Недостаточность дофаминергической системы мозга играет важную роль в патогенезе симптомов абсанс-эпилепсии [7] и депрессии, при этом ведущее значение имеет изменение уровня функционирования дофаминовых рецепторов второго типа (DRD2). У человека ген DRD2 находится на хромосоме 11 в области q22-23, имеет протяженность свыше 270 тысяч п.о. и содержит полиморфизм в локусе Taq1A, представленный двумя аллелями А1 и А2. У крысы рецептор дофамина второго типа DRD2 локализован на 8 хромосоме в области 8q22 - 23 и на 95 % гомологичен с геном DRD2 человека [8].
Принято считать, что причиной генерализованных форм эпилепсии (в том числе и абсанс-эпилепсии) являются функциональные нарушения в неокортексе. У пациентов, страдающих генерализованной эпилепсией, морфологический субстрат практически не исследован. Вместе с тем изучение вариабельности строения мозга человека и животных, выявление особенностей структурной организации мозга человека и животных является актуальной проблемой современной нейроморфологии [2; 9].
Cerasa A. с соавторами (2009) при изучении структур головного мозга, входящих в состав дофаминергической системы мозга, было обнаружено, что площадь черной субстанции (substantia nigra) среднего мозга у людей, гомозиготных по аллелю А1, меньше по сравнению с людьми, имеющими генотип А2 в локусе Taq 1A гена рецептора дофамина второго типа.
Известно, что у крыс линии WAG/Rij, которые являются адекватной моделью абсансной эпилепсии, периоральное поле первичной соматосенсорной коры является ведущим фокусом при инициации пик-волновых разрядов по кортикоталамическим нервным сетям в течении спонтанных абсансных судорог (кортикоталамическая гипотеза) [2].
Целью исследования было выявить удельное соотношение площади V-VI слоев периорального поля первичной соматосенсорной коры у крыс линии WAG/Rij с различиями в генотипе по локусу Taq 1A гена рецептора дофамина второго типа DRD2
Материал и методы
Работа выполнена на 14 самцах крыс линии WAG/Rij в возрасте 6 месяцев, различающихся генотипом по локусу Taq 1 гена рецептора дофамина второго типа (DRD2). Крысы первой группы были гомозиготными по первому аллелю и обозначены нами как группа А1А1, крысы второй группы были гомозиготными по второму аллелю и обозначены как группа А2А2 [1]. После фиксации головного мозга в 4 %-ном параформальдегиде на фосфатном буфере готовили фронтальные срезы толщиной 10 мкм. Препараты окрашивали крезиловым фиолетовым по Нисслю. Фотографии микропрепаратов были получены с помощью микроскопа при увеличении 4×10 и фотокамеры Canon (Canon PowerShot А 540 Китай). Было обработано 252 фотографий.
Морфологические особенности коры крыс двух линий оценивали на основании следующих критериев: площадь периорального поля первичной соматосенсорной коры (S1) в мм2, площадь 5-6 слоев периорального поля S1 и соотношение площади 5-6 слоев периорального поля S1 к общей площади периорального поля S1, выраженное в процентах (удельная площадь). Площади исследуемых областей определяли на компьютере с помощью электронной линейки Universal Desktop Ruler 2.5, (AVP Soft, USA). Для определения границ периорального поля первичной соматосенсорной коры на полученных микрофотографиях был использован атлас мозга [10].
Для определения площади 5-6 слоев вторичной соматосенсорной коры были получены фотографии микропрепаратов при увеличении 40×10. Границы слоев определяли визуально, ориентируясь на примерную глубину и форму клеток, заполняющих слои. В пятом слое определяли крупные пирамидные клетки, шестой слой заполнен округлыми, веретенообразными и пирамидными клетками.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты проведенных измерений удельной площади и использованные для расчета удельной площади абсолютные величины приведены в таблице. (Данные представлены в виде средней арифметической ±ст. ошибки среднего).
Полученные результаты показывают, что при сравнении удельной площади периорального поля первичной соматосенсорной коры получены значимые различия между показателями крыс группы А1А1 и А2А2. По данным таблицы мы можем отметить, что удельная площадь исследуемой области достоверно больше у крыс группы А2А2 (32,3 ± 0,44) по сравнению с группой А1А1 (29,8 ± 0,42).
Сопоставляя полученные результаты с ранее проведенными исследованиями [6], можем отметить, что нами была обнаружена схожая картина, а именно: удельная площадь V-VI слоев периорального поля первичной соматосенсорной коры у крыс, гомозиготных по аллелю А1 в локусе Taq1A DRD2, меньше по сравнению с крысами, гомозиготными по аллелю А2 в данном локусе.
Сравнительная характеристика удельной площади периорального поля
первичной соматосенсорной коры между группами А1А1 и А2А2
|
Площадь |
Площадь 5-6 слоев |
Удельная площадь, % |
||||
|
Субпопуляция |
А1А1 |
А2А2 |
А1А1 |
А2А2 |
А1А1 |
А2А2 |
|
Mean±St.err. |
1,88±0,02 |
2,57±0,03 |
0,56±0,01 |
0,82±0,01 |
29,8±0,42 |
32,3±0,44 |
|
t |
17,4 |
18,9 |
3,95 |
|||
|
p |
0,01 |
0,01 |
0,04 |
|||
Согласно кортикоталамической теории первоначальный «ведущий» спайк всегда появляется в относительно ограниченной области - периоральном поле сенсомоторной коры. Именно эта область предрасположена к генерации осцилляторной активности. Осцилляторная активность вызывает в нервных сетях возбуждение, достаточное, чтобы преодолеть тормозный контроль. Спонтанные или вызванные синхронные разряды небольшого числа пирамидных клеток V слоя коры могут в таких условиях быстро покинуть данную область и распространиться [2]. Характерной чертой строения пирамидных нейронов нижних слоев сенсомоторной коры является наличие коллатералей у аксонов. Через коллатерали осуществляется взаимодействие между отдельными пирамидными нейронами подкорковых образований [5]. Пасиковой с соавторами (2000) была показана хорошо выраженная корреляция между числом больших пирамидных клеток V слоя и степенью синхронизации эпилептических потенциалов между пространственно распределенными участками коры, при этом участвуют длинные аксональные горизонтальные коллатерали. Важность внутрикорковых процессов для синхронизации согласуется с данными, полученными для крыс линии WAG/Rij, у которых в течение пик-волновых разрядов наибольшие интракортикальные токи возникают в результате корково-коркового синаптического взаимодействия [9].
В ранее проведенных исследованиях нами была обнаружена, более выраженная эпилептическая активность у крыс группы А1А1. Крысы данной группы имели достоверно большую продолжительность и количество пик-волновых разрядов в ЭЭГ соматосенсорной коры по сравнению с крысами группы А2А2 [3].
Учитывая данные по количественным характеристикам пик-волновых разрядов и различия, полученные в настоящей работе, можно сделать предположение, что процессы внутрикорковой синхронизации у крыс группы А1А1, гомозиготных по первому аллелю в локусе Taq 1A гена рецептора дофамина второго типа DRD2, более выражены.
Список литературы
- Калимуллина Л.Б., Ахмадеев А.В., Бикбаев А.Ф., Баязитова Л.И. Материалы V съезда Российского общества медицинских генетиков // Медицинская генетика. - 2005. - № 4. - С. 150.
- Меерен Х.К.М., Ван Луителлаар Е.Л.Дж.М., Лопес да Сильва Ф.Х., Бердиев Р.К., Чепурнова Н.Е., Чепурнов С.А., Кунен А.М.Л.. Кортикоталамическая теория происхождения генерализованных пик-волновых разрядов // Успехи физиологических наук. - 2004. - Т. 35, №1. - С. 3-19.
- Мусина А.М., Калимуллина Л.Б. Частотно-временная характеристика пик-волновых разрядов в электроэнцефалограмме крыс с различиями в аллельной структуре гена рецептора дофамина второго типа (DRD2) // Фундаментальные исследования. - 2010. - № 6. - С. 7-13.
- Пасикова Н.В., Марченко В.Г., Косицын Н.С. Структурные основы процессов внутрикорковой синхронизации эпилептических потенциалов в сенсомоторной области неокортекса крыс // Физиологический журнал. - 2000. - №86 (5). - С. 532-540.
- Чиженкова Р.Г. Структурно-функциональная организация сенсомоторной коры. - М.: Наука, 1986.
- Cerasa A., Gioia M.C., Tarantino P. The DRD2 TaqIA polymorphism associated with changed midbrain volumes in healthy individuals // Genes Brain Behav. - 2009. - №8 (4) Jun. - Р. 459-63.
- Deransart C., Riban V., Marescaux C., Depaulis A. Dopamine in the striatum modulates seizures in a genetic model of absence epilepsy in the rat // Neuroscience. - 2000. - Vol. 100. - Р. 335-344.
- Jonathan M., Sagvolden T. Sequence analysis of DRD2, DRD4, and DAT in SHR and WKY rat strains // Behav and Brain Function. - 2005. - V. 24. - Р. 112-117.
- Kandel A., Buzsaki G. Cellular-synaptic generation of sleep spindles, spike-and-wave discharges, and evoked thalamocortical responses in the neocortex of the rat // J. Neurosci. - 1997. - V. 17(17). - P. 6783-6797.
- Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. - Sydney: Academic, 1998.