РЕПАРАТИВНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В СИСТЕМЕ НЕЙРОН-НЕЙРОГЛИЯ ДОРСАЛЬНОГО ЯДРА ШВА
ПОСЛЕ ТОТАЛЬНОЙ ДЕПРИВАЦИИ СНА"
Елена А.
БАНКОВА, Анатолий Я. БАЧУ
Кафедра физиологии человека и животных,
естественно-географический факультет, Приднестровский государственный
университет им. Т.Г. Шевченко
В условиях жизни современного
человека постоянно действуют информационные и эмоциональные нагрузки.
Такие нагрузки могут повлечь за собой расстройство цикла
сон-бодрствование. Это обуславливает функциональное перенапряжение
центральной нервной системы, что часто приводит к нарушению естественного физиологического протекания цикла
сон-бодрствование. Сдвиги цикла сон-бодрствование провоцируют еще большее
перевозбуждение ЦНС и функциональное истощение некоторых ее структур. Все это существенно увеличивает повреждающее действие
недостатка сна или инсомнии. В зависимости от целого ряда факторов
(рабочее расписание, степень утомления, перелет в другой часовой пояс,
возраст и др.) изменяется характер последующего сна. Изменениям
подвергаются процентное соотношение, частота появления и средняя
продолжительность той или иной фазы сна. Нарушается переход от одной фазы
к другой. После разных видов нагрузки различается суммарная длительность фаз
сна и фрагментов бодрствования. Неизменной
фактически остается только обязательность появления каждой фазы в течение
периода сна.
Лишение или депривация сна вызывает
изменения ряда вегетативных показателей (частоты сердечного ритма и дыхания,
кровяное давление, температура тела и др.), а также биохимических
показателей. При достаточно длительном лишении сна проявляются
расстройства поведения, психических процессов, снижается умственная работоспособность и внимание. Перестройки происходят и в функциональной
активности нейронов головного мозга. Постоянно нарастают структурные
изменения белков в клетках ЦНС. Эти изменения носят прежде всего
конформационный характер и происходят, главным образом, в мембранных
образованиях, включая синапсы. Начинают преобладать конформационные
изменения и в нуклеиновых кислотах. "Нервная" усталость
("усталость синаптического проведения") требует сна для своей ликвидации. Восстановление во время сна включает биосинтез макромолекул и
ансамблей макромолекулярных единиц,
функциональных мембранных структур клеток ЦНС.
Существование медленноволнового и
парадоксального сна ставит перед
исследователями вопрос об их разном функциональном значении. Экспериментально было показано, что
серотонинергическая система ядер шва
поддерживает медленноволновой сон, запускает парадоксальный сон и тормозит наступление бодрствования.
Сложилось мнение, что
медленноволновой сон нужен для репарации глиальных клеток ЦНС. Только в этой фазе сна происходит значительное поступление гормона роста из гипоталамуса в
кровь. Это указывает на специфическое
усиление биосинтеза белков в периферических тканях. Данные об изменении структуры восстановительного сна после тотального его лишения по сравнению с
естественным сном свидетельствуют
о преобладании в нем фазы медленноволнового сна. Этот факт объясняют тем, что эта фаза более "витально"
необходима, чем фаза парадоксального
сна. Достаточный уровень метаболическтих процессов, являющийся первичным условием деятельности любых органов и тканей, в особенности головного мозга,
подтверждает мнение о преимущественной
нутритивной восстановительной роли фазы медленноволнового сна.
Уже не вызывает сомнений, что в состоянии сна организм
сохраняет активность, реализация которой позволяет чувствовать себя
отдохнувшими и готовыми к предстоящему бодрствованию. На сегодняшний день
существует несколько концепций, объясняющих механизмы естественного
сна. К сожалению, восстановительные процессы, которые, несомненно,
преобладают в состоянии сна остаются без должного внимания
исследователей.
Серотонинергические нейроны
дорсального ядра шва имеют широкую сеть нервных связь. Они
проецируют свои аксоны к ретикулярной формации,
Рис.1.
Проекционные связи дорсального ядра шва. 1-неокортекс; 2-лимбическая
система; 3-гиппокамп; 4-таламус; 5-гипоталамус; 6-дорсальное ядро шва;
7-мозжечок; 8-ретикулярная формация.
|
|
лимбической системе, гиппокампу, таламусу, гипоталамусу,
неокортексу, мозжечку (Рис.1). Кроме
того, серотонинергическая система ядер шва оказывает ингибирующее действие на голубое
пятно и при ее подавлении голубое пятно растормаживается.
Исходя из вышесказанного цель
настоящего исследования состоит в изучении репаративно-восстановительных
процессов в серотонинергической системе дорсального ядра шва ствола
головного мозга.
Исследование выполнено на половозрелых лабораторных крысах-самцах.
Эксперимент включал три опытных группы и контроль. Первая группа: 36-часовая
тотальная депривация сна; вторая: 8 часов восстановительного сна и третья:
24 часа восстановительного сна. Контролем служили животные, находящиеся
в условиях третбана со свободным доступом к еде и питью. Тотальная
депривация сна выполнялась путем вращения животных в третбане со скоростью
12об/мин в течение 36 часов (одну ночь и два дня). Взятие ткани головного
мозга осуществляли путем декапитации. После гистологической обработки
ткань заливали в парафин. Из полученных парафиновых блоков ткани готовили
серийные срезы на микротоме. Идентификацию исследуемого ядра выполняли с
помощью стереотаксического атласа и быстрой окраски
гематоксилин-эозином или крезилвиолетом (Рис.2). Специфическая окраска
на нуклеиновые кислоты проводилась галлоцианин-
|
|
|
Рис.2. Схема расположения дорсального
ядра шва на фронтальном срезе ствола мозга. 1-дорсальное ядро шва;
2-Сильвиев водопровод.
|
|
хромовыми квасцами. Количественное определение нуклеиновых кислот
в клеточных компартментах выполняли путем цитофотометрии.
Цитофотометрировали ядро, ядрышко, цитоплазму и ядро глиального сателлита.
Исследовали нейроны и сателлиты дорсального ядра шва. Статистическую
обработку выполняли с использованием критерия Стьюдента.
Исследования показали, что количество нуклеиновых кислот в ядре
серотонинергических нейронов дорсального ядра шва
сразу после окончания тотальной депривации сна поддерживается на уровне
контрольной группы (Рис.3). По истечению восстановительного периода
длительностью 8 часов содержание ядерных нуклеиновых кислот достоверно
возрастает на 16% (Р<0,001). В последующий постнагрузочный период
значительных изменений не зарегистрировано. В ядрышке серотонинергических
нейронов содержание нуклеиновых кислот оказалось повышенным тотчас после
прекращения тотальной депривации сна. Это отличие от контрольного
уровня составляло 15%. По прошествию 8-часового восстановления количество
нуклеиновых кислот в ядрышке уже не
Рис.3. Изменения количества нуклеиновых
кислот в нейронах и их глиальных сателлитах в постнагрузочный период.
|
|
проявляло
достоверных отличий от контроля. Лишь к концу 24-часового исследованного
постдепривационного периода уровень нуклеиновых кислот опять возрос.
В цитоплазме серотонинергических нейронов дорсального ядра шва количество
РНК на всем протяжении исследованного периода восстановления было достоверно
выше контрольного уровня. Пик был выявлен сразу после окончания депривации
и составлял 41% (Р<0,001). Затем степень отличия от контроля уменьшалась до
10% и далее опять возрастала.
В глиальных сателлитах нейронов дорсального ядра шва отличие от контроля
было выявлено только к концу 24-часового периода восстановления и составило 27%
(P<0,05) выше контрольного уровня. В течение всего исследованного
периода достоверных различий не наблюдалось.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в системе
нейрон-нейроглия дорсального ядра шва в процессе восстановления после
полного лишения сна происходит всплеск биосинтетической активности в
цитоплазме нейронов. Это выраженное преобладание анаболических процессов
проявляется в начале постнагрузочного периода и сохраняется
впоследствие. На субклеточном уровне это преобладание проявляется прежде
всего в ядрышке и цитоплазме серотонинергических нейронов. Однако,
ядерный аппарат нейронов активизируется только после 8-часового
восстановительного сна, когда в цитоплазме обнаруживается фаза
понижения. Это демонстрирует, что ядерный биосинтетический материал накапливается
лишь к тому времени, когда в цитоплазме исчезает пик интенсивности
биосинтеза. На протяжении всего периода усиленной функциональной активности
нейронов в глиальных сателлитах сохраняется равновесие
катаболических и анаболических процессов и лишь к концу исследованного
периода проявляется преобладание последних.
Исходя из концепции о роли моноаминергических систем в
регулировании фаз сна и имеющихся данных, активность серотонинергической
системы направлена на поддержание сна, в особенности, его медленноволновой
фазы. Результаты, полученные нами, демонстрируют, что клеточный аппарат
нейронов дорсального ядра шва активизирует свою активность уже в начале
периода восстановления после полного лишения сна и поддерживает ее на высоком
уровне.
Таким образом, в системе нейрон-нейроглия
дорсального ядра шва после полного лишения сна реализуется усиление
биосинтетической активности. Происходит перераспределение интенсивности
анаболических процессов в сторону преобладания в ядрышке и цитоплазме
нейронов и некоторое их подавление в глиальных сателлитах. Это доказывает
функциональную значимость серотонинергической системы дорсального ядра шва
для реализации восстановления после периода полной потери сна.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.