Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів

Досліджували експресію раннього гена c-fos (маркера нейронної активації) та НАДФН-діафоразну реактивність (НАДФН-др) у різних структурах гіпоталамуса щурів у нормі, у стані голодування та після реалізації тривалих (чотири–12 разів за 1 хв протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів пе...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Власенко, О.В., Довгань, О.В., Пілявський, О.І., Майський, В.О., Мазниченко, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2009
Назва видання:	Нейрофизиология
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68287
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:	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів / О.В. Власенко, О.В. Довгань, О.І. Пілявський, В.О. Майський, А.В. Мазниченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 44 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-68287
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-682872019-05-25T20:10:07Z Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів Власенко, О.В. Довгань, О.В. Пілявський, О.І. Майський, В.О. Мазниченко, А.В. Досліджували експресію раннього гена c-fos (маркера нейронної активації) та НАДФН-діафоразну реактивність (НАДФН-др) у різних структурах гіпоталамуса щурів у нормі, у стані голодування та після реалізації тривалих (чотири–12 разів за 1 хв протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів передньою кінцівкою. The expression of early c-fos gene (marker of neuronal activation) and NADPH-diaphorase reactivity (NADPH-dr) was studied in various hypothalamic structures of rats in the norm, in the state of starvation, and after realization of long-lasting (repeated 4 to 12 times per minute for 30 min) motivated stereotyped food-procuring forelimb movements. 2009 Article Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів / О.В. Власенко, О.В. Довгань, О.І. Пілявський, В.О. Майський, А.В. Мазниченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 44 назв. — укр. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68287 612.826.4 uk 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	Ukrainian
description	Досліджували експресію раннього гена c-fos (маркера нейронної активації) та НАДФН-діафоразну реактивність (НАДФН-др) у різних структурах гіпоталамуса щурів у нормі, у стані голодування та після реалізації тривалих (чотири–12 разів за 1 хв протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів передньою кінцівкою.
format	Article
author	Власенко, О.В. Довгань, О.В. Пілявський, О.І. Майський, В.О. Мазниченко, А.В.
spellingShingle	Власенко, О.В. Довгань, О.В. Пілявський, О.І. Майський, В.О. Мазниченко, А.В. Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів Нейрофизиология
author_facet	Власенко, О.В. Довгань, О.В. Пілявський, О.І. Майський, В.О. Мазниченко, А.В.
author_sort	Власенко, О.В.
title	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
title_short	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
title_full	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
title_fullStr	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
title_full_unstemmed	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
title_sort	зміни експресії с-fos та надфн-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів
publisher	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68287
citation_txt	Зміни експресії с-fos та НАДФН-діафоразної активності в структурах гіпоталамуса щурів, пов’язані з харчовою депривацією та реалізацією оперантних їжодобувних рухів / О.В. Власенко, О.В. Довгань, О.І. Пілявський, В.О. Майський, А.В. Мазниченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 2. — С. 173-182. — Бібліогр.: 44 назв. — укр.
series	Нейрофизиология
work_keys_str_mv	AT vlasenkoov zmíniekspresíísfostanadfndíaforaznoíaktivnostívstrukturahgípotalamusaŝurívpovâzanízharčovoûdeprivacíêûtarealízacíêûoperantnihížodobuvnihruhív AT dovganʹov zmíniekspresíísfostanadfndíaforaznoíaktivnostívstrukturahgípotalamusaŝurívpovâzanízharčovoûdeprivacíêûtarealízacíêûoperantnihížodobuvnihruhív AT pílâvsʹkijoí zmíniekspresíísfostanadfndíaforaznoíaktivnostívstrukturahgípotalamusaŝurívpovâzanízharčovoûdeprivacíêûtarealízacíêûoperantnihížodobuvnihruhív AT majsʹkijvo zmíniekspresíísfostanadfndíaforaznoíaktivnostívstrukturahgípotalamusaŝurívpovâzanízharčovoûdeprivacíêûtarealízacíêûoperantnihížodobuvnihruhív AT mazničenkoav zmíniekspresíísfostanadfndíaforaznoíaktivnostívstrukturahgípotalamusaŝurívpovâzanízharčovoûdeprivacíêûtarealízacíêûoperantnihížodobuvnihruhív
first_indexed	2025-07-05T18:08:08Z
last_indexed	2025-07-05T18:08:08Z
_version_	1836831357295132672
fulltext	НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 173 УДК 612.826.4 О. В. ВЛАСЕНКО1, О. В. ДОВГАНЬ1, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ2, В. О. МАЙСЬКИЙ2, А. В. МАЗНИЧЕНКО2 ЗМІНИ ЕКСПРЕСІЇ с-fos ТА НАДФН-ДІАФОРАЗНОЇ АКТИВНОСТІ В СТРУКТУРАХ ГІПОТАЛАМУСА ЩУРІВ, ПОВ’ЯЗАНІ З ХАРЧОВОЮ ДЕПРИВАЦІЄЮ ТА РЕАЛІЗАЦІЄЮ ОПЕРАНТНИХ ЇЖОДОБУВНИХ РУХІВ Надійшла 20.03.09 Досліджували експресію раннього гена c-fos (маркера нейронної активації) та НАДФН- діафоразну реактивність (НАДФН-др) у різних структурах гіпоталамуса щурів у нор- мі, у стані голодування та після реалізації тривалих (чотири–12 разів за 1 хв протягом 30 хв) мотивованих стереотипних їжодобувних рухів передньою кінцівкою. Порівняно з контролем у щурів у стані голодування щільність (кількість одиниць у 40-мікрометро- вому зрізі на тест-ділянці 200 × 200 мкм2) Fos-імунореактивних (Fos-ір) нейронів була вірогідно більшою (Р < 0.05) у мілкоклітинній частині паравентрикулярного ядра (Ра), супраоптичному (SO) й медіальному преоптичному (МРО) ядрах, передній гіпотала- мічній області (АН) та латеральному гіпоталамічному ядрі (LH). У дорсомедіальному (DMD) і вентромедіальному (VMHD) гіпоталамічних ядрах цей показник не відрізнявся від контрольних значень. Після реалізації твариною інтенсивних унілатеральних опе- рантних рухів вища щільність мічених нейронів (порівняно з такого у контрольних та голодуючих тварин) була виявлена в Pа, SO, МРО та DMD, менша – у LH та VMH. НАДФH- др-нейрони (тобто ті, що вміщують NO-синтазу) спостерігались у багатьох ядрах гіпо- таламуса, а найбільша щільність таких NO-генеруючих нейронів була зареєстрована в Pa, SO, MPO i DMD. Переважна більшість Fos-ір- та НАДФH-др-нейронів у тварин після реалізації стереотипних їжодобувних рухів були виявлені в Ра та SO. Відмічена специфіка змін кількості Fos-ір- та НАДФH-др-нейронів в ядрах гіпоталамуса, віро- гідно, відображає причетність цих структур до регулювання автономних функцій при реалізації оперантних рефлексів та адаптації функції серцево-судинної системи щодо відповідного інтенсивного фізичного та емоційного навантаження. КЛЮЧОВІ СЛОВА: мотивація, оперантний їжодобувний рефлекс, c-fos-експресія, синтаза оксиду азоту, гіпоталамус. 1 Вінницький національний медичний університет ім. М. І. Пирогова МОЗ України (Україна). 2 Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ (Україна). Ел. пошта: vlasenko@vsmu.vinnica.ua (О. В. Власенко). ВСТУП Організація аферентних та еферентних зв’язків гіпоталамуса свідчить про те, що цей комплекс структур є виключно важливим мозковим центром, причетним до виконання соматичних, вегетатив- них та ендокринних функцій. Аферентні впливи, які надходять до гіпоталамуса, інтегруються в його численних ядрах, а вихідні впливи, сигнали з яких надходять до центральних структур і координують моторні та ендокринні функції, істотною мірою пов’язані з регуляцією харчової поведінки та клі- тинного метаболізму [1]. Різні ядра гіпоталамуса мають між собою реципрокні структурно-функціо- нальні зв’язки [2–4]. Особливу увагу привертають взаємні проекції нейронних структур дорсомеді- альних (DMD) і паравентрикулярних (Ра) ядер з латеральним ядром (LH) [5–7], оскільки DMD і LH входять до складу „часового механізму” циклічно- го генератора прийому їжі [8]. Раніше було показано, що після тривалого від- сторонення тварин від їжі (харчової депривації) відбувалося помітне збільшення клітинної актив- НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2174 ності (згідно з характером експресії c-fos) у таких ядрах, як LH і Ра [9, 10]. У той же час білатеральне руйнування цих ядер не призводило до зникнення їжодобувної поведінки [11]. Тому можна припусти- ти, що в ініціації та регуляції їжодобувної поведін- ки беруть участь також інші ядра гіпоталамуса [12] та субпопуляції нейронів інших фенотипів. До та- ких нейронів, можливо, відносяться клітини, які ге- нерують оксид азоту (NO). Концентрація нейронної ізоформи синтази NO (NOS) у гіпоталамусі досить значна [13]. Було встановлено, що інтрагіпотала- мічні ін’єкції попередників NO відчутно впливають на вивільнення як збуджуючих, так і гальмівних ме- діаторів у супраоптичному ядрі (SO) [14], а інакти- вація гена нейронної NOS призводить до зниження секреції вазопресину (на відміну від такої оксито- цину) [15]. Метою нашого дослідження було встановлен- ня розподілу Fos-імунореактивних (Fos-ір) та НАДФН-д-реактивних (НАДФН-др) нейронів у різних ядрах гіпоталамуса в умовах голодування тварин (відсторонення від їжі, харчової депривації) та після посилення моторної активності, спрямо- ваної на досягнення й захват їжі (унілатеральних оперантних їжодобувних рухів передньою кінців- кою) [10]. Особливу увагу було приділено вивчен- ню змін у тих ядрах гіпоталамуса, які причетні до прямих або опосередкованих впливів на коркові та підкоркові структури, задіяні у формуванні мотор- них команд. МЕТОДИКА Експериментальні групи. У дослідах були викори- стані три групи щурів-самців лінії Вістар масою 250–300 г: група 1 – контрольна (n = 4), група 2 – тварини, які голодували протягом трьох днів при вільному доступі до води (n = 4), і група 3 – тва- рини, які виконували мотивовані оперантні їжо- добувні рухи (n = 4). У тварин групи 3, що зна- ходились у стані харчової мотивації (голодування протягом дня перед кожним тренуванням), виробля- ли стерео типні оперантні рефлекторні рухи перед- ньою лівою кінцівкою і пальцями, які забезпечува- ли захоплення харчових кульок з годівниці (близько 150–200 штук за один сеанс, чотири–12 захватів їжі на 1 хв; 12 тренувальних сеансів по 30 хв протягом 12 днів). Усі експериментальні процедури були викона- ні відповідно до Європейської директиви Ради спів- товариств від 24 листопада 1986 р. (86/609/ЕЕС). Фіксація. Щурів груп 1, 2 та 3 (останніх – через 2 год після закінчення 12-ї тренувальної сесії) під глибоким наркозом (пентобарбітал натрію, 90 мг/кг, внутрішньоочеревинно; «Sigma», США) перфузу- вали інтракардіально через висхідну аорту спочат- ку сольовим фосфатним буфером – ФБ (250 мл), що вміщував 0.2 % нітриту натрію та 25000 од/л гепарину. Перфузію продовжували 4 %-вим пара- формальдегідом, розчиненим у ФБ (0.1 М, 500 мл, рН 7.3). Головний мозок кожної тварини швид- ко виділяли й додатково фіксували протягом 12 год, а потім з метою кріопротекції витримува- ли 48 год при 4 °С у 30 %-вому розчині сахарози, що готували на ФБ. На заморожуючому мікрото- мі виготовляли фронтальні зрізи мозку товщиною 40 мкм, котрі збирали в лунки із сольовим ФБ для подальшого імуногістохімічного й гістохімічного забарвлювання. Fos-імуногістохімія. Виявлення Fos-ір-ядер (ядер мічених нейронів) проводили за допомогою стандартної авідин-біотин-пероксидазної методи- ки з використанням поліклональних кролячих ан- титіл щодо ядерного білка c-Fos (Ab-5; «Oncogene Research», США) та комерційного набору ABC (PK 4001; «Vector», США) [16, 17]. Підрахунок Fos-ір- ядер нейронів у структурах гіпоталамуса здійсню- вався із застосуванням оптичного мікроскопа при збільшеннях ×250 або ×400; локалізація відповід- них клітин визначалася за атласом [18]. Мічені нейрони ідентифікували по темно-коричневому за- барвленню їх ядер. НАДФН-діафоразна гістохімія. Для виявлення НАДФН-др-нейронів зрізи додатково витримува- ли 1 год при 37 °С у ФБ (0.1 М, рН 7.3), що вміщу- вав 0.3 % детергента Triton Х-100, 0.2 мг/мл нітро- блакитного тетразолію та 0.5 мг/мл редукованого β-НАДФН («Sigma», США) [19]. НАДФН-др-ней- рони ідентифікували в зрізах мозку за блакитним забарвленням їхньої цитоплазми. Статистика. Щільність Fos-ір-, НАДФН-др- ней ронів та клітин з подвійним забарвленням (кількість мічених клітин на тест-площах зрізів мозку 200 × 200 мкм2) підраховували в передній гіпоталамічній ділянці (АН), дорсальній частині DMD, дорсальній і вентральній частинах латераль- ної гіпоталамічної області (LHD і LHV відповідно), медіальному преоптичному ядрі (MPO) та SO, пе- редній та медіальній (мілкоклітинній) частинах па- равентрикулярного гіпоталамічного ядра (РаАР та РаМР відповідно), сірому горбику (ТС), а також у дорсальній і вентральній частинах вентрального О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ДОВГАНЬ, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ та ін. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 175 гіпоталамічного ядра (VMHD і VMHV відповідно) на рівнях від –1.3 до –2.8 мм від брегми (за атла- сом [18]). Середня щільність Fos-ір- та НАДФН- др-нейронів у зрізі мозку товщиною 40 мкм на тест-площах ядер гіпоталамуса розраховувалася згідно з даними по трьох-чотирьох зрізах, отрима- них від кожної тварини всіх трьох груп. Для кожної структури підраховували до 20 значень щільності мічених нейронів та клітин з подвійним міченням у межах окремих тест-ділянок. Значення середніх щільностей мічених клітин у різних структурах гі- поталамуса порівнювали за допомогою двопара- метричного статистичного дисперсійного аналізу варіацій (ANOVA) і (додатково) post hoc-аналізу Ньюмена – Кеулса. Міжгрупові різниці вважалися вірогідними при Р < 0.05. РЕЗУЛЬТАТИ Fos-імунореактивність в ядрах гіпоталамуса. Іс- тотна Fos-імунореактивність була зареєстрована у піддослідних тварин усіх трьох груп в ядрах пе- реднього (AH), латерального (LHD, LHV), дорсо- медіального (DMD) і вентромедіального (VMHD, VMHV) відділів гіпоталамуса, а також у Pa, SO, MPO і TC на його ростральному (–1.3...–1.8 мм від брегми) і середньому (–2.12...–2.8 мм) рівнях. У щурів контрольної групи щільність Fos-ір-клітин на ростральних рівнях у РаАР, LHD, LHV, SO та MPO була незначною (три–п’ять мічених клітин у 40-мікрометровому зрізі на площі 200 × 200 мкм2). На рівні ж –2.12 мм щільність таких клітин була ви- щою, досягаючи п’яти–семи Fos-ір-клітин у LHD і LHV і близько 12 клітин у РаМР. Відмітимо, що в АН на цих рівнях щільність імунореактивних клі- тин складала близько восьми одиниць. На рівнях –2.3...–2.8 мм у VMHD, VMHV, DMD та TC серед- ня щільність Fos-ір-нейронів була значно вищою (у межах 14–18 клітин) (рис. 1). Таким чином, у різ- них гіпоталамічних ядрах контрольної групи тварин спостерігалася наступна послідовність значень се- редньої щільності мічених Fos-ір-нейронів: LHD < < LHV < AH < PaМР < DMD < VMHD < VMHV < TC. Порівняно з тим, що відмічалося в контролі, у тварин після періоду голодування (група 2) рівень експресії c-fos у багатьох гіпоталамічних структу- рах на рівнях від –1.3 до –2.12 мм від брегми був вірогідно більшим. Найвища середня щільність Fos-ір-нейронів була зареєстрована в РаМР (30.1 ± ± 1.9), АН (26.9 ± 2.0) і МРО (24.5 ± 2.4 міченого нейрона в тест-ділянці) (рис. 1; 2), а найменша – у VMHV та SO (3.3 ± 0.8 та 4.06 ± 0.6 міченої клітини відповідно). У той же час щільність таких клітин у VMHV і TC на рівнях –2.3 та –2.8 мм була вірогідно нижчою (Р < 0.05), а у VMHD та DMD вона взагалі істотно не відрізнялася від контрольних показни- ків (Р > 0.05) (рис. 1). Порівняно з контрольними щурами та тварина- ми після харчової депривації щури, котрі реалізу- вали оперантні рухи (група 3), демонстрували дуже високі значення середньої щільності Fos-ір-нейро- нів у РаАР, МРО, DMD і SO (45.4 ± 2.3, 35.9 ± 2.5, 25.1 ± 1.2 та 23.4 ± 0.8 Fos-ір-нейрона відповідно) (рис. 1; 3). Цей показник був досить незначним у VMHV та VMHD (3.2 ± 0.6 та 4.8 ± 0.8 Fos-ір-клі- тини відповідно). Відмітимо, що в РаАР, яке є од- ним з основних нейросекреторних ядер гіпотала- муса і джерелом проекцій у задню долю гіпофіза, середня щільність мічених клітин у тварин групи 2 була в два рази, а у тварин групи 3 – у десять разів більшою, ніж відповідні значення у щурів в групі контролю (рис. 1). Висока щільність Fos-ір-нейро- нів була зареєстрована у голодуючих щурів та тих, що виконували оперантні рухи, також у мігрую- чих острівцях нейросекреторних нейронів (Асс) у межах LHV (рис. 2, Б). Важливо відзначити, що у щурів груп 2 та 3 Fos-ір-нейрони майже рівномір- но розподілялися в різних структурах переднього й середнього гіпоталамуса по обидва боки мозку, тобто ознак іпси- або контралатерального прева- лювання кількості таких одиниць практично не спостерігалося. НАДФН-д-реактивність в ядрах гіпоталаму- са. НАДФН-др-нейрони, тобто клітини, котрі вмі- щували NOS, були присутні в багатьох структурах гіпоталамуса. Висока щільність таких нейронів (від 300 до 1000 одиниць на площі зрізу 200 × 200 мкм2) виявлялась у VMHD, VMHV, PaAP та SO під- дослідних тварин усіх трьох груп (рис. 1). Окре- мі нейрони проявляли подвійну Fos-позитивність та НАДФН-д-реактивність. У контрольних тварин нейрони з подвійним забарвленням спостерігалися здебільшого в PaМP на рівні –2.12 мм та в VMHD і VMHV на рівнях –2.3 та –2.8 мм від брегми. Серед- ня щільність (Fos + НАДФН-д)-позитивних нейро- нів у відмічених ядрах дорівнювала 3.8 ± 0.4, 8.0 ± ± 1.0 і 5.5 ± 2.5 на тест-ділянку відповідно. У тварин після харчової депривації (група 2) щільність та- ких нейронів була помітно більшою в PaМP (12.9 ± ± 1.0 нейрона) і незначною в VMHD і VMHV. Піс- ля здійснення щурами численних оперантних рухів ЗМІНИ ЕКСПРЕСІЇ с-fos ТА НАДФН-ДІАФОРАЗНОЇ АКТИВНОСТІ В СТРУКТУРАХ ГІПОТАЛАМУСА НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2176 Р и с. 1. Діаграми значень середньої щільності Fos-імунореактивних і НАДФН-діафоразореактивних (NOS-вмісних) нейронів у різних структурах гіпоталамуса. Заштриховані, сірі й чорні стовпчики – середня щільність (± похибка середнього) NOS-, Fos-позитивних та ПЗ (подвійно забарвлених, Fos + НАДФН-д) нейронів відповідно в різних структурах гіпоталамуса (унілатерально на різних фронтальних рівнях від –1.3 до –2.8 мм від брегми, за атласом [18], на тест-площах зрізів мозку 200 × 200 мкм2). Зірочками над стовпчиками вказані випадки вірогідних різниць (Р < 0.05) між значеннями середньої щільності мічених нейронів у структурах гіпоталамуса голодуючих щурів та тварин, які виконували оперантні їжодобувні рухи (групи 2 та 3), відносно контролю (група 1), а хрестиками – випадки міжгрупових відмінностей показників у голодуючих тварин і щурів, які виконували оперантні іжодобувні рухи (група 2 порівняно з групою 3). АН – передня гіпоталамічна ділянка; DMD – дорсальна частина дорсомедіального гіпоталамічного ядра; LHD і LHV – дорсальна і вентральна частини латерального гіпоталамічного ядра відповідно; MPO – медіальне преоптичне ядро; РаАР та РаМР – передня та медіальна частини паравентрикулярного гіпоталамічного ядра відповідно; SO – супраоптичне ядро; ТС – сірий бугорок; VMHD і VMHV – дорсальна й вентральна частини вентромедіального гіпоталамічного ядра відповідно. досягнення та захвату їжі (група 3) середня щіль- ність (Fos + НАДФН-д)-позитивних нейронів була значно більшою в PaAP та SO, де вона досягала 30.0 ± 1.8 та 16.6 + 1.1 клітини на тест-ділянку від- повідно. Кількість одиниць з подвійним забарвлен- ням, тобто (Fos + НАДФН-д)-позитивних нейронів, у тварин даної групи становила близько 70 % за- гальної кількості Fos-ір-нейронів у цих ядрах (pис. 1). Треба відмітити, що лише поодинокі нейрони з подвійним забарвленням реєструвались у LHD, LHV, DMD і TC, а в AH нейрони з таким забарвлен- ням взагалі виявлені не були. + + + + + + + + + + О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ДОВГАНЬ, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ та ін. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 177 Р и с. 2. Мікрофотографії Fos-імунореактивних (Fos-ip) та НАДФН-діафоразореактивних (НАДФН-др) нейронів у різних структурах гіпоталамуса правої півкулі мозку голодуючих щурів; фронтальні рівні –2.12 (А–В) та –1.40 (Г) мм від брегми. Чорними стрілками позначені Fos-ір-ядра мічених нейронів, білими – НАДФН-др-нейрони, подвійними білими – Fos + НАДФН-д- позитивні клітини. Асс – додаткові нейросекреторні ядра; АН – передня гіпоталамічна область; f – склепіння; LHD і LHV – дорсальна й вентральна частини латерального гіпоталамічного ядра відповідно; opt – оптичний тракт; ox – оптичний перехрест; РаМР і РаРо – медіальна (мілкоклітинна) і задня (крупноклітинна) частини паравентрикулярного гіпоталамічного ядра відповідно; SO – супраоптичне ядро; ТС – сірий бугорок; 3V – 3-й мозковий шлуночок. Масштаб 100 мкм дійсний для всіх фрагментів. ЗМІНИ ЕКСПРЕСІЇ с-fos ТА НАДФН-ДІАФОРАЗНОЇ АКТИВНОСТІ В СТРУКТУРАХ ГІПОТАЛАМУСА НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2178 Р и с. 3. Мікрофотографії Fos-імунореактивних та НАДФН-діафоразореактивних нейронів у різних структурах гіпоталамуса правої півкулі мозку щурів, що виконували оперантні їжодобувні рухи лівою кінцівкою (група 3), на фронтальних рівнях –1.80 (А, Б) та –1.40 (В, Г) мм від брегми. Позначення ті ж самі, що й на рис. 2. О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ДОВГАНЬ, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ та ін. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 179 ОБГОВОРЕННЯ Порівняльне дослідження розподілу Fos-імуно- реактивності та НАДФН-д-реактивності у різних структурах гіпоталамуса ми провели в трьох групах експериментальних тварин, які відрізнялись одна від одної за рівнем харчової мотивації та інтен- сивністю моторного компонента їжозалежної пове- дінки. Вони відносилися, відповідно, до контроль- ної групи, групи голодуючих тварин та тварин, що здійснювали мотивовані їжодобувні рухи. У прото- колі цих досліджень було передбачено, що тварини групи 3 отримували їжу не з відкритої легкодоступ- ної годівниці, а із спеціальної годівниці-циліндра. Щури даної групи повинні були виконувати інтен- сивні та досить складні їжодобувні рухи. Їжодобув- на моторна активність складалась із рухів досяг- нення, захвату їжі, вивільнення кінцівки з циліндра та поїдання їжі. Для підсилення моторної складо- вої та збереження високого рівня мотивації експе- рименти організовували таким чином, що реаліза- ція оперантних їжодобувних рефлексів протягом сеансу не забезпечувала повного насичення тварин групи 3. У контрольних щурів, які перебували на збалан- сованому раціоні з вільним доступом до їжі, най- більш інтенсивна експресія c-fos була виявлена в Pa, медіальній групі гіпоталамічних ядер (VMHD і VMHV), а також у DMD і TC. На відміну від контро- лю у тварин у стані голоду відмічалася значно збільшена кількість Fos-ір-нейронів у переважній частині ядер гіпоталамуса. Найвищі значення щіль- ності спостерігалися в АН, МРО, Ра/РаМР та в ла- теральних ядрах (LHD і LHV). Таке підвищення ін- тенсивності експресії c-fos у Pa можна співставити з подібними змінами в латеральному гіпоталамусі при очікуванні їжі на проміжній стадії насичення [12]. Активовані нейрони в цих ядрах були іденти- фіковані як орексинергічні клітини [20]. Високий рівень активації нейронів в АН і МРО (які дають проекції в Ра та задіяні в реалізацію нейроендо- кринних функцій) свідчить про участь двох згада- них структур у формуванні харчової мотивації та ініціації їжодобувної поведінки [21]. Вірогідно ви- щий порівняно з контролем рівень експресії c-fos у латеральних ядрах (LHD і LHV) голодуючих тва- рин підкреслює той факт, що ці структури є ком- понентами гіпоталамічного “центру голоду” [22]. Як відомо, згадані ядра у тварин відіграють клю- чову роль в організації поведінки пошуку вина- городи [23], а їх руйнування призводить до афагії [24]. У голодуючих тварин активація нейронів ме- діальних гіпоталамічних ядер (VMHD і VMHV), на відміну від такої в латеральних ядрах, була менш вираженою (рис. 1; 2). У VMHV спостерігалося на- віть деяке пригнічення експресії c-fos порівняно з контролем. Вказану медіальну групу ядер включа- ють до гіпоталамічного “центру насичення”, де- струкція якого викликає гіперфагію [22]. Робиться припущення, що активація нейронів у LHD і LHV у стані харчової депривації є одним із внутрішньо- Р и с. 4. Схема фронтальних зрізів гіпоталамічних структур переднього мозку щура на рівнях –1.40, –2.12 та –2.56 мм від брегми з показниками середньої щільності розподілу в них Fos-імунореактивних нейронів (малі чорні крапки – п’ять–10, середні – 11–20, великі –30–100 одиниць на площі зрізів 200 × 200 мкм2) і клітин з подвійною Fos + НАДФН- діафоразопозитивністю (малі зірочки – одна–чотири, середні – п’ять–вісім і великі – 18–30 одиниць). Позначення структур ті ж самі, що й на рис. 1 та 2. ЗМІНИ ЕКСПРЕСІЇ с-fos ТА НАДФН-ДІАФОРАЗНОЇ АКТИВНОСТІ В СТРУКТУРАХ ГІПОТАЛАМУСА НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2180 гіпоталамічних сигналів, пов’язаних з відсутністю насиченості, і це ініціює у даних тварин їжодобув- ну поведінку [9]. Треба зазначити, що рівні експре- сії c-fos у SО і DMD щурів груп 1 і 2 вірогідно не розрізнялися. У тварин групи 3 у Pa, МРО, SO і DMD у період здійснення інтенсивних пошукових та власне їжо- добувних рухів проявлялося вірогідне збільшення нейронної активності порівняно з її величиною в контролі (рис. 1; 3). Відомо, що надходження сиг- налів, пов’язаних з харчовою мотивацією та харчо- вою поведінкою, посилює локомоторну активність та моторні акти, пов’язані з прийомом їжі; це коре- лює з посиленням експресії c-fos у префронтальній корі [25, 26]. Важливо відмітити, що зареєстровані нами ознаки посилення нейронної активності в Pa, МРО, SO та DMD у тварин групи 3 спостерігалися паралельно з відносним зниженням такої активнос- ті в латеральних і медіальних ядрах гіпоталамуса. Більш того, порівняно з інтенсивністю експресії c-fos у LHD і LHV у VMHD і VMHV (ядрах, котрі опосередковують розвиток стану насичення) рі- вень даного корелята високої нейронної активнос- ті в згаданих вище ядрах був у два рази меншим. Такі дані свідчать про те, що піддослідні тварини групи 3 не досягали стану повного насичення та зберігали достатньо сильну мотивацію для додат- кового пошуку їжі. Певною мірою подібний розпо- діл Fos-ір-нейронів у цих структурах гіпоталаму- са було продемонстровано також після інтенсивної локомоції тварин на тредбані (тобто „нехарчової” моторної активності) [27]. Значення інтенсивності експресії c-fos у DMD у контролі і в період відсто- ронення від їжі істотно не розрізнялися. У той же час звертає на себе увагу високий рівень Fos-іму- нореактивності в цьому ядрі гіпоталамуса у тварин групи 3. Відомо, що нейронні системи DMD істот- но залучені в розвиток та координацію локомотор- ної активності [28, 29]. Дана структура надсилає ГАМК-ергічні проекції в латеральні та медіальні ядра, які також вміщують ГАМК-ергічні нейрони [30]. Логічним є припущення, що DMD функціо- нує як проміжна внутрішньогіпоталамічна струк- тура в ланцюзі передачі гальмівної інформації від латеральних і медіальних ядер до Pa [31–33]. При цьому інтенсивність експресії c-fos у Ра збільшу- ється при розгальмуванні нейронів DMD [34]. Та- ким чином, у тварин групи 3 приріст експресії c-fos у Pa (а можливо, і в MPO та SO) відбуваєть- ся внаслідок ГАМК-опосередкованого пригнічення активності нейронних систем латеральних і меді- альних ядер (треба звернути увагу на низький рі- вень експресії c-fos у даних ядрах, що видно із рис. 1) і наступного розгальмування нейронів у Pa. Як можна припустити, до активації внутрішньогіпота- ламічних гальмівних зв’язків між DMD, LHD/LHV і MHD/VMHV причетні не тільки впливи від вісце- ральних аферентів, а й сигнали від коркових та мо- зочкових моторних центрів [6, 35–37], котрі фор- мують рухові команди і регулюють інтенсивність оперантних рухів. Нещодавно було встановлено, що фізичне трену- вання диференційовано впливає на нейронну актив- ність у комплексі Pa–SO; такі впливи посилюють активність нейронів, котрі входять до автономних рефлекторних ланцюгів, і пригнічують активність нейросекреторних клітин [38]. Pa і SO розгляда- ються як ключові центри гіпоталамуса, що забезпе- чують регуляцію автономних і ендокринних функ- цій із залученням NO-ергічних систем [39]. Згідно з нашими даними, у цих структурах гіпоталамуса виявляється вища щільність NOS-вмісних нейронів та нейронів із подвійною міткою – (Fos + НАДФН- д)-позитивних (рис. 1; 4). Відомо, що нейрони різ- них підрозділів Ра є джерелами прямих низхідних шляхів до автономних центрів стовбура мозку та спинного мозку [2, 40, 41]. Показано також, що гальмування функції нейросекреторних оксито- цин- та вазопресинвмісних нейронів у гіпотала- мусі може відбуватися в результаті надходження NO-ергічних сигналів, які посилюють дію ГАМК- ергічних синаптичних входів до таких клітин [42, 43]. У той же час є дані про те, що NO не причет- ний до регуляції секреторної функції гіпоталамуса в умовах форсованого плавання тварин [13]. Мож- на припустити, що висока (Fos + НАДФН-д)-пози- тивність у Pa i SO тварин групи 3 також пов’язана з інтенсивною руховою діяльністю цих щурів. По- двійне мічення було характерним здебільшого для гіпоталамічних нейронів, які є джерелами проек- цій до автономних центрів стовбура мозку і спин- ного мозку і (в меншій мірі) для нейронів великого розміру – здогадно, нейроендокринних. Порівню- ючи отримані нами дані та результати інших до- сліджень [12, 27, 44], можна зробити припущення, що сигнали, отримані гіпоталамусом від перифе- рійних та центральних джерел в умовах реалізації інтенсивних рухів [6, 35–37], скеровані на поси- лення процесів збудження в автономних центрах і забезпечують адаптацію функцій серцево-судинної О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ДОВГАНЬ, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ та ін. НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2 181 системи до фізичного навантаження при реалізації моторних програм оперантних рефлексів. NO-опо- середковані сигнали у той же час посилюють і про- цеси гальмування в цих центрах. Роботу виконано за підтримки гранта «Молекулярні осно- ви функціонування геному – 2008–2009» НАН України. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. L. W. Swanson and G. J. Mogenson, “Neural mechanisms for the functional coupling of autonomic, endocrine and somatomotor responses in adaptive behavior,” Brain Res., 228, 1-34 (1981). 2. L. W. Swanson and H. G. Kuypers, “The paraventricular nucleus of the hypothalamus: cytoarchitectonic subdivisions and organization of projections to the pituitary, dorsal vagal complex, and spinal cord as demonstrated by retrograde fluorescence double-labeling methods,” J. Comp. Neurol., 194, 555-570 (1980). 3. L. L. Bernardis and L. L. Bellinger, “The lateral hypothalamic area revisited: ingestive behavior,” Neurosci. Biobehav. Rev., 20, 189-287 (1996). 4. L. L. Bernardis and L. L. Bellinger, “The dorsomedial hypothalamic nucleus revisited: 1998 update,” Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 218, 284-306 (1998). 5. N. S. Canteras, R. B. Simerly, and L. W. Swanson, “Organization of projections from the ventromedial nucleus of the hypothalamus: a Phaseolus vulgaris-leucoagglutinin study in the rat,” J. Comp. Neurol., 348, 41-79 (1994). 6. R. H. Thompson and L. W. Swanson, “Organization of inputs to the dorsomedial nucleus of the hypothalamus: a reexamination with Fluorogold and PHAL in the rat,” Brain Res. Brain Res. Rev., 27, 89-118 (1998). 7. M. Mieda, S. C. Williams, J. A. Richardson, et al., “The dorsomedial hypothalamic nucleus as a putative food- entrainable circadian pacemaker,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103, 12150-12155 (2006). 8. M. Angeles-Castellanos, R. Aguilar-Roblero, and C. Escobar, “c-Fos expression in hypothalamic nuclei of food-entrained rats,” Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 286, R158-R165 (2004). 9. I. E. de Araujo, R. Gutierrez, A. J. Oliveira-Maia, et al., “Neural ensemble coding of satiety states,” Neuron, 51, 483- 494 (2006). 10. О. В. Довгань, О. В. Власенко, В. О. Майський та ін., “Топографія Fos-імунореактивних та НАДФН-д-реактивних нейронів у лімбічних структурах основи переднього мозку та гіпоталамусі при реалізації мотивованих стереотипних рухів у щурів”, Нейрофизиология / Neurophysiology, 41, № 1, 19-27 (2009). 11. J. E. McMinn, C. W. Wilkinson, P. J. Havel, et al., “Effect of intracerebroventricular alpha-MSH on food intake, adiposity, c-Fos induction, and neuropeptide expression,” Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 279, R695-R703 (2000). 12. A. M. Poulin and E. Timofeeva, “The dynamics of neuronal activation during food anticipation and feeding in the brain of food-entrained rats,” Brain Res., 1227, 128-141 (2008). 13. M. Engelmann, G. Wolf, J. Putzke, et al., “Nitric oxide is not involved in the control of vasopressin release during acute forced swimming in rats,” Amino Acids, 26, 37-43 (2004). 14. M. Engelmann, G. Wolf, and T. F. Horn, “Release patterns of excitatory and inhibitory amino acids within the hypothalamic supraoptic nucleus in response to direct nitric oxide administration during forced swimming in rats,” Neurosci. Lett., 324, 252-254 (2002). 15. G. F. Orlando, K. Langnaese, C. Schulz, et al., “Neuronal nitric oxide synthase gene inactivation reduces the expression of vasopressin in the hypothalamic paraventricular nucleus and of catecholamine biosynthetic enzymes in the adrenal gland of the mouse,” Stress, 11, 42-51 (2008). 16. 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). 17. О. В. Власенко, В. О. Майський, А. В. Мазниченко та ін., “Дослідження експресії c-fos і НАДФН-діафоразної активності у спинному та головному мозку при розвитку стомлення м’язів шиї у щурів”, Фізіол. журн., 52, № 6, 3- 14 (2006). 18. G. Paxinos and C. Watson, The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, Acad. Press, San Diego (1997). 19. S. R. Vincent and H. Kimura, “Histochemical mapping of nitric oxide synthase in the rat brain,” Neuroscience, 46, 755- 784 (1992). 20. L. E. Johnstone, T. M. Fong, and G. Leng, “Neuronal activation in the hypothalamus and brainstem during feeding in rats,” Cell Metab., 4, 313-321 (2006). 21. R. B. Simerly and L. W. Swanson, “Projections of the medial preoptic nucleus: a Phaseolus vulgaris leucoagglutinin anterograde tract-tracing study in the rat,” J. Comp. Neurol., 270, 209-242 (1988). 22. T. Ono, K. Sasaki, and R. Shibata, “Feeding- and chemical- related activity of ventromedial hypothalamic neurons in freely behaving rats,” J. Physiol., 394, 221-237 (1987). 23. N. J. Marchant, A. S. Hamlin, and G. P. McNally, “Lateral hypothalamus is required for context-induced reinstatement of extinguished reward seeking,” J. Neurosci., 29, 1331-1342 (2009). 24. P. Teitelbaum and E. Stellar, “Recovery from the failure to eat produced by hypothalamic lesions,” Science, 120, 894-895 (1954). 25. C. A. Schiltz, A. E. Kelley, and C. F. Landry, “Acute stress and nicotine cues interact to unveil locomotor arousal and activity-dependent gene expression in the prefrontal cortex,” Biol. Psychiatry, 61, 127-135 (2007). 26. О. В. Власенко, А. И. Пилявский, В. А. Майский, А. В. Маз- ниченко, “Fos-иммунореактивность и НАДФН-д-реактив- ность в коре больших полушарий крыс, реализующих мотивированные стереотипные движения передней конечностью”, Нейрофизиология / Neurophysiology, 40, № 4, 351-361 (2008). 27. H. Soya, A. Mukai, C. C. Deocaris, et al., “Threshold-like pattern of neuronal activation in the hypothalamus during treadmill running: establishment of a minimum running stress (MRS) rat model,” Neurosci. Res., 58, 341-348 (2007). 28. T. C. Chou, T. E. Scammell, J. J. Gooley, et al., “Critical role of dorsomedial hypothalamic nucleus in a wide range of behavioral circadian rhythms,” J. Neurosci., 23, 10691-10702 (2003). 29. W. H. Cao, W. Fan, and S. F. Morrison, “Medullary pathways ЗМІНИ ЕКСПРЕСІЇ с-fos ТА НАДФН-ДІАФОРАЗНОЇ АКТИВНОСТІ В СТРУКТУРАХ ГІПОТАЛАМУСА НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 2182 mediating specific sympathetic responses to activation of dorsomedial hypothalamus,” Neuroscience, 126, 229-240 (2004). 30. H. Kimura and K. Kuriyama, “Distribtuion of gamma- aminobutyric acid (GABA) in the rat hypothalamus: functional correlates of GABA with activities of appetite controlling mechanisms,” J. Neurochem., 24, 903-907 (1975). 31. L. L. Bellinger and L. L. Bernardis, “The dorsomedial hypothalamic nucleus and its role in ingestive behavior and body weight regulation: lessons learned from lesioning studies,” Physiol. Behav., 76, 431-442 (2002). 32. J. J. Gooley, A. Schomer, and C. B. Saper, “The dorsomedial hypothalamic nucleus is critical for the expression of food- entrainable circadian rhythms,” Nat. Neurosci., 9, 398-407 (2006). 33. G. J. Landry, G. R. Yamakawa, I. C. Webb, et al., “The dorsomedial hypothalamic nucleus is not necessary for the expression of circadian food-anticipatory activity in rats,” J. Biol. Rhythms, 22, 467-478 (2007). 34. M. V. Zaretskaia, D. V. Zaretsky, S. Sarkar, et al., “Induction of Fos-immunoreactivity in the rat brain following disinhibition of the dorsomedial hypothalamus,” Brain Res., 1200, 39-50 (2008). 35. D. E. Haines and E. Dietrichs, “An HRP study of hypothalamo- cerebellar and cerebello-hypothalamic connections in squirrel monkey (Saimiri sciureus),” J. Comp. Neurol., 229, 559-575 (1984). 36. C. B. Saper, “Organization of cerebral cortical afferent systems in the rat. II. Hypothalamocortical projections,” J. Comp. Neurol., 237, 21-46 (1985). 37. N. S. Floyd, J. L. Price, A. T. Ferry, et al., “Orbitomedial prefrontal cortical projections to hypothalamus in the rat,” J. Comp. Neurol., 432, 307-328 (2001). 38. K. Jackson, H. M. Silva, W. Zhang, et al., “Exercise training differentially affects intrinsic excitability of autonomic and neuroendocrine neurons in the hypothalamic paraventricular nucleus,” J. Neurophysiol., 94, 3211-3220 (2005). 39. J. E. Stern, “Nitric oxide and homeostatic control: an intercellular signalling molecule contributing to autonomic and neuroendocrine integration?” Prog. Biophys. Mol. Biol., 84, 197-215 (2004). 40. H. G. Kuypers and V. A. Maisky, “Funicular trajectories of descending brain stem pathways in cat,” Brain Res., 136, 159- 165 (1977). 41. P. E. Sawchenko and L. W. Swanson, “Immunohistochemical identification of neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus that project to the medulla or to the spinal cord in the rat,” J. Comp. Neurol., 205, 260-272 (1982). 42. J. E. Stern and M. Ludwig, “NO inhibits supraoptic oxytocin and vasopressin neurons via activation of GABAergic synaptic inputs,” Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 280, R1815-R1822 (2001). 43. D. P. Li, S. R. Chen, and H. L. Pan, “Nitric oxide inhibits spinally projecting paraventricular neurons through potentiation of presynaptic GABA release,” J. Neurophysiol., 88, 2664-2674 (2002). 44. K. T. Higa-Taniguchi, F. C. Silva, H. M. Silva, et al., “Exercise training-induced remodeling of paraventricular nucleus (nor)adrenergic innervation in normotensive and hypertensive rats,” Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 292, R1717-R1727 (2007). О. В. ВЛАСЕНКО, О. В. ДОВГАНЬ, О. І. ПІЛЯВСЬКИЙ та ін.

Репозитарії

Схожі ресурси