Сенсорные системы, 2019, T. 33, № 4, стр. 343-350

Электрофизиологическое исследование

Исследовали характер реакций 108 нейронов ЯСТ интактных животных, из них в правостороннем ЯСТ – 68 нейронов, из коих ареактивными на стимуляцию ПВЯ и СОЯ были по 8.8% нейронов, и в левостороннем – 39 нейронов. Из числа ответоспособных нейронов (68 единиц) правостороннего ЯСТ на стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ мономодальными к каждому раздражителю были 12 единиц (17.6%), а остальные 56 нейронов были бимодальными, поскольку отвечали на стимуляцию обеих гипоталамических ядер. Эффекты большинства бимодальных нейронов (52.9%) при этом были разнонаправленными. Однонаправленные реакции были зарегистрированы в 20 единицах (29.4%). В 39 реактивных нейронах левостороннего ЯСТ единицы, отвечающие мономодально на стимуляцию и-ПВЯ и к-СОЯ, отсутствовали, а в 30 реактивных нейронах ответы были бимодальными с преобладанием разнонаправленных эффектов (77%); и только лишь в девяти единицах (23%) выявлялись однонаправленные эффекты. Анализ направленности реакций нейронов правостороннего ЯСТ на тетаническую стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ выявил: практически одинаковый уровень тетанической потенциации (20.6 и 16.2%), посттетанической потенциации (29.4 и 22.0%) и посттетанической депрессии (по 23.5%). При стимуляции и-ПВЯ и к-СОЯ левостороннего ЯСТ распределение ответов по типу реакции было следующим: посттетаническая потенциация была зарегистрирована в 31 и 25.6%, посттетаническая депрессия – в 23 и в 41%, и тетаническая депрессия в сочетании с посттетанической потенциацией в 10.2 и в 10.3% (рис. 1).

Рис. 1.

Долевое соотношение (в %) тормозных, возбудительных и ареактивных типов ответов нейронов правостороннего и левостороннего ядер солитарного тракта (ЯСТ) на высокочастотную стимуляцию гипоталамических ядер в норме. и-ПВЯ – паравентрикулярное ядро ипсилатеральной стороны по отношению к регистрирующему электроду, к-ПВЯ – тоже контралатеральной стороны; и-СОЯ – супраоптическое ядро ипсилатеральной стороны по отношению к регистрирующему электроду, к-СОЯ – тоже контралатеральной стороны; тормозные, возбудительные – типы ответов; ареактивные – ареактивность на ВЧС.

Всего в электрофизиологических исследованиях выполнен анализ 81 нейрона ЯСТ, из них в правостороннем – 36 единиц, и в левостороннем ЯСТ – 45 нейронов после 15-дневного вибрационного воздействия. В первом ареактивными на стимуляцию ПВЯ и СОЯ были 5.8 и 17.6%, во втором – 9.3 и 6.9% нейронов (рис. 2). В правостороннем ЯСТ на стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ мономодальный характер к каждому раздражителю проявили 23.5% нейронов, а остальные ответоспособные нейроны отвечали на стимуляцию обеих гипоталамических ядер.

Рис. 2.

Долевое соотношение (в %) тормозных, возбудительных и ареактивных типов ответов нейронов правостороннего и левостороннего ядер солитарного тракта (ЯСТ) на высокочастотную стимуляцию гипоталамических ядер после 15-дневного вибрационного воздействия. и-ПВЯ – паравентрикулярное ядро ипсилатеральной стороны по отношению к регистрирующему электроду, к-ПВЯ – тоже контралатеральной стороны; и-СОЯ – супраоптическое ядро ипсилатеральной стороны по отношению к регистрирующему электроду, к-СОЯ – тоже контралатеральной стороны; тормозные, возбудительные – типы ответов; ареактивные – ареактивность на ВЧС.

Как отмечалось выше, большинство бимодальных нейронов (58.8%) обладали разнонаправленными эффектами. Однонаправленные реакции были представлены лишь у шести единиц (17.6%). Из 43 реактивных нейронов левостороннего ЯСТ на стимуляцию и-ПВЯ и к-СОЯ 18.6% нейронов проявляли мономодальный тип ответов, а 35 единиц из числа реактивных нейронов были бимодальными с преобладанием разнонаправленных эффектов (51.1%) и только лишь 13 единиц (30.2%) выявляли однонаправленные эффекты.

Анализ характера реакций нейронов правостороннего ЯСТ на тетаническую стимуляцию к-ПВЯ и и-СОЯ обнаружил посттетаническую потенциацию в 29.4%, посттетаническую депрессию в 32.3% и 35.2% соответственно. При стимуляции и-ПВЯ и к-СОЯ левостороннего ЯСТ распределение ответов по типу реакции было таким: посттетаническая потенциация в 25.6 и 37.2% нейронах, посттетаническая депрессия в 11.6 и 27.9%, тетаническая депрессия в сочетании с посттетанической потенциацией в 20.9 и 13.9%.

Гистохимическое исследование

Полученные морфогистохимические данные касались в основном изменений размеров и формы тел нейронов, а также характера реагирования отростков, что имеет большое значение для сравнения пораженных клеток с таковыми у контрольных животных. Немаловажными были также различия в характере осадка фосфата свинца и степени интенсивности окрашивания нервных клеток. Находясь в продолговатом мозге, ЯСТ лежит вблизи дорсального моторного ядра блуждающего нерва и состоит из плотно упакованных мелких клеток, с умеренно выраженной интенсивностью окраски. Контактирующие друг с другом отростки при этом прослеживаются на далеком от тела расстоянии (рис. 3, а–г). Цитоплазма этих клеток окрашена интенсивно из-за высокой активности кислой фосфатазы, и осадок в виде мелких гранул равномерно распределен по телу длинным и коротким отростками. Светлые ядра центрально расположены в цитоплазме нейронов, и в них отчетливо выделяется ядрышко (рис. 3, в, г).

Рис. 3.

Микрофотографии нейронов ядра солитарного тракта мозга интактных крыс (а−е) (отчетливое выявление гранулярного осадка в перикарионах и отростках клеток).

Увеличение: ок. 10, об. 16 (а), 40 (б); 100 (в, г).

Анализ срезов мозга животных из серии с вибрационным воздействием показал, что вибрация не вызывает особых морфологических изменений клеток ЯСТ (рис. 4, а–г). Результаты свидетельствуют о том, что под воздействием вибрации в ЯСТ в сравнении с интактными животными не наблюдается отчетливого набухания нервных клеток. Форма и размеры нейронов сохранены. У большинства нейронов при этом на соме и отростках обнаруживаются синапсы (рис. 4, в, г). Морфологическая картина напоминает таковую у интактных крыс, за исключением того, что под воздействием вибрации имеет место незначительное снижение ферментной активности нейронов ЯСТ, являющееся результатом изменения обменных процессов (рис. 4, а–г). Подобные морфологические данные со сниженной фосфатазной активностью, с мелкой грануляцией в цитоплазме и в длинных отростках нейронов ЯСТ ранее мы получили у животных, подвергнутых сочетанному воздействию делабиринтации и вибрации (Даниелян, Саркисян, 2017). Снижение процессов фосфорилирования в нейронах является морфологическим доказательством нарушений их метаболизма, однако, благодаря действию компенсаторно-приспособительных механизмов, по-видимому, проявляется также тенденция к восстановлению нормальной морфологической картины. Результаты морфогистохимического анализа в группе животных с вибрацией показали, что патологические сдвиги в нейронах при этом не формируются, а наличие нейронов с нормальными морфологическими характеристиками свидетельствует об их резистентности. Однако вибрация приводит к реакции сателлитной нейроглии, весьма чувствительной к действиям различного рода повреждающих факторов (рис. 4, б–г). Реакции сателлитной нейроглии играют в обменных процессах нервной ткани большую роль (Verkhratsky et al., 2006). Вероятно, в данном случае проявляется защитная реакция глиоцитов по отношению к нейронам, что соответствует современным представлениям о существовании тесного взаимодействия нейрона и глиоцита, составляющих интегральную единицу. Вибрация вызывает пролиферацию глиоцитов, что приводит к очистке продуктов дистрофического расщепления. Как было показано ранее, глиальные клетки являются партнерами в формировании и функционировании синапсов (Eroglu et al., 2008).

Рис. 4.

Микрофотографии нейронов ядра солитарного тракта мозга крыс, подвергнутых вибрации (а–г) (форма и размеры клеток не нарушены, глиоз). Стрелками указаны ядра нейроглии.

Увеличение: ок. 10, об.16 (а), 40 (б); 100 (в, г).

Снижение процессов фосфорилирования в ряде нейронов ЯСТ является морфологическим доказательством расстройства их метаболизма, однако, анализируя изложенные данные, можно сказать, что под воздействием вибрации, благодаря действию в организме компенсаторно-приспособительных механизмов, в нейронах ЯСТ сохраняется морфологическая картина, близкая к таковой у интактных животных.

Согласно данным последних лет, можно предположить, что вибрационный синдром обусловливает развитие нарушений функций ЦНС (Hirata, Sakakibara, 2008). Авторы работы Милева и соавт. (Mileva et al., 2009) утверждают, что вибрация альтерирует внутрикорковые процессы, и патологические изменения наблюдаются при этом в стволе мозга, диэнцефальных структурах (Katmanova et al., 2010), и даже в отсутствие реального движения периферическая сенсорная стимуляция может вызвать длительное повышение кортикоспинальной возбудимости (Forner-Cordero et al., 2008). В целом локальная вибрация и шум способствуют формированию у людей однонаправленных механизмов патологического ответа (Kartapol’tseva, Katamanova, 2009). Более того, повторная мышечная вибрация, приложенная в течение произвольного сокращения, может вызвать пролонгированные изменения в возбудительно/тормозном статусе первичной моторной коры и может служить важным шагом в реабилитации моторных заболеваний (Marconi et al., 2008). В последние годы было показано также, что вибрация, наложенная на тоническое сокращение, вызывает длительные пластические сдвиги, в то время как при суммации с одиночными сокращениями она неэффективна (Christova et al., 2010). Когда в процесс вовлекаются главным образом собственно внутрикорковые механизмы, а спинальная адаптация исключается, это в перспективе может служить в качестве терапевтического содействия функциональному восстановлению моторного дефицита (Christova et al., 2010).

Интенсивное изучение молекулярных основ дисфункции вестибулярной системы, выживания/поддержания вестибулярных нейронов и иннервации сенсорных мишеней подтверждают критическую вовлеченность TrkB (tyrosine kinase B) в структуральный аспект пластичности сенсорных нейронов (Sciarretta et al., 2010). BDNF (Вrain Derive Neurotrophic Factor) и TrkB имеют важную роль в контролировании функций ствола мозга (движения, баланса) и TrkB-рецепторы наиболее высокочувствительные компоненты этой системы (Tang et al., 2010). Нейротрофические факторы регулируют ряд нейрональных функций при повреждении ЦНС, в том числе модулируют нейрональное выживание и рост аксона (Huang, Reichardt, 2001).

Наши результаты согласуются также с представлениями о прямых проекциях от гипоталамических ядер к ЯСТ (Kooy et al., 1984), и ключевой роли кратковременных изменений активности ингибиторных нейронов в облегчении синаптической интеграции в ЯСТ (Grabauskas, Bradley, 1998). Механизмы, опосредующие гомеостатическую пластичность, разнообразны и включают как минимум изменения возбудимости, возникающие в результате изменения числа, свойств или локализации ионных каналов; пре- и постсинаптические изменения силы возбуждающих и тормозных синапсов, а также изменения количества этих синапсов (Tatti et al., 2017). Сохранение баланса возбуждение/торможение в синаптической передаче, очевидно, является решающим для сохранения стабильности функций нервных цепей в целом, и в частности звена гипоталамус – ЯСТ.