговых травмах и их использование для оценки функционального состояния спортсменов

Черепанова А.В., Бравый Я.Р., Карабельский А.В., Котова М.М., Щербакова А.С., Апухтин К.В., Никитин В.С., Бобров М.Ю., Калуев A.В.

Аннотация

Нейроглия выполняет многие важные физиологические функции, включая поддержание гомеостаза и метаболизма клеток мозга, нейропротекцию и модуляцию нейротрансмиссии. Изучение роли нейроглии необходимо для понимания развития патологических нейродегенеративных процессов, а также восстановления нервной ткани при нейровоспалении или травмах мозга, часто отмечающихся в спорте. Однако анализ процессов, происходящих в нейроглиальных клетках, затруднен из-за их высокой гетерогенности и отсутствия системы биомаркеров, позволяющих однозначно оценить функциональное состояние нервной системы в целом. В работе анализируются данные о клинически и биологически значимых молекулярно-генетических маркерах разных типов нейроглии и обсуждаются перспективы их использования в спорте, в том числе для оценки состояния спортсменов на фоне травм мозга различной тяжести и иных видов спортивных травм.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1057–1074
pages 1057–1074 views

Гонадотропин-рилизинг-гормон и органы иммунной системы

Майбородин И.В., Маринкин И.О., Оноприенко Н.В., Майбородина В.И.

Аннотация

В результате литературного поиска рассмотрены физиологические аспекты влияния гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) на органы иммунитета, такие как красный костный мозг, тимус, селезенка и лимфатические узлы. Применение препаратов ГнРГ приводит к замещению красного костного мозга желтым с возрастанием содержания лимфоидных и миелоидных клеток-предшественников. Параллельно идут процессы остеопороза из-за повышенной резорбции кости с соответствующими изменениями кальциевого обмена и уменьшением плотности различных костных тканей. Вместе с этим есть работы, сообщающие об отсутствии влияния ГнРГ на плотность костей и изменения обмена кальция. ГнРГ действует на тимус и при внутриутробном развитии, и в постнатальном онтогенезе, и при воспалении, и при процессах возрастной инволюции. Не только ГнРГ вызывает изменения тимуса, возможно влияние тимуса на систему ГнРГ. Прямое действие ГнРГ на клетки селезенки не было выявлено, но масса органа изменялась в результате активной иммунизации против ГнРГ в эксперименте. К сожалению, очень немногие статьи демонстрируют физиологические механизмы иммуномодуляции в таких условиях. В любом случае явная недостаточность и противоречивость публикаций по каждому из аспектов эффектов ГнРГ свидетельствует об их малой изученности, целесообразности дальнейшего продолжения не только прикладных, но и фундаментальных исследований в связи с возможной высокой перспективностью создания систем управления иммунитетом.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1075–1089
pages 1075–1089 views

Повышенный уровень кортизола и антиглюкокортикоидная терапия при аффективных расстройствах: гиппокамп как потенциальная мишень

Гуляева Н.В.

Аннотация

Патофизиология многих аффективных расстройств тесно связана с аномальной реакцией на стресс в результате дисфункции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси (ГГНО) и избыточным выбросом кортизола. Гиппокамп, ключевая структура лимбической системы, отвечающая как за когнитивную, так и за эмоциональную сферы, избирательно уязвим к избытку глюкокортикоидов (ГК), вызывающих нейровоспаление и нейродегенерацию. АнтиГК терапия психических заболеваний, в частности, депрессивных расстройств, может стать полезным дополнительным методом лечения. Среди прочих подходов весьма перспективным считается воздействие на глюкокортикоидные рецепторы, плотность которых высока в гиппокампе. Однако несмотря на то, что доклинические данные достаточно убедительно подтверждают концепцию антиГК терапии заболеваний, ассоциированных со стрессом, клинические исследования все еще находятся на стадии доказательства концепции. Примечательно, что хронический избыток ГК ассоциируется не только с аффективными заболеваниями, но и со снижением когнитивных способностей, метаболическими нарушениями, диабетом. Потенциально антиГК терапия (модифицирующая ГГНО) может облегчить аффективные симптомы, когнитивные нарушения, глюкокортикоидную и инсулиновую резистентность, а также побочные эффекты обычных лекарств за счет позитивного влияния на гиппокамп, предотвращая его дисфункцию, нейродегенерацию, нейровоспаление и нарушение нейрогенеза. Поскольку ассоциированная со стрессом/избытком ГК, опосредованная нейровоспалением патология лимбической системы и, в частности, гиппокампа является общим признаком, характерным для многих заболеваний мозга, концепция антиГК терапии может быть развита, проверена и подтверждена на широком спектре церебральных патологий.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1108–1127
pages 1108–1127 views

Особенности функционирования клеток мозга при гипергликемии и сахарном диабете

Морозова М.П., Савинкова И.Г., Горбачева Л.Р.

Аннотация

Гипергликемия является симптомом и повреждающим фактором при сахарном диабете (СД), приводящим к системным осложнениям в организме, в том числе к макро- и микроангиопатиям головного мозга, нарушению кровоснабжения, появлению очагов нейродегенерации и запуску нейровоспаления. Нервная ткань характеризуется высоким уровнем потребления энергии и высокочувствительна к колебаниям уровня метаболических субстратов. Таким образом, крайне актуальным является исследование влияния высокого уровня глюкозы на функциональное состояние ЦНС. В обзоре предпринята попытка комплексно оценить последствия гипергликемии для клеток мозга. Анализ экспериментальных данных, полученных в in vivo и in vitro моделях СД, описывающих изменения морфофункционального состояния нейронов, микроглии и астроцитов, показал, что прямое и опосредованное влияние глюкозы в высокой концентрации зависит от типа клеток. Рецепторы и внутриклеточные сигнальные каскады астроцитов и микроглии, опосредующие действие гипергликемии и развитие нейровоспаления, могут выступать в качестве терапевтических мишеней коррекции последствий СД. Поэтому поиск способов модуляции функциональной активности глиальных клеток может оказаться эффективной стратегией для снижения тяжести последствий поражения ЦНС.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1090–1107
pages 1090–1107 views

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Нарушения содержания железа и цинка в тканях у мышей при росте гепатомы 22а и их коррекция с помощью сульфата цинка

Зеленский Е.А., Рутто К.В., Трулев А.С., Магазенкова Д.Н., Соколов А.В., Киселева Е.П.

Аннотация

Известно, что рост многих опухолей приводит к развитию дефицита железа и цинка в организме. Исследовали содержание этих металлов, а также удельную активность двух антиоксидантных металлоферментов – каталазы и супероксиддисмутазы в трех удаленных от опухоли органах (тимусе, печени и селезенке) при росте перевиваемой гепатомы 22а. Выявленные сдвиги сопоставляли с изменениями массы органов. На 21-е сутки опухолевого роста содержание негемового железа было снижено по сравнению с контролем во всех трех органах, а цинка – только в тимусе. Специфические активности каталазы и супероксиддисмутазы были повышены в тимусе, в то время как в печени активность супероксиддисмутазы снижена. На этом же сроке наблюдали развитие инволюции тимуса и спленомегалии. Для нормализации содержания металлов мыши с гепатомой 22а получали дополнительно 22 мкг сульфата цинка на мл питьевой воды в течение трех недель. Прием сульфата цинка частично компенсировал дефицит цинка в тимусе, повышал его содержание в печени и восстанавливал уровень железа в трех органах. Он также нормализовал активность супероксиддисмутазы в печени, но не влиял на ферменты в других органах. Прием цинка не влиял на массу селезенки и печени, но тормозил развитие инволюции тимуса. При этом в тимусе восстанавливался дефицит микроэлементов, а активность антиоксидантных ферментов не менялась. На основании этого можно заключить, что инволюция тимуса при росте гепатомы 22а связана с дефицитом железа и цинка и не связана с активностью антиоксидантных ферментов в этом органе, а спленомегалия не ассоциирована ни с тем, ни с другим в селезенке. Таким образом, сульфат цинка оказывает позитивное действие на метаболизм двух важнейших микроэлементов – цинка и железа в организме животных с гепатомой 22а, что способствует сохранению центрального органа иммунной системы – тимуса, а также положительно влияет на антиоксидантную систему печени.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1128–1146
pages 1128–1146 views

Анализ корреляций между параметрами поведения в приподнятом крестообразном лабиринте и уровнем интерлейкина-1бета в плазме крови у крыс

Комышева Н.П., Шишкина Г.Т., Мухамадеева А.И., Дыгало Н.Н.

Аннотация

Периферические цитокины могут влиять на психоэмоциональное поведение, однако роль интерлейкина-1бета (ИЛ-1бета) в изменении тревожности и двигательной активности в ответ на активацию воспаления остается неясной. С целью прояснения этого вопроса у взрослых самцов крыс были проанализированы корреляции между поведенческими параметрами в тесте приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ) и уровнем ИЛ-1бета в плазме крови после введения в разных режимах провоспалительного стимула липополисахарида (ЛПС). ЛПС в дозах 0.5 или 5 мг/кг, а также физиологический раствор (контроль) вводили крысам внутрибрюшинно. Наиболее выраженным поведенческим эффектом через сутки после однократной инъекции было зависимое от дозы эндотоксина угнетение двигательной активности животных. После дозы 5 мг/кг через сутки также отмечалось повышенное тревожное поведение. Поведенческие изменения, вызванные высокой дозой эндотоксина, были полностью нормализованы через неделю. Поведение животных через сутки после окончания повторных инъекций ЛПС в меньшей дозе в течение недели (0.5 мг/кг; 1 раз в два дня) также не отличалось от контроля. Угнетение двигательной активности после ЛПС могло быть обусловлено увеличением уровня ИЛ-1бета в плазме крови, на что указывают выявленные достоверные отрицательные корреляции между содержанием ИЛ-1бета и соответствующими поведенческими параметрами. Между периферическим уровнем ИЛ-1бета и таким классическим показателем тревожности, как процент входов в открытые рукава лабиринта, достоверной корреляции не обнаружено. В целом полученные результаты позволяют заключить, что ИЛ-1бета является несомненным участником механизма транзиторного угнетающего влияния ЛПС на двигательную активность.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1147–1157
pages 1147–1157 views

Формирование условного рефлекса активного избегания у крыс с разным уровнем предрасположенности к аудиогенной эпилепсии

Сурина М.Н., Кондратова С.Н., Николаев Г.М., Федотова И.Б., Полетаева И.И.

Аннотация

Трудности в обучении – достаточно частое сопутствующее осложнение пациентов с диагнозом «эпилепсия». Взаимосвязь предрасположенности к эпилепсии и способности к обучению представляется важной проблемой. В работе стояла задача проанализировать, как различается способность к обучению у крыс с различной предрасположенностью к рефлекторной аудиогенной эпилепсии (АЭ). Оценивали успешность формирования навыка условно-рефлекторной реакции активного избегания (УРАИ) в челночной камере у крыс 3 линий. Это были крысы, предрасположенные к аудиогенной эпилепсии – линия Крушинского-Молодкиной (КМ), линия «4» (селектированная из популяции F2 гибридов линии КМ и нечувствительных к звуку Вистар) и крысы линии «0», селектированные на отсутствие аудиогенной эпилепсии из той же популяции (т. е. эти линии, диаметрально отличаются по предрасположенности к аудиогенной эпилепсии, но имеют сходный генетический фон). Обучение проводилось непрерывно в течение 5 дней (20 предъявлений в день). Эксперименты показали достоверно более успешное усвоение данного навыка у крыс линии «0»: суммарно за 5 дней обучения УРАИ критерия обученности (70% УРАИ в день) достигли 75% животных. Показатели линии «4» были промежуточными – 41.7%, и только 1 из 12 крыс линии КМ (8.3%) обучилась по данному протоколу. Таким образом, удалось выявить более успешное обучение у крыс, селектированных на отсутствие судорог в ответ на сильный звук (линия «0») по сравнению с крысами линий КМ и «4» (демонстрирующих тонические судороги максимальной интенсивности в ответ на звуковую стимуляцию). Наиболее слабое усвоение навыка выявлено у линии КМ, селекция которой на предрасположенность к аудиогенной эпилепсии была значительно более длительной, чем у крыс линии «4».

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1158–1166
pages 1158–1166 views

О связи гемореологических показателей крови и скорости кровотока в сосудах микроциркуляторного русла кожи у крыс

Петрищев Н.Н., Скедина М.А., Гришачева Т.Г., Чефу С.Г., Ковалева А.А., Носовский А.М.

Аннотация

Неинвазивное исследование реологических свойств крови является актуальной, но достаточно сложной задачей. При отклонениях значений системной вязкости крови и гематокрита изменяются показатели кровотока в разных звеньях микроциркуляторного русла (МЦР). Цель – изучение характеристик кровотока в МЦР кожи крыс, получаемых методом высокочастотной ультразвуковой допплерографии (ВУЗД) при заданных изменениях реологических параметров крови. Исследования проводили на половозрелых самцах крыс сток Wistar. Cформированы 3 экспериментальные группы. Группа 1 (n = 21) «Гемодилюция» – вязкость (η) 1.99 ± 0.02 мПа*с, гематокрит (Ht) 31.48 ± 0.31%. Группа 2 (n = 32) «Норма» – животные с неизмененными значениями крови – η 2.84 ± 0.03 мПа*с, Ht 41.60 ± 0.3%. Группа 3 (n = 32) «Эритроцитоз» – η 3.95 ± 0.04 мПа*с, Ht 54.56 ± 0.23%. Исследование динамической вязкости крови in vitro проводились на вибрационном вискозиметре. Для оценки гематокрита гепаринизированную цельную кровь центрифугировали в стеклянных капиллярах при помощи центрифуги. Измерение кровотока в МЦР кожи крыс в области левого бедра проводили методом ВУЗД с помощью аппаратно-программного комплекса «Минимакс-Допплер-К», ультразвуковым датчиком с частотой 20 МГц. Статистический анализ показал корректность выполнения моделей. Показатели крови животных трех групп статистически достоверно различались по значениям η крови и Ht. Для определения зависимостей между реологическими показателями крови и характеристиками скорости кровотока в МЦР был применен дискриминантный анализ. К наиболее значимым характеристикам кровотока, которые варьируются в зависимости от измененного состава крови, относятся: средняя систолическая скорость Vas (р < 0.01), средняя скорость Vam (р < 0.001), средняя объемная скорость Qam (р < 0.001), индекс сопротивления сосудов RI (р < 0.01) и процентное содержание клеток крови, движущихся в диапазоне низкой скорости Н' (р = 0.03). Проверка достоверности выбранных характеристик с использованием однофакторного дисперсионного анализа подтвердила их значимость в определении принадлежности к 3 исследуемым группам по данным ВУЗД. На основе данного анализа сформированы классификационные функции для неинвазивного определения динамической вязкости крови по данным ВУЗ допплерогрографии.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1167–1179
pages 1167–1179 views

Объединение методов однофотонной миниатюрной флуоресцентной микроскопии и электрофизиологической регистрации для исследования активности нейронов гиппокампа in vivo

Ерофеев А.И., Винокуров Е.К., Антифеев И.Е., Власова О.Л., Безпрозванный И.Б.

Аннотация

Однофотонный миниатюрный флуоресцентный микроскоп (минископ) позволяет визуализировать кальциевую активность in vivo у свободно передвигающихся лабораторных животных, обеспечивая возможность отслеживания клеточной активности в ходе изучения процессов формирования памяти, обучения, сна и социального взаимодействия. Однако использование кальциевых сенсоров для прижизненной визуализации имеет ограничения, связанные с их относительно медленной (миллисекундной) кинетикой, что осложняет регистрацию высокочастотной спайковой активности. Интеграция методов однофотонной миниатюрной флуоресцентной микроскопии с электрофизиологической регистрацией, обладающей микросекундным разрешением, представляет собой потенциальное решение этой проблемы. Такое сочетание методов дает возможность одновременной регистрации оптической и электрофизиологической активности на одном животном in vivo. В данном исследовании разработан гибкий полиимидный микроэлектрод, который был совмещен с градиентной линзой минископа. Проведенные в исследовании тесты in vivo подтвердили, что совмещенный с градиентной линзой микроэлектрод реализует одновременную однофотонную кальциевую визуализацию и регистрацию локальных полевых потенциалов в гиппокампе взрослой мыши.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1180–1206
pages 1180–1206 views

Нарушения волны N170 слуховых вызванных потенциалов как результат патологии процесса элиминации синапсов у больных параноидной шизофренией с первым психотическим приступом

Архипов А.Ю., Родионов Г.И., Стрелец В.Б.

Аннотация

В работе исследовалась реакция корковых структур на слуховые стимулы разной эмоциональной значимости (связанные с бредом и галлюцинациями и нейтральные) в норме (n = 15; 7 мужчин, 8 женщин) и у больных параноидной шизофренией (n = 24; 11 мужчин, 13 женщин), с высшим или средним специальным образованием и приблизительно равным уровнем социального благополучия, в компоненте N170 слухового вызванного потенциала (ВП). У здоровых испытуемых обнаружено достоверное увеличение амплитуды и укорочение латентности волны N170 в правой центрально-париетальной области на эмоционально-значимые стимулы, что подчеркивает большую выраженность активации коры на данный тип стимулов. Наряду с общим снижением активации коры головного мозга, характерным для больных параноидной шизофренией, по данным большинства научных источников в этом компоненте ВП, наше исследование выявило одновременное увеличение обоих параметров ВП–амплитуды и латентности в лобных областях и их снижение в центральных и височных–явление, которое названо нами парадоксальным эффектом (ПЭ). ПЭ у больных развивается в ответ на эмоционально-значимые стимулы–слова, ассоциированные с бредом и псевдогаллюцинациями, в норме вызывающие повышение активации. Таким образом, исследование подтверждает нашу гипотезу, что на слуховых ВП обнаруживаются ПЭ, как и на зрительных, что было обнаружено нами ранее в предыдущих исследованиях. Тот факт, что ПЭ наблюдается на волне N170 слухового вызванного потенциала (СВП), то есть на том же втором этапе восприятия, что и в зрительном (ЗВП), может указывать на общий для этих модальностей характер данной реакции. Однако поскольку слуховой стимул более короткий и компактный, чем изображение, реакция на него более ранняя. В связи с этим ПЭ на слуховой стимул развивается на волне N170, тогда как на зрительный–в более позднем компоненте Р200. Таким образом, при шизофрении уже через 170 мс после предъявления стимула в ответ на значимые стимулы обнаруживается «конфликт» между возбуждением и торможением, в результате которого развиваются ПЭ. О «родстве» ПЭ, обнаруженных при шизофрении на ЗВП и СВП, свидетельствуют и данные о сходном характере распространения в коре головного мозга возбуждения с одновременным увеличением или уменьшением обоих параметров компонента ВП N170. Предполагается, что выявленные нарушения связаны с характерным для шизофрении патологическим протеканием процесса элиминации синапсов–так называемого прунинга, результатом которого является избыток синапсов в лобных областях в сочетании с их дефицитом в центральных областях коры.

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2024;110(7):1207–1220
pages 1207–1220 views