Մեյներտի հիմնային կորիզի նեյրոնների էլեկտրաֆիզիոլոգիական ուսումնասիրությունը ձվարանների երկկողմանի հեռացման պայմաններում

Բանալի բառեր. օվարիումէկտոմիա, դեմենցիա, Մեյներտի հիմնային կորիզ, նեյրոնի սեպային ակտիվություն, նյարդադեգեներացիա: Օվարիումէկտոմիան (ՕՎX)` սեռահաս առնետների ձվարանների երկկողմանի հեռացումը, հանդիսանում է կանանց օրգանիզմի ծերացման հետ կապված մենոպաուզալ շրջան իմիտացիա անող փորձարարական մոդել: Բժշկագիտության մեջ արդիական են համարվում ՕՎX-ով հարուցված նյարդադեգեներատիվ պաթոլոգիաների և դրանց կանխարգելման և պրոֆիլակտիկային ուղղված հետազոտությունները:

Մարդկանց և կենդանիների մի շարք նյարդամիջնորդային համակարգերում` ացետիլխոլինային, կատեխոլամինային, սերոտո-նինային և գամա-ամինոկարագաթթվային (ԳԱԿԹ)` Էստրոգենի էֆեկտները պայմանավորված են կարգավորող դերով [3]: Արդի ուսումնասիրություններում նշվում է, որ ՕՎX  առաջացնում է հիշողության, ուսուցման և վարքային խանգարումներ: Մասնավորապես հիպոկամպում և կեղևում նկարագրված է ՕՎX-ի հետևանքով ացետիլխոլինէսթերազային ակտիվության բարձրացում [12], ինչպես նաև դենդրիտների խտության նվազում, սինապտիկ կազմակերպման, կապերի և պլաստիկականության խանգարումներ [5]: Սերոտոնիներ-գիկ համակարգում ՕՎX-ի ազդեցությունը կրում է ընդհանրացված բնույթ, իսկ ԳԱԿԹ-երգիկ համակարգում դիտվում է ցնցումային ակտիվության դրսևորում [13]: 

ԿՆՀ-ի բջջային և սինապսային կազմավորումը որոշվում է ոչ միայն գենետիկական կարգավորմամբ, այլև արտաքին միջավայրի վերգենետիկական ազդեցությամբ: Հորմոնները, նեյրոփոխադրիչները, նեյրոպեպտիդները և նեյրոնային ծագման աճի (NGF) ու սնուցման գործոնները (BDNF) ազդում են որպես զարգացման ազդանշաններ: Այդ մոլեկուլները ներգրավված են բջջի ռեպլիկացիայի, վերապրման և տարբերակման այնպիսի ասպարեզներում, ինչպիսինն են` նեյրիտների և դենդրիտների աճը, սինապսների ձևավորումը և նեյրոփոխադրիչների ընտրությունը: Նեյրոնային շրջանակների զարգացումը և կազմավորումը վերահսկվում է նյարդահումորալ ֆունկցիաների լայն սպեկտրով, իսկ իմացական ֆունկցիան մշտապես գտնվում է սեռական հորմոնների (մասնավորապես էստրոգենի) ազդեցության ներքո [6]: Էնդոգեն էստրոգենի կորուստը հետմենոպաուզալ կանանց մոտ բնականոն ծերացման ընթացքում համահարաբերվում է մտավոր խանգարման հետ [14]: 

Տվյալ ուսումնասիրության նպատակն է ԿՆՀ-ում` Մեյներտի հիմնային կորիզում, սինապտիկ փոխանցելիության փոփոխություն-ների էլեկտրաֆիզիոլոգիական ցուցանիշների գնահատումը առնետների երկկողմանի ՕՎX-ի պայմաններում:

Նյութը և մեթոդները

Ուսումնասիրությունները իրականացվել են էգ ալբինո առնետ-ների (n=6) վրա (220 ± 20 գ): Նեմբուտալային անզգայացման պայ-մաններում (35 մգ/կգ, ն/փ) իրականացվել է ձվարանների երկկողմանի հեռացում: Էլեկտրաֆիզիոլոգիական ուսումնասիրություններում ՕՎX-ից 6 շաբաթ անց իրականացվել է Մեյներտի կորիզի առանձին նեյրոնների (n = 254) ֆոնային և հարուցված սեպային ակտիվության արտաբջջային գրանցում հիպոկամպի իպսիլատերալ CA1 դաշտի բարձր հաճախականության գրգռման (ԲՀԳ) պայմաններում: Սուր in vivo փորձերում կենդանիները ստացել են 1% դիթիլին (25մգ/կգ, ն/փ) և տեղափոխվել են արհեստական շնչառության փուլ: Առնետի մեկուսացված գլխուղեղի մոդել ստանալու նպատակով ողնուղեղը (կրծքային T2-T3 հատվածներ) հատվել է տեղային նովոկայինային անզգայացման պայմաններում: Գրգռող, գլանաձև, երկբևեռ էլեկտրոդը ներմուծվել է հիպոկամպի մեջ հետևյալ ստերեոտաքսիկ [10] կոորդինատներով` AP -3.5, L ± 2.0, DV + 4.0 մմ , իսկ գրանցող ապակյա 1 մկմ ծայրով միկրոէլեկտրոդը, որը լցված է 2 M NaCl-ի լուծույթով, բազմակի իջեցվել է Մեյներտի կորիզի մեջ AP -1.08, L ± 3, DV +7.4 մմ կոորդինատներով: ԲՀԳ (100 Հց 1 վրկ տևողությամբ) իրականացվել է 0.16 - 0.18 Ա ուղղանկյունային հոսանքի միջոցով: On-line ռեժիմում սեպային պոտենցիալները` տատանասահմանային դիսկրիմինատորի միջոցով ընտրվելուց հետո, ենթարկվել են ծրագրային վիճակագրական բազմամակարդակ վերլուծության (Վ.Ս.Կամենեցկու մշակմամբ): Իրականացվել է առանձին նեյրոնների նախա- և հետխթանիչ սեպային ակտիվությունների տեղաբաշխում իրական ժամանակի մեջ (60 վրկ) և դրանց գնահատման հիման վրա կառուցվել են գումարային և միջին հաճախականության հիստոգրամներ, որոնցում տարբերակվում են նախա-, հետխթանիչ ժամանակահատվածները` ներառյալ ԲՀԳ ժամանակահատվածի տետանիզացիան: Վերլուծության նպատակն է որոշել միջսեպային ինտերվալների տարբերության վիճակագրական հավաստիությունը նախա- և հետխթանիչ ժամանակահատվածներում: Այս խնդրի լուծման նպատակով կառուցվել են միջսեպային ինտերվալների հիստոգրամներ, որոշվել են բաշխման հիմնական չափանիշները` միջին արժեքները, մոդաները, մասնատումները և հաճախակա-նությունները: Ստյուդենտի t-չափանիշները համարվում են երկու անկախ ընտրանիների միասեռության ավանդական ստուգման մեթոդ: Վիճակագրական գնահատումների հուսալիության բարձրացման նպատակով օգտագործվում է նաև Վիլկոքսոնի երկընտրանքային չափանիշների ստուգման ոչպարամետրային մեթոդը [1], որը հաշվարկում է տվյալ չափանիշների ասիմպտոտիկ նորմալությունը և թույլ է տալիս հաշված արժեքները համեմատել աղյուսյակային ստանդարտ, նորմալ բաշխման արժեքների հետ (0.05, 0.01, և 0.001):

Արդյունքները և դրանց քննարկումը

Թիվ 1Ա նկարում ներկայացված է Մեյներտի կորիզի առանձին բջիջների ֆոնային և հիպոկամպի բարձր հաճախականությամբ գրգռմամբ հրահրված հետխթանիչ դրդիչ` ՏՊ+ՀՏՊ ակտիվության մա-թեմատիկական վերլուծության արդյունքները գումարային պերիս-տիմուլային հիստոգրամների և միջին հաճախականության դիագրամների ձևով: Նորմայում սպայկային ակտիվության միջին հաճախականության արժեքը տետանիզացիայի ժամանակահատվածում (MTT) 3.5 անգամ (11.21 : 3.21 սպ/վրկ) գերազանցում է նախաստիմուլային միջին հաճախականության արժեքը, այլ կերպ ասած` հիպոկամպի ԲՀԳ Մեյներտի կորիզում հրահրում է 3.5 անգամ պոտենցիացված դրդիչ պատասխաններ: ՕՎX խմբում նույնանման պայմաններում գրանցվել են 1.07 անգամ (9.40 : 8.76 սպ/վրկ) պոտենցիացված դրդիչ պատասխաններ (նկ. 1Բ): Հետտետանիկ ժամանակահատվածի դրդիչ պատասխանները պոտենցիացված են համապատասխանաբար 1.46 անգամ (4.68 : 3.21 սպ/վրկ) և 1.45 անգամ (12.74 : 8.76 սպ/վրկ): Հետստիմուլային դրդիչ պատասխաններ դրսևորող բջիջների մասնաբաժինը նորմայում կազմել է 42.85%, իսկ ՕՎX-ից 6 շաբաթ անց 24.1% (նկ. 3): Հատկա-նշական է, որ ՕՎX խմբի առավել բարձր ֆոնային ակտիվություն (11.27 սպ/վրկ) դրսևորող Մեյներտի կորիզի բջիջները չեն պատասխանում հիպոկամպի ԲՀԳ, այսինքն առեակտիվ են (նկ. 1Դ), և այդպիսի նեյրոնների քանակը կազմել է 22.4 %, մինչդեռ այդպիսինները նորմայում` 4% (նկ. 3): 

Նկար 1. Մեյներտի կորիզի նյարդաբջիջների սեպային ակտիվության գու-մարային պերիստիմուլային հիստոգրամներ (վերևում), կառուցված ռաստրի ձևով, ներկայացված առանձին բջիջների ֆոնային (ձախից) և հիպոկամպի բարձր հաճախականությամբ գրգռմամբ հրահրված հետստիմուլային (աջից) դրդիչ`ՏՊ+ՀՏՊ ակտիվության (Ա, Բ) և առեակտիվության (Գ, Դ) հիման վրա և նրանց իսկ միջին հաճախականության դիագրամներ (ներքևում) բնականոն (Ա, Գ) և օվարիումէկտոմիայի (Բ, Դ) պայմաններում: M<sub>BE</sub>, M<sub>TT</sub>, M<sub>PE</sub>` միջին հաճախականության թվային արժեքները նախա, ստիմուլային և հետստի-մուլային ժամանակահատվածներում համապատասխանաբար:

Կրճատումներ` սպ (սեպ), վրկ (վարկյան), BE (before event), TT (time tetanization), PE (post event), n - գրանցված նյարդաբջիջների քանակ:

Թիվ 2 նկարում ներկայացված է Մեյներտի կորիզի այն բջիջների սպայկային ակտիվության վերլուծությունը, որոնք ի պատասխան հիպոկամպի ԲՀԳ դրսևորել են արգելակիչ  պատասխաններ տետանիզացիայի

Նկար  2. Մեյներտի կորիզի նյարդաբջիջների սեպային ակտիվության գումարային պերիստիմուլային հիստոգրամներ (վերևում), կառուցված ռաստրի ձևով, ներկայացված առանձին բջիջների ֆոնային (ձախից) և հիպոկամպի բարձր հաճախականությամբ գրգռմամբ հրահրված հետստիմուլային (աջից) արգելակիչ` ՏԴ+ՀՏԴ (Ա, Բ) և արգելակիչ+դրդիչ`ՏԴ+ՀՏՊ ակտիվության (Գ, Դ)  հիման վրա և նրանց իսկ միջին հաճախականության դիագրամներ (ներքևում) բնականոն (Ա, Գ) և օվարիումէկտոմիայի (Բ, Դ) պայմաններում: MBE,  MTT, MPE` միջին հաճախականության թվային արժեքները նախա, ստիմուլային և հետստիմուլային ժամանակահատվածներում համապատասխանաբար: 

Կրճատումներ` սպ (սեպ), վրկ (վայրկյան), BE (before event), TT (time tetanization), PE (post event), n - գրանցված նյարդաբջիջների քանակ:

(ՏԴ) և ՀՏԴ կամ ՀՏՊ հետտետանիկ ժամանակահատ-վածներում: Նորմայում ՏԴ+ՀՏԴ ակտիվություն դրսևորող բջիջների MTT արժեքը 2.16 անգամ (7.77 : 3.59 սպ/վրկ) նվազել է նախաստի-մուլային ժամանակահատվածի միջին հաճախականության արժեքից (նկ. 2Ա), մինչդեռ այդպիսինները ՕՎX խմբում նվազել են 5.4 անգամ (7.40 : 1.36 սպ/վրկ) (նկ. 2Բ), իսկ MPE արժեքների իջեցումը համա-պատասխանաբար` 1.2 (7.77 : 6.44 սպ/վրկ) և 1.4 (7.40 : 5.17 սպ/վրկ) անգամ: Հետստիմուլային արգելակիչ պատասխաններ դրսևորող բջիջների մասնաբաժինը նորմայում կազմել է 42.35%, իսկ ՕՎX-ից 6 շաբաթ անց` 37.9% (նկ. 3):

Նկար 3. Արգելակիչ, դրդիչ, առեակտիվ և ՏԴ + ՀՏՊ պատասխանների մասնաբաժինը (արտահայտված %-ով) նորմայում և օվարիումէկտոմիայի պայմաններում: 

Հարկ է նշել, որ տետանիզացիայի և հետտետանիկ ժամանակա-հատվածներում հակադիր տիպի պատասխաններ (ՏԴ+ՀՏՊ) դրսևորող նեյրոնների զանգվածը նվազագույնն է և´ բնականոն և´ ՕՎX-ի պայմաններում` 10.7 և 15.5 % համապատասխանաբար (նկ. 3), սակայն ՏԴ արտահայտվածությունը առավելագույնն է և համապատասխանաբար կազմում է հաճախականության 9.2 (6.56 : 0.71 սպ/վրկ) և 36.6 (6.96 : 0.19 սպ/վրկ) անգամ իջեցում (նկ. 2Գ և Դ): Վերջիններիս ՀՏՊ արտահայտված է հավասարաչափ ինչպես նորմայում (1.26 անգամ), այնպես էլ ՕՎX խմբում (1.3 անգամ): 

Այսպիսով, համեմատական վերլուծությունը բացահայտում է, որ ՕՎX խմբում կտրուկ աճել է առեակտիվ բջիջների մասնաբաժինը, իսկ նվազագույն փոփոխություններ տեղի են ունեցել արգելակիչ պատասխաններ դրսևորող բջիջների չափաբաժնում: Կարգավորելով ակտիվություն-կախյալ պրոցեսները` ացետիլխոլինէսթերազային ռեցեպտորները մասնակցում են սինապտիկ պլաստիկականության հիմնարար գործընթացներում: Մասնավորապես, նիկոտինացետիլ-խոլինային ռեցեպտորները գլյուտամատային սինապսներում թե-թևացնում են երկարատև դեպրեսիան և պոտենցիացիան [4]:

Երկար տարիներ հայտնի են էստրոգենի արագ ազդեցությունները նեյրոնային դրդունակության գործընթացում: Եվ միայն վերջին ժամանակներում է բացահայտվել էստրոգենի ազդեցության երկընտրանքային բնույթը, որը ներառում է էստրոգենային ռեցեպտորների փոխազդեցությունը երկրորդային փոխադրիչների համակարգի և  նոր տիպի էստրոգենային ռեցեպտորների հետ [9]: Էստրոգենի ոչ գենոմային ազդեգությունների բազմազանությունը ներառում է` արագ  ներգործությունը նեյրոնային և հիպոֆիզի բջիջների դրդունակության վրա, ցիկլիկ ադենոզին մոնոֆոսֆատի և պրոտեինկինազային ուղիների ակտիվացումը ինսուլինանման աճի գործոն-1-ի թիրախ ռեցեպտորներում, ինչպես նաև G-պրոտեին-կախյալ խթանումը և ներազդեցությունը Ca²⁺-անցուղիների, Ca²⁺ հոսանքների և Ca²⁺ ներհոսքի վրա և վերջապես, նեյրոնների պաշտպանությունը էկզոգեն թույների և ազատ ռադիկալների վնասումներից [7, 8]: 

Էստրոգենի ազդեցությունը խոլիներգիկ, նորադրեներգիկ և հիպոթալամուսի դոֆամիներգիկ համակարգերում որպես օրենք իրա-կանացվում է հայտնի կորիզային ներբջջային ERa և ERβ ռեցեպտորներով: էստրոգենի էֆեկտները հիպոկամպում միջնորդավորվում են ինչպես ացետիլխոլինի, այնպես էլ BDNF-ի միջոցով: β-էստրադիոլը խթանում է հիպոկամպի սինապտոգենեզը` բարձրացնելով BDNF ձերբազատումը ատամնավոր գալարի հատիկավոր բջիջներում [11]: Հետմենոպաուզային շրջանի կանանց մոտ էստրոգենի մակարդակի տատանումները կարող են առաջացնել երկարատև խանգարումներ Մեյներտի հիմնային կորիզի խոլիներգիկ նեյրոններում` հանգեցնելով խոլինացետիլտրանսֆերազա ֆերմենտի (ChAT) ակտիվության իջեցման և BDNF-ի արտահայտվածության նվազման: Էստրոգեն փոխարինող թերապիան կարող է կանխարգելել այդ պրոցեսները` բարձրացնելով ChAT-ի ակտիվությունը և նպաստելով ացետիլխոլինի ձերբազատմանը, ինչպես նաև երկարացնելով խոլիներգիկ նեյրոնների վերապրումը [15]: Մասնավորապես, զգալիորեն բարձրացնելով հիպոկամպի CA1 դաշտում, կեղևում, նշահամալիրում, Մեյներտի կորիզում BDNF-ի արտահայտվածությունը, Էստրոգեն փոխարինող թերապիան կարգավորում է NGF-ի և NGF-ընկալիչների միջև փոխազդեցությունը, ինչով և պայմանավորված է դրա նյարդապաշտպանիչ կիրառումը [2]: 

Գրականություն

1. Орлов А.И. Прикладная статистика. М., 2004.

2. Cardona Gomez G.P., Mendez P., Don Carlos L.L. et al. Interactions of estrogens and insulin like growth factor I in the brain, implications for neuroprotection J. Brain Res. Brain Res. Rev., 2001, 37, p.320-334.       

3. Gasbarri A., Pompili A., Tavares M.C., Tomaz C. Estrogen and Cognitive Functions. Expert Rev. Endocrinol. Metab., 2009, 5(5), p.507-520.

4. Ge S., Dani J.A. Nicotinic acetylcholine receptors at glutamate synapses facilitate long-term depression or potentiation. Journal of Neuroscience, 2005, 25, p.6084-6091.

5. Jameie S.B. Ovariectomy reduces the dendritic spine density of the dorsal raphe neurons in the adult rat. Arch. Iranian Med., 2004, 7 (2), p.122 -127.

6. Kawata M. Roles of steroid hormones and their receptors in structural organization in the nervous system. Neurosci. Res., 1995, 24, p. 1-46.

7. Kelly M.J., Levin E.R. Rapid actions of plasma membrane estrogen receptors. Trends Endocrinol. Metab., 2001,12, p.152-156.

8. Lee S.J, McEwen B.S. Neurotrophic and neuroprotective actions of estrogens and their therapeutic implications. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 2001, 41, p.569-591.

9. McEwen B. Estrogen actions throughout the brain. Recent Progress in Hormone Research, 2002, 57, p.357-384. 

10. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Elsevier, Academic Press, 5th ed., 2005.

11. Sato K., Akaishi T., Matsuki N., Ohno Y., Nakazawa K. Beta-estradiol induces synaptogenesis in the hippocampus by enhancing brain-derived neurotrophic factor release from dentate gyrus granule cells. Brain Res., 2007, 1150, p.108-120.

12. Siomara C. Monteiro, Cristiane Matté, Daniela Delwing and Angela T.S. Wyse Ovariectomy increases Na+, K+-ATPase, acetylcholinesterase and catalase in rat hippocampus. Molecular and Cellular Endocrinology, 2005, 236, p. 9-16. 

13. Tominaga K., Yamauchi A., Shuto H., Niizeki M., Makino K., Oishi R. and Kataoka Y. Ovariectomy aggravates convulsions and hippocampal y-aminobutyric acid inhibition induced by cyclosporin A in rats. European Journal of Pharmacology, 2004, 30, p. 243-249.

14. Zec R.F., Trivedi M.A. The effects of estrogen replacement therapy on neuropsychological functioning in postmenopausal women with and without dementia: A critical and theoretical review. Neuropsychol. Rev., 2002, 12, p.65–109.

15. Zong-Jun Guo, Du Fang. Effect of estrogen on both sides and cut off the dome umbrella Long Haima castrated rats brain-derived neurotrophic factor expression. Journal of Psychiatry, 2005, 38 (2), p. 113-116. 

Հարցեր, պատասխաններ, մեկնաբանություններ