Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Котельникова С.В. 1 Швецова Н.Г. 1 Котельников А.В. 1

---

1 ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», Астрахань

Изучено морфофункциональное состояние супраоптического ядра пептидэргической системы гипоталамуса самцов и самок белых крыс в условиях кадмиевой интоксикации в разные сезоны года. Выявлены закономерности изменения синтетической активности крупноклеточного ядра гипоталамуса, обусловленных воздействием токсиканта (хлорид кадмия) у экспериментальных животных в разные сезоны года. Проанализированы половые особенности в реакции нейронов супраоптического ядра на токсическое действие соли кадмия.

Статья в формате PDF

307 KB

кадмий

супраоптическое ядро гипоталамуса

сезоны года

1. Анищенко Т.Г. Половые аспекты проблемы стресса и адаптации // Успехи современной биологии. – 1991. – Т. 111, Вып. 3. – С. 460–475.

2. Бахтизина Г.З., Биктимирова Г.А., Формирование структурно-функциональных взаимоотношений органов нейроэндокринной системы при отравлениях промышленными экотоксикантами // Нейроэндокринология-2000: тезисы докладов 5-й Всероссийской конференции. – СПб., 2000. – С. 21.

3. Экотоксикология / А.И. Головко, С.А. Куценко, Ю.Ю. Ивницкий и др. – СПб.: НИИХВ СПбГУ, 1999. – 124 с.

4. Экологическая безопасность и здоровье / под ред. И.Н. Полунина – Астрахань: Изд-во АГМА, 2000. – 145 с

5. Aaron Uschakov, Hui Gong, Dennis McGinty, Ronald Szymusiak (2006) Sleep-active neurons in the preoptic area project to the hypothalamic paraventricular nucleus and perifornical lateral hypothalamus // European Journal of Neuroscience. – 2006. – Vol. 23 (12). – P. 3284–3296.

6. Cano P., Poliandri A.H., Jimnez V., Cardinali D.P., Esquifino A.I. Cadmium-induced changes in Per 1 and Per 2 gene expression in rat hypothalamus and anterior pituitary: effect of melatonin // Toxicol Lett. – 2007. – Vol. 172(3) – P. 131.

7. Caride A., Fernandez-Perez B., Cabaleiro T., Bernardez G., Lafuente A. Cadmium chloride exposure modifies amino acid daily pattern in the mediobasal hypothalamus in adult male rat // J. Appl Toxicol. – 2010. – №1. – P. 84–90.

8. Jarup L., Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 2009. – №3. – P. 201–208.

9. Templeton D.M., Liu Y. Multiple roles of cadmium in cell death and survival // Chem. Biol. Interact. – 2010. – №2. – P. 267–275.

Среди экотоксикантов тяжелые металлы занимают особое положение, поскольку их содержание в окружающей среде постоянно увеличивается за счет возрастания антропогенного пресса на природные экосистемы [4]. Кадмий является одним из высокотоксичных металлов, вызывающих множественные патологические изменения в организме [8, 9]. Он действует на самые разные органы и системы. В мозге этот токсикант способен вызывать деградацию нейронов в целом, а в частности приводит к деструктуризации нервных клеток в гипоталамусе, повреждение которого проявляется в изменении морфофункционального состояния нейроэндокринных центров [5, 6, 7].

Установленные эффекты кадмия (от гипертонии до канцерогенеза) наряду с его широким и все возрастающим использованием и накоплением в окружающей среде позволяют считать, что этот металл представляет наивысшую угрозу человечеству, как экополлютант [3].

В литературе имеются сведения, что токсичность многих ксенобиотиков для организмов разного пола неодинакова. Существенно различны скорость и характер метаболизма чужеродных соединений. Наиболее изучены различия в чувствительности самцов и самок к токсикантам у грызунов [1, 3].

Многие биологические процессы, такие как синтез ДНК, РНК, белков, нейромедиаторов, активность энзимов, гормонов, параметры гемодинамики, рН мочи, количество электролитов в моче, температура тела, количество форменных элементов в крови, гормональная активность, интенсивность обмена веществ и т.д. - постоянно, достаточно ритмично изменяются во времени.
У человека и животных выявлено более 100 ритмических изменений различных характеристик и функций организма. Естественно, что чувствительность организма к токсикантам также постоянно изменяется.

Не исключено, что наблюдаемые годичные изменения чувствительности к токсикантам, которые отмечаются и у теплокровных, связаны с колебаниями среднесуточной температуры и влажности воздуха. Максимальная токсичность выявляется, по литературным данным, в теплое время года [2].

В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение морфофункционального состояния супраоптического ядра гипоталамуса в условиях кадмиевой интоксикации в разные сезоны года.

Материал и методы исследований

Работа выполнена на 53 белых беспородных крысах в зимний, весенний, летний и осенний периоды. В каждой серии экспериментов животных, как самцов, так и самок, делили на 2 группы: контрольную и опытную. Крысам опытной группы ежедневно вводили раствор, содержащий CdCl2 из расчета 2 мг на 100 г массы тела, в течение 15 дней. Раствор с кадмием вводили внутрижелудочно с помощью зонда, поскольку данный путь поступления кадмия является наиболее адекватным для естественных экосистем.

По окончании эксперимента животных декапитировали под хлоральгидратным наркозом (25 мг на 100 г массы тела внутрибрюшинно), после чего извлекали гипоталамус.

Ткань гипоталамуса фиксировали в смеси Буэна, заливали парафином и изготавливали серийные срезы толщиной 7 мкм на ротационном микротоме. Срезы окрашивали гематоксилином и измеряли размеры ядер и ядрышек при увеличении 900*.

Критериями оценки морфофункционального состояния крупноклеточной зоны гипоталамуса являлись:

1) изменение объёмов ядер нейросекреторных клеток;

2) изменение объёмов ядрышек нейросекреторных клеток.

Все полученные результаты были обработаны статистически в программе Microsoft Excel и проанализированы с использованием критериев Стъюдента, Фишера, Колмагорова-Смирнова.

Результаты исследования и их обсуждение

При сравнении средних размеров ядер у самцов во все сезоны года было установлено, что наибольшее значение данный показатель принимает осенью, снижаясь до минимальной величины зимой. Разница между максимальным и минимальным объемами ядер составила 32 % (Р < 0,001). Причем в весенний и летний периоды объемы ядер нейросекреторных клеток оставались неизменными. Различия анализируемого показателя у особей мужского пола между контрастными сезонами года были следующими: между зимой и летом отличия не выявлены, между весной и осенью разница составила 29 % (Р < 0,001) (рис. 1).

Рис.1. Средние объемы ядер у контрольных самцов и самок по сезонам года. Стрелками обозначены отличия сезонов по Стьюденту:
 - p < 0,001

У самок установлена практически сходная с самцами ситуация - наибольший объем ядер отмечался осенью, а наименьший - зимой. Разрыв между следующими друг за другом сезонами составил 51 % (Р < 0,001). Следует отметить, что ядра самок в зимний период были меньше, чем ядра самок весеннего периода, превышение в более теплый сезон составило 32 % (Р < 0,001). Разница между летом и зимой составляла 15 % и между весной и осенью 27 % (Р < 0,001 для обоих случаев).

Половые отличия в изменении объемов ядер не выявлены весной и осенью, однако достаточно достоверно отмечались в зимний и летний сезоны года. Так, усиление половых различий в эти периоды реализуется в основном за счет изменений объемов ядер у самок: наблюдалось уменьшение размеров ядер женских особей по сравнению с мужскими на 25 % (Р < 0,001) зимой и 16 % летом (Р < 0,001).

У самцов объемы ядер зимой и летом в этом ядре гипоталамуса не отличались, а у самок объемы ядер в зимний период года снизились на 18 % по сравнению с летним (Р < 0,001).

Воздействие хлорида кадмия привело к изменениям размеров ядер нейросекреторных клеток как у самцов, так и у самок. У самцов введение токсиканта провоцирует уменьшение средних значений объемов ядер в летний и осенний сезоны в сравнении с интактными животными. В то время как у самок уменьшение данного показателя отмечалось весной и осенью, а зимой регистрировалось его незначительное увеличение (таблица).

Сезонные особенности динамики изменения размеров ядрышковых структур нейросекреторных клеток проявились в увеличении их средних объёмов осенью (максимальные значения) и уменьшении летом (минимальные значения) как у самцов, так и у самок. Так, объёмы ядрышек у самцов в осенний сезон года превышали таковые в зимний сезон на 34 % (Р < 0,001), в весенний - на 43 % (Р < 0,001), в летний - на 59 % (Р < 0,001). У самок превышение данного показателя осеннего периода по сравнению с зимним сезоном составило 56 % (Р < 0,001), с весенним сезоном - 55 % (Р < 0,001) и с летним сезоном года - 69 % (Р < 0,001). Следует отметить, что также были выявлены различия между контрастными сезонами: у самцов объёмы ядрышек зимой превышали летние значения в 1,6 раз (Р < 0,001), ядрышки осени были больше ядрышек весны в 1,8 раз (Р < 0,001). У самок наблюдалась аналогичная картина: синтетическая активность ядрышек в зимний период была в 1,4 раза выше по сравнению с летним (Р < 0,001), а осенью в 2,2 раза выше, чем весной (Р < 0,001) (рис. 2).

Рис. 2. Средние объемы ядрышек у контрольных самцов и самок по сезонам года.
Стрелками обозначены отличия сезонов
по Стьюденту:
 - P < 0,001;  - P < 0,05.

Изменение размеров ядер и ядрышек в супраоптическом ядре гипоталамуса у самцов и самок белых крыс при воздействии солью кадмия

Степень достоверности различий средних (по Стъюденту):

* - Р < 0,05, ** - Р < 0,01, *** - Р < 0,001 - в сравнении опыта с контролем;

° - Р < 0,05, °° - Р < 0,01, °°° - Р < 0,001 - половые отличия.

При анализе половых различий по всем сезонам выявлено, что размеры ядрышек варьируются у мужских и женских подопытных животных контрольных групп в зимний и осенний периоды года. Причем зимой средние объёмы ядрышек были увеличены у самцов по сравнению с самками на 19 % (Р < 0,05), а осенью наблюдалась противоположная ситуация, т.е. ядрышки самок были крупнее таковых у самцов на 18 % (Р < 0,01). В весенний и летний сезоны года отличия по полу выявлены не были.

Хлорид кадмия оказывал влияние на размеры ядрышек у самцов только летом - происходило уменьшение объемов ядрышковых структур нейронов по сравнению с контрольными животными на 26 % (Р < 0,001), в остальные сезоны значения опытной группы достоверно не отличались от контрольной группы; у самок изменения выявлены зимой - уменьшение составило 30 % (Р < 0,01), весной - 21 % (Р < 0,01) и осенью - 15 % (Р < 0,05), за исключением летнего сезона. При этом как у самцов, так и у самок опытных групп происходило уменьшение средних объёмов ядрышек по сравнению с подопытными животными контрольных групп.

Выводы

1. У животных обоего пола наибольшая функциональная активность ядер исследуемой зоны гипоталамуса отмечалась в осенний период, наименьшая - в зимний сезон. Активность ядрышек нейросекреторных клеток как у самцов, так и у самок была значительно выше осенью при сравнении со всеми другими сезонами года.

2. Половые различия в размерах ядер у контрольных животных отмечались в зимний и летний сезоны года, при этом функциональная активность у самцов была значительно выше, чем у самок. Отличия по полу по средним объемам ядрышек были выявлены зимой и осенью, причем в зимний период ядрышки самцов были крупнее ядрышек самок, осенью отмечалась обратная тенденция.

3. Хроническая интоксикация хлоридом кадмия привела к снижению функциональной активности ядер нейросекреторных клеток в супраоптическом ядре у самцов в большей степени летом и осенью, а у самок - в переходные сезоны года, т.е. весной и осенью. Средние размеры ядрышек в ответ на воздействие кадмием также уменьшались: у самцов - в летний период, а самок - в зимний, весенний и осенний периоды года.

Рецензенты:

Кондратенко Е.И., д.б.н., профессор, зав. кафедрой биохимии, биофизики и молекулярной биологии ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет», г. Астрахань;

Горст В.Р., д.б.н., профессор кафедры нормальной физиологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, г. Астрахань.

Работа поступила в редакцию 28.07.2011.

Библиографическая ссылка