Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки

Изучали корреляцию функциональной активности и трехмерной структуры маутнеровских нейронов (МН) золотой рыбки в норме, после изолированной аппликации агрегированного фрагмента бета-амилоида 25–35 (Aβ₂₅₋₃₅) и сочетания такой аппликации с оптокинетической стимуляцией. Показано, что наблюдаемая в конт...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Коканова, Н.А., Михайлова, Г.З., Штанчаев, Р.Ш., Безгина, Е.Н., Тирас, Н.Р., Мошков, Д.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2014
Назва видання:	Нейрофизиология
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148250
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:	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки / Н.А. Коканова, Г.З. Михайлова, Р.Ш. Штанчаев, Е.Н. Безгина, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-148250
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1482502019-02-18T01:25:21Z Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки Коканова, Н.А. Михайлова, Г.З. Штанчаев, Р.Ш. Безгина, Е.Н. Тирас, Н.Р. Мошков, Д.А. Изучали корреляцию функциональной активности и трехмерной структуры маутнеровских нейронов (МН) золотой рыбки в норме, после изолированной аппликации агрегированного фрагмента бета-амилоида 25–35 (Aβ₂₅₋₃₅) и сочетания такой аппликации с оптокинетической стимуляцией. Показано, что наблюдаемая в контроле выраженная коррелятивная связь структуры и функции МН сильно нарушается после воздействия агрегатов бета-амилоида. Основным механизмом такого эффекта Aβ₂₅₋₃₅, согласно данным последующего ультраструктурного анализа, являются деструкция цитоскелета, вакуолизация цитоплазмы МН и запустевание везикулярного аппарата афферентных синапсов. Утомляющая сенсорная оптокинетическая стимуляция рыбок на фоне действия Aβ₂₅₋₃₅ обусловливает дистрофию вентральных дендритов МН и формирование рядом с ними ранее отсутствовавших гипертрофированных медиальных дендритов, соизмеримых по величине с основными дендритами МН у контрольных рыбок. Полученные данные позволяют предположить, что травматическое механическое влияние агрегатов бета-амилоида на нейроны и их отростки является важным фактором в развитии нейродегенеративных заболеваний, связанных с амилоидозом, и деструкция цитоскелета может быть одним из ключевых феноменов в этом аспекте. Вивчали кореляцію функціональної активності і тривимірної структури маутнерівських нейронів (МН) золотої рибки в нормі, після ізольованої аплікації агрегованого фрагмента бета-амілоїду 25–35 (Aβ₂₅₋₃₅) і поєднання такої аплікації з оптокінетичною стимуляцією. Показано, що наявний у контролі виражений корелятивний зв’язок структури та функції МН значно порушується після дії агрегатів бетаамілоїду. Основним механізмом такого ефекту Aβ₂₅₋₃₅, згідно з даними наступного ультраструктурного аналізу, є деструкція цитоскелета, вакуолізація цитоплазми МН і запустіння везикулярного апарату аферентних синапсів. Стомлююча сенсорна оптокінетична стимуляція рибок на тлі дії Aβ₂₅₋₃₅ зумовлює дистрофію вентральних дендритів МН і формування поряд з ними раніше відсутніх гіпертрофованих медіальних дендритів, співмірних за величиною з основними дендритами МН у контрольних рибок. Отримані дані дозволяють припустити, що механічний вплив агрегатів бетаамілоїду на нейрони та їх відростки є важливим фактором у розвитку нейродегенеративних захворювань, пов’язаних із амілоїдозом, і деструкція цитоскелета може бути одним із ключових феноменів у цьому аспекті. 2014 Article Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки / Н.А. Коканова, Г.З. Михайлова, Р.Ш. Штанчаев, Е.Н. Безгина, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148250 597.5; 612.822; 577.25; 612.086.3; 616-003.821 ru Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Изучали корреляцию функциональной активности и трехмерной структуры маутнеровских нейронов (МН) золотой рыбки в норме, после изолированной аппликации агрегированного фрагмента бета-амилоида 25–35 (Aβ₂₅₋₃₅) и сочетания такой аппликации с оптокинетической стимуляцией. Показано, что наблюдаемая в контроле выраженная коррелятивная связь структуры и функции МН сильно нарушается после воздействия агрегатов бета-амилоида. Основным механизмом такого эффекта Aβ₂₅₋₃₅, согласно данным последующего ультраструктурного анализа, являются деструкция цитоскелета, вакуолизация цитоплазмы МН и запустевание везикулярного аппарата афферентных синапсов. Утомляющая сенсорная оптокинетическая стимуляция рыбок на фоне действия Aβ₂₅₋₃₅ обусловливает дистрофию вентральных дендритов МН и формирование рядом с ними ранее отсутствовавших гипертрофированных медиальных дендритов, соизмеримых по величине с основными дендритами МН у контрольных рыбок. Полученные данные позволяют предположить, что травматическое механическое влияние агрегатов бета-амилоида на нейроны и их отростки является важным фактором в развитии нейродегенеративных заболеваний, связанных с амилоидозом, и деструкция цитоскелета может быть одним из ключевых феноменов в этом аспекте.
format	Article
author	Коканова, Н.А. Михайлова, Г.З. Штанчаев, Р.Ш. Безгина, Е.Н. Тирас, Н.Р. Мошков, Д.А.
spellingShingle	Коканова, Н.А. Михайлова, Г.З. Штанчаев, Р.Ш. Безгина, Е.Н. Тирас, Н.Р. Мошков, Д.А. Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки Нейрофизиология
author_facet	Коканова, Н.А. Михайлова, Г.З. Штанчаев, Р.Ш. Безгина, Е.Н. Тирас, Н.Р. Мошков, Д.А.
author_sort	Коканова, Н.А.
title	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
title_short	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
title_full	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
title_fullStr	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
title_full_unstemmed	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
title_sort	морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки
publisher	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148250
citation_txt	Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки / Н.А. Коканова, Г.З. Михайлова, Р.Ш. Штанчаев, Е.Н. Безгина, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 1. — С. 37-47. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.
series	Нейрофизиология
work_keys_str_mv	AT kokanovana morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki AT mihajlovagz morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki AT štančaevrš morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki AT bezginaen morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki AT tirasnr morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki AT moškovda morfofunkcionalʹnyeiulʹtrastrukturnyeposledstviâapplikaciibetaamiloidanamautnerovskienejronyzolotojrybki
first_indexed	2025-07-12T18:58:19Z
last_indexed	2025-07-12T18:58:19Z
_version_	1837468697104482304
fulltext	NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 37 УДК 597.5; 612.822; 577.25; 612.086.3; 616-003.821 Н. А. КОКАНОВА1, Г. З. МИХАЙЛОВА1, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ1, Е. Н. БЕЗГИНА1, Н. Р. ТИРАС1, Д. А. МОШКОВ1 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА НА МАУТНЕРОВСКИЕ НЕЙРОНЫ ЗОЛОТОЙ РЫБКИ Поступила 06.08.13 Изучали корреляцию функциональной активности и трехмерной структуры маутнеров- ских нейронов (МН) золотой рыбки в норме, после изолированной аппликации агре- гированного фрагмента бета-амилоида 25–35 (Aβ25-35) и сочетания такой аппликации с оптокинетической стимуляцией. Показано, что наблюдаемая в контроле выраженная коррелятивная связь структуры и функции МН сильно нарушается после воздействия агрегатов бета-амилоида. Основным механизмом такого эффекта Aβ25-35, согласно дан- ным последующего ультраструктурного анализа, являются деструкция цитоскелета, ва- куолизация цитоплазмы МН и запустевание везикулярного аппарата афферентных си- напсов. Утомляющая сенсорная оптокинетическая стимуляция рыбок на фоне действия Aβ25-35 обусловливает дистрофию вентральных дендритов МН и формирование рядом с ними ранее отсутствовавших гипертрофированных медиальных дендритов, соизме- римых по величине с основными дендритами МН у контрольных рыбок. Полученные данные позволяют предположить, что травматическое механическое влияние агрегатов бета-амилоида на нейроны и их отростки является важным фактором в развитии ней- родегенеративных заболеваний, связанных с амилоидозом, и деструкция цитоскелета может быть одним из ключевых феноменов в этом аспекте. КЛючЕВЫЕ СЛОВА: золотая рыбка, моторная асимметрия, маутнеровские ней- роны, аппликация бета-амилоида (Aβ25-35), оптокинетическая стимуляция, трех- мерная реконструкция, гистология, ультраструктура. 1ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Моск. обл. (РФ). Эл. почта: kokanchik@rambler.ru (Н. А. Коканова); mihailova_g@rambler.ru (Г. З. Михайлова); rshtanch@mail.ru (Р. Ш. Штанчаев); ntiras@mail.ru (Н. Р. Тирас); d_moshkov@mail.ru (Д. А. Мошков). ВВЕДЕНИЕ Исследования патофизиологических, генетиче- ских, молекулярно-биологических и ряда других аспектов болезни Альцгеймера пока не позволили раскрыть полностью механизмы патологической дистрофии дендритов нейронов при данной патоло- гии и связи таких изменений с дисфункцией нерв- ных клеток под влиянием накопления в мозгу бе- та-амилоида – белка сенильных бляшек. Появление последних является наиболее известным патомор- фологическим индикатором развития упомянутой болезни. Структурно-функциональные изменения в нейронах на начальных стадиях накопления бе- та-амилоида растянуты во времени (происходят в течение несколько лет), что затрудняет раннюю диагностику, профилактику и лечение заболева- ния [1–4]. Труднопреодолимым барьером в данном аспекте является пока существующий дефицит ин- формации о топографии и связях отдельных нейро- нов в функционирующих сетях мозга, опосредую- щих когнитивные функции. Это, в свою очередь, не позволяет выяснить с достаточной полнотой функ- циональные последствия наблюдаемой структур- ной патологии, в частности дистрофии дендритов индивидуальных нейронов при нейродегенератив- ных заболеваниях. Ранее нами было показано, что адекватной в ряде отношений экспериментальной клеточной моделью амилоидоза могут служить результаты аппликации агрегированного фрагмента 25–35 бета-амилои- да (βА25-35) на маутнеровские нейроны (МН), рас- положенные симметрично в продолговатом мозгу рыб, в частности золотой рыбки [5], и играющая NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 138 Н. А. КОКАНОВА, Г. З. МИХАЙЛОВА, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ и др. важнейшую роль в управлении движениями. В ис- следованиях, проводимых на данной модели, было выявлено, что аппликация бета-амилоида вызыва- ет непредсказуемые локальные нарушения трех- мерной морфологии МН на уровне их отдельных компартментов – сомы и дендритов (латерально- го и вентрального). Это приводит к изменению структурной асимметрии между правым и левым нейронами. Подобные гистологические изменения сопровождаются патологическими нарушениями функции МН, что проявляется в поведении рыбок как измененная моторная асимметрия. Наблюда- лось нарушение характерного для интактных ры- бок достаточно строгого соответствия коэффици- ента моторной асимметрии (КМА) двигательной активности коэффициенту структурной асимметрии (КСА) объемов компартментов нейронов. Были об- наружены изменение объемных пропорций тел и индивидуальных дендритов МН, а также уменьше- ние диаметра и длины данных отростков [6]. Даль- нейшее изучение характеристик такой клеточной модели амилоидоза требует выявления состояния внутриклеточных компонентов, плазматических мембран, синаптических контактов и, возможно, идентификации повреждений тех структур, кото- рые более других ответственны за аномалии трех- мерной морфологии нейронов. Целью настоящей работы было выявление тон- ких изменений в МН (с использованием электрон- ной микроскопии) после аппликации агрегирован- ного токсического компонента амилоида βА25-35. Для большей информативности результатов использо- вания предложенной нами аппликационной модели амилоидоза мы применяли сочетание воздействий аппликаций бета-амилоида и физиологической на- грузки – зрительной (оптомоторной) стимуляции рыбок в процессе реализации их моторного пове- дения. Ультраструктурные характеристики МН ис- следовали после изолированных аппликаций на них бета-амилоида и таких аппликаций в сочетании с естественной стимуляцией, которая воздействует на афферентные синапсы вентральных дендритов МН и вызывает их морфологические изменения [7]. МЕТОДИКА Работу выполняли на мальках золотой рыбки (Carassius auratus L.) породы Оранда. Длина тела мальков составляла около 3.5 см, масса – порядка 2 г, возраст – около четырех месяцев. Всего было ис- пользовано 52 рыбки. Для каждой из рыбок контрольной и опытной групп определяли раздельно количества соверша- емых ею в ходе локомоции (плавания) поворотов вправо и влево, что служит косвенным, но весьма адекватным показателем функциональной актив- ности пары МН как двухклеточного двигательно- го центра. Активность левого нейрона инициирует поворот рыбки вправо, а правого нейрона – пово- рот влево. На основании таких данных вычисляли отношение числа поворотов в предпочитаемую сто- рону к сумме поворотов в обе стороны – КМА ры- бок. Это позволяло выяснить, какой из двух ней- ронов более активен, т. е. является доминантным [8, 9]. Полученные значения КМА всех рыбок кон- трольной и опытной групп затем использовали для анализа корреляционных отношений со структур- ной асимметрией МН у тех же особей (см. ниже). Растворенный в дистиллированной воде βА25-35 в концентрации 5 мг/мл предварительно агрегиро- вали, превращая в протяженные бета-амилоидные ленты. Для этого коммерческий препарат («Sigma», США) выдерживали в термостате при температу- ре 37 ºC в течение трех суток. Степень агрегации и образование лент контролировали с использовани- ем электронной микроскопии, применяя метод не- гативного контрастирования уранилацетатом [6]. Рыбкам экспериментальной группы апплицирова- ли на МН агрегированный бета-амилоид в объеме 4 мкл, инъецируя его в область расположения ней- ронов по ранее описанному методу [10, 11]. Кон- трольным рыбкам инъецировали дистиллирован- ную воду. В некоторых экспериментах параллельно с агрегированным фрагментом 25–35 бета-амилои- да использовали его нетоксичный аналог с обрат- ной последовательностью аминокислотных остат- ков 35–25 (в неагрегированной и агрегированной формах). Часть подопытных рыбок спустя 17 ч после ап- пликации βА25-35 на их МН подвергали 10-часовой контралатеральной оптокинетической (зрительной) стимуляции по методике, описанной ранее. Ско- рость вращения оптомоторного барабана составля- ла 30 мин–1 [12]. Для стимуляции доминирующего правого МН рыбок-левшей барабан вращали по ча- совой стрелке, а для стимуляции доминирующего левого МН рыбок-правшей – в обратном направле- нии. Для гистологических и ультраструктурных ис- следований рыбок декапитировали, выделяли часть их продолговатого мозга, включающую в себя МН, NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 39 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА и обрабатывали с применением стандартной элек- тронно-микроскопической методики (фиксация альдегидами и четырехокисью осмия и заливка в эпон, что обеспечивало минимальную усадку ткани [13, 14]). Из залитых в эпоновые блоки фрагментов продолговатого мозга далее с помощью пирамитома («LKB», Швеция) изготавливали серийные фрон- тальные гистологические срезы толщиной 3 мкм. Число срезов для каждой рыбки обычно составля- ло около 90. По таким сериям срезов выполняли трехмерную реконструкцию нейронов и определяли объемы их частей – сомы, латерального и вентраль- ного дендритов, а также интегральные объемы пра- вого и левого нейронов [13, 15]. Затем для каждой рыбки вычисляли индивидуальные КСА нейронов и их частей как отношение интегрального объема доминантного МН или объема его части к сумме соответствующих объемов обоих нейронов или их частей [13]. Количественные данные относительно КСА МН каждой из рыбок контрольной и опытной групп затем использовали для расчета уровня кор- реляции этих значений со значениями КМА у тех же рыбок. Взаимозависимость структуры нейрона и его функциональной активности характеризовали, рас- считывая коэффициенты корреляции с использова- нием программы «Microsoft Excel». Для линейного регрессионного анализа данных применяли пакет средств «Microsoft Excel», иллюстрируя получен- ные результаты путем построения диаграмм рас- сеяния. Сильной положительной корреляции соот- ветствует ярко выраженная тенденция увеличения плотности точек в виде «облака», вытянутого от ле- вого нижнего угла графика к правому верхнему. Сильная отрицательная корреляция соответству- ет „облаку“ точек, вытянутому от левого верхнего угла к правому нижнему. Если представленное „об- лако“ точек расположено по горизонтали, по вер- тикали или же точки распределены более или ме- нее равномерно, то связь между признаками, скорее всего, отсутствует. Для проведения ультраструктурного исследо- вания использовали ряд гистологических срезов из серий, полученных для объемных реконструк- ций. Выбирали те срезы, которые содержали в себе участки МН, необходимые для дальнейшего при- цельного исследования в электронном микроско- пе, – сому, латеральный и вентральный дендриты. Выбранные срезы переклеивали на эпоновые стол- бики, изготавливали ультратонкие срезы на ультра- микротоме EM UC6 («Leica», ФРГ), контрастиро- вали водными растворами уранилацетата и цитрата свинца и затем исследовали в электронном микро- скопе Тесла БС-500 (“Tesla”, Чехословакия). РЕЗУЛЬТАТЫ Различные качественные и количественные харак- теристики функциональных и структурных из- менений МН, подвергнутых действию агрегиро- ванного фрагмента Aβ25-35 или Aβ35-25, а также (для сравнения) соответствующие результаты функци- онального и структурного анализа МН контроль- ных рыбок были описаны нами ранее [6, 14]. Ниже мы приводим типичные примеры изменчивости КМА отдельных рыбок, входивших в две указан- ные группы и использованных в настоящей рабо- те, а также значения КСА их МН с тем, чтобы про- следить далее сдвиги в ультраструктуре тех же нейронов (подвергнутых ранее трехмерной рекон- струкции). Эти данные показывают, как меняются моторная асимметрия рыбок и трехмерная структу- ра их МН после микроинъекций дистиллированной воды и бета-амилоида, разведенного на воде. Кро- ме латерализации поведения и структурной асим- метрии МН контрольных и опытных рыбок-прав- шей, исследованных спустя 5 ч после указанного воздействия, мы исследовали также упомянутые характеристики рыбок-левшей в контроле (через 17 ч после аппликации дистиллированной воды) и в опыте после 17-часового изолированного воздей- ствия бета-амилоида и сочетания такого воздей- ствия с длительной контралатеральной оптокине- тической стимуляцией. Было впервые обнаружено, что данные воздействия также приводят к замет- ным изменениям соответствующих показателей. Эти типичные результаты позволяют видеть, какие изменения вносят сама аппликация бета-амилоида и (дополнительно) прицельная зрительная стиму- ляция на фоне действия данного агента. В исследовании моторной асимметрии контроль- ной рыбки-правши (исходное значение КМА = 0.54) через 5 ч после аппликации дистиллированной воды было установлено, что сдвиг латерализа- ции поведения при таком воздействии отсутствует (КМА оставался равным 0.54). Результаты изучения структуры 3D-реконструированных МН этой рыбки в отдаленные сроки после воздействия дистиллиро- ванной воды (рис. 1, А) свидетельствовали о пол- ной идентичности структуры таких МН структуре клеток интактных рыбок, о чем неоднократно упо- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 140 Н. А. КОКАНОВА, Г. З. МИХАЙЛОВА, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ и др. Сома=138 ∑МН=283∑МН=258 ВД=81ВД=67 ЛД=46ЛД=53 Сома=156 100мкм ЛД=118 ∑МН=370∑МН=211 ВД=89 Сома=163 ЛД=58 Сома=92 ВД=61 100мкм ЛД=41 Сома=135 ВД=58 Сома=174 ЛД=59 ВД=64 ∑МН= 297 ∑МН= 234 100мкм Сома=125 ∑МН=178∑МН=200 ВД=40ВД=23 ЛД=48ЛД=52 Сома=90 100мкм ЛД=53 Сома=151 МД=40 ВД=6 ВД=8 МД=20 Сома=25 ∑МН=34 ∑МН=212 ЛД=3 100мкм А В Д Б Г Р и с. 1. Реконструированные маутнеровские нейроны (МН) контрольных и подопытных рыбок. А – клетки контрольной рыбки-правши через 5 ч после аппликации растворителя (дистиллированная вода); Б – клетки подопытной рыбки- правши через 5 ч после изолированной аппликации Аβ25-35, растворенного в дистиллированной воде; В – клетки контрольной рыбки-левши через 17 ч после аппликации растворителя и оптокинетической стимуляции; Г – клетки подопытной рыбки-левши через 17 ч после аппликации агрегированного Аβ25-35; Д – клетки подопытной рыбки-левши через 17 ч после комбинации аппликации Аβ25-35 и оптокинетической стимуляции. ВД, ЛД и МД – вентральный, латеральный и медиальный дендриты МН соответственно. Указаны объемы соответствующих компартментов МН в тысячах мкм3, ∑ – суммарные объемы индивидуальных МН. Р и с. 1. Реконструйовані маутнерівські нейрони контрольних і піддослідних рибок. миналось ранее [8, 12, 15]. Тем не менее, необхо- димо подчеркнуть, что оценки структурных крите- риев, несмотря на видимую интактность структуры правого и левого МН и пропорций их частей, ука- зывали на легкую инверсию КСА. Этот индекс при- обретал значение 0.48, что соответствует таковому у рыбки со слабо выраженными признаками левши. Результаты исследования эффекта аппликации βА25-35 (спустя 5 ч) показали, что после такого воз- действия индекс моторной асимметрии у рыб- ки-правши сдвигался от 0.73 до 0.60. Параметры структуры МН заметно изменялись по сравнению с контрольными значениями. Объемы различных ча- стей левого и правого нейронов составляли соот- ветственно у сомы 92 и 163 тыс. мкм3, латерального дендрита – 58 и 118 тыс. мкм3, вентрального ден- дрита – 61 и 89 тыс. мкм3 (рис. 1, Б). В целом КСА нейронов становился равным 0.36, т. е. структурная асимметрия МН после воздействия бета-амилоида полностью инвертировалась. По указанному струк- турному признаку рыбка начинала соответствовать ярко выраженной левше. Происходило это из-за сильного изменения пропорций частей индивиду- альных нейронов – увеличения объема сомы право- го нейрона на 80 % и двукратного увеличения объе- ма латерального дендрита при сохранении прежних размеров вентральных дендритов. Исследование моторной асимметрии контроль- ных рыбок-левшей (исходное значение КМА = 0.51) через 17 ч после аппликации дистиллированной воды выявило некоторое увеличение КМА (до зна- чения 0.60). Последующая контралатеральная оп- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 41 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА токинетическая стимуляция приводила к практи- ческому сглаживанию латерализации поведения рыбки, о чем свидетельствовала величина КМА (0.51). Объемная реконструкция МН таких рыбок после воздействия воды не выявляла заметных от- клонений от интактных значений (не иллюстри- руется); не было обнаружено также каких-то зна- чительных отклонений в структуре и пропорциях отдельных частей правого и левого нейронов по- сле воздействия длительной оптокинетической сти- муляции (рис. 1, В). Правый нейрон у этой рыбки был на четверть крупнее левого, а в целом значе- ние КСА у данных нейронов составляло 0.56, что полностью соответствует структурным критериям рыбки-левши. Результаты исследования отдаленного эффекта аппликации βА25-35 (спустя 17 ч) у МН рыбки-лев- ши показали, что дó аппликации и после нее индекс моторной асимметрии равнялся 0.51 и 0.53 соот- ветственно. Структура МН по сравнению с контро- лем заметно изменялась. Значения объемов различ- ных частей правого и левого нейронов составляли соответственно: сомы – 90 и 125 тыс. мкм3, лате- рального дендрита – 48 и 52 тыс. мкм3, а вентраль- ного дендрита – 40 и 23 тыс. мкм3; КСА = 0.47 (рис. 1, Г). В целом структурная асимметрия МН после воздействия бета-амилоида слегка инверти- ровалась – по указанному структурному признаку рыбка начинала соответствовать слабо выражен- ной правше. Происходило это из-за сильного иска- жения пропорций частей индивидуальных нейро- нов – роста объема сомы левого нейрона почти на 40 % при сохранении практически на одном (соот- ветствующем контролю) уровне размеров латераль- ных дендритов и почти двукратном уменьшении размера левого вентрального дендрита по сравне- нию с размером зеркального двойника. В исследовании функционального состояния МН после аппликации агрегированного фрагмента Aβ25-35 в сочетании с утомляющей оптокинетической сти- муляцией было установлено, что КМА последо- вательно изменялся от 0.60 у интактной рыбки до 0.78 через 17 ч после аппликации бета-амилоида и до 0.25 после длительной контралатеральной опто- кинетической стимуляции. Объемная реконструк- ция нейронов после упомянутого двойного воздей- ствия выявляла весьма значительные изменения структуры МН и пропорций их частей (рис. 1, Д). Объем сомы левого нейрона уменьшался в шесть раз по сравнению с прежним, свойственным кон- тролю, значением, объем его латерального дендри- та уменьшался почти в 18 раз по сравнению с со- хранившим прежние размеры правым дендритом. Объемы вентральных дендритов становились поч- ти одинаковыми, но их значения, однако, оказались крайне небольшими – всего 6 и 8 тыс. мкм3 соот- ветственно у левого и правого нейронов. Наибо- лее ярким и необычным структурным изменением структуры МН после сочетанного действия амило- ида и естественной оптокинетической стимуляции оказалось формирование больших медиальных ден- дритов (в норме отсутствующих), которые отходили от сомы вблизи выхода вентрального дендрита. По своей величине данные медиальные дендриты были соизмеримы с вентральными дендритами МН кон- трольных особей и экспериментальных рыбок, не подвергнутых стимуляции. В целом соответствен- но структурной асимметрии рыбка сохраняла свой статус левши (КСА = 0.86), но это резко диссони- ровало с показателем моторной асимметрии (КМА), показывающим, что она реально стала ярко выра- женной правшой. Результаты исследования изменений функци- онального состояния МН и их структуры после аппликации агрегированного фрагмента Aβ25-35 в сочетании с утомляющей билатеральной вестибу- лярной стимуляцией, активирующей в первую оче- редь статоакустические и (в определенной мере) зрительные афферентные входы к МН, позволили провести корреляционный анализ зависимости со- ответствующих показателей функции и структуры (рис. 2). Анализ морфометрических данных ры- бок контрольной группы показал наличие корре- ляции функциональной асимметрии МН (КМА) с их структурной асимметрией (КСА); при этом зна- чение коэффициента корреляции (КК) составляло 0.82 (значимость F = 0.008, n = 12) (А). Изменения функционального состояния МН и их структурных сдвигов, вызванных аппликацией агрегированного фрагмента Aβ25-35, демонстрировали слабую связь (значение КК –0.37, F = 0.1, n = 21) (Б). Очевидный интерес представляло сравнение действия агрегированного бета-амилоида с прямой аминокислотной последовательностью, обеспечи- вающего яркие морфофункциональные эффекты, с действием его аналога с обратной последователь- ностью (35–25), считающегося нетоксичным. После аппликации неагрегированного фрагмента Aβ35-25 корреляция функциональной асимметрии МН с их структурной асимметрией сохранялась (КК = 0.7, F = 0.05, n = 7; не иллюстрируется). У группы ры- бок, которым апплицировали на МН агрегирован- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 142 Н. А. КОКАНОВА, Г. З. МИХАЙЛОВА, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ и др. ный фрагмент Aβ35-25, отмечалось небольшое рас- согласование взаимосвязи функциональной и структурной асимметрии, гораздо более слабое, чем наблюдаемое после действия агрегированного бета-амилоида 25–35 (КК = 0.50, F = 0.11, n = 12). Эффекты аппликации агрегированных форм ами- лоида более наглядно проявлялись при изучении ультраструктуры МН подопытных рыбок. Микроскопирование МН контрольных рыбок по- казало, что ультраструктурная организация этих клеток не проявляет видимых отличий от таковой нейронов интактных рыбок. Гладкая и ровная плаз- матическая мембрана сомы и дендритов образовы- вала с аксонными окончаниями многочисленные синаптические контакты химического типа, имею- щие вид бутонов (рис. 3, А, Б). Реже наблюдались электрические синаптические контакты с аксон- ными окончаниями булавовидного типа. В бутонах присутствовали в различных количествах (от одно- го до семи) профилей митохондрий с нормальными морфологическими характеристиками. Многочис- ленные синаптические везикулы были более или менее диффузно рассредоточены в бутонах; часть везикул несколько концентрировались у активных зон. Последние образовывались, как правило, плав- ными изгибами плазматической мембраны нейро- на. На вентральном дендрите активные зоны на- ходились на головках шипикоподобных выростов (узких выпячиваний цитоплазмы МН в бутон), и их плотность была выше, чем на соме (Б). Такое структурное своеобразие связано, по-видимому, с многочисленностью тормозных синапсов, распола- гающихся на поверхности вентрального дендрита [7, 16, 17]. Эти синапсы относятся к гребешково- му типу, т. е. имеют «шипикоподобную» органи- зацию [18]. Постсинаптическая цитоплазма была пронизана филаментами цитоскелета. Протяжен- ные нити и пучки соответствовали нейрофиламен- там, а более тонкие короткие нити, очевидно, яв- лялись актиновыми филаментами, которые вместе с нейрофиламентами отделяют большие участки скоплений полисом. Микротрубочки в виде отдель- но и редко расположенных недлинных фрагментов встречались редко. Присутствовали мелкие и сред- них размеров вакуоли и немногочисленные слегка набухшие митохондрии. Такой паттерн митохон- дрий, видимо, обусловлен особенностями фикса- ции гигантских клеток, каковыми являются МН. В дендритах нейрофиламенты были расположены по их ходу; митохондрии, как правило, находились в постсинаптических зонах. Полирибосомы при- сутствовали только в проксимальных отделах вен- тральных дендритов; в среднем и дистальном отде- лах дендрита их не наблюдалось. На рис. 3, В представлена ультраструктура право- го (доминантного) нейрона рыбки спустя 5 ч после аппликации дистиллированной воды. Результаты исследования другого «зеркально» расположенно- го нейрона показали, однако, что он имел анало- гичное строение (не представлено). Можно кон- статировать, что и общая ультраструктура левого и правого нейронов, и структура их афферентных си- напсов практически не демонстрировали различий. В исследовании МН рыбки экспериментальной группы были выявлены ряд особенностей ультра- структуры соматических отделов и вентральных 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 А Б Р и с. 2. Корреляционные поля значений коэффициентов моторной асимметрии рыбок (ось абсцисс) и коэффициентов структурной асимметрии их маутнеровских нейронов (ось ординат) после аппликаций дистиллированной воды (А, n = 12) и амилоида Аβ25-35 (Б, n = 21), сопровождаемых сенсорной оптокинетической стимуляцией. Р и с. 2. Кореляційні поля значень коефіцієнтів моторної асиметрії рибок (вісь абсцис) і коефіцієнтів структурної асиметрії їх маутнерівських нейронів (вісь ординат) після аплікацій дистильованої води (А, n = 12) та амілоїду Аβ25-35 (Б, n = 21), які супроводжувалися сенсорною оптокінетичною стимуляцією. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 43 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА МФ Мх Син Син ЦМН 1мкм Син Мх АЗ АЗ Син МФ Мх Мх Нф ЦМН АЗ Вак 1мкм Мх Прс Син Син Мх МхПрс Нф Мх Син Син Син Син ЦМН 0.5мкмАЗ АЗ АЗ Син АЗ Син ЦМН АЗ Мтх Мх Нф 0.5мкм Син Мх АЗ ЦМН Мх Мх Нф Син Прс 0.5мкм Р и с. 3. Электронные микрофотографии ком- партментов маутнеровских нейронов (МН) зо- лотой рыбки и афферентных синаптических окончаний на их мембране. А и Б – сома (А) и проксимальный участок вентрального дендрита (Б) доминантно- го правого МН контрольной рыбки-левши после аппликации дистиллированной воды; В – сома меньшего по объему левого МН; Г – проксимальный участок вентрального ден- дрита правого МН рыбки-правши через 17 ч после аппликации агрегированного фрагмента Аβ25-35. Синапсы содержат в себе мало ве- зикул; плотность филаментов цитоскелета уменьшена. Д – дистрофические изменения в проксимальном участке вентрального ден- дрита левого МН рыбки-правши, инвертиро- ванной в левшу через 17 ч после аппликации Аβ25-35 и последующей зрительной стимуля- ции. Разрушение цитоскелета, опустошение везикулярного аппарата синаптических буто- нов. Каждый синаптический бутон окружен узким слоем межклеточного пространства, наполненного осмиофильным зернистым ма- териалом – амилоидом. АЗ – активная зона (указана стрелкой), Вак – вакуоль, Мх – мито- хондрия, МФ – миелиновая фигура, Нф – нейрофиламенты, Прс – полирибосомы, Син – синаптическое окончание, ЦМН – цито- плазма маутнеровского нейрона. Р и с. 3. Електронні мікрофотографії компарт- ментів маутнерівських нейронів золотої риб- ки та аферентних синаптичних закінчень на їх мембрані. А В Г Д Б NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 144 Н. А. КОКАНОВА, Г. З. МИХАЙЛОВА, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ и др. дендритов этих клеток. Такие особенности появля- лись после воздействия бета-амилоида в течение 17 ч (рис. 3, Г). Для обоих нейронов были характер- ны изменения их поверхности. Контур плазматиче- ской мембраны был менее гладким по сравнению с таковым в контроле, появлялись неровности и из- гибы. У нейрона наблюдались выпячивания участ- ков поверхности, проникающие в межсинаптиче- ские области. Из-за этого создавалось впечатление, что синаптические окончания довольно глубоко по- гружены в цитоплазму. Вокруг таких окончаний на- ходились темные осмиофильные крупнозернистые межклеточные включения (согласно нашим преж- ним данным они, очевидно, представляют собой агрегаты Аβ25-35 [6]). Для обоих нейронов было ха- рактерно запустевание афферентных синаптиче- ских окончаний. Опустевшие бутоны (пять-шесть на поле зрения) располагались кластерами, что было более выражено у синапсов левого нейро- на. Кроме таких бутонов встречались окончания, в которых везикулы, агглютинируясь, образовыва- ли группы, полностью заполняющие пространство бутона. Хорошо идентифицировались специализи- рованные контактные структуры – активные зоны, десмосомоподобные и щелевые контакты. Неболь- шого размера митохондрии в синаптических окон- чаниях сохранялись, но в цитоплазме форма мито- хондриальных профилей не соответствовала норме. Такие профили имели перетяжки, становились гантелевидными, удлинялись. Крупные и средне- го размера митохондрии выглядели набухшими, часть крист исчезали. В постсинаптических отде- лах встречались «миелиновые фигуры» (среднего размера и крупные). Становилась явно выраженной вакуолизация цитоплазмы. Сома правого нейрона включала в себя большие локусы, заполненные по- лисомами. Нейрофиламенты как в соме, так и в вен- тральном дендрите были расположены достаточно плотно. В ядре хроматин распределялся неравно- мерно; более крупные глыбки находились у ядер- ной мембраны, меньшего размера – в толще ядра. В отличие от правого нейрона в ядре левого МН хро- матин был однообразным и распределялся равно- мерно. В цитоплазме этого нейрона также наблю- далось значительное количество зон, содержащих в себе полисомы, однако разделяющие их филамен- ты располагались рыхло. В левом вентральном ден- дрите плотность элементов цитоскелета была бо- лее высокой, чем в соме (с хорошо выраженным продольно-поперечным эндоплазматическим рети- кулумом). Ряд изменений оказались в равной мере харак- терными для ультраструктуры обоих нейронов. Так, синапсы, полностью заполненные везикулами, встречались крайне редко. В основном окончания содержали в себе мало везикул; «пустые» синап- сы располагались кластерами. Постсинаптическая цитоплазма выглядела еще более вакуолизирован- ной. Митохондрии демонстрировали признаки по- вреждения, в них появлялись темные включения. В соматической части правого нейрона пространства, заполненные скоплениями полисом, как и в контро- ле, перемежались пучками нейрофиламентов. Рас- стояние между отдельными нитями в соме почти не отличалось от такового в контроле, однако уже в проксимальном отделе вентрального дендрита эти промежутки были более значительными, и цито- скелет выглядел более рыхлым. В левом нейроне весьма многочисленные области, заполненные по- лисомами, отделялись друг от друга, как правило, редкими одиночными нейрофиламентами. Тем не менее, филаменты в вентральном дендрите сохра- няли плотную упаковку и продольную ориентацию относительно плазматической мембраны. Оптокинетическая 10-часовая стимуляция рыбок, проведенная спустя 17 ч после аппликации Aβ25-35, приводила к значительным изменениям морфоло- гии и функции исследуемых нейронов. В левом МН таких рыбок наблюдались существенные изме- нения ультраструктуры (рис. 3, Д). Специализиро- ванные синаптические контакты идентифицирова- лись не везде. Количество везикул в афферентных окончаниях было явно уменьшенным. В некоторых окончаниях везикулы сосредотачивались только у активных зон. Лишь по этому морфологическому признаку такое образование можно было считать синаптическим бутоном, настолько обеднялось его содержимое. Повсюду прослеживалась сильная ва- куолизация цитоплазмы. Небольшие области, заня- тые конгломератами полисом, были отделены друг от друга редкими короткими одиночными нитями цитоскелета. Цитоплазма просветлялась из-за по- явления больших участков, где не наблюдалось ни одного из элементов цитоскелета МН (т. е. цито- плазма обводнялась). В соме и проксимальном от- деле вентрального дендрита редкие недлинные нейрофиламенты располагались на значительном расстоянии друг от друга. В сердцевине дисталь- ного отдела вентрального дендрита нейрофиламен- ты шли параллельно; более длинные, чем в соме, они располагались ближе друг к другу и пересе- кались поперечно ориентированными цистернами NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 45 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА гладкого эндоплазматического ретикулума. Ближе к периферии, у аксонных окончаний, такой поря- док нарушался, и короткие филаменты в постсинап- тической области локализовались неупорядоченно. Результаты сравнения ультраструктурных измене- ний цитоскелета в нейронах после аппликации на них бета-амилоида через 5 и 17 ч показали, что ци- тоскелет разрыхляется вначале в соме и лишь за- тем – в проксимальном отделе вентрального ден- дрита. После аппликации и зрительной стимуляции (суммарная длительность воздействия составляла 27 ч) разрушение цитоскелета обнаруживалось по- всеместно. ОБСУЖДЕНИЕ Мы провели исследование ультраструктуры инди- видуальных идентифицированных центральных нейронов продолговатого мозга рыбки (МН) в ус- ловиях экспериментального амилоидоза, вызван- ного воздействием агрегатов амилоидного пептида (аппликации искусственной амилоидной бляшки). Как предполагалось ранее, дистрофический ха- рактер морфологических изменений МН и после- дующая неадекватность их функции обусловлены механическим влиянием жестких лент бета-амило- ида, способных пережимать, сдавливать и дефор- мировать нейроны в разных неконтролируемых локусах [6, 14]. На это указывали результаты объ- емной реконструкции нейронов, подвергнутых ап- пликационному воздействию бета-амилоида. По- лученные данные свидетельствовали о нарушении закономерной корреляционной взаимосвязи мотор- ной асимметрии рыбок со структурной асимметри- ей их МН, характерной для интактных и контроль- ных рыбок [19]. Очевидно, что эффект аппликации амилоида в условиях нашей модели проявляется как нарушение соответствия моторной асимметрии рыбки и структурной асимметрии ее МН, обуслов- ленное механическим структурным повреждением нейронов и отростков жесткими лентами амилоид- ного белка (как и предполагалось ранее [4]). Такая патология МН, сопровождаемая опреде- ленными функциональными сдвигами, находит отражение и в ультраструктурных сдвигах. В МН прослеживаются ряд неспецифических реакций, которые характерны для нейронов, находящихся в условиях химического или естественного стимули- рующего воздействия. Это изменение контуров кле- точной поверхности, появление миелиноподобных фигур, вакуолизация цитоплазмы, патологические изменения митохондрий [20]. Однако специфиче- ским для ранних сроков амилоидоза, на наш взгляд, является сочетание двух процессов – редукции чис- ла везикул в синаптических окончаниях и прогрес- сирующего разрушения цитоскелета. Опустошение везикулярного аппарата синапсов происходит до- статочно быстро и затрагивает афферентный синап- тический аппарат обоих нейронов. Такой эффект Aβ25-35 подобен результатам действия на МН кол- хицина, прерывающего аксонный транспорт [21]. С другой стороны, запустевание афферентных ак- сонных окончаний является следствием длительной стимуляции, приводящей к истощению нейронов и синапсов [20]. Стимуляция сама по себе обусловли- вает уплотнение цитоскелета вентрального дендри- та доминирующего нейрона [7]. При амилоидозе, однако, наблюдается противоположный эффект – цитоскелет разрушается, причем в первую очередь у нейрона, который функционально определяется как доминантный, но имеет существенно меньший объем, чем другой парный нейрон. С учетом этих данных можно предположить, что усиленное функ- ционирование такого нейрона может быть связано с его непрерывным раздражением амилоидными фибриллами, окружающими и сдавливающими от- ростки и соматические части нейронов. Указания на весьма большую жесткость таких фибрилл [22] делают предположение о высокой травматичности их воздействия достаточно вероятным. Важно от- метить, что использование дополнительной физио- логической нагрузки на МН позволило отчетливее выявить «слабое звено» нейрона в условиях амило- идоза – цитоскелет. Очевидно, что именно деструк- ция цитоскелета является основной причиной дис- трофии вентрального дендрита и других частей МН при амилоидозе. Возможно, те структурные патоло- гические сдвиги в нейронах коры головного мозга, их дендритах и шипиковом аппарате, которые вы- являются в условиях болезни Альцгеймера и дру- гих нейродегенеративных заболеваний, а также в соответствующих моделях [3, 4], могут проявляться на ранних стадиях развития амилоидоза мозга, за- долго до наступления массовой гибели нейронов, и обусловлены они, прежде всего, именно изме- нениями цитоскелета. На цитоскелет как на суще- ственную мишень указывают также наши недавние данные о влияниях на МН дофамина и адаптации к повторным стимуляциям. Оказалось, что воздей- ствия дофамина и адаптации, индуцирующие по- лимеризацию нейронного актина, не только нор- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 146 Н. А. КОКАНОВА, Г. З. МИХАЙЛОВА, Р. Ш. ШТАНЧАЕВ и др. мализуют морфофункциональное состояние МН в условиях утомляющей стимуляции, но и защищают структуру и функцию МН как в случае изолирован- ного действия амилоида, так и после проводимой на этом фоне последующей утомляющей стимуля- ции [14]. Таким образом, впервые становится очевидным, что именно воздействие агрегированных фрагмен- тов амилоида нарушает связь между структурой и функцией нейронов. Указанный фактор является основным в эффектах агрегированных фрагментов Aβ25-35 на клеточном уровне. Эти данные согласу- ются с результатами исследований других авторов [23]. Было обнаружено, что агрегация фрагмен- та Aβ25-35 является критически важным процессом, обусловливающим его токсический и метаболиче- ский эффекты. Как было показано, именно фибрил- лярные, а не глобулярные формы бета-амилоидного фрагмента 25–35 усиливают метаболические про- цессы в астроцитах и нарушают взаимодействия «нейрон–астроцит». Авторы настоящей статьи – Н. А. Коканова, Г. З. Ми- хайлова, Р. Ш. Штанчаев, Е. Н. Безгина, Н. Р. Тирас и Д. А. Мошков – подтверждают, что у них отсутствует кон- фликт интересов. Н. А. Коканова1, Г. З. Михайлова1, Р. Ш. Штанчаєв1, Є. Н. Безгіна1, Н. Р. Тирас1, Д. А. Мошков1 МОРФОФУНКЦІОНАЛЬНІ ТА УЛЬТРАСТРУКТУРНІ НАСЛІДКИ АПЛІКАЦІЇ БЕТА-АМІЛОЇДУ НА МАУТНЕРІВСЬКІ НЕЙРОНИ ЗОЛОТОЇ РИБКИ 1ФДБУН Інститут теоретичної та експериментальної біофізики РАН, Пущино, Моск. обл. (РФ). Р е з ю м е Вивчали кореляцію функціональної активності і тривимір- ної структури маутнерівських нейронів (МН) золотої рибки в нормі, після ізольованої аплікації агрегованого фрагмен- та бета-амілоїду 25–35 (Aβ25-35) і поєднання такої апліка- ції з оптокінетичною стимуляцією. Показано, що наявний у контролі виражений корелятивний зв’язок структури та функції МН значно порушується після дії агрегатів бета- амілоїду. Основним механізмом такого ефекту Aβ25-35, згідно з даними наступного ультраструктурного аналізу, є деструк- ція цитоскелета, вакуолізація цитоплазми МН і запустіння везикулярного апарату аферентних синапсів. Стомлююча сенсорна оптокінетична стимуляція рибок на тлі дії Aβ25-35 зумовлює дистрофію вентральних дендритів МН і форму- вання поряд з ними раніше відсутніх гіпертрофованих ме- діальних дендритів, співмірних за величиною з основними дендритами МН у контрольних рибок. Отримані дані доз- воляють припустити, що механічний вплив агрегатів бета- амілоїду на нейрони та їх відростки є важливим фактором у розвитку нейродегенеративних захворювань, пов’язаних із амілоїдозом, і деструкція цитоскелета може бути одним із ключових феноменів у цьому аспекті. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. И. С. Преображенская, Н. Н. Яхно, “Возрастная когнитивная дисфункция: диагностика и лечение”, Журн. неврологии и психиатрии, 106, № 11, 33-38 (2006). 2. M. P. Mattson, “Pathways towards and away from Alzheimer’s disease,” Nature, 430, 631-639 (2004). 3. J. I. Luebke, C. M. Weaver, A. B. Rocher, et al., “Dendritic vulnerability in neurodegenerative disease: insights from analyses of cortical pyramidal neurons in transgenic mouse models,” Brain Struct. Funct., 214, 181-199 (2010). 4. R. B. Knowles, C. Wyart, S. V. Buldyrev, et al., “Plaque- induced neurite abnormalities: implications for disruption of neural networks in Alzheimer’s disease,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 5274-5279 (1999). 5. H. Korn and D. S. Faber, “The Mauthner cell half a century later: a neurobiological model for decision-making?” Neuron, 40, No. 1, 13-28 (2005). 6. Н. А. Коканова, Г. З. Михайлова, Р. Ш. Штанчаев и др., “Морфофункциональные изменения в маутнеровских нейронах золотой рыбки после аппликации бета- амилоида”, Морфология, 136, № 6, 72-77 (2009). 7. И. Б. Михеева, Н. Ю. Цаплина, Е. Е. Григорьева и др., “Ультраструктура маутнеровских нейронов при оптокинетической стимуляции и энуклеации глаза”, Морфология, 139, № 3, 30-35 (2011). 8. Г. З. Михайлова, А. В. Арутюнян, И. М. Санталова и др., “Асимметрия моторного поведения золотой рыбки в узком канале”, Нейрофизиология / Neurophysiology, 37, № 1, 52-60 (2005). 9. Г. З. Михайлова, В. Д. Павлик, Н. Р. Тирас, Д. А. Мошков, “Корреляция размеров Маутнеровских нейронов с предпочтением золотых рыбок поворачиваться вправо или влево”, Морфология, 127, № 2, 16-19 (2005). 10. Н. Р. Тирас, Д. А. Мошков, “Поведенческое и ультраструктурное исследование влияния аппликации колхицина на маутнеровские нейроны золотой рыбки Carassius auratus”, Журн. эволюц. биохимии и физиологии, 14, № 5, 486-491 (1978). 11. S. G. Kolaeva, T. P. Semenova, I. M. Santalova, et al., “Effects of L-thyrosyl-L-arginine (kyotorphin) on the behavior of rats and goldfish,” Peptides, 21, No. 9, 1331-1336 (2000). 12. Р. Ш. Штанчаев, Г. З. Михайлова, Н. Ю. Дектярева и др., “Влияние оптокинетической стимуляции на моторную асимметрию у золотой рыбки”, Нейрофизиология/ Neurophysiology, 39, № 2, 133-145 (2007). 13. Г. З. Михайлова, Н. А. Коканова, Н. Р. Тирас, Д. А. Мошков, Трехмерная реконструкция и определение объема нейрона, Книж. дом «ЛИБРОКОМ», Москва (2012). 14. Н. А. Коканова, Г. З. Михайлова, Р. Ш. Штанчаев и др., “Индукция морфологической устойчивости нейронов к бета-амилоиду”, Морфология, 141, № 1, 23-28 (2012). 15. Е. Е. Григорьева, Р. Ш. Штанчаев, Г. З. Михайлова и NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 1 47 МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АППЛИКАЦИИ БЕТА-АМИЛОИДА др., “Изменения моторной асимметрии золотых рыбок и структуры их маутнеровских нейронов после энуклеации глаза”, Нейрофизиология/Neurophysiology, 24, № 3, 225-237 (2010). 16. И. Б. Михеева, Е. Е. Григорьева, Г. З. Михайлова и др., “Серотонинергические синапсы на вентральном дендрите маутнеровского нейрона (ультраструктурное исследование с использованием иммунозолотой метки)”, Морфология, 143, № 1, 11-15 (2013). 17. D. A. Moshkov, R. S. Shtanchaev, I. M. Mikheeva, et al., “Visual input controls the functional activity of goldfish Mauthner neuron through the reciprocal synaptic mechanism,” J. Integrat. Neurosci., 12, No. 1, 17-33 (2013). 18. T. Seitanidou, A. Triller, and H. Korn, “Distribution of glycine receptors on the membrane of a central neuron: an immunoelectron microscopy study,” J. Neurosci., 8, No. 11, 4319-4333 (1988). 19. D. A. Moshkov, G. Z. Mikhailova, E. E. Grigorieva, and R. S. Shtanchaev, “Role of different dendrites in the functional activity of the central neuron controlling goldfish behavior,” J. Integrat. Neurosci., 8, No. 4, 441-451 (2009). 20. Д. А. Мошков, Адаптация и ультраструктура нейрона, Наука, Москва (1985). 21. Н. Р. Тирас, Д. А. Мошков, “Поведенческое и ультраструктурное исследование влияния аппликации колхицина на маутнеровские нейроны золотой рыбки Carassius auratus”, Журн. эволюц. биохимии и физиологии, 14, № 5, 486-491 (1978). 22. A. W. Fitzpatrick, S. T. Park, and A. H. Zewail, “Exceptional rigidity and biomechanics of amyloid revealed by 4D electron microscopy,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110, No. 27, 10976- 10981 (2013). 23. I. Allaman, M. Gavillet, M. Bélanger, et al., “Amyloid- beta aggregates cause alterations of astrocytic metabolic phenotype: impact on neuronal viability,” J. Neurosci., 30, No. 9, 3326-3338 (2010).

Морфофункциональные и ультраструктурные последствия аппликации бета-амилоида на маутнеровские нейроны золотой рыбки

Репозитарії

Схожі ресурси