Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы
В шейном отделе спинного мозга крыс, выполнявших стереотипные оперантные пищедобывательные движения передней конечностью, с помощью иммуногистохимической методики выявляли нейроны с наличием в их ядрах белка с-Fos – продукта экспрессии «раннего» гена c-fos, маркера активированного состояния таких...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Нейрофизиология |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148366 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы / А.В. Мазниченко, О.В. Власенко, Е.П. Маньковская, Т.В. Бузыка, В.А. Майский // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 456-462. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-148366 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1483662019-02-19T01:28:46Z Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы Мазниченко, А.В. Власенко, О.В. Маньковская, Е.П. Бузыка, Т.В. Майский, В.А. В шейном отделе спинного мозга крыс, выполнявших стереотипные оперантные пищедобывательные движения передней конечностью, с помощью иммуногистохимической методики выявляли нейроны с наличием в их ядрах белка с-Fos – продукта экспрессии «раннего» гена c-fos, маркера активированного состояния таких нейронов. В указанных условиях исследовали эффекты подавления активности нейронной синтазы оксида азота (nNOS) после системного введения селективного блокатора данного энзима 7-нитроиндазола (7-NI). Основные фокусы Fos-иммунореактивности в сегментах С6 и С7 спинного мозга исследуемых животных в отсутствие воздействия 7-NI были обнаружены ипсилатерально в слоях серого вещества 2i, 3 и 4, а после введения данного блокатора – кроме этого, в слое 6 и в моторных ядрах (слой 9). После реализации крысами пищедобывательных движений у животных с предварительными инъекциями 7-NI в сегментах С6 и С7 наблюдали достоверно большее общее количество Fos-иммунореактивных нейронов, чем в сером веществе мозга животных без подавления активности nNOS (ипсилатерально по отношению к рабочей конечности – в среднем 54.4 ± 0.7 клетки в срезе толщиной 40 мкм по сравнению с 31.7 ± 1.1, P < 0.05). Таким образом, экспрессия гена c-fos в шейном утолщении спинного мозга крыс, длительно реализующих повторные движения, существенно усиливается в условиях подавления высвобождения оксида азота после системного введения 7-NI. У шийному відділі спинного мозку щурів, які виконували стереотипні оперантні їжодобувні рухи передньою кінцівкою, за допомогою імуногістохімічної методики виявляли нейрони з наявністю в їх ядрах білка c-Fos – продукту експресії «раннього» гена c-fos, маркера активованого стану таких нейронів. У вказаних умовах досліджували ефекти пригнічення активності нейронної синтази оксиду азоту (nNOS) внаслідок системного введення селективного блокатора даного ензиму 7-нітроіндазолу (7-NI). Основні фокуси Fos-імунореактивності в сегментах С6 і С7 спинного мозку досліджуваних тварин за відсутності дії 7-NI були виявлені іпсилатерально в шарах сірої речовини 2i, 3 і 4, а після введення даного блокатора – окрім того, в шарі 6 і в моторних ядрах (шар 9). Після здійснення щурами їжодобувних рухів у тварин із попередніми ін’єкціями 7-NI в сегментах С6 і С7 спостерігали вірогідно більшу загальну кількість Fosімунореактивних нейронів, ніж у сірій речовині мозку щурів без пригнічення активності nNOS (іпсилатерально щодо робочої кінцівки – в середньому 54.4 ± 0.7 клітини у зрізі 40 мкм завтовшки порівняно з 31.7 ± 1.1; P < 0.05). Таким чином, експресія гена c-fos у шийному потовщенні спинного мозку щурів, які тривало реалізують повторні оперантні рухи, істотно посилюється в умовах пригнічення вивільнення оксиду азоту після системного введення 7-NI. 2014 Article Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы / А.В. Мазниченко, О.В. Власенко, Е.П. Маньковская, Т.В. Бузыка, В.А. Майский // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 456-462. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148366 612.83+575.113 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 |
В шейном отделе спинного мозга крыс, выполнявших стереотипные оперантные пищедобывательные движения передней конечностью, с помощью иммуногистохимической
методики выявляли нейроны с наличием в их ядрах белка с-Fos – продукта экспрессии
«раннего» гена c-fos, маркера активированного состояния таких нейронов. В указанных
условиях исследовали эффекты подавления активности нейронной синтазы оксида азота (nNOS) после системного введения селективного блокатора данного энзима 7-нитроиндазола (7-NI). Основные фокусы Fos-иммунореактивности в сегментах С6 и С7 спинного мозга исследуемых животных в отсутствие воздействия 7-NI были обнаружены
ипсилатерально в слоях серого вещества 2i, 3 и 4, а после введения данного блокатора –
кроме этого, в слое 6 и в моторных ядрах (слой 9). После реализации крысами пищедобывательных движений у животных с предварительными инъекциями 7-NI в сегментах
С6 и С7 наблюдали достоверно большее общее количество Fos-иммунореактивных нейронов, чем в сером веществе мозга животных без подавления активности nNOS (ипсилатерально по отношению к рабочей конечности – в среднем 54.4 ± 0.7 клетки в срезе
толщиной 40 мкм по сравнению с 31.7 ± 1.1, P < 0.05). Таким образом, экспрессия гена
c-fos в шейном утолщении спинного мозга крыс, длительно реализующих повторные
движения, существенно усиливается в условиях подавления высвобождения оксида азота после системного введения 7-NI. |
| format |
Article |
| author |
Мазниченко, А.В. Власенко, О.В. Маньковская, Е.П. Бузыка, Т.В. Майский, В.А. |
| spellingShingle |
Мазниченко, А.В. Власенко, О.В. Маньковская, Е.П. Бузыка, Т.В. Майский, В.А. Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы Нейрофизиология |
| author_facet |
Мазниченко, А.В. Власенко, О.В. Маньковская, Е.П. Бузыка, Т.В. Майский, В.А. |
| author_sort |
Мазниченко, А.В. |
| title |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы |
| title_short |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы |
| title_full |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы |
| title_fullStr |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы |
| title_full_unstemmed |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы |
| title_sort |
экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности no-синтазы |
| publisher |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148366 |
| citation_txt |
Экспрессия гена c-fos в спинальных нейронах крыс, реализующих стереотипные движения в условиях подавления активности NO-синтазы / А.В. Мазниченко, О.В. Власенко, Е.П. Маньковская, Т.В. Бузыка, В.А. Майский // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 5. — С. 456-462. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. |
| series |
Нейрофизиология |
| work_keys_str_mv |
AT mazničenkoav ékspressiâgenacfosvspinalʹnyhnejronahkrysrealizuûŝihstereotipnyedviženiâvusloviâhpodavleniâaktivnostinosintazy AT vlasenkoov ékspressiâgenacfosvspinalʹnyhnejronahkrysrealizuûŝihstereotipnyedviženiâvusloviâhpodavleniâaktivnostinosintazy AT manʹkovskaâep ékspressiâgenacfosvspinalʹnyhnejronahkrysrealizuûŝihstereotipnyedviženiâvusloviâhpodavleniâaktivnostinosintazy AT buzykatv ékspressiâgenacfosvspinalʹnyhnejronahkrysrealizuûŝihstereotipnyedviženiâvusloviâhpodavleniâaktivnostinosintazy AT majskijva ékspressiâgenacfosvspinalʹnyhnejronahkrysrealizuûŝihstereotipnyedviženiâvusloviâhpodavleniâaktivnostinosintazy |
| first_indexed |
2025-07-12T19:13:50Z |
| last_indexed |
2025-07-12T19:13:50Z |
| _version_ |
1837469674723344384 |
| fulltext |
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5456
УДК 612.83+575.113
А. В. МАЗНИЧЕНКО1, О. В. ВЛАСЕНКО2, Е. П. МАНЬКОВСКАЯ1, Т. В. БУЗЫКА3, В. А. МАЙСКИЙ1
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА c-fos В СПИНАЛЬНЫХ НЕЙРОНАХ КРЫС,
РЕАЛИЗУюЩИХ СТЕРЕОТИПНЫЕ ДВИЖЕНИЯ
В УСЛОВИЯХ ПОДАВЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ NO-СИНТАЗЫ
Поступила 19.11.13
В шейном отделе спинного мозга крыс, выполнявших стереотипные оперантные пище-
добывательные движения передней конечностью, с помощью иммуногистохимической
методики выявляли нейроны с наличием в их ядрах белка с-Fos – продукта экспрессии
«раннего» гена c-fos, маркера активированного состояния таких нейронов. В указанных
условиях исследовали эффекты подавления активности нейронной синтазы оксида азо-
та (nNOS) после системного введения селективного блокатора данного энзима 7-нитро-
индазола (7-NI). Основные фокусы Fos-иммунореактивности в сегментах С6 и С7 спин-
ного мозга исследуемых животных в отсутствие воздействия 7-NI были обнаружены
ипсилатерально в слоях серого вещества 2i, 3 и 4, а после введения данного блокатора –
кроме этого, в слое 6 и в моторных ядрах (слой 9). После реализации крысами пищедо-
бывательных движений у животных с предварительными инъекциями 7-NI в сегментах
С6 и С7 наблюдали достоверно большее общее количество Fos-иммунореактивных ней-
ронов, чем в сером веществе мозга животных без подавления активности nNOS (ипси-
латерально по отношению к рабочей конечности – в среднем 54.4 ± 0.7 клетки в срезе
толщиной 40 мкм по сравнению с 31.7 ± 1.1, P < 0.05). Таким образом, экспрессия гена
c-fos в шейном утолщении спинного мозга крыс, длительно реализующих повторные
движения, существенно усиливается в условиях подавления высвобождения оксида азо-
та после системного введения 7-NI.
КЛюЧЕВЫЕ СЛОВА: Fos- иммунореактивность, нейронная синтаза оксида азо-
та (nNOS), 7-нитроиндазол (7-NI), спинной мозг, оперантные пищедобывательные
движения.
1Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев
(Украина).
2Винницкий национальный медицинский университет им. Н. И. Пи-
рогова МЗ Украины (Украина).
3Одесский национальный университет им. И. И. Мечникова (Украина).
Эл. почта: maznychenko@biph.kiev.ua (А. В. Мазниченко).
ВВЕДЕНИЕ
Сенсорные влияния от проприоцепторов мышц
играют важную роль в функционировании спи-
нальных моторных центров. Возбуждающие и тор-
мозные интернейроны дорсальных и вентральных
рогов спинного мозга, активируемые такими вли-
яниями, а также влияниями, поступающими от
надсегментарных центров, являются компонента-
ми сложных нейронных сетей, вовлеченных в кон-
троль двигательной активности. Известно, что у
крыс нисходящие проекции от сенсомоторной коры
и различных центров ствола мозга распространя-
ются до слоев 4–6 серого вещества спинного мозга,
а также распределяются в дорсальной и вентроме-
диальной частях промежуточной зоны (слой 7) [1].
Такие нисходящие проекции могут модулировать
активность спинальных интернейронов, что явля-
ется ключевым фактором в контроле двигательной
активности у животных. Ряд экспериментальных
работ были посвящены изучению нейронной ак-
тивности в головном и спинном мозгу животных,
связанной с реализацией различных движений, ко-
торые входят в естественный двигательный репер-
туар [2–4]. Количество данных относительно изме-
нений активности интер- и мотонейронов спинного
мозга, активируемых при выполнении животными
мотивированных стереотипных движений, однако,
пока недостаточно для адекватного понимания ме-
ханизмов управления такими моторными актами.
В настоящее время для идентификации активи-
рованных нейронных популяций в том или ином
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5 457
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА c-fos В СПИНАЛЬНЫХ НЕЙРОНАХ КРЫС
отделе ЦНС широко используется выявление про-
дукта экспрессии гена «быстрого реагирования»
c-fos – белка c-Fos. Данный белок, как известно,
рассматриваеться в качестве маркера нейронов, на-
ходящихся в активированом состоянии. Ранее были
обнаружены изменения в пространственном рас-
пределении Fos-иммунореактивных (Fos-ир-) ней-
ронов в спинном мозгу крыс после периода локомо-
ции на тредбане. Меченые нейроны в этих случаях
были выявлены в сером веществе шейного и пояс-
ничного отделов спинного мозга в тех слоях, где
локализуются интернейроны, реагирующие на не-
болевую стимуляцию [2, 5]. В наших недавних ис-
следованиях были зарегистрированы изменения
уровня экспрессии гена c-fos в спинном мозгу крыс
после длительной реализации оперантных пище-
добывательных движений передней конечностью.
Нейронная активность в шейных спинальных сег-
ментах в этих условиях была подобна той, кото-
рая выявлялась в условиях неноцицептивной сти-
муляции сегментарных афферентных входов, хотя
количество и пространственное распределение ак-
тивированных клеток в сером веществе несколько
различались [4].
Известно, что одной из важных модуляторных
систем в спинном мозгу является нитрергическая
система, которая обеспечивает синтез оксида азо-
та (NO). Локализация в структурах спинного моз-
га нейронов, содержащих нейронную синтазу ок-
сида азота (nNOS), является одной из важнейших
характеристик спинальных центров, вовлеченных в
управление тем или иным видом активности [6, 7].
Показано, что NOS-содержащие клетки могут яв-
ляться также ГАМК- и глицинергическими нейро-
нами, т. е. тормозными клетками [8, 9]. Продукция
этими нейронами объемного медиатора NO влияет
на NMDA-опосредованное облегчение синаптиче-
ской передачи, механизмы центральной сенситиза-
ции и спинальной гипералгезии [10]. Предполага-
ется, что модуляция уровня продукции NO должна
каким-то образом влиять на активность нейрон-
ных сетей, вовлеченных в управление двигатель-
ными актами. Системное введение крысам блока-
тора nNOS 7-нитроиндазола (7-NI), как оказалось,
не приводит само по себе к существенным изме-
нениям Fos-иммунореактивности в спинном мозгу
крыс. Однако недавно мы обнаружили, что введе-
ние крысам данного блокатора с последующей ви-
брационной стимуляцией сухожилия трехглавой
мышцы голени обусловливает увеличение уровня
Fos-иммунореактивности в интер- и мотонейронах
поясничных сегментов спинного мозга [11].
В настоящей работе мы исследовали особенно-
сти пространственного и количественного распре-
деления нейронов, которые активировались в шей-
ном отделе спинного мозга крыс после повторных
реализаций животными пищедобывательных дви-
жений передней конечностью в норме и после по-
давления активности nNOS селективным блокато-
ром 7-NI.
МЕТОДИКА
В экспериментах были использованы крысы-самцы
линии Вистар массой 240–290 г. Животные были
разделены на пять групп. Группу 1 составили ин-
тактные животные, группу 2 – животные, кото-
рым внутрибрюшинно инъецировали растворитель
7-NI диметилсульфоксид (ДМСО), группу 3 – кры-
сы, которым внутрибрюшинно инъецировали 7-NI
в растворе ДМСО, группу 4 – животные, которые
выполняли стереотипные пищедобывательные дви-
жения передней конечностью, а группу 5 – крысы,
которые выполняли стереотипные пищедобыва-
тельные движения после предварительных инъек-
ций 7-NI (во всех группах n = 4). Крысам групп 3 и
5 внутрибрюшинно вводили 30 мг/кг 7-NI (“Sigma”,
США). Блокатор растворяли в ДМСО; полученный
раствор разбавляли дистиллированной водой до
конечной концентрации ДМСО 4 %. Показано, что
во время максимального подавления активности
nNOS, вызванного такими инъекциями 7-NI, суще-
ственных изменений среднего артериального дав-
ления у крыс не отмечалось [12, 13].
После пищевой депривации в течение 24 ч жи-
вотные групп 4 и 5 осуществляли захват пищевых
шариков из кормушки передней конечностью. Было
проведено 12 ежедневных сеансов с выполнением
таких движений; длительность отдельных сеансов
составляла 30–40 мин. Через 2 ч после окончания
каждого эксперимента крыс под глубоким наркозом
(пентобарбитал натрия, 90 мг/кг, внутрибрюшинно;
“Sigma”, США) перфузировали интракардиально
раствором параформальдегида через восходящую
аорту. Шейные сегменты спинного мозга (С5 –
С7) каждого животного выделяли, дополнитель-
но фиксировали и затем выдерживали в 30 %-ном
растворе сахарозы, что обеспечивало криопротек-
цию ткани мозга. На замораживающем микротоме
изготавливали фронтальные срезы спинного мозга
толщиной 40 мкм (10–15 срезов от каждого живот-
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5458
А. В. МАЗНИЧЕНКО, О. В. ВЛАСЕНКО, Е. П. МАНЬКОВСКАЯ и др.
ного) для дальнейшего иммуногистохимического
окрашивания. Выявление Fos-ир-нейронов в сре-
зах мозга проводили с помощью стандартной ави-
дин-биотин-пероксидазной методики [14]; меченые
нейроны идентифицировали по темно-коричневой
окраске их ядер (Рис. 3). Подсчитывали среднее ко-
личество (± ошибка среднего) Fos-ир-нейронов в
срезах сегментов С6 и С7 спинного мозга унила-
терально слева у крыс групп 1–3 и ипсилатерально
по отношению к левой рабочей конечности в срезах
мозга животных остальных двух групп. С исполь-
зованием двухпараметрического дисперсионного
анализа вариаций (ANOVA) сравнивали значения
средних количеств меченых клеток. Если обнару-
живались достоверные межгрупповые различия
(Р < 0.05) средних значений, применяли апостери-
орный критерий Ньюмена – Кеулса.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
У контрольных животных (интактных и тех, кото-
рым системно вводили ДМСО и/или 7-NI) в сегмен-
тах C6 и C7 спинного мозга было выявлено неболь-
шое количество Fos-ир-нейронов (пять–10 единиц
на срез). Меченые нейроны обнаруживались в раз-
личных слоях серого вещества. Однако в моторных
ядрах (слой 9) и в латеральном спинальном ядре
(LSp) у животных данных групп Fos-ир-нейроны не
наблюдались (рис. 1, А; 2). Необходимо отметить,
что достоверных различий общих количеств мече-
ных нейронов и их количеств в отдельных срезах
левой и правой половин серого вещества у живот-
ных групп 1–3 не выявлялось.
В сегментах C6 и C7 спинного мозга крыс, про-
изводивших оперантные пищедобывательные дви-
жения (группа 4), после реализации моторной про-
граммы (оперантных рефлексов) в слоях 1–4 серого
вещества отмечалось достоверно большее среднее
количество Fos-ир-нейронов (P < 0.05) по сравне-
нию с таковым у контрольных животных. Наиболь-
шее количество меченых нейронов было выявлено в
слоях 2і, 3 и 4 на ипсилатеральной (по отношению к
рабочей конечности) стороне мозга (9.2 ± 1.2; 6.1 ±
± 0.5 и 5.8 ± 0.6 единицы в срезе мозга соответ-
ственно). Небольшое количество меченых клеток
наблюдались также в слоях 5–10 как на ипси-, так
и на контралатеральной стороне спинного мозга. В
моторных ядрах в пределах среза обнаруживались
единичные Fos-ир-мотонейроны (в основном ипси-,
но также и контралатерально; рис. 4). Отдельные
меченые клетки выявлялись также в латеральном
спинальном ядре (LSp) (рис. 1, Б; 2).
Общая интенсивность экспрессии c-fos в иссле-
дуемых сегментах спинного мозга крыс, реализо-
вавших стереотипные пищедобывательные движе-
1
2 3
4
5
6
7 9
9 9
10
IMM
LSp
Контроль ОПД ОПД + 7–NI
8
C6/C7
А Б В
Р и с. 1. Пространственное распределение Fos-иммунореактивных нейронов в срезах спинного мозга крыс группы контроля (А),
крыс, реализовавших оперантные пищедобывательные движения (ОПД, группа 4 – Б), и крыс, выполнявших такие движения в
условиях блокирования нейронной NO-синтазы 7-нитроиндазолом –NI (ОПД + NI, группа 5 – В).
1–10 – слои серого вещества; IMM – интермедиомедиальное ядро; LSp – латеральное спинальное ядро. На Б и В показаны полови-
ны срезов, ипсилатеральные рабочей конечности.
Р и с. 1. Просторовий розподіл Fos-імунореактивних нейронів у зрізах спинного мозку щурів групи контролю (А), щурів, які реа-
лізовували оперантні їжодобувні рухи (ОЇР, група 4 – Б), та щурів, які виконували такі рухи в умовах блокування нейронної NO-
синтази 7-нітроіндазолом –NI (ОЇР + NI, група 5 – В).
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5 459
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА c-fos В СПИНАЛЬНЫХ НЕЙРОНАХ КРЫС
ния после предварительных инъекций 7-NI (группа
5), была значительно выше таковой в спинном моз-
гу животных группы 4 (54.4 ± 0.7 по сравнению с
31.7 ± 1.1 единицы, P < 0.05). Основные фокусы
Fos-иммунореактивности в спинном мозгу у крыс
группы 5 располагались ипсилатерально в слоях 3,
4 и 6, а также в моторных ядрах (слой 9) (рис. 1, В;
2, 3, 4). Средние количества меченых нейронов в
данных слоях составляли 12.1 ± 0.9, 8.8 ± 0.8 и 7.9 ±
± 0.9 единицы соответственно в слоях 3, 4 и 6, а
также 4.7± 0.7 единицы в слое 9 (рис. 1, В; 2). Сле-
дует отметить, что средние количества активиро-
ванных (Fos-ир-) мотонейронов в медиальной, ла-
теральной и дорсолатеральной группах моторных
клеток были близки. Паттерны ламинарного рас-
пределения Fos-ир-нейронов в сегментах С6 и С7
спинного мозга крыс в указанной группе 5 не де-
монстрировали существенных отличий от типа про-
странственного распределения меченых нейронов в
этих сегментах у животных группы 4; распреде-
ления Fos-ир-нейронов различались только количе-
ственно (P < 0.05) (рис 1, Б, В; 2).
Известно, что активация ранних генов играет су-
щественную роль в развитии пластических процес-
сов как в моторной коре, так и в спинном мозгу
[15]. Экспрессия генов, подобных c-fos, является
важным пусковым фактором для развития кратко-
срочной активации нейронных популяций; она со-
провождается изменениями уровня транскрипции
поздних генов, формированием пластических изме-
нений в мозгу и стабилизацией двигательных на-
выков [16]. Ранее было показано, что двигательное
обучение приводит к пластическим изменениям в
группах ГАМК-эргических нейронов и изменению
плотности тормозных терминалей, локализован-
ных на телах и дендритах спинальных мотонейро-
нов экспериментальных животных [8, 17]. Данные
настоящего исследования свидетельствуют о том,
что предварительное введение 7-NI и длительные
(в течение 12 дней) тренировки с повторной ре-
ализацией пищедобывательных оперантных дви-
жений передней конечностью вызывают у таких
животных существенные изменения уровня экс-
прессии c-fos в дорсальных и вентральных рогах
шейного утолщения спинного мозга. Значительная
плотность Fos-ир-нейронов обнаруживалась в же-
Р и с. 2. Количество Fos-иммунореактивных (Fos-ир-) нейронов в различных слоях (1–10) и латеральном спинальном ядре (Lsp)
серого вещества сегментов С6 и С7 спинного мозга крыс контрольной группы, крыс, реализовавших оперантные пищедобыватель-
ные движения в условиях блокирования нейронной NO-синтазы 7-нитроиндазолом (группы 1, 4 и 5; серые, черные и заштрихо-
ванные столбики соответственно).
Приведены значения средних количеств Fos-ир-единиц на половине среза спинного мозга контрольных крыс группы 1 (толщина
среза 40 мкм) и на ипсилатеральных по отношению к рабочей конечности половинах срезов мозга у крыс групп 4 и 5. Крестиками
отмечены случаи достоверных межгрупповых различий при сравнении групп 4 и 5 с контрольной группой 1, звездочками – при
сравнении группы 5 с группой 4 (Р < 0.05).
Р и с. 2. Кількість Fos-імунореактивних нейронів у різних шарах (1–10) сірої речовини сегментів С6 і С7 спинного мозку щурів
контрольної групи, щурів, які реалізовували оперантні їжодобувні рухи, та щурів, які виконували такі рухи в умовах блокування
нейронної NO-синтази 7-нітроіндазолом (групи 1, 4 та 5; сірі, чорні та заштриховані стовпчики відповідно).
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
*
* *
* *
*
+
14
12
10
8
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lsp
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5460
А. В. МАЗНИЧЕНКО, О. В. ВЛАСЕНКО, Е. П. МАНЬКОВСКАЯ и др.
А
С6 1
1
2
2
Б
В ЛК
ДК
ВК
3
3
4
5
6
4
5
6
7
8
9м 9м
9л
9л
100 мкм100 мкм
9дл
Г
10
Б
В
Г
Р и с. 3. Микрофотографии Fos-иммунореактивных (Fos-ир-) нейронов в срезе сегмента С6 спинного мозга крысы после реализа-
ции оперантных пищедобывательных движений в условиях блокирования NO-синтазы 7-нитроиндазолом.
Участки локализации меченых нейронов, ограниченные пунктирными линиями на А, представлены при большем увеличении на
Б–Г. Черными стрелками обозначены Fos-ир-нейроны на Б и В, а также Fos-ир-мотонейроны на Г. 1–10 – слои серого вещества;
9 л, 9 м, 9 дл – латеральная, медиальная и дорсолатеральная части слоя 9; ДК, ВК, ЛК – дорсальный, вентральный и латеральный
канатики. Масштаб 100 мкм для всех фрагментов.
Р и с. 3. Мікрофотографії Fos-імунореактивних нейронів у зрізі сегмента С6 спинного мозку щура після реалізації оперантних їжо-
добувних рухів в умовах блокування NO-синтази 7-нітроіндазолом.
Р и с. 4. Влияние блокирования NO-синтазы на количество Fos-
иммунореактивных нейронов в моторных ядрах (слой 9) шей-
ных спинальных сегментов (указаны над диаграммами).
Темные и серые столбики – количества меченых нейронов
у крыс, выполнявших оперантные движения (группа 4), и
таких же крыс после введения 7-нитроиндазола (группа 5)
на половинах срезов, ипси- и контралатеральных рабочей
конечности (и и к) соответствено.
Р и с. 4. Вплив блокування NO-синтази на кількість Fos- иму-
нореактивних нейронів у моторних ядрах (шар 9) шийних
спінальних сегментів (вказані над діаграмами).
и и ик к к
латинозной субстанции (слой 2і) и nucl. proprius
(слои 3 и 4), а также в слоях 6 и (что особо сле-
дует отметить) 9 (Рис. 4). Такой тип ламинарно-
го распределения Fos-ир-нейронов существенно
отличается от паттернов, наблюдаемых при боле-
вой или мышечной утомляющей стимуляции, ког-
да максимумы Fos-иммунореактивности локали-
зуются в поверхностных слоях серого вещества
0
10
20
30
40
50
60
70 C5 C6 C7
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5 461
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА c-fos В СПИНАЛЬНЫХ НЕЙРОНАХ КРЫС
(1 и 2o) и в пределах латеральных участков шейки
дорсального рога (слой 5). В условиях ноцицептив-
ной стимуляции мышц Fos-иммунореактивность в
мотонейронах, однако, не регистрировалась [7, 18,
19]. Ранее было показано, что длительная ходьба
крыс по тредбану (без развития мышечной устало-
сти) приводит к активации нейронов в слоях 2і, 3–5
(медиальная часть), а также в слоях 7 и 9 серого ве-
щества [2]. Нейроны этих слоев играют важнейшую
роль в управлении локомоцией и реализации ряда
иных моторных программ [4, 5, 20].
В нашей работе Fos-иммунореактивность была
зарегистрирована также в границах латерального
спинального ядра LSp (Рис. 1, Б, В). Как известно,
это ядро у грызунов расположено вблизи дорсаль-
ной части латерального рога. Оно вовлечено в ос-
новном в передачу ноцицептивной информации в
таламус; нейроны данного ядра также являются ис-
точниками прямых проекций в гипоталамус. Таким
образом, LSp и зона вокруг центрального канала
(слой 10), очевидно, функционируют как интегра-
тивные центры автономной регуляции, обеспечи-
вающей гомеостатические эффекты. Нейроны этих
областей влияют на развитие мотивационно-аф-
фективных феноменов, которые напрямую связаны
с автономными реакциями [4, 15, 21, 22]. Недавно
мы установили, что выполнение крысами оперант-
ных пищедобывательных движений сопровождает-
ся выраженными фазными и тоническими кардио-
васкулярными реакциями с наличием устойчивого
парасимпатического компонента в конечной фазе
таких движений (в ходе захвата животными пище-
вого шарика) [21].
Таким образом, мы выявили значительное увели-
чение уровня Fos-иммунореактивности в шейных
сегментах спинного мозга крыс, реализовавших пи-
щедобывательные движения, после предваритель-
ного системного введения 7-NI. Можно предполо-
жить, что такое усиление экспрессии раннего гена
c-fos в спинном мозгу крыс связано с растормажи-
ванием сегментарных интернейронов, активируе-
мых во время реализации животными оперантных
движений, и повышением реактивности интерней-
ронов по отношению к мышечной проприоцептив-
ной и нисходящей супраспинальной импульсации.
Необходимо отметить, что NO продуцируется, в
частности, нейронами ствола мозга, расположенны-
ми по соседству с клеточными источниками серо-
тонин-, норадреналин- и ГАМК-эргических проек-
ций в спинной мозг [23]. Таким образом, некоторые
эффекты усиления c-fos-экспрессии в спинном моз-
гу в условиях блокирования nNOS, возможно, обу-
словлены метамодуляторными влияниями на нис-
ходящие амин- и ГАМК-эргические системы ствола
мозга [24].
Все экспериментальные процедуры были выполнены в
соответствии с Европейской директивой Совета сообществ
от 24 ноября 1986 г. (86/609/ЕЕС) и положениями Комите-
тов по биоэтике Института физиологии им. А. А. Богомоль-
ца НАН Украины, Винницкого национального медицинско-
го университета им. Н. И. Пирогова МЗ Украины, а также
Одесского национального университета им. И. И. Мечни-
кова.
Авторы данной работы – А. В. Мазниченко, О. В. Вла-
сенко, Е. П. Маньковская, Т. В. Бузыка и В. А. Майский –
подтверждают, что у них отсутствует конфликт интересов.
А. В. Мазниченко1, О. В. Власенко2, О. П. Маньківська1,
Т. В. Бузика3,В. О. Майський1
ЕКСПРЕСІЯ ГЕНА c-fos У СПІНАЛЬНИХ НЕЙРОНАХ
ЩУРІВ, ЯКІ РЕАЛІЗУЮТЬ СТЕРЕОТИПНІ РУХИ В
УМОВАХ ПРИГНІЧЕННЯ АКТИВНОСТІ NO-СИНТАЗИ
1 Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України,
Київ (Україна).
2 Вінницький національний медичний університет
ім. М. І. Пирогова МОЗ України (Україна).
3 Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова
(Україна).
Р е з ю м е
У шийному відділі спинного мозку щурів, які виконували
стереотипні оперантні їжодобувні рухи передньою кінців-
кою, за допомогою імуногістохімічної методики виявля-
ли нейрони з наявністю в їх ядрах білка c-Fos – продукту
експресії «раннього» гена c-fos, маркера активованого ста-
ну таких нейронів. У вказаних умовах досліджували ефек-
ти пригнічення активності нейронної синтази оксиду азоту
(nNOS) внаслідок системного введення селективного блока-
тора даного ензиму 7-нітроіндазолу (7-NI). Основні фокуси
Fos-імунореактивності в сегментах С6 і С7 спинного мозку
досліджуваних тварин за відсутності дії 7-NI були виявлені
іпсилатерально в шарах сірої речовини 2i, 3 і 4, а після вве-
дення даного блокатора – окрім того, в шарі 6 і в моторних
ядрах (шар 9). Після здійснення щурами їжодобувних рухів
у тварин із попередніми ін’єкціями 7-NI в сегментах С6 і
С7 спостерігали вірогідно більшу загальну кількість Fos-
імунореактивних нейронів, ніж у сірій речовині мозку щу-
рів без пригнічення активності nNOS (іпсилатерально щодо
робочої кінцівки – в середньому 54.4 ± 0.7 клітини у зрізі
40 мкм завтовшки порівняно з 31.7 ± 1.1; P < 0.05). Таким
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 5462
А. В. МАЗНИЧЕНКО, О. В. ВЛАСЕНКО, Е. П. МАНЬКОВСКАЯ и др.
чином, експресія гена c-fos у шийному потовщенні спинно-
го мозку щурів, які тривало реалізують повторні оперантні
рухи, істотно посилюється в умовах пригнічення вивільнен-
ня оксиду азоту після системного введення 7-NI.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. H. G. J. M. Kuypers, “A new look at the organization of the
motor system,” Prog. Brain Res., 57, 381-403 (1982).
2. L. Jasmin, K. R. Gogas, S. C. Ahlgren, et al., “Walking evokes
a distinctive pattern of Fos-like immunoreactivity in the caudal
brainstem and spinal cord of the rat,” Neuroscience, 58, 275-
286 (1994).
3. A. I. Pilyavskii, A. V. Maznychenko, V. A. Maisky, et al.,
“Capsaicin-induced effects on c-fos expression and NADPH-
diaphorase activity in the feline spinal cord,” Eur. J.
Pharmacol., 521, 70-78 (2005).
4. O. V. Vlasenko, O. V. Dovgan’, V. A. Maisky, et al., “Laminar
distribution of the active spinal neurons during the feeding-
related stereotyped movements in rat,” Int. J. Physiol.
Pathophysiol., 2, 121-131 (2011).
5. S. N. Ahn, J. J. Guu, A. J. Tobin, et al., “Use of c-fos to
indentify activity-dependent spinal neurons after stepping in
intact adult rats,” Spinal Cord, 44, 547-559 (2006).
6. S. Saito, G. J. Kidd, B. D. Trapp, et al., “Rat spinal cord
neurons contain nitric oxide synthase,” Neuroscience, 59, 447-
456 (1994).
7. A. I. Pilyavskii, V. A. Maisky, I. Kalezic, et al., “c-fos
expression and NADPH-d reactivity in spinal neurons after
fatiguing stimulation of hindlimb muscles in the rat,” Brain
Res., 923, 91-102 (2001).
8. R. C. Spike, A. J. Todd, and H. M. Johnston, “Coexistence of
NADPH diaphorase with GABA, glycine, and acetylcholine in
rat spinal cord,” J. Comp. Neurol., 335, 320-323 (1993).
9. T. C. Sardella, E. Polgár, M. Watanabe, and A. J. Todd, “A
quantitative study of neuronal nitric oxide synthase expression
in laminae I-III of the rat spinal dorsal horn,” Neuroscience,
192, 708-720 (2011).
10. S. T. Meller and G. F. Gebhart, “Nitric oxide (NO) and
nociceptive processing in the spinal cord,” Pain, 52, 127-136
(1993).
11. A. I. Pilyavskii, V. A. Maisky, A. V. Maznychenko, and
A. I. Kostyukov, “7-nitroindazole potentiates c-fos expression
induced by muscle tendon vibration in the spinal cord,” Muscle
Nerve, 45, 597-602 (2012).
12. P. K. Moore, P. Wallace, Z. Gaffen, et al., “Characterization of
the novel nitric oxide synthase inhibitor 7-nitro indazole and
related indazoles: antinociceptive and cardiovascular effects,”
Br. J. Pharmacol., 110, 219-224 (1993).
13. G. M. MacKenzie, S. Rose, P. A. Bland-Ward, et al., “Time
course of inhibition of brain nitric oxide synthase by 7-nitro
indazole,” NeuroReport, 5, 1993-1996 (1994).
14. S.-M. Hsu, L. Raine, and H. Fanger, “Use of avidin-biotin-
peroxidase complex (ABC) in immunoperoxidase techniques:
a comparison between ABC and unlabelled antibody (PAP)
procedures,” J. Histochem. Cytochem., 29, 577-580 (1981).
15. D. L. Adkins, J. Boychuk, M. S. Remple, and J. A. Kleim,
“Motor training induces experience-specific patterns of
plasticity across motor cortex and spinal cord,” J. Appl.
Physiol., 101, 1776-1782 (2006).
16. T. Herdegen and J. D. Leah, “Inducible and constitutive
transcription factors in the mammalian nervous system: control
of gene expression by Jun, Fos and Krox, and CREB/ATF
proteins,” Brain Res.-Brain Res. Rev., 28, 370-490 (1998).
17. Y. Wang, S. Pillai, J. R. Wolpaw, and X. Y. Chen, “Motor
learning changes GABAergic terminals in spinal motoneurons
in normal rats,” Eur. J. Neurosci., 23, 141-150 (2006).
18. J. Buritova and J. M. Besson, “Effect of nefopam on the spinal
nociceptive processes: a c-Fos protein study in the rat,” Eur. J.
Pharmacol., 441, 67-74 (2002).
19. I. Kalezic, A. I. Pilyavskii, V. A. Maisky, et al., “Distinctive
pattern of c-fos expression in the feline cervico-lumbar spinal
cord after stimulation of vanilloid receptors in dorsal neck
muscles,” Neurosci. Lett., 364, 94-97 (2004).
20. T. Omori, H. Kawashima, T. Kizuka, et al., “Increased c-fos
gene expression in alpha motoneurons in rat loaded hindlimb
muscles with inclined locomotion,” Neurosci. Lett., 389, 25-29
(2005).
21. O. V. Dovgan’, O. V. Vlasenko, I. L. Rokunets, et al., “Food-
procuring stereotype movements is accompanied by changes of
c-fos gene expression in the amygdala and modulation of heart
rate in rats,” Int. J. Physiol. Pathophysiol., 4, 157-170 (2013).
22. F. O. Gamboa-Esteves, I. Tavares, A. Almeida, et al.,
“Projection sites of superficial and deep spinal dorsal horn
cells in the nucleus tractus solitarii of the rat,” Brain Res.,
921, 195-205 (2001).
23. V. A. Maisky and N. Z. Doroshenko, “Catecholamine
projections to the spinal cord in the rat and their relationship
to central cardiovascular neurons,” J. Auton. Nerv. Syst., 34,
119-128 (1991).
24. D. L. McLean and K. T. Sillar, “Metamodulation of a spinal
locomotor network by nitric oxide,” J. Neurosci., 24, 9561-
9571 (2004).
25. G. Paxinos and C. Watson, The Rat Brain in Stereotaxic
Coordinates, Acad. Press, San Diego (1997).
|