Ефекти світлової депривації на морфофункціональний стан нейронів супрахіазматичних ядер гіпоталамуса щурів

Abstract

Мета роботи – з'ясувати морфофункціональний стан супрахіазматичних ядер гіпоталамуса щурів у різні проміжки доби та активність нейронів вказаних ядер за умов світлової депривації. Матеріали і методи. Експерименти проведені на 48 статевозрілих самцях безпородних білих щурів, які поділені на 2 серії досліджень. Забір біоматеріалу здійснювався о 14.00 і о 02.00 год. Тварини 1-ої серії перебували 7 діб за умов звичайного світлового режиму (світло з 08.00 до 20.00 год, освітленість люмінесцентними лампами на рівні кліток 500 Лк). Тварини серії №2 перебували за умов світлової депривації (постійної темряви) протягом 7-ми діб. Після закінчення 7-денного експерименту наступного дня о 14.00 і о 02.00 год здійснювали виведення тварин з експерименту шляхом одномоментної декапітації під етаміналовим наркозом (40,0 мг/кг внутрішньочеревинно). Морфометричний і денситометричний аналіз нейронів гіпоталамуса і кількісний аналіз вмісту в них РНК проводили на комп'ютерній системі цифрового аналізу зображення VIDAS-386 (Kontron Elektronik, Німеччина) у видимому спектрі. Отримані експериментальні дані обробляли на персональних комп'ютерах пакетом прикладних і статистичних програм VIDAS-2.5 (Kontron Elektronik, Німеччина) і Excel-2003 (Microsoft Corp., США). Для вибірок усіх показників розраховували значення середнього арифметичного, середньоквадратичного відхилення та похибки середнього. Результати. Вивчення морфометричних характеристик нейронів СХЯ гіпоталамуса виявило добову динаміку показників. Так, порівняно з денним періодом (14.00 год), до 02.00 год відмічали вірогідне збільшення (на 7,8±1,5%) площі тіла нейронів СХЯ, зумовлене зростанням площі ядра клітин. Моделювання підвищеної мелатонін-продукувальної активності шишкоподібної залози характеризувалося більш глибшими проявами о 02.00 год, порівняно з 14.00 год. Зокрема, морфометрично це проявлялося вірогідним зниженням площі нейрона на 21,89±3,26%. Це зумовлено вірогідним зменшенням площ його ядра на 25,67±4,01% та цитоплазми – на 16,38±2,12%. Незважаючи на зменшення площі нейрона і його компонентів, у нічний період в ядрі реєстрували вірогідно вищу концентрацію РНК (на 11,43±1,25%) внаслідок її підвищення в ядерці (на 12,24±1,09%). Паралельно вміст РНК вірогідно зростав і в цитоплазмі, де її концентрація становила 0,168±0,0018 од. опт. щільності. Висновки. Тривалість фотоперіоду істотно впливає на фоторецепторні пейсмекери супрахіазматичних ядер гіпоталамуса щурів. Світлова депривація по-різному віддзеркалюється на морфофункціональній активності пейсмекера циркадіанного періодизму, а саме: вдень – знижує, а вночі – підвищує ї. Крім того, утримування тварин за умов постійної темряви призводить до згладжування добових відмінностей площі тіла нейрона СХЯ, порівняно з інтактними тваринами.

Цель работы – исследовать морфофункциональное состояние супрахиазматических ядер гипоталамуса крыс в разные промежутки времени и активность нейронов указанных ядер в условиях световой депривации. Материалы и методы. Эксперименты проведены на 48 половозрелых самцах беспородных белых крыс, которые разделены на 2 серии исследований. Забор биоматериала осуществлялся в 14.00 и в 02.00 ч. Животные первой серии находились 7 суток в условиях обычного светового режима (свет с 08.00 до 20.00, освещенность люминесцентными лампами на уровне клеток 500 Лк). Животные серии №2 находились в условиях световой депривации (постоянной темноты) в течение 7-ми суток. После окончания 7-дневного эксперимента на следующий день в 14.00 и в 02.00 ч осуществляли выведение животных из эксперимента путем одномоментной декапитации под этаминаловым наркозом (40,0 мг / кг внутрибрюшинно). Морфометрический и денситометрический анализ нейронов гипоталамуса и количественный анализ содержания в них РНК проводили на компьютерной системе цифрового анализа изображения VIDAS-386 (Kontron Elektronik, Германия) в видимом спектре. Полученные экспериментальные данные обрабатывали на персональных компьютерах пакетом прикладных и статистических программ VIDAS-2.5 (Kontron Elektronik, Германия) и Excel-2003 (Microsoft Corp., США). Для выборок всех показателей рассчитывали значение среднего арифметического, среднеквадратического отклонения и погрешности среднего. Результаты. Изучение морфометрических характеристик нейронов СХЯ гипоталамуса выявило суточную динамику показателей. Так, по сравнению с дневным периодом (14.00), к 02.00 ч отмечали достоверное увеличение (на 7,8 ± 1,5%) площади тела нейронов СХЯ, обусловленное увеличением площади ядра клеток. Моделирование повышенной мелатонин-образовательной активности шишковидной железы характеризовалось более глубокими проявлениями в 02.00 ч, по сравнению с 14.00. В частности, морфометрически это проявлялось достоверным снижением площади нейрона на 21,89 ± 3,26%, что обусловлено возможным уменьшением площадей его ядра на 25,67 ± 4,01% и цитоплазмы – на 16,38 ± 2,12%. Несмотря на уменьшение площади нейрона и его компонентов, в ночное время в ядре регистрировали достоверно высокую концентрацию РНК (на 11,43 ± 1,25%) вследствие ее повышение в ядрышке (на 12,24 ± 1,09%). Параллельно содержание РНК достоверно возрастало и в цитоплазме, где ее концентрация составляла 0,168 ± 0,0018 ед. опт. плотности. Выводы. Продолжительность фотопериода существенно влияет на фоторецепторные пейсмекера супрахиазматических ядер гипоталамуса крыс. Световая депривация по-разному отображается на морфофункциональной активности пейсмекера циркадианного периодизма, а именно: днем – снижает, а ночью – повышает ее. Кроме того, содержание животных в условиях постоянной темноты приводит к сглаживанию суточных различий площади тела нейрона СХЯ по сравнению с интактными животными.

Objective. To study morphofunctional condition of suprachiasmatic nuclei of rat hypothalamus in different time intervals and neurons' activity of the indicated nuclei under conditions of light deprivation. Material and methods. Experiments were carried out on 48 sexually mature males of not thoroughbred white rats divided into 2 series of investigation. Biomaterial taking was fulfilled at 14.00 and 02.00 hour. Animals of the first series were 7 days under conditions of usual light regimen (light from 08.00 to 20.00, illumination with fluorescent lighting 500 Ix on the level of cages). Animals of series №2 were under conditions of light deprivation (constant darkness) during 7 days. Animals were taking out from the experiment by means of one moment decapitation under ethaminal narcosis (40.0mg/kg intraperitoneally) on the following day at 14.00 and 02.00 after completion of the 7-days experiment Morphometric and densitometric analysis of the hypothalamus neurons and quantity analysis of the RNA content in them were conducted on computer system of digital analysis of VIDAS-2.5 image (Kontron Elektronic, Germany) in visible spectrum. The experimental data obtained were processed on personal computers with the package of applied and statistical programs VIDAS-2.5 (Kontron Elektronic, Germany) and Excel-2003 (Microsoft Corp., USA). Arithmetical mean value, average square deviation and average error were calculated to choose all indices. Results. Investigation of morphometric characteristic of neurons of the hypothalamus SCN detected daily dynamics of indices. Thus, reliable increase (7.8±1.5%) of the body square of SCN neurons, stipulated with an increase of the nuclei square of the cells, was noted by 02.00 hour in comparison with the daily period (14.00). Modelling of an increased melatonin-forming activity of the pineal gland was characterized with deeper manifestations at 02.00 hour in comparison with 14.00. In particular, morphometrically it manifested with reliable decrease of the neuron square 21.89 ± 3.26%, stipulated with possible decrease of its nuclei squares 25.67 ± 4.01% and cytoplasm – 16.38 ± 2.12%. Despite the decrease of the neuron square and its components, reliable higher RNA concentration (11.43 ± 1.25%) due to its increase in nuclei (12.24 ±1.09%) was registered at night time. In parallels RNA content reliably increased and in cytoplasm, where its concentration constituted 0,168 ± 0,0018 un. of opt density. Conclusions. Photoperiod duration significantly influences on pacemaker photoreceptors of the suprachiasmatic nuclei of rat hypothalamus. Light deprivation is differently reflected on morphofunctional activity of the pacemaker of the circadian periodism (cyclicity), namely: in day time it decreases it and at night – increases. Besides, keeping animals under conditions of constant darkness results in smoothing out of daily differences of the body square of SCN neuron in comparison with the intact animals.