Морфофункциональная характеристика механизмов никотиновой холинергической регуляции нейрон-глиальных взаимодействий и метаболической активности в симпатическом ганглии 03. 00. 25 гистология, цитология, клеточная биология

Ведущее учреждение:

ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ морфологии

человека РАМН

Автореферат разослан « » ______________ 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Л.П.Михайлова

доктор медицинских наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Важным интегративно-координационным центром автономной регуля-ции является краниальный шейный ганглий, через никотиновые холино-рецепторы которого осуществляется контроль общего сосудистого тонуса и гемодинамических показателей, обеспечивается деятельность эпифиза и регуляция многих других жизненно важных висцеральных функций (Ноздрачев А.Д., Пушкарев Ю.П., 1980; Skok V., 2002; Wang N. et al., 2004; Asamoto K., 2005).

Правомерно в связи с этим предполагать, что столь значимая функциональная роль никотиновых холинорецепторов в информационном обеспечении краниального шейного, равно как и других экстрамуральных симпатических ганглиев, должна определенным образом проявиться и в участии этих рецепторов в молекулярно-клеточных механизмах непосред-ственно организующих деятельность самих симпатических ганглиев. Такая постановка вопроса представляет вполне понятный теоретический и прак-тический интерес, как с точки зрения выяснения общих принципов орга-низации работы периферических ганглиев, так и в плане изучения последствий модуляции активности периферических никотиновых холино-рецепторов, как объекта воздействия наркотических субстанций и лекарст-венных препаратов.

Объективной основой для проведения исследования в обозначенном направлении служит значительное число экспериментальных данных пос-ледних лет, полученных в отношении других отделов нервной системы, которые показывают, что роль синаптических процессов не ограничивается обеспечением только лишь информационной связи между нейронами. Напро-тив, эти данные позволяют рассматривать соответствующие синапсы в ка-честве биохимически самоорганизующихся систем, которые располагают собственными механизмами контроля за всеми этапами белкового синтеза в постсинаптических нейронах (Tiedge H., 2005; Hirokawa N., 2006; Pfeiffer B., Huber K., 2006) и непосредственно участвуют в таком специфическом клеточном механизме, как нейрон-глиальное взаимодействие (Fellin T., Carmignoto G., 2004; Hertz L., 2004; Magistretti P., 2006). Вместе с тем нейротрофическая роль синаптического сигнала через никотиновые холинорецепторы в регуляторных механизмах симпатических ганглиев не изучена.

Цель исследования – установить морфофункциональные закономер-ности метаболического ответа краниального шейного симпатического ганглия и входящих в его состав нейронов и сателлитных глиоцитов на экспериментально вызванные изменения в численности свободно функцио-нирующих никотиновых холинергических рецепторов.
Задачи:

1. 
   Установить закономерности в изменениях содержания рРНК в симпа-тических нейронах и окружающих нейроны сателлитных глиоцитах при применении разных доз ганглиоблокатора, вызывающих блокирование относительно небольшого, значительного числа никотиновых холино-рецепторов и полное блокирование никотиновых холинорецепторов, а также в ходе последующего восстановления численности функциони-рующих никотиновых холинорецепторов после применения разных моделей блокады.
   
2. 
   Провести сравнительный анализ модуляций в содержании рРНК в симпа-тических нейронах и окружающих сателлитных глиоцитах при разной чис-ленности блокированных никотиновых холинорецепторов.
   
3. 
   Определить изоферментный состав и спектр ферментативной системы лактатдегидрогеназы (ЛДГ) на уровне интактного симпатического ганглия и на клеточном уровне - в симпатических нейронах и сателлитных глио-цитах.
   
4. 
   Выявить закономерности в изменениях активности ферментативной сис-темы ЛДГ при частичном и полном блокировании никотиновых холино-рецепторов в симпатическом ганглии, а также в симпатических нейронах и сателлитных глиоцитах.
   
5. 
   Определить основные закономерности в изменениях содержания аденилат-ных макроэргов (АТФ, АДФ, АМФ) в симпатическом ганглии, связанные с частичным и полным блокированием никотиновых холинорецепторов, а также динамику этих показателей в процессе последующего восстановле-ния после прекращения действия блокады.
   
6. 
   Провести комплексный анализ полученных динамических изменений метаболических показателей при экспериментально вызванных флук-туациях численности свободно функционирующих никотиновых холинер-гических рецепторов. Определить роль никотиновых холинергических ре-цепторов в регуляции метаболического статуса симпатического ганглия и межклеточном взаимодействии между симпатическими нейронами и са-теллитными глиоцитами и вероятный механизм, лежащий в основе этой регуляции.
   

Научная новизна

Установлены раннее неизвестные принципы морфофункциональной организации симпатического ганглия, которые базируются на том, что синаптические сигналы, поступающие через никотиновые холинорецепторы симпатических нейронов, управляют метаболическими процессами и моби-лизуют специфические клеточные механизмы в симпатическом ганглии, выс-тупая в качестве системообразующего фактора, обеспечивающего его актив-ную деятельность.

Впервые показано, что в симпатическом ганглии нейроны и окружа-ющие нейроны сателлитные глиоциты при определенных условиях образуют единую функционально - метаболическую систему. Выявлены ранее неиз-вестные условия и характер взаимодействия между этими типами клеток, которые заключаются в том, что нейроны и сателлитные глиоциты в симпа-тическом ганглии вступают в метаболическое взаимодействие только при наличии синаптического сигнала, поступающего через никотиновые холино-рецепторы симпатических нейронов. При этом метаболическая активность и энергетические механизмы сателлитных глиоцитов регулируются функцио-нальным состоянием нейронов, которые через ионотропные никотиновые хо-линорецепторы осуществляют интеграцию своего собственного метаболизма с метаболизмом окружающих сателлитных глиоцитов.

Впервые определен изоферментный спектр ЛДГ для краниального шей-ного ганглия и изоферментный профиль ЛДГ для симпатических нейронов и сателлитных глиоцитов.

Научно-практическая значимость

Разработанная в работе функционально-информационная модель регу-ляции краниального шейного симпатического ганглия представляет теорети-ческий и практический интерес с позиций понимания специфических меха-низмов и общих принципов, лежащих в основе морфофункциональной орга-низации периферических ганглиев и в целом симпатического отдела нервной системы.

Показанное в работе нейротрофическое значение холинергического сигнала через никотиновые холинорецепторы указывает на необходимость учета и оценки последствий модуляций активности периферических никоти-новых холинорецепторов в краниальном шейном симпатическом ганглии, как объекта воздействия наркотических субстанций и лекарственных препаратов. Вместе с этим ключевая роль синаптических процессов с участием никоти-новых холинорецепторов в организации контроля метаболизма и клеточного взаимодействия в краниальном шейном симпатическом ганглии указывает на возможность адресного, направленного на периферические никотиновые холинорецепторы, фармакологического контроля и коррекции симпатических функций.

Описанные в работе динамика энергетических и метаболических пока-зателей и происходящие изменения в нейрон-глиальном взаимодействии рас-ширяют фактологическую базу для расшифровки молекулярно-клеточных ме-ханизмов патогенеза заболеваний, связанных с нарушением синаптической функции холинергической передачи через никотиновые рецепторы.

Выявленный эффект применяемого в работе ганглиолитика, относя-щегося к группе бис-катионных аммониевых соединений, на динамику мета-болических сдвигов в симпатическом ганглии и входящих в его состав ней-ронов и сателлитных глиоцитов восполняет существующий пробел в пред-ставлениях о молекулярно-клеточных механизмах действия этой группы неконкурентных холинолитиков в самом объекте блокады – краниальном шейном симпатическом ганглии.

Основные положения, выносимые на защиту

На основании анализа динамики метаболических процессов при модуляциях синаптического холинергического сигнала разработана функционально-информационная модель регуляции краниального шейного симпатического ганглия. Синаптический сигнал, поступающий через никоти-новые холинорецепторы в синапсах симпатических нейронов, является для симпатического ганглия системообразующим фактором, который трансформирует и направляет метаболизм и создает специфическую клеточную интеграцию в ганглии для выполнения этим органом адекватной функции.

В рамках представленной модели установлено следующее.

• 
  Синаптический сигнал, через никотиновые холинорецепторы симпатических нейронов:
  

- потенцирует формирование специфической межклеточной интег-ративной единицы, связывая симпатические нейроны и соседние сателлитные глиоциты в единую функционально - метаболическую систему.

• 
  В отсутствие холинергического синаптического сигнала в симпатическом ганглии оказываются задействованными механизмы, поддерживающие только его системы жизне-обеспечения, а симпатические нейроны и сателлитные глиоциты представляют собой метаболически обособленные друг от друга клеточные системы.
  
• 
  На клеточном уровне показано, что синаптический сигнал через никотиновые холинергические рецепторы:
  

- модулирует в нейронах активность белок-синтезирующей системы;

- обеспечивает энергетический гомеостаз в нейронах, по крайней мере, на уровне регуляции активности ферментативной системы ЛДГ;

- обеспечивает синхронизацию процессов синтеза белка в нейронах и соседних сателлитных глиоцитах на уровне трансляции, и детерминирует анаэробную направленность изоферментного профиля ЛДГ в сателлитных глиоцитах.

Результаты исследования нейротрофического значения синаптической передачи через никотиновые холинорецепторы и ее роли в нейрон-глиальном взаимодействии в симпатическом ганглии используются при чтении лекций и проведении практических занятий на кафедрах гистологии и эмбриологии Российского государственного медицинского университета и анатомии и гистологии животных Московской академии ветеринарной медицины и биотехнологии.