close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

775.Тихоокеанский медицинский журнал №2 2012

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISSN 1609-1175
PACIFIC MEDICAL JOURNAL
2012, № 2
РЕЦЕНЗИРУЕМЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
Основан в 1997 году
Выходит один раз в три месяца
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ МОРФОЛОГИИ
К 90-летию со дня рождения и 60-летию научной и педагогической деятельности
доктора медицинских наук, профессора П.А. Мотавкина
Издательство
МЕДИЦИНА ДВ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Главный редактор В.Б. Шуматов
Редакционная коллегия:
Н.Н. Беседнова, Б.И. Гельцер, А.И. Дубиков, Е.В. Елисеева, Ю.В. Каминский, Е.В. Крукович, Ю.В. Кулаков,
П.А. Лукьянов, В.Н. Лучанинова, Е.В. Маркелова (отв. секретарь), В.И. Невожай, В.А. Невзорова (зам. главного
редактора), В.А. Петров, К.В. Стегний, В.Б. Туркутюков, Ю.С. Хотимченко, В.М. Черток (зам. главного
редактора), В.В. Шапкин, А.Д. Юцковский
Редакционный совет:
А.С. Белевский (Москва), А.Ф. Беляев, А.В. Гордеец, Ю.И. Гринштейн (Красноярск), С.Е. Гуляева,
Н.А. Догадина, В.А. Иванис, Ю.И. Ишпахтин, В.П. Колосов (Благовещенск), Д.Б. Ларионова, В.Ю. Мареев
(Москва), В.Я. Мельников, П.А. Мотавкин, А.Я. Осин, А.А. Полежаев, Б.Я. Рыжавский (Хабаровск),
Л.М. Сомова, Г.И. Суханова, Н.Д. Татаркина, Л.Н. Трусова, Г.И. Цывкина, Jin Liang Hong (КНР), Moon oh Riin
(Республика Корея), Yamamoto Masahary (Япония), Zhao Baochang (КНР)
Научный редактор О.Г. Полушин
Ответственный редактор номера В.М. Черток
«Тихоокеанский медицинский журнал», 2012, № 2 (48)
Тихоокеанский медицинский журнал
Учредители:
Владивостокский государственный
медицинский университет,
Департамент здравоохранения
администрации Приморского края,
НИИ эпидемиологии
и микробиологии СО РАМН,
Краевой клинический центр
охраны материнства и детства
Свидетельство о регистрации
Министерства РФ по делам печати,
телерадиовещания и средств массовых
коммуникаций
ПИ № 77–13548 от 20.09.2002 г.
Адрес редакции:
690950 г. Владивосток, пр‑т Острякова, 4,
Владивостокский государственный
медицинский университет
Тел./факс: (423) 245-77-80
Издательство
«МЕДИЦИНА ДВ»
690950 г. Владивосток,
пр‑т Острякова, 4; тел.: 245-56-49;
e-mail: medicinadv@mail.ru
Редактор
О.Н. Мишина
Подписано в печать 01.08.2011 г.
Печать офсетная. Формат 60×90/8
Усл. печ. л. 12,5. Заказ № 456
Тираж 1000 экз.
Зав. редакцией Л.В. Бирилло
Технический редактор
А.В. Яунвалкс
Тел.: (423) 245-56-49
Корректор О.М. Тучина
Отпечатано ИД «Принт-Восток»
в типографии № 1 г. Харбин (Китай)
Цена свободная
Выпуски «Тихоокеанского медицинского журнала» доступны на сайтах http://elibrary.ru и http://www.vgmu.ru
Правила оформления статей и сведения об авторах публикаций находятся на сайте http://www.vgmu.ru
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Мотавкин Павел Александрович
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Contents
От редакции........................................................................................... 5
Editorial Note.......................................................................................... 5
Передовые статьи
Editorials
Черток В.М., Реутов В.П., Охотин В.Е.
Павел Александрович Мотавкин – человек, педагог, ученый........7
Chertok V.M., Reutov V.P., Okhotin V.E.
Pavel Alexandrovich Motavkin –
a person, pedagogue, researcher........................................................... 7
Лекции
Мотавкин П.А.
Долгая дорога к истине....................................................................... 9
Lectures
Обзоры
Motavkin P.A.
A long way to the truth.......................................................................... 9
Черток В.М., Коцюба А.Е.
Эндотелиальный (интимальный) механизм регуляции
мозговой гемодинамики: трансформация взглядов................. 17
Вараксин А.А., Пущина Е.В.
Значение сероводорода в регуляции функций органов........... 27
Невзорова В.А., Шуматов В.Б., Настрадин О.В.,
Захарчук Н.В.
Состояние функции сосудистого эндотелия у лиц
с факторами риска и больных ишемической
болезнью сердца................................................................................. 37
Сайко Ю.В.
Типология корковых нейронов и их значение
в организации процессов торможения и возбуждения
при височной эпилепсии.................................................................. 45
Хотимченко Ю.С., Щеблыкина А.В., Кумейко В.В.
Биосовместимые матриксные имплантаты на основе
природных и синтетических полимеров как перспективные
средства для терапии дегенеративных и посттравматических
заболеваний центральной нервной системы.............................. 54
Охотин В.Е., Ревищин А.В., Павлова Г.В.
Стволовые клетки нейронального происхождения
в мозге млекопитающих................................................................... 60
Матвеева Н.Ю.
Нейрохимическая специализация нейронов сетчатки............. 66
Сотников О.С., Фрумкина Л.Е., Майоров В.Н.,
Парамонова Н.М., А.А. Лактионова, Н.Н. Боголепов
Реабилитация межнейронной синцитиальной связи
в нервной системе.............................................................................. 75
Дорошенко М.А.
Нейрофизиология обонятельной системы морских рыб:
эколого-эволюционные аспекты.................................................... 83
Пиголкин Ю.И., Морозов Ю.Е.
Нейрогистохимические исследования ферментов
в судебной медицине......................................................................... 89
Швалев В.Н.
Возрастные изменения нервного аппарата сердца
и содержания в нем оксида азота в норме и при патологии........ 94
Едранов С.С.
Апоптоз как фактор организации
посттравматического воспаления...............................................100
Евдокимов В.В., Матросова И.В.
Репродуктивная биология морских ежей Strongylocentrotus
intermedius и Strongylocentrotus nudus ......................................... 105
Ващенко М.А., Жадан П.М.
Исследование влияния хронического загрязнения
морской среды на состояние репродуктивной
функции беспозвоночных животных.........................................110
Chertok V.M., Kotsyuba A.E.
Endothelial (intimal) mechanism of cerebral
hemodynamics regulation: changing views...................................... 17
Varaksin A.A., Puschina E.V.
Role of hydrogen sulphide in regulatory functions......................... 27
Nevzorova V.A., Shumatov V.B.,
Nastradin O.V., Zakharchuk N.V.
The state of vessel endothelium in patients
with risk factors and ischemic heart disease..................................... 37
Yu.V. Sayko
Typology of cortical neurons and their role
in organising inhibitory and excitative processes
in case of visceral epileptic disease..................................................... 45
Khotimchenko Yu.S., Scheblyikina A.V., Kumeiko V.V.
Biocompatible matrix implants from natural
and synthetic polymers as promising products intended
for treatment of degenerative and post-injury diseases
of central nervous system.................................................................... 54
Okhotin V.E., Revischin A.V., Pavlova G.V.
Stem cells of neuronal origin
in mammal’s brain................................................................................60
Matveeva N.Yu.
Neurochemical specialisation of retinal neurons............................. 66
Sotnikov O.S., Frumkina L.E., Mayorov V.N.,
Paramonova N.M., Laktionova A.A., Bogolepov N.N.
Recovering trans-neuronal syncytial ties
in nervous system................................................................................. 75
Doroshenko M.A.
Neurophysiology of sea fish olfactory system:
ecological and evolutional aspects..................................................... 83
Pigolkin Yu.I., Morozov Yu.E.
Neurohistochemical studies of enzymes
in forensic medicine............................................................................. 89
Shvalev V.N.
Age-related changes of nervous apparatus of heart
and its nitric oxide content in health and disease............................ 94
Edranov S.S.
Apoptosis as factor
of post-injury inflammation.............................................................100
Evdokimov V.V., Matrosova I.A.
Reproductive biology of sea urchins Strongylocentrotus
intermedius and Strongylocentrotus nudus ..................................... 105
Vaschenko M.A., Zhadan P.M.
Studying effects from chronic marine
environment pollution on the state
of invertebrates reproductive function............................................110
Reviews
Curriculum vitae
Curriculum vitae
Павел Александрович Мотавкин: curriculum vitae.................. 115
Библиография журнальных статей П.А. Мотавкина,
депонированных Национальной медицинской
библиотекой США........................................................................... 116
Диссертации на соискание ученой степени
доктора наук, консультированные П.А. Мотавкиным........... 119
Pavel Aleksandrovich Motavkin: Curriculum Vitae...................... 115
Bibliography of P.A. Motavkin’s
papers deposited by the US national
medical library.................................................................................... 116
A doctoral thesis consulted by P.A. Motavkin................................ 119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
От редакции
В эти дни мы отмечаем знаменательную дату – 90 лет
со дня рождения и 60 лет научной и учебно-педаго‑
гической деятельности действительного члена РАЕН,
заслуженного деятеля науки, доктора медицинских
наук, профессора Павла Александровича Мотавкина,
которому посвящен представленный выпуск Тихооке‑
анского медицинского журнала.
Жизнь этого замечательного человека вместила це‑
лую цепь заметных событий: война, учеба в мединститу‑
те в непростое послевоенное время, аспирантура, при‑
езд в г. Владивосток, создание кафедры, научной школы
и воспитание учеников, которых можно встретить в
различных уголках земного шара. П.А. Мотавкин – один
из основателей Владивостокского медицинского инсти‑
тута. Это единственный из профессоров того времени,
продолжающий до сих пор успешную научно-педаго‑
гическую работу. В наиболее тяжелое и ответственное
время формирования вуза, в сентябре 1958 г., он был
назначен проректором по учебной и научной работе. Не
хватало учебных площадей, с большими трудностями
формировался преподавательский коллектив, не было
учебников, приборов для практических занятий, лабо‑
раторной посуды и реактивов. Организация учебного
процесса требовала постоянного внимания, отнимала
много времени и сил у всех работников ректората, но
прежде всего у проректора, ответственного за учебный
процесс. У не привыкшего пасовать перед трудностями
молодого проректора нашлось свое решение некоторых
из этих проблем – он обратился за помощью в про‑
фильные вузы страны. И они откликнулись передачей
наглядных пособий, учебного оборудования, а главное –
учебной и научной литературы. С них началось форми‑
рование научной библиотеки института. И здесь помог
прошлый опыт П.А. Мотавкина, который, будучи в свое
время заведующим крупной заводской библиотекой, не
понаслышке знал об организации библиотечного дела.
Однако во главе угла для начинающего жить ме‑
дицинского института находился учебный процесс.
Сложность этой работы определялась еще и составом
преподавательского коллектива, сформированного из
приезжих – представителей разных педагогических
школ и местных врачей, мало ориентированных и сла‑
бо подготовленных к учебной работе в высшей школе.
Необходимо было разработать систему, которая охва‑
тывала бы все стороны учебного процесса. Понятно,
что и эта многотрудная деятельность легла на плечи
проректора. Приходилось работать по 12–14 часов в
сутки, но система была создана в кратчайшие сроки и
выдержала проверку временем: на первом государс‑
твенном экзамене, как и на последующих, студенты
ВГМИ выглядели весьма достойно.
Решая учебные вопросы, проректор по учебнонаучной работе обязан был не забывать о делах на‑
учных. 10 ноября 1958 г. на расширенном совещании
преподавательского состава П.А. Мотавкин предло‑
жил избавиться от мелкотемья и сосредоточиться
на решении основных научных направлений. После
ожесточенных споров к ним отнесли: изучение осо‑
бенностей течения заболевания в условиях муссонно‑
го климата Приморья и эндемических инфекционных
заболеваний; получение и применение препаратов из
местного сырья; использование курортных богатств
для профилактики болезней и укрепления здоровья
жителей края. Все они в дальнейшем были объеди‑
нены в перспективную, отвечающую интересам раз‑
вития края одну проблему – «Человек и океан». При
кафедрах начали формироваться и активно работать
научные студенческие кружки, ежегодно проводились
студенческие конференции.
В 1959 г. проректор по учебно-научной работе ак‑
тивно участвовал в организации выездной сессии
Академии медицинских наук. Доклады, сделанные
ведущими учеными страны, должны были служить
для преподавателей института образцом научных
достижений и примером для подражания. Пришло
время поделиться с научной общественностью и собс‑
твенными результатами исследований. В 1962 и 1963
годах под редакцией П.А. Мотавкина вышли два пер‑
вых сборника научных работ преподавателей Влади‑
востокского медицинского института. В центральных
журналах стали появляться статьи сотрудников вуза,
свидетельствующие о росте качества научных иссле‑
дований и их общественном признании.
Несмотря на огромную занятость, П.А. Мотавкин
успевал заниматься и собственными научными иссле‑
дованиями. В 1964 г. в Совете при президиуме АМН
СССР он защитил первую в институте докторскую
диссертацию, а с 1965 г. полностью сосредоточился на
заведовании кафедрой гистологии. Однако его органи‑
заторский талант вскоре вновь оказался востребован‑
ным. Уже в 70-е годы минувшего века по приглашению
академика А.В. Жирмунского Павел Александрович
принял самое деятельное участие в организации и
становлении Института биологии моря АН СССР, где
он долгие годы возглавлял лабораторию гаметогенеза.
Вскоре кафедра гистологии медицинского института
и лаборатория гаметогенеза института Биологии моря
объединились территориально. Образовалось научноучебное сообщество численностью около 40 человек,
владевшее широким спектром современных методов
исследования.
Квалифицированное научное руководство и сов‑
ременная материальная база позволяли подготовить
и воспитать профессионально подготовленный науч‑
но-педагогический коллектив. В середине 80-х годов
ассистенты кафедры В.М. Черток и Л.Д. Маркина стали
самыми молодыми в стране докторами наук в области
медицины. Позднее в интеллектуальном росте под‑
нялись до уровня докторов наук другие сотрудники
кафедры: А.П. Бахтинов, В.С. Каредина, А.В. Лома‑
кин. Младшие научные сотрудники Ю.С. Хотимчен‑
ко, А.А. Вараксин, В.В. Евдокимов, М.А. Дорошенко,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
О.Н. Лукьянова стали докторами биологических наук.
Возможности кафедры, ее материальную базу, руко‑
водство и консультации широко использовали для
своего профессионального роста представители других
научных коллективов. Ученую степень доктора наук
получили офтальмологи В.В. Лантух и Н.Д. Кудряшова,
отоларинголог В.М. Шевцов, биохимик В.А. Щепин,
биофизик В.М. Колдаев, патоморфолог Ю.В. Каминс‑
кий, которые стали самостоятельными и известными
руководителями научных коллективов. Труды сотруд‑
ников кафедры и ее заведующего получили широкую
международную известность. 127 лабораторий мира
поддерживали контакты с кафедрой гистологии ВГМИ.
В ее архиве хранится 696 экземпляров почтовых кор‑
респонденций, большинство из которых получено
из университетов США, Канады, Японии, Германии,
Италии, Испании, Англии, Франции, Лундского и
Каролинского университетов Швеции.
Новый всплеск научной активности был связан
с изучением гистофизиологии оксида азота – про‑
блемы, работу над которой также возглавил в уни‑
верситете профессор П.А. Мотавкин. Интерес к ней
стремительно охватил специалистов, работающих
в различных областях медицины и биологии как во
Владивостокском медицинском университете, так и
в других научных и научно-педагогических учрежде‑
ниях Приморья. За короткий период по этой проблеме
под руководством Павла Александровича докторские
диссертации защитили представители клинических и
теоретических кафедр: В.А. Невзорова, В.Б. Шуматов,
Г.В. Рева, С.Г. Калиниченко, Н.Ю. Матвеева, А.В. Чере‑
повский, О.О. Коновко, Ю.В. Дудина, Т.А. Шуматова,
И.В. Дюйзен, Е.В. Елисеева.
Подготовке кадров в значительной степени спо‑
собствовали открытие под председательством профес‑
сора Мотавкина докторского совета в 1991 г., бессмен‑
ным руководителем которого он является уже более 20
лет. За эти годы в совете защищено и утверждено 138
диссертаций, из них 37 докторских. Под руководством
П.А. Мотавкина защищено 129 диссертаций, из них 32
докторских и 97 кандидатских.
Результаты научных исследований кафедры стали
достоянием широкой научной общественности. Обоб‑
щенные данные по проблеме «нейрохимия мозга» в
виде двух глав, помещенных в «Руководстве по гисто‑
логии». Изданы учебное пособие «Введение в нейро‑
биологию», монография «Гистофизиология сосудистых
механизмов мозгового кровообращения», удостоенная
диплома премии им. Б.И. Лаврентьева президиума
АМН СССР в 1984 г., а ее содержание о наличии трех
механизмов управления гемоциркуляцией включено в
учебники по гистологии. Индекс цитирования работ
проф. П.А. Мотавкина в разные годы колебался от 7
(средний уровень) до 11 (высокий). Абсолютное число
цитированных работ на 2007 г. – 97, абсолютное коли‑
чество ссылок – 200 (Web of Sciens).
Кафедра – это часть мира и сама маленький мир
со своими правилами и законами жизни, удачами и
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
достижениями, получившими общественное призна‑
ние и оценку за вклад в материальное и духовное бо‑
гатство народа. Все это достоинства руководителя. За
работой его и учеников видится нечто большее, нежели
отдельные весьма результативные достижения – фор‑
мирование собственной научной школы. Большинство
статей этого выпуска журнала принадлежат перу уче‑
ников П.А. Мотавкина, ставших лидерами научных
направлений, многие из которых разрабатывались
под руководством Павла Александровича или служат
продолжением его научных идей. Уже названия статей
дают представление о широте научных интересов и
незаурядной эрудиции основателя научной школы.
Основная часть работ написана на основе многолетних
исследований научных коллективов, руководимых
выходцами из научной школы П.А. Мотавкина. Это
приоритетные материалы, публикация которых может
составить честь для самого взыскательного журнала.
Круг интересов Павла Александровича не огра‑
ничивается профессиональной деятельностью. Через
всю жизнь он пронес любовь к истории и литературе.
Свой многогранный жизненный опыт и мудрое вос‑
приятие жизни он воплотил в серии недавно изданных
воспоминаний о детстве, юности, годах войны и пос‑
левоенной учебе в мединституте. Написанные живым,
образным языком, они интересны читателям разных
поколений. Восприятие истории страны через призму
истории своей малой родины и богатого жизненно‑
го опыта нашло оригинальное воплощение в книгах
«Командир санвзвода» (2002), «История и легенды
деревни Дорское» (2005) и «Экзаменов прекрасная
пора» (2006). Его рассказы о войне и мире печатаются
в литературном альманахе Владивостока, журнале
профессорского клуба, газетах «Дальневосточный
ученый» и «Владивосток».
Научные и жизненные достижения П.А. Мотавки‑
на отмечены званиями «Заслуженный деятель науки
РСФСР», «Заслуженный изобретатель СССР». Он из‑
бран действительным членом академии естественных
наук, почетным членом нескольких научных обществ,
а за вклад в развитие города – почетным гражданином
города Владивостока. За ратные подвиги награжден
орденами Красной Звезды, Отечественной Войны I
степени и многими медалями. Среди наград самой
дорогой ветеран считает медаль «За боевые заслуги»,
врученную ему 7 ноября 1942 г. на фронте под городом
Демидовым Смоленской области. Уже в мирные годы
его грудь украсили ордена «Знак Почета», «Трудового
Красного Знамени», две медали и знак «150 лет г. Вла‑
дивостоку».
Редакция журнала, студенты и преподаватели уни‑
верситета желают Павлу Александровичу Мотавкину
здоровья, творческих успехов и надеются, что еще
долгие годы он будет радовать нас своим жизнелюбием,
неиссякаемой энергией и оптимизмом.
Главный редактор «Тихоокеанского медицинского
журнала» профессор В.Б. Шуматов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Передовые статьи
7
Павел Александрович Мотавкин – человек, педагог, ученый
В.М. Черток1, В.П. Реутов2, В.Е. Охотин3
1 Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2),
2 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (117485 г. Москва, ул. Бутлерова, 5а),
3 Институт биологии гена РАН (119334 г. Москва, ул. Вавилова, 34/5)
В этой статье каждый из нас делится своими личными
впечатлениями о Павле Александровиче Мотавки‑
не, который 1 января 2012 г. отметил 90 лет со дня
рождения и 60 лет с начала научно-педагогической
деятельности. Поскольку это личные впечатления лю‑
дей, которые знали юбиляра в различные периоды его
деятельности и в неодинаковых жизненных ситуациях,
то каждый из авторов в определенной степени субъ‑
ективно воссоздает разные грани личности юбиляра.
Но в чем, безусловно, сходятся все хорошо знающие
Павла Александровича: он по своей природе человек
скромный. Находясь рядом с ним, вы не почувствуете,
что с первых минут общения попали в плен его идей,
воли и настроения, как это иногда случается рядом с
теми, кто привык командовать людьми. Его обаяние
раскрывается постепенно. Он не торопится высказать
все то, что у него накопилось за долгие годы жизни.
Он умеет слушать и слышать людей, говорит понят‑
ным и образным языком. Перед вами раскрывается
широкая панорама научных идей и представлений.
В следующую минуту ловишь себя на мысли, что все,
что говорит этот простой на вид и скромный человек,
вызывает удивление и восхищение.
Каждая биография – это портрет человека в интерь‑
ере эпохи. Не явилась исключением и биография Павла
Александровича. Люди, прошедшие войну, никогда
не смогут вычеркнуть ее из памяти. Годы войны – это
самые яркие и насыщенные годы. Время, связанное с
постоянным риском, когда ни один человек не знает,
будет ли он жив завтра, нельзя забыть. Кем бы человек
ни был, чем бы он в дальнейшем ни занимался, он всег‑
да будет вспоминать войну как самое важное в жизни
событие. Книги воспоминаний Павла Александрови‑
ча – яркое подтверждение этому. На войне П.А. Мо‑
тавкин – командир санвзвода, а затем санроты. Был
дважды ранен. Дошел до Германии. Там же встретил
Победу. О «потерянных поколениях», прошедших вой‑
ну, написаны книги. Потерялись те, у кого ненависть
преобладала над добротой и любовью к человеку. Не
нашли себя те, у кого стремление разрушить и уничто‑
жить было сильнее желания сохранить и спасти. Павел
Александрович на войне спасал, для него война была
во имя жизни, любви и свободы.
После войны – Ярославский медицинский. Поступил
неслучайно. Это поступление он выстрадал на фронте.
Такие не уходят, не окончив курса, не доучившись, по‑
тому что помогать другим людям, творить добро стало
их основной профессией в жизни. Окончил институт с
красным дипломом. Но люди, нравственно разборчи‑
вые, никогда не довольны собой. Ему хотелось совер‑
шенства. Следующий этап – обучение в аспирантуре
под руководством замечательного ученого и человека
И.И. Гутнера и успешная защита кандидатской диссер‑
тации. О своем учителе П.А. Мотавкин на лекциях и
многочисленных встречах со студентами, в беседах со
своими учениками и в книгах всегда отзывается очень
тепло. Портрет учителя на самом видном месте со дня
основания кафедры. Павел Александрович свято чтит
лучшие традиции отечественной медицины. Помните
слова из клятвы Гиппократа, не современной, а той,
прежней: «…почитать научившего меня врачебному
искусству наравне с моими родителями, делиться с ним
своими достатками и в случае надобности помогать
ему в его нуждах…»? Это ли не лучший пример для
подражания тем, кто, едва осилив первую ступеньку
научной лестницы, считает возможным осмеять, охаять,
оттолкнуть того, кто учил его азам профессии.
Профессиональную деятельность П.А. Мотавкин
начал в Приморском крае. Вначале был медицинский
факультет Дальневосточного государственного уни‑
верситета, затем вместе с факультетом перешел во
вновь организованный мединститут. В самое трудное
время он был проректором по учебной и научной
работе, стоял у истоков образования вуза, был одним
из первых преподавателей. И не просто преподава‑
телем. Павел Александрович Мотавкин – создатель
и бессменный заведующий кафедрой гистологии,
цитологии и эмбриологии Владивостокского меди‑
цинского института с 55-летним стажем. Достижение,
достойное книги рекордов Гиннесса! Это под его ру‑
ководством кафедра всегда занимала первые места в
медицинском институте. Он организовал и возглавил
лабораторию гаметогенеза Института биологии моря
Дальневосточного отделения РАН. И вновь лидирую‑
щие позиции – теперь в научном учреждении. Приве‑
дем слова первого руководителя института академика
А.В. Жирмунского: «…Лаборатория гаметогенеза из
года в год демонстрирует высочайший уровень научных исследований, а количеством научной продукции
являет своего рода институт в институте». Однако
что означают эти первые места с точки зрения тех, кто
любит рассказывать, как однажды японские менедже‑
ры после посещения одного из передовых российских
автомобильных заводов с вежливой улыбкой на лице
сказали: «Дети у вас получаются красивыми, а вот то,
что вы делаете руками…»? Вряд ли японским ученым
после посещения кафедры П.А. Мотавкина могло
прийти в голову сказать такое о его руках или руках
его учеников.
Широка сфера научных интересов Павла Алек‑
сандровича, его эрудиция поражает. Открытие века –
интраспинальный орган. Возможности управле‑
ния функциями дыхательной системы. Много сил и
энергии отдано изучению процессов размножения у
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
беспозвоночных. Важная веха в его научной жизни –
механизмы управления мозговой гемодинамикой. Бла‑
годаря трудам П.А. Мотавкина и его учеников создано
учение о системе управления мозговой гемодинамикой,
включающее и эндотелийзависимый механизм. Сейчас
об этом механизме знает весь мир, однако его открытие
связывают с другими именами. Тем не менее приоритет
этих исследований за П.А. Мотавкиным. Со временем
его труды, несомненно, приобретут всемирную извес‑
тность. В них заложен фундамент для многих и многих
научных исследований.
Для того чтобы добиться сколько-нибудь сущес‑
твенных успехов в любой творческой деятельности,
человек должен работать, мобилизуя все свои способ‑
ности, относиться к тому, что он делает, как к самому
важному делу жизни. В науке нельзя ничего сделать,
если все ваши дела, все ваши помыслы не направле‑
ны исключительно на любимое дело. П.А. Мотавкин
интуитивно предвидит крупные научные проблемы,
умеет ставить конкретные задачи и находить пути их
экспериментального решения. Он сам умеет красиво
работать руками и учит этому учеников. Подчеркнуто
уважительно относится к научным изысканиям уче‑
ников и коллег, независимо от их возраста и научных
заслуг. Неудивительно, что все работавшие вместе с
этим поразительным человеком высоко оценивают
его профессионализм и человеческие качества. Вот
слова одного из них, опубликованные в первом номере
журнала «Морфология» за 2007 г.: «Профессор П.А. Мотавкин – вдохновенный ученый, генерирующий идеи
и щедро одаряющий ими своих учеников, блестящий
лектор и терпеливый учитель, умеющий красиво и
интересно передать свои знания студентам». Мы на‑
меренно не приводим имя автора этих слов – под ними
с полным основанием могли бы подписаться многие,
встретившие на пути своего УЧИТЕЛЯ.
Павел Александрович действительно блестящий
лектор и педагог. Здесь можно было бы бесконечно
цитировать слова благодарности тех, кто являются
самыми взыскательными нашими судьями, – студен‑
тов. Но ограничимся одним высказыванием: «…Нам
по восемнадцать. Всего. Но мы все стоим на ступеньку
выше, чем люди, которые не знакомы с вами. В каждом
из нас вы оставляете частичку себя. Для меня великая
честь и счастье быть знакомой с вами. Вы не просто
умный, вы – мудрый. Вот что главное» (студентка 2-го
курса Б. Лейла).
Говорят, цифры управляют миром. Это не совсем
так. Цифры показывают, как управляется мир. Цифры,
характеризующие работу профессора П.А. Мотавки‑
на, впечатляют. Получено 8 авторских свидетельств
и 4 патента, 10 монографий увидели свет в извест‑
ных издательствах Москвы и Санкт-Петербурга. 11
книг – монографий и учебных пособий, изданных в
«Медицине ДВ» и «Дальнауке», отмечены дипломами,
грамотами и медалью, положительными отзывами
в центральной и местной печати. Написаны главы в
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
«Руководстве по гистологии», в многотомном издании
Ma­rin Biotechnologie. Общий итог их коротко, но ярко
выразил В.Н. Швалев, заслуженный деятель науки,
профессор, академик РАЕН: «Опыт П.А. Мотавкина,
приобретенный годами непрекращающегося научного
поиска, нашел свое отражение в его замечательных по
стилю и содержанию книгах. Здесь, наверное, уместно
вспомнить слова выдающегося испанского нейрогистолога начала прошлого столетия Рамона Кахаля: «Трудолюбие – это единственное из заслуг, которое признается потому, что не вызывает зависти». За Павлом
Александровичем числится свыше 300 публикаций.
105 журнальных статей представлены в поисковых
системах Pubmed и Medline, 22 статьи опубликованы
на английском, немецком и французском языках. Не‑
случайно impact factor его статей, опубликованных в
1996 г., составлял 0,631, в 2007 году – 0,692, отметка,
которой достигают лишь лучшие отечественные жур‑
налы. Вот отзыв главного редактора журнала «Морфо‑
логия» профессора Л.Л. Быкова об авторе этих работ:
«Профессор П.А. Мотавкин обладает высочайшим
профессионализмом, преданностью науке, принципиальностью и человеческой мудростью».
Представляя впечатления о личности этого неза‑
урядного человека, нам бы больше всего не хотелось
создавать ему прижизненный памятник. Этакий ры‑
царь без страха и упрека. Павел Александрович не
такой: «Ничто человеческое…». Он и за праздничным
столом посидит, и анекдот расскажет, и женский пол
без внимания не оставит. Христианский принцип
«подставь другую щеку» не про него. Не раз и не два
он давал резкую отповедь приезжим чиновникам от
образования. Он никогда не обслуживал власть, но
заставлял власть прислушиваться к своим словам.
Гражданскую позицию, которая нередко существенно
отличалась от официальной точки зрения, он отстаи‑
вал в центральной и местной печати, на телевидении и
радио. Он имел свое мнение и тогда, когда это не только
не приветствовалось, но и было опасно. Зачастую он
единственный, кто открыто высказывает свои заме‑
чания на ученом совете, берет под защиту опальных
сотрудников. Его активное неприятие чванливости,
невежества, необязательности хорошо известны. При
этом он очень доверчивый, незлопамятный и ранимый
человек.
П.А. Мотавкин – заслуженный деятель науки РФ,
лауреат премии имени Лаврентьева, почетный член
Российского и Всесоюзного общества анатомов, гис‑
тологов и эмбриологов, действительный член многих
академий. Однако прежде всего он профессор, кото‑
рому не столь важны награды, степени и звания. Он –
МОТАВКИН. Сегодня рядом с его именем не нужно
ставить или писать все его звания и должности. Его
знают практически все врачи и биологи России. Знают
его и специалисты – гистологи и морфологи – за ру‑
бежом. Павел Александрович Мотавкин – ЧЕЛОВЕК,
ПЕДАГОГ, УЧЕНЫЙ. И этим все сказано.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лекции
9
УДК 612.82/.824:612.822.5.08
Долгая дорога к истине
П.А. Мотавкин
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: мозг, сосудистая система, нейроны, интраспинальный орган.
Обзор научных достижений сотрудников, аспирантов и докто‑
рантов кафедры гистологии ВГМУ. Основное внимание уделено
нейропаракринному механизму и роли эндотелия в регуляции
мозгового кровообращения. Подробно рассматриваются струк‑
турно-функциальные онтогенетические особенности интраспи‑
нального органа, определяется его место среди эпендимоглиаль‑
ных образований центральной нервной системы. Рассказано о
результатах исследования медиаторной специализации нейронов
ствола мозга и перспективах картирования супранейронных
систем. Упомянуты работы, посвященные механизмам регуляции
размножения морских беспозвоночных, выполненные совместно
с сотрудниками академических институтов. По материалам иссле‑
дований защищено 130 докторских и кандидатских диссертаций,
написано 30 книг, опубликовано около 300 журнальных статей.
Все начиналось в студенческие годы. Слушая профес‑
сорские лекции, я удивлялся и восхищался простоте
великих научных открытий. Грегору Менделю горох
позволил обосновать и сформулировать фундамен‑
тальные законы наследственности, а болезни вина и
пива сделали Луи Пастера основателем научной мик‑
робиологии и иммунологии.
Мир биологических явлений весьма широк. Наше
внимание привлекла солома – та, что содержит, как
оказалось, неисчерпаемые запасы ксилозы. По исход‑
ным соображениям она могла бы заменить рибозу и
составить новый класс органических веществ – кси‑
лозонуклеиновую кислоту (КНК) и ее производные.
Опыты на парамециях не увенчались успехом, и мы пе‑
реключились на модные в то время фитонциды, сделав
их источником клюкву. Экстракт из этих ягод убивал в
одно мгновение тысячи парамеций, но фитонциды тут
были ни при чем. Студенческие неудачи происходили
из-за некорректного выбора методов исследования и
фанатичной веры в методические руководства.
Между тем всякий раз метод следовало адаптиро‑
вать к условиям исследования, а иногда и существенно
обновить. Соблюдая это правило, мы модифицировали
импрегнационную технику изучения нервных элемен‑
тов, внесли изменения в методы исследования ней‑
ротрансмиттеров и ферментов метаболизма, условия
идентификации биогенных аминов, внедрили коли‑
чественную оценку данных. Адекватное методическое
обеспечение – это первое условие, гарантировавшее
наши научные успехи в изучении гистофизиологии
сосудистых механизмов мозгового кровообращения
и энзиомохимии нервной системы.
Бесперебойная циркуляция крови и ликвора обеспечивает постоянство внутренней среды мозга, от чего
Мотавкин Павел Александрович – д-р мед. наук, профессор, заве‑
дующий кафедрой гистологии ВГМУ; тел.: 8 (423) 245-34-18
зависит весь объем его жизненных возможностей.
Гарантом динамического гомеостаза является нервная
регуляция, ее местные и центральные механизмы. В ре‑
зультате многолетних исследований, предпринятых
сотрудниками кафедры гистологии Владивостокского
медицинского университета, получены обширные
и убедительные материалы, позволившие выделить
мозговой и интрамедуллярный отделы автономной
нервной системы, отнести к ней паравазальные нервы
и нервные клетки, образующие функциональные связи
с кровеносными сосудами и эпендимной оболочкой
[16, 17, 21, 22].
Афферентный аппарат сосудов обладает возмож‑
ностями собирать и передавать весь объем сведений
о состоянии мозговой гемодинамики в первичные
(спинальные) и вторичные (бульбарные) сосудо­
двигательные центры [4, 15]. Бульбарная иннервация
обеспечивает приток крови в магистральные артерии.
Спинальные механизмы контролируют органную ге‑
моциркуляцию.
Координированная реакция сосудистой системы
реализуется через эфферентное звено, которое вклю‑
чает холин-, моноамин-, пурин- и пептидергические
аксоны. Афферентное и эфферентное звенья, взаимо‑
действуя, образуют нейромышечный механизм регуля‑
ции подвижности кровеносных сосудов мозга
Структурно и функционально с кровеносными
сосудами головного и спинного мозга связаны хромаф‑
финоциты, меланоциты и мастоциты. Все они секрети‑
руют вазоактивные вещества и могут рассматриваться
как сосудистые эндокриноциты с паракриновым ме‑
ханизмом действия. Эти клетки имеют функциональ‑
ные связи с нервной системой. Их взаимодействие
основательно изучено с холинергическими аксонами,
ацетилхолин которых вызывает экскрецию биологи‑
чески активных веществ.
Доказано, что сосудистый эндокриноцит занимает
место эффекторной вегетативной нервной клетки и по‑
добно периферическому вегетативному нейрону ока‑
зывает эффекторное влияние на кровеносный сосуд.
На сосудистые эндокриноциты помимо холинерги‑
ческих конвергируют адренергические аксоны. Их меди‑
атор через β-адренорецепторы активирует образование
сосудистыми эндокриноцитами вазоактивных веществ
и тормозит их экскрецию. Таким образом, адренергичес‑
кая иннервация этих клеток выступает относительно их
функций как антагонист холинергических связей.
Влияние эндокриноцитов на функции гладких
миоцитов осуществляется локально, что вызывает
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
местную реакцию сосуда. Катехоламины и индолалки‑
ламины, выведенные из клеток, проникая в кровоток,
воздействуют через эндотелиозависимый механизм
на группу сосудов микрорайона. Экзоцитированные
моноамины могут захватываться адренергическими
аксонами и использоваться для нейрогенной регу‑
ляции сосудистых реакций. Совокупность эндокри‑
ноцитов, их холин- и адренергических иннерваций
формируют нейропаракринный механизм регуляции
мозговой гемодинамики.
Многообразие и разнонаправленность реакций
сосудов мозга, опосредуемых через эндотелий, предла‑
гается выделить в особую систему регуляции функций
сосудистой системы в связи с фармакологическими
возможностями эффективно устранять гемодинами‑
ческие нарушения.
Материалы исследований последнего времени дают
основания считать, что эндотелий модулирует реак‑
тивность гладких миоцитов сосудистой стенки через
уровень активности норадреналина, серотонина и
брадикинина. Он превращает предшественники в со‑
судоактивные вещества (например, ангиотензин I – в
ангиотензин II, АТФ – в аденозин); секретирует про‑
изводные арахидоновой кислоты, главным образом
простациклин; освобождает оксид азота, сероводород
и монооксид углерода, релаксирующие гладкие миоци‑
ты, а, секретируя эндотелин, повышает их тонус.
Модулирующее влияние эндотелия на гладкие ми‑
оциты не только с помощью химических, но и механи‑
ческих факторов осуществляется различными путями,
среди которых по общей оценке ведущее значение
имеют миоэндотелиальные контакты. Они образуются
не только между эндотелием и мышечной оболочкой,
но и в пределах интимы. Это качество интимы сосудов
мозга дает основание заключить, что названная обо‑
лочка в определенных пределах имеет собственные
возможности изменять просвет артерий и регулиро‑
вать гемоциркуляцию.
Значение ацетилхолина как регулятора эндотелиоза‑
висимой дилатации артерий и вен, по общему мнению,
неоспоримо. Остаются не вполне ясными источники и
пути поступления в кровь эндогенного ацетилхолина.
Согласно наиболее распространенному взгляду, это
соединение экзоцитируется интрамуральными холи‑
нергическими аксонами наружной оболочки сосуда.
Однако пока не удалось выявить пути, по которым
ацетилхолин достигает эндотелиоцитов. Здесь особое
значение придают холинергическим проводникам, об‑
разованным аксонами нейронов ядер мозгового ствола
и оканчивающимся на мозговых капиллярах. Другим
источником ацетилхолина являются эндотелиоциты
капилляров, в которых иммунохимическим методом
показано наличие холинацетилтрансферазы.
Интактный эндотелий может быть источником
мощного вазоконстрикторного пептида – эндотелина.
Эндотелин секретируется под воздействием нейро‑
пептида Y. Его констрикторные свойства повышают
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
катехоламины, для которых эндотелин активирует
α-адренорецепторы миоцитов. Этот пептид в значи‑
тельном количестве высвобождается при гипоксии, что
может быть причиной спазма артерий мозга. Разнона‑
правленность реакции сосудов мозга, опосредуемой
через эндотелий, предложено называть эндотелиоза‑
висимым или интимальным механизмом регуляции
[22]. Пространственная разобщенность механизмов
констрикции и дилатации устанавливается в период
онтогенеза. Давление крови на первичные эндотели‑
альные трубки становится позиционной информацией,
формирующей механизмы релаксации. Информация,
противодействующая давлению, индуцирует механиз‑
мы, поддерживающие высокий тонус лейомиоцитов.
Хорошая наука не делается на пустом месте, у ав‑
торов открытий и новых идей всегда имеются пред‑
шественники. Например, структурные преобразова‑
ния эпендимы центрального канала спинного мозга
человека неоднократно были предметом исследова‑
ний. К началу 70-х годов ХХ века стал известен ряд
фактов, совокупность которых позволяла заключить,
что в эпендимной зоне спинного мозга происходит не
простая облитерация центрального канала, как это
принято думать, а образование органного комплекса,
который получил название интраспинального органа.
Эпендима рассматривается как матричная зона
мозга, как источник его репаративных процессов. Ре‑
ализация этих возможностей доказана благодаря на‑
личию в эпендиме и субэпендиме стволовых клеток,
способных к пролиферации и дифференцировке в
глиальные и нейральные клетки. Появились попытки
использовать стволовые клетки для создания лечебных
технологий, установить подлинные источники и зако‑
номерности развития морфогенетических процессов,
обеспечивающих формирование органов с эндокрин‑
ными функциями в дефинитивном мозгу. Одним из
таких образований является интраспинальный орган
человека [9, 11, 13] развивающийся из эпендимы спин‑
ного мозга на уровне LI–SIII.
Интраспинальный орган (ИО) формируется в ре‑
зультате взаимодействия процессов пролиферации и
дифференцировки эпендимоцитов, ангио- и нейроге‑
неза. В его развитии довольно отчетливо просматрива‑
ются три периода: 1) начальный – морфогенетический
или формативный; 2) период дефинитивного состоя‑
ния или относительной структурной стабильности;
3) период инволютивных изменений.
Для начального периода характерны морфогене‑
тические преобразования эпендимы, клетки которой
(видимо, стволовые) наделены большими потенци‑
альными возможностями. Особенно велики ее проли‑
феративные способности на протяжении всей жизни
человека.
У новорожденных центральный канал открыт. Вы‑
стилающие его эпендимоциты формируют ложномно‑
горядный пласт. Среди типичных реснитчатых эпен‑
димоцитов выстилки центрального канала имеются
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лекции
бокаловидные клетки [1]. Их эллипсовидное ядро
смещено в базальную часть клетки и ориентировано
перпендикулярно ее длинной оси. Центр клеточного
тела занят ШИК-положительным секретом, ограни‑
ченным узким ободком цитоплазмы, свободной от
включений. Через апикально расположенную пору
секрет бокаловидных клеток выводится на поверх‑
ность эпендимы. Подобные клетки описаны в суб‑
комиссуральном органе. Под слоем эпендимоцитов
вплоть до нейропиля серых спаек находятся глиоциты
субэпендимы, плотность расположения которых у
новорожденных больше, чем у детей последующих
лет жизни. Пролиферативный процесс активируется
у 12–13-летних девочек и 14–15-летних юношей. С это‑
го возраста начинает развиваться интраспинальный
орган. Эпендимоциты вновь формируют ложномно‑
горядный пласт и в массовом количестве выселяются
в субэпендимную зону.
Оживленная пролиферация глиоцитов эпендимы
у юношей и девушек вызывается пубертатными пе‑
рестройками, в частности, увеличением в организме
13–16-летних людей концентрации стероидных гор‑
монов и соматотропина. На активность пролиферации
глиоцитов положительно влияют митогенные факторы
нервов, врастающих совместно с кровеносными сосу‑
дами в клеточный пролиферат. Эти и, по-видимому,
многие другие факторы продолжают действовать на
эпендиму и в последующие годы. В конце 2-го десяти‑
летия жизни человека среди глиоцитов преобладают
мелкие клетки, отражающие высокую пролифератив‑
ную активность эпендимы. Они занимают субэпендим‑
ную зону, утолщение которой приводит к сужению, а
затем – к полной облитерации центрального канала.
Анализ постнатального гистогенеза эпендимы
спинного мозга человека свидетельствует, что наибо‑
лее активный пролиферативный процесс развивается
в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга. Этим
предопределяется более раннее закрытие центрального
канала в этом отделе.
Из дифференцирующихся глиоцитов, кровеносных
сосудов и нервов в начале 3-го десятилетия образуется
орган, по строению сходный с эндокринной железой
[12]. От нервных элементов спинного мозга он отделен
капсулой, образованной волокнистыми астроцитами,
и разделен на доли, в которых клетки располагают‑
ся преимущественно по периферии. В междолевых
прослойках имеются кровеносные сосуды и тонкие
пучки нервных волокон. Клетки образуют органоспе‑
цифические структуры в виде розеток, фолликулов
и колонок, между которыми находятся капилляры и
нервные волокна. Пролиферативный процесс сти‑
хает: уменьшается число мелких клеток и увеличи‑
вается число клеток средней величины и крупных,
что свидетельствует о начале их дифференцировки
и функционирования. Устанавливается высокая ак‑
тивность оксиредуктаз (сукцинат-дегидрогеназы, ци‑
тохромоксидазы, малатдегидрогеназы, НАД- и НАДФ-
11
а
в
б
Рис. 1. Этапы формирования интраспинального органа:
а – эпендимоциты; б – миграция эпендимоцитов; в – функционирующий орган. Все клетки содержат многочисленные прозрачные секреторные везикулы. Окр. гематоксилином и эозином, ×400.
диафораз) и фосфатаз (магниевой АТФазы, щелочной
фосфатазы), т.е. ферментов, ответственных за энерге‑
тическую функцию клетки. В цитоплазме нарастает
число мембранных органелл, сокращается количество
свободных рибосом и увеличивается объемная доля
гранулярной эндоплазматической сети. Хорошо раз‑
витый комплекс Гольджи состоит из многочисленных
диктиосом. Увеличиваются размеры ядер и ядрышек,
грубые глыбки хроматина фиксируются на внутрен‑
ней поверхности ядерной мембраны. Следовательно,
ультраструктурная перестройка, уровень образования
и потребления энергии характеризуют клетки органа
как элементы, обладающие высокой функциональной
активностью [1, 26].
Дефинитивный орган имеет довольно разнообраз‑
ный и специфический клеточный состав (рис. 1, 2).
Помимо капсулы, единичные фибриллярные астро‑
циты встречаются и в его строме. Обширную группу
элементов представляют клетки с темной цитоплазмой,
умеренно развитыми органеллами, неправильным по
форме ядром, сходные с поддерживающими глиоцитами
эпифиза и выполняющие здесь аналогичную функцию.
Между опорными располагаются секреторные клетки,
а по ходу капилляров встречаются одиночные тканевые
базофилы с характерной метахроматической зернистос‑
тью. Период относительной структурной стабильности
ИО заканчивается к 35-летнему возрасту [8, 18].
У большинства людей после 35 лет в ИО происходят
морфологические изменения, свидетельствующие о
снижении его функциональной активности. Умень‑
шается общее количество клеток. В их цитоплазме
увеличивается число лизосом и повышается актив‑
ность кислой фосфатазы, появляются аутофагосомы
и миелиноподобные тела. Ядра пикнотизируются, что
свидетельствует о наступлении необратимых дист‑
рофических изменений. Утолщается капсула, клетки
паренхимы органа замещаются волокнистой астро­
глией. Глиомезодермальной реакцией охватывают‑
ся все большие территории органа, хотя и после 60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
12
а
б
в
Рис. 2. Морфология интраспинального органа:
а – дольчатая организация; б – фолликулы; в – широкие капилляры. Импрегнация по Кахалю; а – ×30, б, в – ×280.
лет среди глиальных волокон сохраняется небольшое
число вполне нормальных клеток, сохраняется и его
дольчатая архитектоника.
Для каждого человека период инволюции ИО имеет
индивидуальную длительность. Поэтому сохранность
специфических структур органа у некоторых людей
старше 70 лет может быть бóльшей, чем у людей 60 и
даже 50 лет.
Эпендимоциты образуют секреторные элементы
двух типов: пептидергические нейроны ядер переднего
гипоталамуса и секреторные клетки ИО, субкомис‑
сурального и других эпендимоглиальных органов.
Каждый тип является особой эволюционной линией,
которая формируется как результат дивергенции пер‑
вичного нейроидного комплекса.
Наиболее существенными признаками пептидер‑
гических секреторных клеток являются: а) наличие в
цитоплазме окрашиваемого паральдегидфуксином или
хромовым гематоксилином материала, а при электрон‑
но-микроскопических исследованиях – элементарных
секреторных пузырьков; б) наличие секреторного цик‑
ла и коррекция секреции с физиологической активнос‑
тью; в) наличие доказательств гормональной природы
секреторных включений и их участия в регуляции
функции организма [1].
Эти признаки в полном виде или частично установ‑
лены для секреторных клеток ИО. Первые единичные
клетки с гомори-положительными гранулами появ‑
ляются у детей 12–13 лет. Количество секретирующих
клеток становится максимальным в дефинитивном
органе людей в возрасте 20–30 лет, хотя секреторные
элементы составляют меньшую часть его клеточного
пула. Число клеток, продуцирующих секрет, начинает
снижаться с 35-летнего возраста, но в ограниченном
количестве они встречаются и у 65-летних женщин и
мужчин. Методы идентификации пептидергических
секретов с помощью красителей неспецифичны и,
помимо секреторных гранул, выявляют гранулы липо‑
фусцина. Однако возрастная динамика числа секрети‑
рующих клеток и накопления пигмента не одинаковы
в разном возрасте, в частности, окрашенный материал
у молодых людей не является липофусцином. Элект‑
ронно-микроскопические исследования подтверждают
отсутствие в цитоплазме клеток липофусциновых
цитосом и доказывают ее секреторный тип.
Меньшая часть секреторных клеток органа имеет
электронно-прозрачное ядро шаровидной формы,
крупное ядрышко и диспергированный на мелкие
зерна хроматин. Их цитоплазма богата канальцами
гранулярной эндоплазматической сети. В покоящих‑
ся клетках они узкие, а в активно синтезирующих –
расширены. Многочисленные диктиосомы комплек‑
са Гольджи имеют отчетливо обозначенные цис- и
трансстороны. Края цистерн расширены и заполнены
материалом высокой электронной плотности. Рядом
с канальцами эндоплазматической сети и с активной
стороны диктиосом находятся секреторные пузырьки
размером от 150 до 300 нм с электронно-плотной гра‑
нулой, отделенной от мембраны светлым ободком. Чем
больше размер гранулы и чем уже ободок, тем выше
зрелость пузырька и тем значительнее его величина.
Самые крупные пузырьки, расположенные группами,
обычно видны в межклеточном пространстве.
Большая часть секреторных клеток имеют дру‑
гую ультраструктурную организацию. Их крупное
ядро содержит довольно грубые глыбки хроматина,
связанные с внутренней поверхностью ядерной мем‑
браны. Цитоплазма клетки заполнена прозрачными
и умеренной электронной плотности пузырьками
диаметром от 12 до 400 нм. Пузырьки с электронноплотной сердцевиной единичны. Диктиосомы состоят
из ограниченного числа цистерн с краями, расширен‑
ными в виде крупных вакуолей. Такие клетки относят
к гландулоцитам с высокой секреторной активностью,
для которых характерна как интенсивная продукция,
так и ускоренное выведение секрета.
Гландулоциты с агранулярными секреторными пу‑
зырьками рассматривают как эволюционно наиболее
древние [1]. Между двумя видами секреторных клеток
ИО имеются различия в организации диктиосом и
направленности процесса секреции. В гландулоцитах
с развитой гранулярной эндоплазматической сетью
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лекции
активно формирующей стороной диктиосомы яв‑
ляется преимущественно вогнутая поверхность, на
которой образуются секреторные пузырьки с элект‑
ронно-плотной сердцевиной. В клетках со светлыми
секреторными пузырьками формирующей стороной
диктиосомы преимущественно является выпуклая.
Ориентируясь на физические различия секретируемого
клетками материала, можно предположить его неоди‑
наковый химический состав. В электронно-плотные
гранулы заключены, вероятно, комплексы белков с
полисахаридами: материал части секреторных клеток
дает положительную ШИК-реакцию. В пузырьках
умеренной и низкой электронной плотности могут
содержаться олигопептиды с малым набором амино‑
кислот.
Из пояснично-крестцового отдела спинного мозга
людей зрелого возраста выделен пептид В-Н. При его
парентеральном введении наркотизированным крысам
на фоне α- и β-адреноблокаторов в дозе 1×10–6 г на 100 г
массы животного зарегистрирован кардиотонический
и гипертензивный эффекты [2]. В дозе 2×10–6 г/100 мл
изотонического раствора натрия хлорида в присутс‑
твии адреноганглиоблокаторов препарат вызывал
усиление спонтанной активности миоцитов изоли‑
рованной портальной вены белых крыс и увеличивал
время калиевой контрактуры миоцитов. Эти эффек‑
ты объясняются участием пептида В-Н в регуляции
проницаемости ионных каналов внешней мембраны
миоцита. Наличие данного пептида В-Н иммунохи‑
мически показано в клетках ИО.
Кровоснабжение ИО и пути миграции секрета. ИО
снабжается кровью от ветви 3-го порядка борозд‑
ковой артерии [21]. В пределах пояснично-крест‑
цовой области от переднего артериального тракта
начинается наибольшее по сравнению с другими
отделами спинного мозга число бороздковых сосудов.
Это связано не только с обильной васкуляризацией
пояснично-крестцового утолщения, но, вероятно,
и с тем, что в данной области находится ИО. Ветви
бороздковых артерий на границе серого вещества и
эпендимной зоны, сливаясь, образуют опоясывающие
сосуды. От них в капсулу органа проникают артери‑
олы, распадающиеся на капилляры в его паренхиме.
Их стенка элективно маркируется при выявлении
магнийзависимой АТФазы и щелочной фосфатазы,
что свидетельствует о высоком уровне трансэндо‑
телиального обмена. По мере формирования ИО
наблюдается увеличение общей длины и, соответс‑
твенно, плотности капиллярного русла на единицу
объема ткани. Максимальная длина микрососудов
устанавливается к 35-летнему возрасту. В последую‑
щие годы уровень васкуляризации здесь снижается,
хотя плотность расположения капилляров остается
довольно высокой даже у старых людей.
По характеру ультраструктурной специализации
в ИО имеется два типа капилляров: соматические
и висцеральные. Капилляры соматического типа с
13
непрерывными эндотелиальным покровом и базаль‑
ной мембраной располагаются с внутренней сторо‑
ны капсулы. Эндотелий капилляров висцерального
типа умеренно фенестрирован, на его люминальной
поверхности имеются непостоянные микровыросты.
Эти капилляры находятся среди поддерживающих и
секреторных клеток и считаются характерными для
эндокринных желез. Число микрососудов этого типа
с возрастом уменьшается, и у старых людей преоб‑
ладающими становятся капилляры с непрерывным
эндотелиальным покровом. Венозная кровь от ор‑
гана оттекает по тонкостенным радиальным венам
в магистральные коллекторы, идущие параллельно
центральному каналу. Очевидно, следует признать
наличие гематогенного пути для транспорта секретов
(инкретов) ИО.
Кроме того, в эпендимной зоне и в ИО имеется бо‑
гатая сеть межклеточных каналов, границы которых
контурированы гликопротеидами и гликолипидами.
Каналы берут начало от базальной мембраны эндо‑
телия капилляров эпендимы и сообщаются с меж‑
клеточным пространством серого и белого вещества
спинного мозга. Интерцеллюлярные каналы образуют
трехмерный, сложно организованный лабиринт с
циркулирующим ликвором, в котором перемещаются
гормоны, опиоидные пептиды, медиаторы и другие
метаболиты, в совокупности оказывающие модули‑
рующее и регулирующее влияние на функции мозга.
В межклеточном пространстве ИО на светооптичес‑
ком уровне замечено наличие материала каплевидной
формы, дающего такую же ШИК-положительную
реакцию, как и цитоплазматические включения сек‑
реторных клеток. При электронно-микроскопичес‑
ких исследованиях экстрацеллюлярно обнаружены
типичные элементарные пептидергические пузырьки.
Эти два факта убеждают в возможности материала,
секретируемого клетками органа, мигрировать лик‑
ворогенным путем.
Два вида транспорта предполагают наличие раз‑
ных органов-мишеней и, вероятно, неоднозначных
свойств у секретируемых веществ. Объекты воздейс‑
твия находятся за пределами центральной нервной
системы. Транспортируясь ликвором, они, очевидно,
могут стимулировать или угнетать некоторые фун‑
кциональные системы мозга и, надо полагать, ока‑
зывать влияние на секреторную активность других
эпендимоглиальных желез.
Нервный аппарат и нервная регуляция ИО. Основное
число волокон ИО получает из грудопоясничного нерва,
который подходит к спинному мозгу совместно с ради‑
комедуллярной артерией Адамкевича. Дополнительны‑
ми источниками являются мелкие нервы, вступающие
в орган с бороздковыми артериями посегментно [4,
23]. В составе нервов имеются безмиелиновые волокна
кабельного типа, которые по диаметру можно отнести
к очень тонким (0,80±0,16 мкм), тонким (2,30±0,17мкм)
и средней толщины (3,40±0,10 мкм) проводникам.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
14
4
3
А
1
5
2
Б
6
7
8
9
10
20
12
13
19
18
11
14
16
15
17
В
Рис. 3. Схема регуляции функции интраспинального органа:
А – продолговатый мозг; Б – спинальный мозг; В – ультраструктурная
организация органа; 1 – псевдоуниполярный нейрон узла блуждающего
нерва; 2 – псевдоуниполярный нейрон спинно-мозгового узла; 3 – заднее
ядро блуждающего нерва; 4 – ядро ретикулярной формации; 5 – волокна
ретикулоспинального пути; 6 – нейроны бокового рога; 7 – преганглионарное волокно; 8 – нейроны симпатического ствола; 9 – постганглионарное волокно; 10 – капсула; 11 – астроцит; 12 – артериола; 13 –
капилляр симпатического типа; 14 – капилляр висцерального типа;
15 – опорный глиоцит; 16 – секреторная клетка с электронно-плотными пузырьками; 17 – секреторная клетка с электронно-прозрачными пузырьками; 18 – чувствительные окончания; 19 – адренергические
аксоны; 20 – мастоцит.
Преобладают тонкие волокна, на долю волокон средней
толщины приходится только 10,4±2,0 %. Самые тонкие
волокна имеют мелкие веретеновидные утолщения и
дегенерируют при вычленении узлов симпатического
ствола. Эти же волокна дают положительную реакцию
на катехоламины и моноаминоксидазу – признаки, поз‑
воляющие считать их адренергическими. Четковидные
аксоны другой группы являются холинергическими,
так как маркируются при выявлении ацетилхолинэс‑
теразы и холинацетилтрансферазы. Их происхождение
остается невыясненным [10, 27, 28].
Адренергические терминали с электронно-плот‑
ными синаптическими пузырьками находятся сре‑
ди секреторных клеток, но типичных эффекторных
окончаний, как в других эндокринных органах, не
образуют.
Тонкие волокна, как сказано выше, дегенерируют
при вычленении спинно-мозговых узлов, в то время
как нервные проводники средней толщины отмирают
при удалении ганглиев блуждающего нерва [4]. Эти
афферентные волокна образуют в эпендиме и ИО диф‑
фузные и компактные древовидные рецепторы. В орга‑
не также имеются чувствительные псевдоуниполяры и
мультиполяры, сходные с нейронами I типа Догеля. Не
исключено, что они образуются из стволовых клеток.
Значение нервного аппарата для выполнения функ‑
ции ИО меняется в зависимости от периодов его разви‑
тия. В начальном периоде нервный аппарат регулирует
процессы органогенеза и морфологическую диффе‑
ренцировку эпендимоцитов в другие типы клеток.
В период дефинитивного состояния нервный аппарат
стабилизирует орган и регулирует его специфические
секреторные и неспецифические гемодинамические
функции.
Наличие общих принципов афферентной иннер‑
вации и сходных центральных механизмов регуляции
паренхимы и кровеносных сосудов свидетельствует
о том, что нервная регуляция согласует секреторную
и гемодинамическую функции интраспинального
органа.
Значение ИО. О значении ИО в регуляции жизне‑
деятельности организма известен пока лишь единич‑
ный факт. Клетки органа секретируют пептид В-Н с
кардио- и вазотоническими свойствами. Отсутствие
других данных объясняется прежде всего тем, что орган
описан только у человека. Это обстоятельство сдержи‑
вает, а для решения ряда задач – полностью исключает
экспериментальные исследования. Тем не менее можно
проанализировать некоторые предположения, имеющие
отношение к познанию функции ИО, ориентируясь на
его генетическое и структурное сходство с другими
эпендимоглиальными органами центральной нервной
системы, и на этой основе определить его место в сис‑
теме эндокринных органов мозга (рис. 3).
ИО следует рассматривать как производное эпен‑
димоцитов. Из них же развиваются субфорникаль‑
ные и субкомиссуральные эпендимоглиальные эн‑
докринные железы. Родственным по генезу для этих
органов следует считать и эпифиз, который форми‑
руется из эпендимоцитов III желудочка. Имеются,
вероятно, некоторые общие условия гистогенеза
эпендимо-глиальных желез, поскольку формиру‑
ются в значительной мере сходные по строению
образования. Строму органов образуют астроглия
и сосудистый аппарат, а их паренхима представле‑
на олигодендроцитами и секреторными клетками,
продуцирующими однотипные элементарные пу‑
зырьки. Представляется целесообразным все орга‑
ны, возникающие из эпендимоцитов, объединить в
глиоэпендимную эндокринную систему мозга, ко‑
торая обладает широким спектром функций, если
ориентироваться на разнообразие их у эпифиза.
Интегрирующим механизмом системы является не‑
рвная регуляция, для которой особо специфичным
считается наличие симпатической иннервации из
верхнего шейного ганглия. ИО располагает тем же
самым эффекторным механизмом, так как получает
адренергическую иннервацию от нейронов симпа‑
тического ствола, в том числе и от нервных клеток
верхнего шейного узла. Вероятно, функция органа,
как и эпифиза, через ретиногипоталамический тракт,
супраоптическое ядро и шейный симпатический узел
связана с регуляцией циркадианных ритмов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лекции
Вместе с тем поздний гистогенез ИО по сравнению
с аналогичными эпендимоглиальными структурами
позволяет считать, что он обладает специфической
функцией. Орган формируется и продуктивно секре‑
тирует в период наиболее высокой функциональной
активности половой системы. Это дает повод для того,
чтобы рассматривать его значение в связи с участи‑
ем в регуляции репродуктивных процессов. Вполне
вероятно, что ИО развивается для компенсации ран‑
них инволютивных изменений субкомиссурального
органа и эпифиза и восполняет, тем самым, утрату
или снижение некоторых свойств этих железистых
образований.
Исследования медиаторной специализации ней‑
ронов в стволе мозга установили, что клетки его ядер
при наличии доминирующей нейрохимической спе‑
циализации включают ограниченное число нейронов,
функционирующих с помощью другого нейротранс‑
миттера [3, 5, 7, 19].
На примере холинергической, как более широко
исследованной трансмиссии, выделены три типа фун‑
кционально зависимых друг от друга нейронов [20]:
1) холинергический-холиноцептивный нейрон харак‑
теризуется высокой активностью холинацетилтранс‑
феразы в цитоплазме и наличием на теле холинерги‑
ческих синапсов, которым соответствуют холиноре‑
цепторы плазматической мембраны. Этот тип нейрона
установлен во всех ядрах черепно-мозговых нервов;
2) холинергический-нехолиноцептивный нейрон об‑
ладает высокой цитоплазматической активностью
холинацетилтрансферазы. Он не имеет на теле и
отростках холинергических синапсов и может быть
серотонино-, дофамино-, норадреналино- или ГАМКцептивным. Холинергические-нехолиноцептивные
нейроны найдены во всех исследованных ядрах мозга
человека.
3) нехолинергический-холиноцептивный нейрон ли‑
шен холинацетилтрансферазы и не синтезирует аце‑
тилхолин; принимает холинергические импульсы с
синапсов, богатых холинацетилтрансферазой, и несет
холинергические терминали на теле и дендритах. Этот
тип нейрона характерен для чувствительных ядер,
где особенно элективно синаптические терминали
выявляются в нейропиле. Метод на холинацетил‑
трансферазу может быть использован для изучения
проводящих путей с холинергической функцией и
связей между нейронами, которые синтезируют для
передачи нервного импульса ацетилхолин.
Из перечисленных типов нейронов формируется
информационный блок, включающий сотни тысяч кле‑
ток, располагающихся в разных отделах мозга, включая
новую кору. В ней нейроны соименной медиации фор‑
мируют супранейронный модуль, в котором информа‑
ция циркулирует по замкнутой системе, являющейся
основой временной памяти.
Супранейронные системы мозга фиксируют элемен‑
ты внешнего мира, из которых составляются понятия.
15
Каждая информационная система имеет три комплекса
нейронов:
1) комплекс, воспринимающий информацию, работа‑
ющий на ее притоке;
2) комплекс, депонирующий информацию, где она
сохраняется в активном виде в группе относительно
замкнутых между собой клеток;
3) комплекс, работающий на оттоке информации из
блока, на связи с другими супранейронными систе‑
мами.
Нетрудно заметить, что принципы притока и от‑
тока информации в супранейронных системах ос‑
таются сходными с основными принципами той же
деятельности отдельного нейрона и целого мозга.
Этот принцип определяет широкий приток информа‑
ции в систему и довольно узкий выход стереотипного
сигнала.
В нервной системе человека окончательное число
медиаторов пока не определено и продолжает уве‑
личиваться за счет пептидов. Можно предположить,
что по качеству медиатора информационные блоки
многообразны. Между нейроном и целым мозгом
находятся супранейронные системы, составленные
из комплексов клеток, связанных и зависимых от со‑
именного медиатора.
В соответствии с числом медиаторов количество
нейрохимических связей поддается математическому
учету и может быть выражено формулой Σ≤n2, т.е.
сумма нейрохимических связей в мозгу не может быть
больше квадрата числа медиаторов.
Исследование всех супранейронных систем позво‑
лит классифицировать каждый нейрон не только по
его эффекторной функции, но и по его рецепторным
свойствам. Это откроет возможности для создания
электронных карт из миллиардов нейронов, как бы
ни велик был мозг.
Коллектив кафедры гистологии ВГМУ много и
плодотворно занимался изучением де- и регенерации
нервов при их повреждении. Установлено, что го‑
товность бюнгнеровских лент и активный рост ак‑
сонов регистрируются не ранее 1–1,5 месяца после
нейродиссекции. К этому времени наступает «мор‑
фологическое выздоровление» нейронов. На осно‑
ве полученных фактов сделан вывод о том, что для
восстановления нерва наиболее успешным может
быть «ранний отсроченный шов». Установлено, что
неудачи с наложением первичного шва объясняются
невозможностью точно сопоставить центральную
часть аксона с соответствующей ему периферией.
Современные операционные методы с использовани‑
ем электронной техники дают возможность с высокой
точностью соединить соименные центральный и
периферический концы нерва, что гарантирует успех
быстрого восстановления его функции. Другой ме‑
дицинской проблемой является безуспешная борьба
физическими методами с ампутационной невромой.
Рост аксонов закономерен, т.к. является основным
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
свойством нейрона. Поэтому предупредить разви‑
тие невромы можно путем создания для растущего
аксона физиологического объекта, которым может
быть мышечная клетка. Исследование этой весьма
интересной в теоретическом отношении и важной
для медицинской практики проблемы не закончено,
но результат ее должен быть положительным.
Более 20 лет нами отдано изучению экологических
факторов и эндогенных, нервных и эндокринных,
механизмов регуляции размножения морских беспоз‑
воночных, главным образом двустворчатых моллюсков
и иглокожих. Предложены и запатентованы методы
регуляции гаметогенеза с использованием градиента
температуры и света. Выделены нейрогормоны, и в
экспериментах на крысах установлено их ускоряющее
действие на половое созревание и плодовитость жи‑
вотных [24, 25, 29].
Полученные достижения принадлежат коллективу.
Правило не работать в одиночку не позволяет отделить
успехи руководителя от достижений сотрудников,
среди которых более 130 защитили докторские и кан‑
дидатские диссертации. По материалам исследования
написано 30 монографий, опубликовано около 300
журнальных статей. Основные достижения вошли в
руководства, учебники и курс лекций по гистологии,
цитологии и эмбриологии [6–8, 14, 18].
Литература
1. Бахтинов А.П. Цитологическая характеристика эпендимы
поясничного отдела спинного мозга человека // Архив анатом., гистол., эмбриол. 1984. № 7. С. 26–32.
2. Бахтинов А.П., Бахтинова В.С. Влияние препарата В-Н
на гемогенетические показатели // XIV съезд Всесоюзного
физиологического общества им. И.П. Павлова. Л.: Наука,
1983. Т. 2. С. 149.
3. Калиниченко С.Г., Мотавкин П.А. Кора мозжечка. М.: Наука,
2005. 319 с.
4. Куприянов В.В., Зяблов В.И., Мотавкин П.А. Новое учение о
связях спинного мозга. М.: Медицина, 1973. 240 с.
5. Мотавкин П.А. Ацетилхолинзависимые нейроны и закономерности организации связей в головном мозге человека.
Препринт. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. 28 с.
6. Мотавкин П.А. Мозговой ствол: руководство по гистологии.
Т. 2. СПб.: СпецЛит, 2001. С. 553–563.
7. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. Владивосток:
Медицина ДВ, 2003. 250 с.
8. Мотавкин П.А. Курс лекций по гистологии. Владивосток:
Медицина ДВ, 2007. 360 с.
9. Мотавкин П.А., Бахтинов А.П. Интраспинальный орган
человека // Материалы научной конференции, посвященной 50-летию образования СССР. Л.: ВМА, ВНОАГЭ, 1972.
С. 170–171.
10. Мотавкин П.А., Бахтинов А.П. Нервный аппарат эпендимы
спинного мозга // Архив анатом., гистол., эмбриол. 1972. № 5.
С. 24–31.
11. Мотавкин П.А., Бахтинов А.П. Интраспинальный орган
человека // Вопросы эндокринологии. Владивосток: изд-во
ДВНЦ, 1974. С. 3–7.
12. Мотавкин П.А., Бахтинов А.П. Новое морфологическое
образование спинного мозга человека. Интраспинальный
орган // Функционально-структурные основы системной
деятельности и механизмы пластичности мозга. Вып. 3. M.:
АМН СССР, 1974. С. 332–336.
13. Мотавкин П.А., Бахтинов А.П. Интраспинальный орган
человека // Архив анат., гистол., эмбриол. 1990. № 10. С. 5–19.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
14. Мотавкин П.А., Дюйзен И.В. Мозговой ствол. СПб.: СпецЛит,
2011. 563 с.
15. Мотавкин П.А., Каминский Ю.В. Исторические и экологические адаптации венозной системы головного мозга позвоночных. Владивосток: Полиграфкомбинат, 1994. 125 с.
16. Мотавкин П.А., Ломакин А.В., Черток В.М. Капилляры
головного мозга. Владивосток: изд-во ДВНЦ АН СССР, 1983.
140 с.
17. Мотавкин П.А., Маркина Л.Д., Божко Г.Г. Сравнительная
морфология сосудистых механизмов мозгового кровообращения у позвоночных. М.: Наука, 1981. 206 с.
18. Мотавкин П.А., Новожилова А.П. Спинной мозг: руководство
по гистологии. СПб.: СпецЛит, 2001. Т. 2. С. 563–573.
19. Мотавкин П.А., Охотин В.Е. Гистохимия холинацетилтрансферазы в спинном мозге и спинно-мозговых узлах
кошки // Архив анатом., гистол., эмбриол. 1978. Т. 75, № 9.
С. 52–56.
20. Мотавкин П.А., Охотин В.Е. Холинергические ядра моста
головного мозга человека // Архив анатом., гистол., эмбриол.
1980. Т. 79, № 11. С. 23–28.
21. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Каминский Ю.В. Гистофизиология кровообращения в спинном мозге. М.: Наука, 1994.
232 с.
22. Мотавкин П.А., Черток В.М. Гистофизиология сосудистых
механизмов мозгового кровообращения. М.: Медицина, 1980.
200 с.
23. Мотавкин П.А., Черток В.М. Иннервация мозга // Тихоокеанский медицинский журнал. 2008. № 3. С. 11–24.
24. Хотимченко Ю.С., Мотавкин П.А. Биология размножения
и регуляции гаметогенеза и нереста у иглокожих. М.: Наука,
1993. 168 с.
25. Deridovieh I.I., Motavkin P.A. Bivalve mollusc and Echinoderm
reproduction. Marin Biotechnologie // N-Deli. 1998. Vol. 1.
P. 23–79.
26. Motavkin P.A. Ependima – gland system of brain. Intraspinal
organ in the man // Japan – Russia Medical Exchange. Osaka,
1995. P. 110–112.
27. Моtavkin Р.A., Васtinоv A.P. Postnatal development of human
spinal cord ependimal innervation // Neurosci. Behav. Physiology.
1973. No. 3. P. 253–259.
28. Моtavkin Р.A., Bactinov A.P. Das intraspinal Organ des Menschen
// Medizin in Fernen Osten der UdSSR. Stuttgard: Hippokrates
verlog, 1975. P. 51–59.
29. Motavkin P.A., Varaksin A.A. La Reproduction chec les Molluegues
Bivalves. Róle du systeme nerveus et regulatin. Brest Fc.: IFREMER,
1988. 250 p.
Поступила в редакцию 11.05.2011.
A long way to the truth
P.A. Motavkin
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The paper provides an overview of scientific achieve‑
ments of the staff, post-graduate and PhD students from the
VSMU Department of Histology and focuses upon neuropara‑
crine mechanism and role of endothelium in regulating cerebral
circulation. The author fully considers structural and functional
ontogenetic features of the intraspinal organ and identifies its
place among ependymal neoplasms of the central nervous sys‑
tem. The paper includes results of researches into the mediatory
specialisation of brainstem neurons and prospects of supraneural
system mapping and makes reference to the works dedicated to
the regulatory mechanisms of marine invertebrates reproduction
performed together with the academician institute personnel. As
reported, 130 PhD and doctoral dissertations have been defended,
30 books have been written, and about 300 papers have been pub‑
lished.
Key words: brain, vascular system, neurons, intraspinal organ.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 9–16.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
17
УДК 611.018.74:612.82/.824:612.133
Эндотелиальный (интимальный) механизм регуляции мозговой гемодинамики:
трансформация взглядов
В.М. Черток, А.Е. Коцюба
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: эндотелий, оксид азота, монооксид углерода, сероводород.
В обзоре рассмотрены существующие представления о роли
эндотелия сосудов в регуляции мозговой гемодинамики – от
полного отрицания такой возможности до признания за эндоте‑
лиальным механизмом ведущей роли в управлении функциями
сосудов. Обобщены результаты собственных исследований, а
также данные литературы за последние полвека по эндотели‑
альному (интимальному) механизму регуляции кровотока. По
мнению авторов, адекватное кровоснабжение головного мозга
представляет собой результат взаимодействия нескольких
механизмов, изучение которых позволит установить истинное
значение эндотелия в единой системе управления мозговым
кровообращением.
История развития взглядов на регуляцию мозгового
кровоснабжения изобилует крайне тенденциозными
подходами к решению этой проблемы. Долгое время
считалось, что нервная регуляция является единственно
надежной и эффективной системой обеспечения адек‑
ватного мозгового кровотока. Впечатляющие открытия,
сделанные П.А. Мотавкиным и его учениками, соста‑
вили весомую базу для понимания важности нервной
системы в регуляции мозгового кровообращения. На‑
копленный за годы исследований обширный фактичес‑
кий материал позволил не только раскрыть основные
закономерности функционирования этой регуляторной
системы в обычных условиях жизнедеятельности орга‑
низма, но и решить ряд проблем, имеющих отношение к
коррекции ее расстройств при сосудистых заболеваниях
[4, 10, 13, 15, 16, 23–25]. В этой связи особое внимание
уделялось организации рецепторного аппарата, ва‑
зомоторных сплетений различной медиаторной при‑
надлежности и нейромышечных отношений в стенке
мозговых артерий [3, 4, 8–10, 12, 14, 15, 22, 25, 28, 29].
Было установлено, что воздействие вазомоторных не‑
рвов на мышечные клетки опосредуется многочислен‑
ными и разнообразными эфферентными окончаниями,
расположенными либо в непосредственной близости от
поверхности миоцитов, либо отграниченных от них бо‑
лее или менее выраженной прослойкой соединительной
ткани наружной оболочки сосуда [10, 11, 16, 25].
Особое место в обосновании нейрогенной концеп‑
ции принадлежит исследованиям центральных меха‑
низмов регуляции кровотока, в частности нейрохими‑
ческой организации ядер так называемого бульбарного
отдела вазомоторного центра в обычных условиях жиз‑
недеятельности организма и при сосудистой патологии
[6, 16, 27, 32, 46].
Впрочем, как оказалось, мышечные клетки способ‑
ны и сами по себе, без нервных и гуморальных влияний,
Черток Виктор Михайлович – д-р мед. наук, профессор, заведующий
кафедрой анатомии человека ВГМУ; e-mail: chertokv@mail. ru
оказывать регулирующее воздействие на величину
просвета сосудов. Экспериментальные исследования,
проведенные в начале прошлого века, показали, что
повышение внутрисосудистого давления вызывает
сокращение, а его снижение – расслабление мышечной
оболочки магистральных артерий (эффект Остроумо‑
ва–Бейлиса). Эти и другие факты, свидетельствующие
о способности сосудистых миоцитов спонтанно реаги‑
ровать на перепады трансмурального давления, были
положены в основу миогенной концепции регуляции
мозгового кровотока. Впоследствии эта концепция была
детально разработана Б. Фольковым [51], хотя оставила
ряд нерешенных вопросов, в том числе и такой важный,
как реализация звена обратной связи – обязательного
элемента любой регуляторной системы.
В середине ХХ столетия, наряду с миогенной и ней‑
рогенной гипотезами, получила признание гумораль‑
но-метаболическая концепция регуляции мозговой
гемодинамики, которая быстро завоевала популярность
и в течение нескольких десятилетий прочно удержива‑
ла лидерство по числу публикаций и сторонников. Ее
сущность в одной из наиболее конструктивных трак‑
товок сводилась к тому, что первичное повышение
перфузионного давления ведет к усилению кровотока,
вызывая усиленное вымывание вазоактивных метабо‑
литов, приводящее к вазоконстрикции, при снижении
перфузионного давления наблюдается обратная картина
[71, 79]. К таким метаболитам исследователи отно‑
сили углекислый газ, кислые продукты метаболизма,
неорганические ионы и т.д. Указанный механизм рас‑
полагал прямой и обратной связью, и, что немаловаж‑
но, с позиций гуморально-метаболической концепции
легко объяснялись изменения локального мозгового
кровотока, наблюдающиеся при активации мозговой
деятельности и в патологии. Неоднократно отмеча‑
лось и слабое место в трактовке этого механизма – не
определен материальный субстрат, опосредующий его
реализацию [10, 17, 79]. Поэтому, в отличие от других
регуляторных механизмов, где субстрат был установлен,
гуморально-метаболическая концепция получила свое
название не от конкретной структуры, которая облада‑
ла бы регулирующими свойствами, а от действующего
начала – метаболитов, циркулирующих в крови. Пред‑
положить, что такой структурой может быть эндотелий,
казалось неслыханной научной дерзостью. Дело в том,
что в те годы эндотелий сосудов рассматривался как
гомогенный и довольно инертный клеточный пласт,
специально приспособленный для контакта с кровью.
В 1966 г. один из первых исследователей структурно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
функциональной организации эндотелия австралийс‑
кий патолог лауреат Нобелевской премии Говард Флори
отмечал: «… в настоящее время эндотелий представля‑
ется «целлофановой пленкой», покрывающей сосуды
изнутри, хотя в ближайшее десятилетие могут быть
получены совершенно новые данные, которые приведут
к кардинальному пересмотру представлений о функции
эндотелиальных клеток» [50].
Стоит только удивляться научной прозорливости
лорда Флори. В 1977 г. из лаборатории П.А. Мотавкина
вышла работа, выполненная на артериях головного мозга
кошки новейшим тогда методом электронной микроско‑
пии, в которой были представлены доказательства спо‑
собности эндотелия выполнять регуляторную функцию
[21]. Ко времени появления работы экспериментальных
подтверждений этому в литературе не было, и потому у
научной общественности представленные материалы
вызвали неоднозначную оценку. Достаточно сказать,
что ни один научный журнал не взял на себя смелость
их публикации. Новой ступенью в становлении взглядов
на регуляторную функцию эндотелия стала моногра‑
фия П.А. Мотавкина и В.М. Чертока [10], в которой
были суммированы данные, полученные при изучении
структурных элементов стенки артерий головного мозга
у различных видов млекопитающих: кролика, крысы, со‑
баки, свиньи, кошки, крупного рогатого скота, человека.
Спустя год аналогичные материалы были приведены по
низшим позвоночным – рыбам, амфибиям, пресмыка‑
ющимся, птицам [11]. Результатом этих исследований
стали, по крайней мере, два основополагающих вывода.
Во-первых, морфологический субстрат эндотелиаль‑
ного («интимального» в трактовке авторов) механизма
регуляции имеется во всех мозговых сосудах, но его зна‑
чение неодинаково у различных животных. Во-вторых,
артерии головного мозга располагают субстратом для
реализации многозвеньевого аппарата управления фун‑
кциями сосудов, т.е. процесс регулирования мозговой
гемодинамикой представляет собой не суперпозицию
независимых друг от друга механизмов – эндотели‑
ального, миогенного или нейрогенного, а результат их
скоординированного взаимодействия.
Вместе с тем различные отрезки сосудистой системы,
обеспечивающие кровоснабжение головного мозга, отли‑
чаются друг от друга не только строением, но и поведени‑
ем. На одни и те же стимулы магистральные, пиальные
или внутримозговые артерии реагируют неодинаково [2,
17, 18, 19]. Основная функция магистральных артерий –
обеспечение постоянства мозгового кровообращения
при изменении общего артериального давления в преде‑
лах от 60 до 160–180 мм рт. ст. – «ауторегуляция мозгового
кровотока». Сопротивление в сосудах, расположенных к
периферии от виллизиева круга, в этих случаях практи‑
чески не меняется. Когда уровень кровяного давления
превышает эти границы или же нарушены механизмы
регулирования в магистральных артериях, возникают
изменения адекватного кровоснабжения мозга и появля‑
ются активные реакции пиальных артерий. Расположен‑
ные в толще мозга артерии и артериолы своей просвет
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
значительно не меняют и не принимают участия в данном
виде регулирования. В обычных условиях жизнедеятель‑
ности организма основной функцией пиальных артерий
является перераспределение потока крови при резком
усилении нейрональной активности или ослаблении
притока крови в локальные участки мозга [1, 17, 18].
Внутримозговые артерии принимают участие преиму‑
щественно в регуляции капиллярного кровотока.
Из этого следует, что магистральные артерии явля‑
ются основным исполнительным звеном сосудистой сис‑
темы, обеспечивающим относительную независимость
мозгового кровотока от изменений общего артериаль‑
ного давления. Пиальные и внутримозговые артерии
способствуют восстановлению адекватного кровооб‑
ращения в тех случаях, когда нарушается соответствие
между кровоснабжением и метаболической потребнос‑
тью ткани мозга. Проведенные эксперименты позволили
выделить несколько функционально различных сосу‑
дистых групп: магистральные артерии мозга, крупные
и мелкие артерии мягкой оболочки мозга (пиальные
артерии), внутримозговые артерии и вены [1, 18].
Много сил было отдано поиску таких особенностей
строения мышечной оболочки в стенке магистральных,
пиальных и внутримозговых артерий, которые бы объ‑
ясняли функциональные отличия их реакции на оди‑
наковые стимулы. Позднее выяснилось, что мышечные
клетки являются важным, но лишь исполнительным
звеном в других механизмах регуляции кровотока.
Ведущее значение в этом процессе, несомненно, прина‑
длежит эндотелию, хотя в реализации эндотелиального
механизма принимают участие и другие тканевые эле‑
менты внутренней оболочки, прежде всего, базальная
мембрана, через «сито» которой проникают частицы с
вполне определенной массой. Поэтому в качестве вы‑
бора предлагалось и другое название эндотелиального
механизма регуляции – «интимальный» [10, 21, 22].
К тому времени, когда в стенке артерий появляются
мышечные клетки, сосуды проходят большой путь раз‑
вития. Закладываясь первоначально как капилляры, со‑
суды любого типа имеют лишь один клеточный элемент,
способный регулировать их функции, – эндотелиоцит.
Выступая в просвет капилляров или, наоборот, упло‑
щаясь, эти клетки существенно изменяют пропускную
способность сосудов, а следовательно, и скорость кро‑
вотока. Из этого следует, что эндотелиальный механизм
представляет собой наиболее древнее звено сосудистой
регуляции, поскольку его появление связано с ранними
этапами созревания сосудистой системы. Видоизме‑
няясь в процессе развития, эндотелиальный механизм
приобретает новые качества, которые связаны с услож‑
нением строения эндотелиального пласта клеток [10, 11].
В рамках данной концепции люминальная поверхность
эндотелия рассматривалась в качестве обширного ре‑
цепторного поля, опосредующего действие не только
ацетилхолина, норадреналина или гистамина, но и других
химических веществ, циркулирующих в крови. Раздра‑
жение вазоактивными веществами соответствующих
рецепторов вызывает изменения метаболизма эндотелия
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
и преобразования поверхности клеток, внутриклеточных
мембранных структур, активности транспортных фер‑
ментов. В этом случае активация сосудистых миоцитов
может проходить двумя способами: быстрым – пос‑
редством передачи тонического сигнала через плотные
миоэндотелиальные контакты («нексусы») и медленным,
связанным с изменениями проницаемости эндотелия,
при котором поступление вазоактивных веществ обес‑
печивается специальными внутриклеточными структу‑
рами. Иначе говоря, модулирующее влияние эндотелия
на гладкие миоциты может осуществляться с помощью
химических и механических факторов. Среди последних
ведущее значение принадлежит миоэндотелиальным
контактам, число которых увеличивается с уменьшением
калибра артерий, достигая максимальной величины в
артериолах, выполняющих исключительно важную роль
в данном виде регулирования [1, 10, 11, 13].
Ко времени появления этой концепции уже имелись
материалы об избирательном распределении на люми‑
нальной поверхности эндотелия артерий рецепторов
к известным медиаторам, поэтому легко объяснялись
особенности реакции различных отрезков сосудистого
русла на одинаковые стимулы. Впрочем, в предлагаемой
теории отсутствовало важное звено, объединяющее
эндотелиальный механизм регуляции с другими извест‑
ными регуляторными системами, прежде всего нервной
и эндокринной, а именно: наличие вещества, которое
вырабатывалось бы в эндотелии в ответ на раздражение
рецепторов и вызвало изменение функционального
состояния эндотелиальных клеток, а затем и миоцитов.
Принято считать, что кардинальная трансформа‑
ция взглядов на роль эндотелия в функционировании
сосудов произошла в 1980 г. после появления в печати
статьи Р. Фурчготта и Дж. Завадски [53], в которой
приводились экспериментальные доказательства воз‑
можного участия эндотелия в релаксации мышечных
клеток артерий. Отмечалось, в частности, что после на‑
несения ацетилхолина на эндотелиоциты наблюдается
релаксация кусочков аорты с интактным эндотелием
у кролика. При отсутствии эндотелия или обработки
его атропином эндотелийзависимая реакция сосуда
подавлялась. Приведенные материалы вызвали повы‑
шенный интерес и стимулировали лавинообразный
поток исследований по выяснению роли эндотелия в
обеспечении сосудистого тонуса. Вещество, которое
синтезируется эндотелием и опосредует эти реакции,
получило название «эндотелийзависимый релакси‑
рующий фактор» (Endothelium-derived relaxing factor)
[53]. Позднее он был идентифицирован как оксид азота
[78]. Р. Фурчготт, Л. Игнарро и Ф. Мурад, выполнив‑
шие пионерские работы в этой области, в 1998 г. были
удостоены Нобелевской премии.
Справедливости ради отметим, что термин «эндоте‑
лиальный механизм регуляции» ни в статье Р. Фурчгот‑
та и Дж. Завадски, ни в публикациях, последовавших
сразу за нею, не употреблялся. Первооткрывателем
эндотелиального механизма регуляции мог бы стать
С. Родбард, который еще в 50–60-х годах прошлого
19
века высказал предположение, что на тонус сосудов
способны влиять эндотелиальные клетки при изме‑
нении действующей на них со стороны движущейся
крови силы вязкого трения [80, 81]. Эндотелиоциты
не были основным объектом исследования ученого,
тем не менее его наблюдения инициировали даль‑
нейшие разработки по выяснению особой функции
этих клеток – механочувствительности, которые стали
важнейшим звеном в цепи экспериментальных дока‑
зательств регуляторных свойств эндотелия [7, 20, 56].
Недавнее открытие нового класса межклеточных
посредников – газотрансмиттеров, к которым в насто‑
ящее время относят оксид азота, монооксид углерода
и сероводород, вновь повлекло за собой изменение
традиционных взглядов на механизмы регулирования
гемодинамики.
Оксид азота (NO) является одной из наиболее важ‑
ных сигнальных молекул, которая участвует во мно‑
жестве физиологических и патологических процессов в
организме. Вазоцептивная функция этого газа изучена,
пожалуй, лучше других. Установлено, что он участвует
в реализации таких сложных процессов, как вазоди‑
латация, снижение агрегации тромбоцитов, регуляция
сосудистой проницаемости [26, 34, 40, 84, 87]. Оксид
азота препятствует адгезии циркулирующих тромбо‑
цитов и лейкоцитов к эндотелию, тормозит клеточную
пролиферацию, задерживая образование неоинтимы и
утолщение сосудистой стенки, за счет чего оказывает
антиатеросклеротическое действие [36, 52, 78, 87].
В настоящее время наличие оксида азота установ‑
лено в эндотелиальных клетках большинства сосудов.
На химическую или механическую стимуляцию эндо‑
телий реагирует усилением синтеза этого газа, кото‑
рый обеспечивает необходимую величину локального
кровотока [7, 38, 84, 85]. В покое эндотелий постоянно
секретирует определенные количества оксида азота,
поддерживая тонус артериальных сосудов. Синтез
этого газа усиливается при динамическом напряжении
сократительных элементов сосуда, сниженном содер‑
жании кислорода в ткани, в ответ на выброс в кровь
ацетилхолина и ряда других веществ [36, 40, 84, 86].
В определенных ситуациях (например, при ост‑
рой гипоксии или кровотечении) клетки эндотелия,
напротив, становятся «причиной» вазоконстрикции,
как за счет снижения продукции оксида азота, так и
вследствие усиленной выработки сосудосуживающих
веществ. Одно из них – эндотелин, открытый в 1988 г.
японским исследователем М. Янагасава [91], является
мощным вазоконстриктором эндогенного происхож‑
дения, выработка которого усиливается в ответ на
повреждение эндотелия сосудов [58, 90].
В организме оксид азота синтезируется клетка‑
ми из L-аргинина. Этот процесс представляет собой
комплексную окислительную реакцию, катализируе‑
мую ферментом NO-синтазой (NOS). Известны три
ее изоформы: нейрональная (nNOS), эндотелиальная
(eNOS) и индуцибельная (iNOS). Первые две посто‑
янно находятся в цитоплазме эндотелиальных клеток,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
20
5
1
4
4
3
5
3
2
2
а
в
1
б
Рис. 1. Биомикроскопия мягкой оболочки головного мозга крысы:
а – пиальная артериальная сеть на 10-й неделе гипертензии (цифрами обозначены артериальные ветви соответствующего порядка); б – на 16-й неделе гипертензии; в – деструктивные изменения сосуда, протекающие по типу «сосисочного феномена» на 16-й неделе гипертензии. а, б – ×100; в – ×200.
зависят от концентрации кальция и кальмодулина, и
в ответ на рецепторную и физическую стимуляцию
способствуют выделению на короткий период неболь‑
шого количества оксида азота [36, 40, 87]. Хотя eNOS
является мембранно-связанной, а nNOS – цитозоль‑
ной, механизм их действия сходен: Ca2+ под влиянием
различных стимулов входит в клетку, где связывается
в цитозоле в единый комплекс с кальмодулином. Ком‑
плекс «кальций–кальмодулин» выступает как кофак‑
тор и активирует NOS [41, 47, 87]. Под влиянием этих
ферментов образуются очень малые количества оксида
азота, которые измеряются пикомолями. Но такой
концентрации оказывается достаточно для активиро‑
вания клеточной гуанилатциклазы, стимулирующей,
в свою очередь, образование циклического гуано‑
зинмонофосфата. Будучи липофильной молекулой,
оксид легко проникает через клеточные мембраны в
соседние клетки (например, из эндотелиальных в мио‑
циты сосудов), где циклический гуанозинмонофосфат
способствует снижению уровня свободного кальция
и, активируя киназу легкой цепи миозина, вызывает
локальную дилатацию сосуда [40]. Впрочем, имеются
данные, что оксид азота способен активировать натри‑
ево-калиевый насос наружной клеточной мембраны
мышечных клеток, вызывая гиперполяризацию без
участия ионов кальция [38, 41, 75]. Считается, что
именно этот механизм приводит к расширению сосуда
при увеличении тока крови и напряжения (например,
пульсового) сосудистой стенки.
iNOS экспрессируется в макрофагах, нейтрофилах,
эндотелии и мышечных клетках сосудов, в сердце и
других органах, но только после индукции их бактери‑
альными эндотоксинами и некоторыми медиаторами
воспаления [59, 76]. Функциональная активность iNOS
не зависит от поступления ионов кальция в клетку, по‑
этому она называется кальцийнезависимой, а ее актива‑
ция сопровождается повышением генной транскрипции.
Количество оксида азота, образующегося под влиянием
iNOS, может достигать больших значений (наномолей)
и сохраняться относительно длительное время. Оксид
азота, продуцируемый в результате активации iNOS,
прежде всего предназначен для защиты организма. Он
способствует снижению активности воспалительных
клеток, гибели микроорганизмов и внутриклеточных
паразитов, тормозя агрегацию тромбоцитов и улучшая
местное кровообращение. В то же время в очаге воспа‑
ления накапливается продукт частичного восстанов‑
ления кислорода – супероксид, количество которого
при патологических ситуациях достигает значительной
величины (0,01–0,1 мМ). Оксид азота и супероксиданион подвергаются быстрому радикал-радикальному
взаимодействию с образованием медиатора окисли‑
тельного клеточного повреждения – пероксинитрита.
Последний вызывает изменение структуры белков и
липидов клеточных мембран, увеличивает агрегацию
тромбоцитов [37, 74]. Эта способность iNOS зачастую
играет решающую роль в нарушении структуры эндо‑
телия с дальнейшим развитием артериальной гипертен‑
зии, атеросклероза, ишемии мозга и других системных
сосудистых заболеваний [74, 75].
Как показали наши наблюдения, при повышении
артериального давления наличие сосудистой реакции,
как, впрочем, и ее выраженность у человека, зависит
от диаметра артерий мягкой мозговой оболочки и про‑
должительности болезни [2, 4, 24]. При эксперимен‑
тальной гипертензии у крыс в течение первого месяца
развития болезни уменьшение диаметра происходит
преимущественно в крупных пиальных артериях (рис.
1, а). Лишь спустя 2–3 месяца устойчивая констрикция
регистрируется и в более мелких ветвях. Позднее по
их ходу формируются одиночные или множественные
булавовидные выбухания – «сосисочные деформации»
(рис. 1, б, в), появление которых связывают со срывом
ауторегуляторных процессов [2]. Иммуногистохими‑
ческое исследование показало, что вначале отложение
продукта реакции определяется в лейкоцитах, находя‑
щихся в просвете сосудов, в периваскулярной ткани, а
также в клетках крови, фиксированных к эндотелию
(рис. 2, а, б)*. На 4-й неделе развития гипертензии в
этих участках сосуда наблюдается активизация iNOS в
эндотелии, а позднее и в мышечных клетках (рис. 2, в)*.
* На цветной вкладке, с. 35.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Деструктивные изменения в системе пиальных артерий
при длительно текущей гипертензии, связанные с акти‑
вацией iNOS и последующим ремоделированием эндо‑
телия, провоцируют все более выраженные нарушения
регуляции гемодинамики.
У человека в крупных сосудах мягкой оболочки
мозга преобразования структуры эндотелия, а часто
и внутренней оболочки в целом, отмечаются даже на
начальных стадиях артериальной гипертензии. Выяв‑
лены изменения микрорельефа люминальной повер‑
хности, структуры эндотелиоцитов, межклеточных
контактов и субэндотелия (рис. 3, а–л). Некоторые
эндотелиоциты находятся в состоянии структурнофункциональной адаптации к повышенному давлению
крови, другие обнаруживают дистрофические измене‑
ния (рис. 3, ж–к). Цитоплазма эндотелиоцитов приоб‑
ретает пузырчатый вид, содержит небольшое число
органелл, представленных в основном агрегациями
рибосом, короткими и расширенными канальцами
гладкого эндоплазматического ретикулума, мелкими
округлыми митохондриями с уплотненным матриксом
(рис. 3, к). Наблюдаются более или менее выраженные
участки десквамации эндотелия с обнажением ткане‑
вых элементов субэндотелия (рис. 3, е). При любой
степени дезорганизации микрорельефа на люминаль‑
ной поверхности артерий откладывается в большом
количестве фибрин с прикрепленными к нему элемен‑
тами крови (рис. 3, д). Нарушается пространственная
ориентация складок: они образуют плотные скопления
либо расходятся и прерываются, формируя «плато»
неправильной формы (рис. 3, а, б). Наблюдается раз‑
растание поперечных складок – «мостиков» (рис. 3, в),
что приводит к нарушению ламинарного потока кро‑
ви и повышению гидростатического давления. Эти
процессы сопровождаются увеличением напряжения
сдвига на эндотелии и отеком субэндотелиального
слоя (рис. 3, л), в результате чего теряется контакт
эндотелия с базальной мембраной, активизируется
апоптоз и нарастают структурно-функциональные из‑
менения интимы [24, 30, 36, 70]. При кратковременном
действии повреждающих факторов и незначительном
изменении структуры эндотелий способен выполнять
регуляторную функцию в прежнем объеме, однако
при продолжительном патологическом воздействии
не только нарушается регуляторная функция эндо‑
телия, но он сам начинает играть ключевую роль в
развитии сосудистой патологии. Активность его кле‑
ток переключается на синтез оксидантов, агрегантов,
тромбогенных факторов и эндотелинов, что приводит
к повышению тонуса сосудов и еще более глубоким
нарушениям регуляторной функции эндотелия.
Вазодилататорное действие оксида азота в пер‑
вую очередь направлено против вазоконстрикторного
эффекта эндотелинов [58, 90], т.е. функция эндоте‑
лия складывается как баланс противоположно дейс‑
твующих начал: усиление – ослабление сосудистого
тонуса, агрегация – дезагрегация клеток крови и т.д.
Конкретный результат определяется концентрацией
21
синтезируемых веществ, между которыми существуют
строгая зависимость и равновесие.
Данные последних лет указывают на то, что регу‑
ляторная функция газотрансмиттеров, помимо оксида
азота, тесно связана с другой сигнальной молекулой –
монооксидом углерода (СО), оказывающим на сосуды
не столь мощное, зато длительное релаксирующее дейс‑
твие [33, 55]. Особенно выраженный эффект моноокси‑
да углерода отмечен в отношении микроциркуляторной
системы мозга [35, 42, 66]. Впрочем, еще в 1990 г. была
установлена его способность подавлять сократительную
активность миоцитов коронарных артерий, а несколь‑
кими годами позже – способность вызывать релаксацию
изолированных мышечных клеток [57, 64]. В отличие
от оксида азота сосудорасширяющий эффект моноок‑
сида углерода проявляется и в деэндотелизированных
артериях, т.е. мишенью его действия можно считать
мышечные клетки сосудов [73, 77, 89].
Эндогенный монооксид углерода синтезируется в
организме в микромолярных концентрациях в результа‑
те расщепления гема гемоксигеназой (Heme-Oxygenase –
HO). Известны две изоформы этого фермента: индуци‑
бильная (НО-1) и конститутивная (НО-2). Экспрессия
НО-1 наблюдается в условиях гипоксии, ишемии, оксис‑
лительного стресса и теплового шока [61, 63]. Гипоксия
влияет на сосудистый тонус через изменение синтеза
монооксида углерода, вызывая репликацию гладкомы‑
шечных клеток и накопление внеклеточного матрикса
с ремоделированием сосудистой стенки [39]. Индукция
НО‑1, скорее всего, защищает мозг от последствий
ишемии. Во всяком случае, повышение активности фер‑
мента развивается вслед за появлением повреждений
в мозге в результате ишемического инсульта, достигая
максимума после 12 часов реперфузии [83].
В сосудистой системе основным СО-продуцирую‑
щим ферментом является НО-2. Изучение клеточных
механизмов ее экспрессии показало, что синтез моно‑
оксида углерода увеличивается в ответ на повышение
цитозольной концентрации Са2+ [73, 89]. Монооксид
углерода активирует растворимую гуанилатциклазу,
что приводит к увеличению концентрации цикли‑
ческого гуанозинмонофосфата в клетках. И хотя он
активирует гуанилатциклазу почти в 30 раз слабее,
чем оксид азота, за счет своей химической стабиль‑
ности может оказывать на сосуды хотя и слабые, но
долговременные тонические эффекты. Кроме того,
мишенями действия монооксида углерода в гладко‑
мышечных клетках могут быть потенциалзависимые
калиевые каналы, а также Са2+-активируемые калиевые
каналы [73]. Монооксид углерода увеличивает калийзависимый ток и индуцирует гиперполяризацию в
изолированных гладкомышечных клетках сосудов
[64]. Приведенные материалы подтверждают, что НО-2
в миоцитах выполняет функцию модулятора сосу‑
дистого тонуса. С помощью обратной полимеразной
реакции установлено, что эта изоформа фермента
экспрессируется в сосудистых миоцитах, но не опре‑
деляется в эндотелии [89].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
22
а
100 мкм
б
100 мкм
в
10 мкм
г
100 мкм
д
10 мкм
е
10 мкм
ж
0,01 мкм
з
0,01 мкм
и
0,01 мкм
к
1 мкм
л
1 мкм
Рис. 3. Сканирующая (а–д) и трансмиссионная (ж–л) электронная микроскопия эндотелия артерий головного мозга у человека
при артериальной гипертензии:
а – сглаженный рельеф люминальной поверхности артерии; б, в – многочисленные складки, соединенные между собой поперечно идущими «мостиками», с образованием «плато» неправильной формы (стрелка); г – шаровидные выпячивания на внутренней поверхности сосуда; д – отложения фибрина с прикрепленными к нему лейкоцитами; е – фибриллярная структура субэндотелия в деэндотелизированных участках интимы (стрелка);
ж – эндотелиальная клетка с хорошо развитыми элементами гранулярного эндоплазматического ретикулума и митохондриями; з – нарушение
структуры межэндотелиальных контактов; и – «активные» клетки эндотелия с многочисленными цитоплазматическими микровыростами
сложной формы; к – «пузырчатая» эндотелиальная клетка при апоптозе; л – изменение структуры субэндотелиального слоя.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
В отличие от других газотрансмиттеров, сероводо‑
род (Н2S) образуется как в эндотелии, так и в гладкомы‑
шечных клетках, что позволяет ему выступать универ‑
сальным регулятором функций сосудов. Эндогенный
сероводород синтезируется из L-цистеина преимущес‑
твенно пиридоксаль-5'-фосфат-зависимыми фермен‑
тами – цистатионин-β-синтазой (Cystathionine Beta
Syn­ta­sa – СВS) и цистатионин-γ-лиазой (Cystathionine
Gam­ma Lyase – CSE), которые обеспечивают разные ме‑
ханизмы образования этого газа. Участие CBS в синтезе
сероводорода связано с конденсацией гомоцистеина
с цистеином, что приводит к образованию цистатио‑
нина и сероводорода. CSE катализирует превращение
цистеина в тиоцистеин, пируват и аммоний, после чего
тиоцистеин неферментным путем разлагается на цис‑
теин и сероводород [44]. Неоднократно отмечалось, что
CSE участвует в синтезе сероводорода в кардиоваску‑
лярной системе, а СВS – в нервной [43, 54, 88]. Уровень
экспрессии CSE варьирует в различных сосудах с его
увеличением в следующей последовательности: легоч‑
ная артерия – аорта – хвостовая артерия – брыжеечная
артерия [93]. Эндогенная продукция сероводорода в
гомогенатах грудной аорты крыс больше, чем в ворот‑
ной вене [60].
Физиологическое значение сероводорода в сосу‑
дистой системе начали изучать совсем недавно. По
некоторым данным, этот газ является важнейшей со‑
ставной частью эндотелийзависимого релаксирующего
фактора [92]. Его применение приводит к умеренному
(на 12–30 мм рт.ст. ), но стойкому уменьшению арте‑
риального давления и повышению артериального дав‑
ления у мышей, нокаутированных по CSE [43, 92, 95].
Физиологические концентрации сероводорода (125 мМ)
in vit­ro индуцируют релаксацию аорты и воротной вены
у крыс [60, 93]. Вазомоторный эффект этого соединения
объясняется либо его прямым воздействием на кальцие‑
вые каналы мышечных клеток, либо на АТФ-зависимые
калиевые каналы этих клеток [93, 94]. Открытие АТФзависимых калиевых каналов ведет к гиперполяризации
гладких миоцитов, закрытию потенциалзависимых
кальциевых каналов и сокращению поступления ионов
кальция в клетку. Снижение внутриклеточной концен‑
трации Ca2+ индуцирует релаксацию миоцитов. Эффект
релаксации не развивается при блокаде калиевых кана‑
лов [45]. Высказывается мнение, что сероводород явля‑
ется основным модулятором кальциевого гомеостаза,
индуцирующим поступление ионов кальция в цитозоль
клеток через кальциевые каналы L-типа. В отличие от
других газотрансмиттеров, активирующих гуанилат‑
циклазу, эффекты сероводорода связаны с увеличением
синтеза циклического аденозинмонофосфата [94, 95].
В отношении эндотелийзависимого действия се‑
роводорода мнения ученых разделились. По одним
данным, в эндотелиальном слое интактных сосудов, так
же как и в культуре эндотелиальных клеток, экспрессии
СВS и CSE не наблюдается, а сероводород в эндотелии
синтезируется 3-меркаптопируватом сульфуртранс‑
феразой и цистеинаминотрансферазой [82, 93, 94]. По
23
другим данным, в эндотелии брыжеечных артерий у
нормальных животных селективно определяется только
активность CSE, которая принимает непосредственное
участие в образовании этого газа [54, 88].
Нет ясности и в отношении механизма эндотелийза‑
висимой вазорелаксации, индуцированной сероводоро‑
дом. Приводятся материалы, что в отличие от сосудистых
миоцитов гиперполяризация эндотелия брыжеечных ар‑
терий у крысы не связана с АТФ-зависимыми калиевыми
каналами [45, 48]. Вместе с тем имеются сведения, что
эндотелийзависимая гиперполяризация тех же сосудов у
крыс обеспечивает рефлекторное открытие этих каналов,
а применение блокатора калиевых каналов глибенкло‑
мида уменьшает вызванную ацетилхолином гиперпо‑
ляризацию брыжеечной артерии почти на 70% [38, 67,
72]. При удалении эндотелия релаксирующий эффект
сероводорода значительно ослабляется, но полностью
не исчезает [54, 88]. Аппликация препаратов, блокиру‑
ющих действие эндотелийзависимого релаксирующего
фактора, на внутреннюю поверхность аорты приводит
к уменьшению вазорелаксирующего эффекта сероводо‑
рода [48, 92, 93]. На этом основании ученые приходят к
выводу, что в интактном эндотелии сероводород может
обеспечивать дополнительное высвобождение эндоте‑
лийзависимого релаксирующего фактора, потенцируя
и пролонгируя его действие.
По нашим данным, в эндотелии церебральных ар‑
терий возможна экспрессия обоих ферментов, учас‑
твующих в синтезе сероводорода, – и СВS, и CSE. Все
зависит от типа сосудов, их диаметра и локализации
относительно поверхности мозга. Иммуногистохими‑
ческим методом СВS выявляется в эндотелии мелких
пиальных и внутримозговых артериол (рис. 4, а–г)*,
а также в стенке капилляров, нейронах и сосудистых
нервах (рис. 4, д–л)*. Во внутренней сонной артерии и
крупных пиальных ветвях диаметром 60–100 мкм оп‑
ределяется активность только CSE, причем преимущес‑
твенно в миоцитах. В ветвях диаметром около 30 мкм
она экспрессируется в эндотелии и мышечных клетках,
а в более мелких пиальных и внутримозговых сосудах –
только в эндотелии (рис. 4, з–л)*. Наряду с энзимпози‑
тивными сосудами регистрируется достаточно большое
количество пиальных и внутримозговых артерий, в
стенке которых данные ферменты не выявляются.
Имеются немногочисленные материалы, позволяю‑
щие считать, что участие эндотелия в регуляции функ‑
ций сосудов обеспечивается тесным взаимодействием
всех трех сигнальных молекул, которые вместе состав‑
ляют, по-видимому, единую функциональную систе‑
му – эндотелийзависимый фактор гиперполяризации
(EDHF – Endothelium-derived hyperpolarizing factor) [38,
54, 88]. Такое название было предложено в связи с тем,
что любое проявление активности этого фактора вклю‑
чает основной компонент – гиперполяризацию эндоте‑
лиоцитов, после чего электрический сигнал, генерируе‑
мый в этих клетках, посредством мио­эндотелиальных
соединений вызывает возбуждение миоцитов [38, 67].
* На цветной вкладке, с. 35.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
Есть основание полагать, что оксид азота является лишь
инициирующим звеном эндотелийзависимого фактора
гиперполяризации, обеспечивающим начальный этап
сосудистой реакции [48, 67]. Затем сигналы трансфор‑
мируются и пролонгируются или посредством моно‑
оксида углерода, который способствует повышению
внутриклеточного содержания циклического гуано‑
зинмонофосфата, или сероводорода, стимулирующе‑
го образование циклического аденозинмонофосфата,
или при совместном действии монооксида углероза и
сероводорода. Известно, что вазорелаксация, индуци‑
рованная сероводородом, значительно ослабляется при
аппликации блокатора NOS – L-NAME, что свидетель‑
ствует о взаимосвязи эндотелийзависимых реакций
оксида азота и сероводорода [34, 88, 89, 94]. Отмечается
также тесное функциональное взаимодействие, сущест‑
вующее между оксидом азота и монооксидом углерода,
где первый выступает ретроградным мессенджером
для CO‑сигнализации [62, 69]. Впрочем, имеются ма‑
териалы, свидетельствующие о том, что эти газы не
только не оказывают взаимомодулирующего влияния,
а напротив, выступают независимо друг от друга или
оказывают на сосуды противоположное действие. Так,
одновременное применение доноров оксида азота и
сероводорода подавляет релаксирующий эффект оксида
азота: низкие концентрации сероводорода модулируют
нитроксидзависимые эффекты ацетилхолина и гиста‑
мина, не оказывая влияния на вазомоторное действие
изопреналина [68, 96].
Приведенные материалы лишь в малой степени
отражают многочисленные противоречия, возникаю‑
щие при изучении взаимодействия газотрансмиттеров
в процессе регулирования гемодинамики. Во многом
они обусловлены тем, что предметом анализа служили
данные, полученные на неодинаковых по строению и
функциональному поведению сосудах. Несмотря на то
что уровень экспрессии NOS, НО-2 или CSE в артериях
разного типа и расположенных в различных частях тела
заметно отличается [26, 41, 60, 93], попыток связать эн‑
дотелийзависимые реакции этих сигнальных молекул
(каждой в отдельности или при их взаимодействии) с
особенностями структурно-функциональной организа‑
ции сосудов, насколько нам известно, предпринято не
было. Отсутствие таких данных во многом объясняется
тем, что большинство методов, использованных для
изучения газотрансмиттеров, оказались неспособны‑
ми справиться с этой задачей. Большую помощь в ее
решении могли бы оказать современные морфологичес‑
кие методы исследования газотрансмиттерных систем.
Однако иммунолокализация ферментов синтеза этих
сигнальных молекул в стенке церебральных сосудов
различного типа изучена довольно слабо. Имеющиеся
материалы противоречивы и не всегда последовательны
и потому требуют дальнейших уточнений как в отно‑
шении сосудистой системы мозга, так и других органов.
Подводя итоги, заметим, что закрепление за эндоте‑
лием роли решающего звена в процессе управления фун‑
кциями сосудов – наиболее важное событие последнего
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
времени в физиологии кровообращения. До признания
этого, казалось бы, очевидного факта, прошло немало
времени, в течение которого свершилось немало от‑
крытий, что способствовало трансформации взглядов
на значение эндотелия в регуляции гемодинамики – от
полного отрицания до признания едва ли единственным
механизмом в этом процессе. И первый, и второй подхо‑
ды к решению данной проблемы, по сути, метафизичны
и вряд ли соответствуют действительному положению
вещей. Опыт многолетнего изучения проблемы под‑
сказывает, что регулярное и уравновешенное крово­
снабжение головного мозга – результат взаимодействия
нескольких механизмов. Не вызывает сомнений, что в
реализации сложного процесса управления гемодина‑
микой активное участие принимает эндотелий сосудов,
о значении которого в функциях артерий, артериол
или капилляров мозга догадки пока явно доминируют
над фактами. Поэтому исследование эндотелиального
механизма регуляции в сосудах разного типа следует
рассматривать в качестве приоритетной научной про‑
блемы. Попытки ее решения, несомненно, приведут к
появлению новых плодотворных гипотез, что позволит
установить истинное значение эндотелия в единой сис‑
теме управления мозговым кровообращением.
И последнее. Бесспорен огромный вклад П.А. Мо‑
тавкина в развитие современных представлений о
регуляторных свойствах сосудистого эндотелия, как и
приоритет в использовании термина «эндотелиальный
(интимальный) механизм регуляции». Остается только
сожалеть, что ни этот факт, ни пионерские работы, вы‑
полненные учеными-морфологами Владивостокского
медицинского университета для обоснования данной
концепции, не стали достоянием широкого круга спе‑
циалистов в мире, так и не получив до сих пор должной
оценки у научной общественности.
Литература
1. Барамидзе Д.Г., Мчедлишвили Г.И. Функционирование микроваскулярных механизмов в системе пиальных артерий //
Физиол. журн. СССР. 1975. Т. 61, № 3. С.1493–1500.
2. Ганнушкина И.В., Лебедева Н.В. Гипертоническая энцефалопатия. М.: Медицина, 1987. 224 с.
3. Коцюба А.Е., Черток В.М. Нитроксидсодержащие элементы
чувствительной иннервации артерий головного мозга //
Тихоокеанский мед. журнал. 2009. № 2. С.69–72.
4. Коцюба А.Е., Бабич Е.В., Черток В.М. Вазомоторная иннервация артерий мягкой оболочки головного мозга человека
разного диаметра при артериальной гипертензии // Ж.
невропатол. и психиатрии. 2009. № 9. С.56–62.
5. Коцюба А.Е., Коцюба Е.П., Черток В.М. Нитроксидергические
нервы внутримозговых сосудов // Морфология. 2009. Т.135,
№ 2. С. 27–32.
6. Коцюба А.Е., Черток В.М., Бабич Е.В. Нитроксидергические
нейроны бульбарного вазомоторного центра человека при
артериальной гипертензии // Журн. невропатол. и психиатрии. 2010. № 2. С 61–65.
7. Мелькумянц А.М., Балашов С.А. Механочувствительность
артериального эндотелия. Тверь: Триада, 2005. 208 с.
8. Мотавкин П.А.О спинальной чувствительной иннервации
внутриорганных кровеносных сосудов головного мозга // Докл.
АН СССР.1960. Т. 133, № 6. С. 1509–1511.
9. Мотавкин П.А. Что и чем иннервировано в мозгу? // Морфология. 2007. № 1. С. 82–84.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
10. Мотавкин П.А., Черток В.М. Гистофизиология сосудистых
механизмов мозгового кровообращения. М.: Медицина, 1980. 132 с.
11. Мотавкин П.А., Черток В.М. Ультраструктура нервов
артерий основания головного мозга // Архив анат., гистол.
и эмбриол. 1979. Т. 76, № 1. С. 13–19.
12. Мотавкин П.А., Маркина Л.Д., Божко Г.Г. Сравнительная
морфология сосудистых механизмов мозгового кровообращения у позвоночных. М.: Наука, 1981. 206 с.
13. Мотавкин П.А., Черток В.М., Пиголкин Ю.И. Морфологические
исследования регуляторных механизмов внутримозгового кровообращения // Арх. анат., гистол. и эмбриол. 1982. № 6. С. 42–49.
14. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Ломакин А.В., Черток В.М.
Рецепторные клубочки и их ультраструктурная организация в артериях мягкой мозговой оболочки человека // Архив
анат., гистол. и эмбриол. 1989. № 9. С. 14–19.
15. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Каминский Ю.В. Гистофизиология кровообращения в спинном мозге. М.: Наука. 1994. 232 с.
16. Мотавкин П.А., Черток В.М. Иннервация мозга // Тихоокеанский медицинский журнал. 2008. № 3. С. 11–23.
17. Мчедлишвили Г.И. Функция сосудистых механизмов головного мозга. Их роль в регулировании и в патологии мозгового
кровообращения. Л.: Наука, 1968. 200 с.
18. Мчедлишвили Г.И., Николайшвили Л.С. Исследования физиологических механизмов корреляции кровоснабжения и
функционального состояния коры мозга // Физиол. журн.
СССР. 1966. Т. 52, № 5. С. 380–386.
19. Мчедлишвили Г.И., Николайшвили Л.С., Антия Р.В. Исследование механизмов ответов пиальных артерий при гипер- и
гипотензии // Физиол. журн. СССР, 1976. Т. 62, № 3. С. 104–114.
20. Смешко В.Н., Хаютин В.М.Чувствительность артерий мышечного типа к скорости кровотока // Физиол. журн. СССР.
1979. Т. 65, № 2. С. 291–298.
21. Черток В.М. Функциональная морфология артерий основания головного мозга: дисс. … канд. мед. наук. Владивосток,
1977. 225 с.
22. Черток В.М., Пиголкин Ю.И., Мотавкин П.А. Холинергическая и адренергическая иннервация внутримозговых артерий
человека в онтогенезе // Арх. анат., гистол. и эмбриол. 1983.
Т. 84, № 2. С. 22–29.
23. Черток В.М., Пиголкин Ю.И., Мирошниченко Н.В. Гистохимическая характеристика капиллярного русла головного
мозга человека при старении и атеросклерозе // Ж. невропатол. и психиатрии. 1984. Т. 76, № 7. С. 991–993.
24. Черток В.М., Пиголкин Ю.И. Структурные преобразования
внутренней оболочки артерий мягкой оболочки головного
мозга при атеросклерозе // Ж. невропатол. и психиатрии.
1987. Т. 82, № 7. С. 992–995.
25. Черток В.М., Пиголкин Ю.И., Мотавкин П.А. Сравнительное
исследование холин- и адренергической иннервации сосудов
мозга человека и некоторых животных // Арх. анат., гистол.
и эмбриол. 1989. Т. 96, № 4. С. 28–33.
26. Черток В.М., Коцюба А.Е., Беспалова Е.П. Роль оксида азота в
реакции артериальных сосудов на лазерное облучение // Бюлл.
эксперим. биол. и мед. 2008. Т. 145, № 6. С. 699–703.
27. Черток В.М., Коцюба А.Е.NO-позитивные нейроны в некоторых ядрах бульбарного вазомоторного центра человека
при артериальной гипертензии // Бюлл. эксперим. биол. и
мед. 2009. Т. 147, № 5. С. 571–575.
28. Черток В.М., Коцюба А.Е. Оксид азота в механизмах афферентной иннервации артерий головного мозга // Цитология.
2010. Т. 52, № 1. С. 24–29.
29. Черток В.М., Коцюба А.Е. Рецепторный аппарат сосудов
головного мозга человека при артериальной гипертензии //
Ж. невропатол. и психиатрии. 2010. № 10. С. 40–47.
30. Черток В.М., Коцюба А.Е., Бабич Е.В. Ультраструктура интимы артерий мягкой мозговой оболочки человека при артериальной гипертензии // Морфология. 2009. № 5. С. 50–54.
31. Черток В.М., Коцюба А.Е. Возрастные изменения нитроксидергических нейронов в некоторых ядрах продолговатого
мозга крысы // Онтогенез. 2010. Т. 41, № 3. С. 1–9.
25
32. Черток В.М., Коцюба А.Е., Коцюба Е.П.Серотонин- и нитроксидергические нейроны продолговатого мозга у крыс //
Морфология. 2011. № 1. С. 32–37.
33. Achouh P.E., Simonet S., Fabiani J.-N., Verbeuren T.J. Carbon
monoxide induces relaxation of human internal thoracic and radial
arterial grafts // Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery.
2008. Vol. 7, Nо. 6. Р. 959 - 962.
34. Ali M.Y., Ping C.Y., Mok Y.Y. et al. Regulation of vascular nitric
oxide in vitro and in vivo; a new role for endogenous hydrogen
sulphide? // Br. J. Pharmacol. 2006. Vol. 149. P. 625–634.
35. Andresen J.J., Shafi N.I., Durante W., Bryan R.M. Effects of carbon
monoxide and heme oxygenase inhibitors in cerebral vessels of rats and
mice // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2006. Vol. 291. P. H223–H230.
36. Becker B.F., Heindl B., Kupatt C., Zahler S. Endothelial function
and hemostasis // Z. Kardiol. 2000. Vol. 89, Nо. 7. Р. 160.
37. Beckman J., Beckman T., Chen J. et al. Apparent hydroxyl radical
production by peroxynitrite: implication for endothelial injury from
nitric oxide and superoxide // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990.
Vol. 87. P. 1620–1622.
38. Bellian J., Thuillez C., Joannides R. Contributon of endotheliumderived hyperpolarizing factors to the regulation of vascular tone
in humans // Fundam. Clin. Fharmacol. 2008. Vol. 22. P. 363–377.
39. Bergeron M., Ferriero D.M., Vreman H.J. et al. Hypoxia-ischemia,
but not hypoxia alone, induces the expression of heme oxygenase-1
(HSP32) in newborn rat brain // J. Cereb. Blood Flow Metab. 1997.
Vol. 17. Р.647–658.
40. Boo Y.C., Jo H. Flow-dependent regulation of endothelial nitric
oxide synthase: role of protein kinases // Am. J. Physiol. Cell Physiol.
2003. Vol. 285, Nо. 3. Р. 499–508.
41. Brandes R.P., Schmitz-Winnenthal F.H., Félétou M. et al. An
endothelium-dependent hyperpolarizing factor distinct from NO
and prostacyclin is major endothelium-dependent vasodilator in
resistant vessels of wild-type and endothelial NO syntase knockout
mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2000. Vol. 97. P. 9747–9752.
42. Brian J. E., Heistad D.D., Faraci F.M. Effect of carbon monoxide on
rabbit cerebral arteries // Stroke. 1994. Vol. 25. Р. 639–644.
43. Catalano C., Rastelli S. Blood pressure control: hydrogen sulfide, a
new gasotransmitter, takes stage // Nephrol. Dial. Transpl. 2009.
Vol. 24, Nо. 5. Р. 1394–1396.
44. Chen X., Jhee K.H., Kruger W.D. Production of the neuromodulator
H2S by cystathionine beta-synthase via the condensation of cysteine
and homocysteine // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279. P. 52082–52086.
45. Cheng Y., Ndisang J.F., Tang G. et al. Hydrogen sulfide-induced relaxation of resistance mesenteric artery beds of rats // Am. J. Physiol.
Heart Circ. Physiol. 2004. Vol. 287. P. H2316–H2323.
46. Chertok V.M., Kotsyuba A.E., Babich E.V. Nitroxidergic neurons
in nuclei of human and rat medulla oblongata // Cell and Tissue
Biology. 2009. Vol. 3, Nо. 4. P. 335–339.
47. Cohen R.A., Adachi T. Nitric-oxide-induced vasodilatation: regulation by physiologic S-glutathiolation and pathologic oxidation of
the sarcoplasmic endoplasmic reticulum calcium ATPase // Trends
Cardiovasc. Med. 2006. Vol. 16. Р. 109–114.
48. Félétou M., Vanhoutte P. M.Endothelium-derived hyperpolarization:
past beliefs and present facts // Ann. Med. 2007. Vol. 39. P. 495–516.
49. Fleming I., Busse R. Molecular mechanisms involved in the regulation of the endothelial nitric oxide synthase // Am. J. Physiol. Regul.
Integr. Comp. Physiol. 2003. 284, No. 1. P. R1–12.
50. Florey H.W. The endothelial cell // Br. Med. J. 1966. Vol. 2.
P. 487–489.
51. Folkow B.W. Description of the miogenic hypothesis // Circ. Res.
Vol. 14–15, suppl. 1. P. 279.
52. Freedman J.E., Loscalzo J. Nitric oxide and its relationship to thrombotic
disorders // J. Thromb. Haemost. 2003. Vol. 1, No. 6. Р. 1183–1188.
53. Furchgott R.F., Zawadzki J.W. The obligatory role of endothelial
cells in the relaxation of vascular smooth muscle by acetylcholine
// Nature. 1980. Vol. 286. Р. 373–376.
54. Gadalla M.M., Snayder S.H.Hydrogen sulfide as a gasotransmitter
// J. Neurochem. 2010. Vol. 113. Р. 14–26.
55. Gagov H., Kadinov B., Hristov K. et al. Role of constitutively expressed
heme oxygenase-2 in the regulation of guinea pig coronary artery tone
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26
// Pflügers Arch. Eur. J. of Physiol., 2003. Vol. 446, Nо. 4. P. 412–421.
56. Gerova M., Smiesko V., Gero J., Batza E. Dilatation of conduit
coronary artery induced by high blood flow // Physiol. Bohemoslov.
1983. Vol. 32, Nо. 1. P. 55 - 63.
57. Graser T., Vedernikov Y.P., Li D.S. Study on the mechanism of
carbon monoxide induced endothelium-independent relaxation in
porcine coronary artery and vein // Biomed. Biochim. Acta. 1990.
Vol. 49. Р.293–296.
58. Grossman J. D., Morgan J. P. Cardiovascular effects of endothelin
// New Physiol. Sci. 1997. Vol. 12. P. 113–117.
59. Hibbs J.D., Westenfelder C., Taintor R. et al. Evidence for cytokineinducible nitric oxide synthesis from L-arginine in patients receiving
interleukin-2 therapy // J. Clin. Invest. 1992. Vol. 89. Р. 867–877.
60. Hosoki R., Matsuki N., Kimura H. The possible role of hydrogen sulfide as an endogenous smooth muscle relaxant in synergy with nitric
oxide // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997. Vol. 237. Р. 527–531.
61. Imai T., Morita T., Shindo T. et al. Vascular smooth muscle celldirected overexpression of heme oxygenase-1 elevates blood pressure
through attenuation of nitric oxide-induced vasodilation in mice
// Circ Res. 2001. Vol. 89. Р. 55–62.
62. Ishikawa M., Kajimura M., Adachi T., Maruyama K.Carbon
monoxide from heme oxygenase-2 is a tonic regulator against NOdependent vasodilatation in the adult rat cerebral microcirculation
// Circ. Res. 2005. Vol. 97. Р. 104–119.
63. Jones W., Durante W., Korthuis R.J. Heme Oxygenase-1deficiency
leads to alteration of soluble guanylate cyclase redox regulation //
J. Pharmacol. Exp. Ther. 2010. Vol. 335, Nо. 1. Р. 85–91.
64. Johnson FK, Johnson RA. Carbon monoxide promotes endotheliumdependent constriction of isolated gracilis muscle arterioles // Am. J.
Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2003. Vol. 285. P. R536–R541.
65. Kanu A., Whitfield J., Leffler C.W. Carbon monoxide contributes to
hypotension-induced cerebrovascular vasodilation in piglets // Am. J.
Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006. Vol. 291, Nо. 5. P. H2409–H2414.
66. Leffler C.W., Nasjletti A., Yu C. et al. Carbon monoxide and cerebral microvascular tone in newborn pigs // Am. J. Physiol. Heart
Circ. Physiol. 1999. Vol. 276. P. H1641–H1646.
67. Luksha L., Agewall S., Kublickiene K. Endothelium-derived hyperpolarizing factor in vascular physiology and cardiovascular disease
// Atherosclerosis 2009. Vol. 202. P. 330–334.
68. Mathai J. C., Missner A., Kugler P. et al. Nо. facilitator required for
membrane transport of hydrogen sulfide // PNAS. 2009. Vol. 106.
Р. 16633–16638.
69. Maulik N., Engelman D.T., Watanabe M. et al. Nitric oxide a retrograde messenger for carbon monoxide signaling in ischemic heart
// Mol. Cell. Biochem. 1996. Vol. 157, Nо. 1–2. P. 75–86.
70. Meredeth J. E, Fazeli B, Schwartz M.A. The extracellular matrix as a
mediator of apoptosis // Mol. Biol. Cell 1993. Nо. 4. P. H953–961.
71. Meyer J. S., Gotoh F. Interaction of cerebral hemodynamics and
metabolism // Neurology. 1961. Vol. 11. P. 46–65.
72. Mustafa A.K., Gadalla M.M., Snyder S.H. Signaling by Gasotransmitters// |Sci. Signal. 2009. Vol. 2, Nо. 68. P. 2.
73. Naik J.S., Walker B.R.Heme-oxygenase-mediated vasodilation
involves vascular smooth muscle cell hyperpolarization // Am. J.
Physiol. Heart Circ. Physiol. 2003. Vol. 285. P. H220–H228.
74. Nakaki T.Physiological and clinical significance of NO (nitric oxide) – a review // Keio J. Med. 1994. Vol. 43. Р. 15–26.
75. Nathan C., Xie Q. Nitric oxide synthases: roles, tolls and controls
// Cell. 1994. Vol. 79. Р.915–918.
76. Nussler A.K., Di S.M., Billiar T.R. et al. Stimulation of the nitric
oxide synthase pathway in human hepatocytes by cytokines and
endotoxin // J. Exp. Med. 1992. Vol. 176. Р. 261–264.
77. Qin X., Kwansa H., Bucci E. et al. Role of heme oxygenase-2 in
pial arteriolar response to acetylcholine in mice with and without
transfusion of cell-free hemoglobin polymers // Am. J. Physiol. Regul.
Integr. Comp. Physiol. 2008. Vol. 295. P. R498–R504.
78. Palmer R.M.J., Ferrige A.G., Moncada S. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing
factor // Nature. 1987. Vol. 327. Р. 534–526.
79. Reivich M. Arterial pCO2 and cerebral hemodynamics // Amer. J.
Physiol. 1964. Vol. 206. P. 25–35.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
80. Rodbard S.Vascular modifications induced by flow // Am. Heart.
J. 1956. Vol. 51. P. 926.
81. Rodbard S.Dynamics of blood flow in stenotic vascular lesions //
Am. Heart. J. 1966. Vol. 72. P. 698–704.
82. Shibuya N., Mikami Y., Kimura Y. et al. Expresses 3–mercaptopyruvate sulfurtransferase and produces hydrogen sulfide // J. Biochem.
2009. Vol. 146, N 5. Р.623–626.
83. Takeda A., Onodera H., Sugimoto A. et al. Increased expression of
heme oxygenase mRNA in rat brain following transient forebrain
ischemia // Brain Res. 1994. Vol. 666, Nо. 1. P. 120–124.
84. Toda N., Ayajiki K., Okamura T. Cerebral blood flow regulation
by nitric oxide: recent advances // Pharmacol. Rev. 2009. Vol. 61,
Nо. 1. Р. 62–97.
85. Toda N., Okamura T. Modulation of renal blood flow and vascular
tone by neuronal nitric oxide synthase-derived nitric oxide // J. Vasc.
Res. 2011. Vol. 48, Nо. 1. Р. 1–10.
86. Vanhoutte P. M., Mombouli J.V. Vascular endothelium: vasoactive
mediators // Prog. Cardiovase. Dis. 1996. Vol. 39. Р. 229–238.
87. Walford G., Loscalzo J. Nitric oxide in vascular biology // J. Thromb.
Haemost. 2003. Vol. 1, Nо. 10. Р. 2112–2118.
88. Wang R. Two's company, three's a crowd: can H2S be the third
endoge. us gaseous transmitter? // FASEB J. 2002. Vol. 16.
P. 1792–1798.
89. Wang R., Wang Z., Wu L. Carbon monoxide-induced vasorelaxation and the underlying mechanisms // Br. J. Pharmacol. 1997.
Vol. 121. P. 927–934.
90. Wedgwood S., Black S.M. Endothelial 1 decreases endothelial NOS
expression and activity through ETA receptor-mediated generation
of hydrogen peroxide // Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol.
2005. Vol. 288, Nо. 3. P. 480–487.
91. Yanagisawa M., Kurihara H., Kimura S., Goto K., Masaki T.A
novel peptide vasoconstictor, endothelin, is produced by vascular
endothelium and modulates smooth muscle Ca2+ channels // J.
Нypertens. 1988. Vol. 6. P. 188 -191.
92. Yang G., Wu L., Jiang B. et al. H2S as a physiologic vasorelaxant:
hypertension in mice with deletion of cystathionine γ-lyase // Science. 2008. Vol. 322. Р. 587–590.
93. Zhao W., Zhang J., Lu Y., Wang R. The vasorelaxant effect of H(2)S
as a novel endogenous gaseous K (ATP) channel opener // EMBO
J. 2001. Vol. 20. Р. 6008–6016
94. Zhao W., Wang R. H2S-induced vasorelaxation and underlying
cellular and molecular mechanisms // Am. J. Physiol. Heart Circ.
Physiol. 2002. Vol. 283. P. H474–480.
95. Zoccali C., Catalano C., Rastelli S. Blood pressure control: hydrogen
sulfide, a new gasotransmitter, takes stage // Nephrol. Dial. Transplant. 2009. Vol. 24. Р. 1394–1396.
96. Zhong G., Chen F., Cheng Y. et al. The role of hydrogen sulfide generation in the pathogenesis of hypertension in rats induced by inhibition
of nitric oxide synthase // J. Hypertens. 2003. Vol. 21. P. 1879–1885.
Поступила в редакцию 08.04.2011.
Endothelial (intimal) mechanism of cerebral
hemodynamics regulation: changing views
V.M. Chertok, A.E. Kotsyuba
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The literature overview describes modern standpoints
about the role of vessel endothelium in regulating cerebral hemo‑
dynamics – from complete denial of this possibility to recognition
of the leading role of endothelial mechanism in controlling ves‑
sel functions. The paper summarises results of authors’ researches
and literature over the last fifty years into the endothelial (inti‑
mal) mechanism of blood circulation regulation. As reported, the
adequate blood supply of brain results from interaction between
several mechanisms. Researching these mechanisms will allow
identify the role of endothelium in the single system of blood sup‑
ply of brain.
Key words: endothelium, nitric oxide, carbon monoxide, hydrogen
sulphide.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 17–26.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
27
УДК 546.221.1:612.822:616
Значение сероводорода в регуляции функций органов
А.А. Вараксин, Е.В. Пущина
Институт биологии моря им. А.В.Жирмунского ДВО РАН (690041 г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17)
Ключевые слова: газотрансмиттеры, сероводород, висцеральные системы.
В обзоре рассматриваются новые данные литературы и резуль‑
таты собственных исследований по физиологии и патологии
газотрансмиттера сероводорода. Сероводород синтезируется из
цистеина c помощью пиридоксаль-5’-фосфат-зависимых фер‑
ментов цистатионин-β-синтазы или цистатионин-γ-лиазы. Он
стимулирует АТФ-зависимые калиевые каналы в гладкомышеч‑
ных клетках сосудов, нейронах, кардиомиоцитах и β-клетках
поджелудочной железы, участвуя в регуляции сосудистого
тонуса, сокращении кардиомиоцитов, нейротрансмиссии и
секреции инсулина. Рассматривается влияние сероводородпродуцирующих систем в патогенезе артериальной и легочной
гипертензии, болезни Альцгеймера, циррозе печени.
В настоящее время появляется все больше доказа‑
тельств использования позвоночными разнообраз‑
ных путей передачи сигналов в процессе регуляции
гомеостаза. Существенную роль здесь играют моле‑
кулы оксида азота (NO), монооксида углерода (СО) и
сероводорода (H2S). Эти соединения, известные как
газотрансмиттеры, в то же время являются токси‑
ческими газами. Существует ряд критериев, которым
должны соответствовать газотрансмиттеры: их мо‑
лекулы должны существовать в виде газа и свободно
проникать сквозь биологические мембраны, выраба‑
тываться эндогенно (их синтез должен регулироваться
ферментами), осуществлять определенные функции в
физиологических концентрациях, иметь специфичес‑
кие клеточные и молекулярные мишени [76].
По сравнению с традиционными исследованиями
процессов сигнализации при нейро- и эндокринных
взаимодействиях, изучение межклеточных коммуни‑
каций посредством газообразных посредников нача‑
лось сравнительно недавно. Оксид азота стал первым
газотрансмиттером, идентифицированным в пионер‑
ских исследованиях на изолированных кровеносных
сосудах [27]. Сероводород изначально был описан как
фактор, участвующий в нейрональной активности,
позднее были установлены его вазорелаксирующие
свойства [1, 35]. Несмотря на несколько запоздалое
начало изучения физиологии газотрансмиттеров, они
зарекомендовали себя в качестве биологически значи‑
мых и клинически важных посредников [60].
Cубстратом синтеза эндогенного сероводорода
является серосодержащая аминокислота L-цистеин,
извлекаемая из пищи или синтезируемая из L-метио‑
нина путем так называемой транссульфурации c об‑
разованием гомоцистеина в качестве промежуточного
продукта. Существуют два главных пути катаболиз‑
ма цистеина. Одним из них является окисление SHВараксин Анатолий Алексеевич – д-р биол. наук, ведущий науч‑
ный сотрудник лаборатории цитофизиологии ИБМ ДВО РАН; e-mail:
inmarbio@mail.primorye.ru
группы диоксигеназой цистеина в цистеин-сульфинат,
который может декарбоксилироваться в гипотаурин
или превращаться в пируват и сульфит. Последний
затем окисляется сульфитоксидазой до сульфата. Вто‑
рой путь связан с удалением атома серы из цисте‑
ина без его окисления с последущим включением в
синтез сероводорода [71]. Эти процессы катализи‑
руются цистатионин-β-синтазой (Cystathionine Beta
Synthase – CBS, НФ 4.2.1.22) и цистатионин-γ-лиазой
(Cystathionine Gamma Lyase – CSE, НФ 4.4.1.1). Оба
фермента являются пиридоксаль-5’-фосфат (витамин
В6)-зависимыми, но различаются по механизму синтеза
сероводорода. CSE катализирует превращение цисте‑
ина в тиоцистеин, пируват и аммоний; тиоцистеин
затем неферментным путем разлагается на цистеин
и сероводород [11]. Основной механизм образования
этого газа при участии CBS связан с конденсацией го‑
моцистеина с цистеином, что приводит к образованию
цистатионина, при этой реакции и высвобождается
сероводород. CBS и CSE широко распространены в
тканях, однако CBS является главным «производите‑
лем» сероводорода в центральной нервной системе,
а CSE – основным H2S‑продуцирующим ферментом
в сердечно-сосудистой системе. В некоторых тканях,
таких как печень и почки, в синтезе этого газотранс‑
миттера принимают участие оба фермента.
В мозге электрическая стимуляция и глутамат быс‑
тро повышают активность CBS [20]. S-аденозилметио‑
нин, промежуточный продукт метаболизма метионина
и основный донор метильных групп, является аллосте‑
рическим активатором этого фермента. По-видимому,
в регуляции образования сероводорода в мозге прини‑
мают участие половые стероидные гормоны, поскольку
активность CBS и уровень сероводорода у самцов крыс
выше, чем у самок, и кастрация мышей приводит к
снижению интенсивности его образования [21].
Катаболизм сероводорода исследован мало, и боль‑
шая часть данных получена с использованием экзо‑
генного газа. Сероводород быстро окисляется в мито‑
хондриях в тиосульфат, который далее превращается в
сульфит и сульфат. Окисление в тиосульфат, очевидно,
связано с транспортом электронов при митохондриаль‑
ном дыхании [68]. Превращение тиосульфата в сульфит
катализируется роданезой (НФ 2.8.1.1), которая перено‑
сит серу с тиосульфата на цианид или другие акцепторы
[62]. Образующийся при этой реакции сульфит быстро
окисляется в сульфат сульфитоксидазой. Таким образом,
в организме сульфат является основным конечным
продуктом метаболизма сероводорода. Тиосульфат в
моче считается специфическим маркером этого газа,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
поскольку известно, что большая часть сульфата в моче
образуется при окислении цистеина цистеиндиоксиге‑
назой [39]. Другой путь метаболизма H2S заключает‑
ся в его метилировании тиол-S-метилтрансферазой в
метилмеркаптан и диметилсульфид [28]. Эта реакция
протекает, главным образом, в цитозоле. Кроме этого,
сероводород может связываться с метгемоглобином,
формируя сульфгемоглобин.
Сероводород в сердечно-сосудистой системе
Основным H2S-продуцирующим ферментом в сердеч‑
но-сосудистой системе является CSE. Иммуногисто‑
химические исследования и обратная полимеразная
цепная реакция показали, что CSE экспрессируется в
гладкомышечных клетках сосудов и не обнаружена в
эндотелиальных клетках [89].
Глибенкломид, блокатор АТФ-зависимых калие‑
вых (KATФ) каналов, ослабляет гипотензивное действие
сероводорода in vivo и сосудорасширяющее действие
in vitro [89]. Электрофизиологические исследования с
применением метода patch-clamp показали, что серово‑
дород увеличивает АТФ-зависимый ток в этих каналах
и индуцирует гиперполяризацию в изолированных
гладкомышечных клетках сосудов [12, 25]. Ингибиторы
CSE снижают проводимость KATФ каналов, подтверждая
участие эндогенного сероводорода в поддержании их
функционирования на базисном уровне. Таким образом,
сероводород релаксирует сосуды путем открытия KATФ
каналов в их гладкомышечных клетках.
В отличие от прямого действия на гладкомышеч‑
ные клетки, H2S-индуцированная вазорелаксация,
зависящая от эндотелия, не связана с KATФ каналами
[12]. Оксид азота также активирует эти каналы, но
этот эффект опосредован циклическим гуанозинмо‑
нофосфатом [58]. Таким образом, сероводород, оче‑
видно, обладает уникальным механизмом действия на
сосуды, не свойственным другим газотрансмиттерам.
Образование эндогенного сероводорода из цистеи‑
на повышается под влиянием тестостерона. In vitro
тестостерон вызывает зависимую от концентрации
вазодилатацию аорты у крыс. Предполагается, что
его действие связано с модуляций ферментативной
активности CSE [10]. Интересно, что сероводород
синтезируется в гладкомышечных клетках сосудов
и обладает вазорелаксирующими свойствами у всех
исследованных к настоящему времени позвоночных –
рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих и,
очевидно, является физиологически более древним,
чем оксид азота (вазорелаксирующие свойства пос‑
леднего возникают в эволюции у амфибий) [17, 18].
Предполагается, что низкие дозы сероводорода могут
индуцировать вазоконстрикцию, что связано с изме‑
нением уровня эндотелиального оксида азота. При
смешивании доноров гидросульфида натрия (NaHS) и
оксида азота показано угнетение сосудорасширяющих
эффектов последнего in vitro и гипотензивных – in vivo.
Низкие концентрации доноров NaHS/H2S модулируют
NO-зависимые эффекты ацетилхолина и гистамина,
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
не оказывая влияния на сосудорасширящее действие
изопреналина [3]. Таким образом, сероводород ока‑
зывает противоположное оксиду азота влияние на
сердечно-сосудистую систему. Предполагается, что
он может регулировать гемодинамику, воздействуя
на барорецепторные рефлексы. Матричная РНК CBS
экспрессируется в миокарде, и, таким образом, оксид
азота может эндогенно продуцироваться в сердце.
Гидросульфид натрия уменьшает сократительную
способность сердечной мышцы и замедляет частоту
сердечных сокращений in vitro и in vivo. Этот эффект
снижается, но полностью не устраняется ингибито‑
ром KATФ каналов – глибенкламидом [32]. При мо‑
делировании инфаркта миокарда у крыс CBS-имму‑
нореактивный белок выявляется в области ишемии.
При гипоксии количество погибающих миоцитов в
желудочках сердца возрастает. Предварительная об‑
работка раствором гидросульфида натрия повышает
жизнеспособность этих клеток, а пропаргилглицин
оказывает противоположный эффект. По мнению
Y.Z. Zhu et al. [91], у крыс с модельным инфарктом
миокарда эндогенный сероводород демонстрирует
кардиопротективный эффект.
Сероводород в нервной системе
Известно, что гомогенаты мозга in vitro способны про‑
дуцировать сероводород [1]. В гиппокампе и мозжеч‑
ке крыс был обнаружен высокий уровень экспрессии
CBS (рис.). Показано, что эндогенный сероводород
повышает чувствительность N-метил-D-аспартат-ре‑
цепторов (NMDA-рецепторов) к глутамату [43]. Такая
стимуляция рецепторов вызывает долговременную
потенциацию в гиппокампе. Механизмы, посредством
которых сероводород стимулирует NMDA-рецепторы,
неизвестны. Предполагается, что он модулирует редокспотенциал тиоловых групп на внеклеточных доменах
рецепторов и активирует их за счет своих восстанав‑
ливающих свойств.
Внутриклеточно сероводород формирует ответ,
опосредованный NMDA-рецепторами путем продук‑
ции циклического аденозинмонофосфата [56]. Эк‑
зогенный сероводород повышает продукцию этого
соединения в первичной культуре нейронов мозга, в
мозжечке и глиальных клетках [43]. При развитии
феномена долговременной потенциации циклический
аденозинмонофосфат активирует аденозинмонофос‑
фатзависимую протеинкиназу [2].
Показано, что сероводород регулирует γ-ами­но­мас­
ля­ные В-рецепторы, расположенные на пре- и постси‑
наптических позициях [34]. Стимуляция постсинапти‑
ческих рецепторов генерирует долговременное угне‑
тение постсинаптических потенциалов. Это приводит
к повышению уровня ионов калия и необходимо для
тонкой настройки тормозной нейропередачи. В ней‑
ронах дорсального ядра шва, зоны CA1 гиппокампа и
гипоталамусе сероводород участвует в гиперполяриза‑
ции, увеличивая приток ионов калия через KАТФ каналы,
участвуя в регуляции кровяного давления [13].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
В пресинаптической области γ-аминомасляные
B-рецепторы регулируют выделение γ-аминомасляной
кислоты и L-глутамата путем блокирования потен‑
циалзависимых кальциевых каналов. Таким образом,
оксид азота, активируя γ-аминомасляные B-рецепторы,
участвует в поддержании равновесия между процес‑
сами возбуждения и торможения в мозге. Ряд авторов
считает, что оксид азота является основным модуля‑
тором кальциевого гомеостаза в нейронах, активируя
поступление кальция в цитозоль через кальциевые
каналы L-типа [29].
Кроме нейромодуляторной, сероводород играет
роль защитника нейронов от окислительного стресса.
Известно, что восстановленный глутатион выполняет
функцию антиоксидантного протектора мозга. Он
защищает мозг путем захвата свободных радикалов и
других реактивных групп, удаляя перекись водорода
и липидные пероксиды, предотвращая тем самым
окисление других биомолекул [80]. In vitro серово‑
дород проявляет сходные с глутатионом нейропро‑
тективные свойства. Гидросульфид натрия увели‑
чивает количество глутатиона, повышая активность
γ-глутамилцистеинсинтазы и скорость транспорта
цистеина. Показано, что увеличение содержания глу‑
татиона защищает нейроны от формы программиру‑
емой клеточной смерти, вызываемой окислительным
стрессом, запускаемым высокой концентрацией Lглутамата.
Сероводород играет важную нейромодуляторную
роль в глиальных клетках. Астроциты необходимы для
поддержания физиологических свойств нейронов бла‑
годаря способности регулировать кислотно-щелочной
гомеостаз и поглощать различные нейротрансмиттеры,
включая L-глутамат [46]. В отличие от нейронов, пе‑
редающих сигнал путем генерации потенциала дейс‑
твия, астроциты и другие глиальные клетки общаются
друг с другом посредством кальциевой сигнализации.
Последняя лежит в основе модуляции нейрональной и
сосудистой функций [9, 46]. Экзогенный сероводород
вызывает кальциевые волны в первичной культуре
астроцитов и на переживающих срезах гиппокампа.
В отличие от астроцитов микроглиальные клетки
могут быть активированы внешними факторами [22].
Предполагается, что микроглия участвует в развитии
болезни Альцгеймера и Паркинсона [42, 77]. Экзо‑
генный сероводород обратимо увеличивает содер‑
жание внутриклеточного кальция в микроглиальных
клетках путем выделения его из внутриклеточных
депо и поступлением в клетку через плазматическую
мембрану [47]. Поскольку сероводород, как и другие
газотрансмиттеры, способен к быстрой диффузии,
предполагается, что он может играть роль в актива‑
ции соседних микроглиальных клеток, повышая в них
внутриклеточный уровень кальция.
Известно, что при многих нейропатологических со‑
стояниях формируются воспалительные ответы, опос‑
редуемые активацией иммунных, нервных и глиальных
клеток. Активированные глиальные клетки выделяют
29
различные про- и антивоспалительные хемокины, осу‑
ществляющие процессы инициации и инфильтрации
и координации активности иммунных клеток в мозге
[57]. Активированные микроглиоциты продуцируют и
выделяют провоспалительные факторы, такие как ок‑
сид азота, фактор некроза опухоли и интерлейкин‑1β,
которые впоследствии усиливают повреждение тканей
и вызывают гибель клетки [77].
Доказано и участие сероводорода в постнатальном
морфогенезе центральной нервной системы. В пери‑
вентрикулярной области продолговатого мозга, вент‑
ральной и латеральной зонах мозжечка карпа (Cyp­ri­nus
carpio) были выявлены высоко-CBS-иммуногенные
клетки, лишенные отростков (глия). Эти клетки у карпа
расположены в перивентрикулярной зоне, соответс‑
твующей области первичной пролиферации. Размеры
клеток, их местоположение в мозге и взаимоотношение
с H2S-продуцирующими нейронами указывают на на‑
личие H2S-продуцирующей глии в перивентрикулярной
зоне мозга [63]. Поскольку в настоящее время известно,
что некоторые нейротрансмиттеры, локализуясь в клет‑
ках-предшественницах перивентрикулярной области
мозга, могут выступать в качестве регуляторов неэмб‑
рионального нейрогенеза (adult neurogenesis), то умес‑
тно предположение о том, что сероводород подобно
оксиду азота может также выступать в качестве регу‑
лятора постнатального нейрогенеза [62, 63]. Недавние
исследования показали, что нейроны, вскоре после
образования из клеток-предшественниц и задолго
до формирования межнейрональных связей и сина‑
птогенеза, начинают секретировать характерные сиг‑
нальные молекулы [75]. В качестве таких сигнальных
молекул могут выступать нейропептиды, ферменты
синтеза классических нейромедиаторов, оксид азота,
мембранные и везикулярные транспортеры. Большая
часть сигнальных молекул участвует в аутокринной и
паракринной регуляции дифференцировки нейроновмишеней, выступая в качестве морфогенетических
или транскрипционных факторов [75]. Доказано, что
оксид азота в качестве сигнальной молекулы участвует
в регуляции направленного роста аксонов и дендритов,
а также миграции дифференцирующихся нейронов
[8]. У млекопитающих действие сигнальных молекул
ограничивается определенными периодами онтогенеза,
во время которых оказывается долгосрочное морфоге‑
нетическое влияние на дифференцировку нейроновмишеней и экспрессию специфического фенотипа [74].
У рыб и во взрослом состоянии идут процессы постна‑
тального нейро- и глиогенеза в перивентрикулярной
области мозга [65]. Ранее проведенные исследования
показали наличие NADPH- и нитроксидсинтазопози‑
тивных клеткок в перивентрикулярных областях симы
(Oncorhynchus masou). У карпообразных в перивен‑
трикулярной области не было выявлено активности
NADPH-диафоразы и нитроксидсинтазы, по-видимо‑
му у данного вида рыб в качестве сигнальной молеку‑
лы здесь может выступать сероводород [64] (рис. на
цветной вкладке, с. 36).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
Сероводород и размножение
Иммуногистохимическими методами было показа‑
но различное распределение CBS и CSE в семеннике
крысы. СВS выявляется преимущественно в клетках
Лейдига, а также в клетках Сертоли и половых клетках
разных стадий развития, в то время как CSE – в клетках
Сертоли и сперматогониях [33]. В яичнике мыши CBS
экспрессируется в фолликулярных клетках на всех
стадиях развития фолликула. В поздних антральных
фолликулах CBS-иммунореактивный белок выявляет‑
ся в гранулезных клетках, примыкающих к антруму, и
в кулумусных клетках, расположенных вокруг ооцита,
в котором экспрессия CBS отсутствует [52].
Предполагается, что высокий уровень экспрессии
CBS в клетках кулумуса повышает синтез глутатиона,
защищающего их от действия свободных радикалов.
Снижение экспрессии CBS при культивировании за‑
кончивших рост ооцитов in vitro вызывает задержку их
созревания [51]. При оплодотворении глутатион при‑
нимает участие в деконденсации ядерного материала
сперматозоида, что является необходимым условием
формирования мужского пронуклеуса [53].
Как и оксид азота, сероводород участвует в регу‑
ляции эрекции. Интракавернозное введение гидро‑
сульфида натрия приводит к значительному увеличе‑
нию размеров полового члена и повышению давления
внутри кавернозных тел у крыс, а пропаргилглицин
значительно уменьшает этот эффект [70]. Показано,
что гладкие мышцы corpus cavernosum способны эн‑
догенно синтезировать сероводород, который обла‑
дает проэректальным фармакологическим эффектом.
Ингибиторы CBS значительно повышают вызванное
норадреналином сокращение гладких мышц corpus
cavernosum и не оказывают заметного действия на
NO-ергическую релаксацию мышц в мышечных пре‑
паратах corpus cavernous, сокращение которых было
предварительно вызвано норадреналином. Предпо‑
лагается, что действие сероводорода на эректальную
функцию у млекопитающих протекает с участием цик‑
лического аденозинмонофосфата [69]. Исследование
матки беременных крыс показало, что донор серово‑
дорода – гидросульфид натрия, снижает спонтанное
сокращение миометрия.
Сероводород в пищеварительной системе
CBS и CSE экспрессируются в слизистой оболочке же‑
лудка, где эндогенный сероводород, очевидно, выпол‑
няет роль протективного фактора при повреждениях.
Ацетилсалициловая кислота и нестероидные противо‑
воспалительные препараты снижают экспрессию гена
CSE и продукцию сероводорода в слизистой оболочке
желудка. Вызываемое у крыс ацетилсалициловой кис‑
лотой и нестероидными противовоспалительными
препаратами замедление кровотока устраняется введе‑
нием гидросульфида натрия [24]. Последний снижает
адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия сосудов и
инфильтрацию слизистой оболочки лейкоцитами, нор‑
мализует повышенную экспрессию фактора некроза
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
опухоли-α и повышает синтез простагландина E2 [24].
Показано, что H2S снижает спонтанное или индуци‑
рованное ацетилхолином сокращение подвздошной
кишки у различных видов животных, а его влияние
устраняется глибенкламидом – блокатором KАТФ ка‑
налов [15, 35, 72].
CBS и CSE были выявлены иммуногистохими‑
ческим методом в подслизистом и межмышечном
нервных сплетениях толстой кишки у морской свинки
и человека. Аппликация гидросульфида натрия или
L-цистеина стимулирует секрецию хлоридов тканями
слизистой оболочки прямой кишки морской свинки
и человека. Это влияние блокируется тетродоксином,
десенситизацией афферентных нервов капсаицином и
капсазерином – блокатором болевых TRPV1-рецепто‑
ров. Таким образом, сероводород генерируется в энте‑
ральной нервной системе и действует на содержащие
болевые рецепторы сенсорные нервные окончания,
что приводит к стимуляции секреторной и моторной
функции кишечника [67].
При экспериментальной колоректальной дистензии
гидросульфид натрия дозозависимо снижает болевую
чувствительность. Это действие, очевидно, не связано
только с релаксацией ободочной и прямой кишки, а
антиноцицептивный эффект порождался влиянием
сероводорода на нейротрансмиссию. Показано, что
экспериментальные колиты сопровождаются повы‑
шенной экспрессией CBS и CSE в слизистой оболочке
толстой кишки и увеличением экспрессии CSE в спин‑
ном мозге, а гидросульфид натрия заметно снижает
гиперальгезию у животных с колитами [15].
Сероводород уменьшает вазоконстрикцию, ин‑
дуцированную норадреналином, в печени как у здо‑
ровых крыс, так и у животных с экспериментальным
циррозом [23]. Было показано, что CSE экспресси‑
руется в гепатоцитах и звездчатых клетках печени.
Сероводород влияет на изолированные звездчатые
клетки, вызывая релаксацию стенки микрососудов
печени. Экспериментальный цирроз, индуцированный
перевязкой желчного протока или действием черырех‑
хлористого углерода, связан с понижением экспрессии
CSE, уменьшением продукции сероводорода гомогена‑
тами печени и его концентрации в плазме крови [23].
Релаксирующее действие экзогенного L‑цистеина на
звездчатые клетки и микрососуды печени ослаблены у
животных с циррозом по сравнению с контрольными
[30]. У животных и людей с циррозом отмечена по‑
вышенная резистентность сосудов печени к действию
сероводорода. Имеющиеся сведения позволяют пред‑
полагать, что дефицит этого газотрансмиттера может
быть одним из факторов развития портальной гипер‑
тензии [16]. Гидросульфид натрия снижает выделение
желчи и экскрецию бикарбонатов, а блокирование
эндогенного газотрансмиттера пропаргилглицином
приводит к противоположному эффекту [26].
Известно, что слизистая оболочка толстой киш‑
ки постоянно подвергается действию сероводоро‑
да, генерируемого из сульфатов пищи бактериями-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
комменсалами. Предполагается, что газ бактериаль‑
ного происхождения может вызывать различные за‑
болевания толстой кишки, включая язвенный колит и
рак [37, 61]. Известно, что сероводород стимулирует
пролиферацию эпителиальных клеток кишечника кры‑
сы в культуре [14]. Слизистая оболочка толстой кишки
способна метаболизировать это соединение вследствие
высокой экспрессии роданезы в колоноцитах и адап‑
тироваться к его избытку [48]. Экспрессия роданезы
в кишке стимулируется сероводородом, а ее уровень у
пациентов с язвенным колитом или колоректальным
раком ниже, чем у здоровых [5].
Сероводород угнетает секрецию инсулина. Счита‑
ется, что в регуляции секреции этого гормона главную
роль играют KАТФ каналы панкреатических β-клеток
[4]. Увеличение содержания глюкозы приводит к на‑
коплению в этих клетках аденозинтрифосфата, блокаде
KАТФ каналов, деполяризации плазматических мембран,
поступлению кальция и секреции инсулина. Введение
в клетки инсулиномы INS-1E крысы аденовируса, со‑
держащего ген CSE и экзогенный сероводород, угне‑
тает процесс выделения инсулина, индуцированный
глюкозой. Напротив, снижение уровня эндогенного
сероводорода пропаргилглицином оказывает проти‑
воположный эффект [84].
Известно, что концентрация цистеина в плазме
крови и экспрессия CBS и CSE в различных тканях у
больных сахарным диабетом повышена [38]. Хотя со‑
держание сероводорода в плазме не изменяется у крыс
с диабетом, в гомогенатах поджелудочной железы и
печени отмечается его повышенный синтез. Экспрес‑
сия CBS в поджелудочной железе выше у животных с
диабетом [86].
Сероводород в патогенезе различных заболеваний
Значение сероводорода в патологии нервной системы.
Выделение тиосульфата с мочой повышено у пациентов
с синдромом Дауна. Поскольку тиосульфат являет‑
ся конечным продуктом метаболизма сероводорода,
предполагается, что при этой болезни продукция се‑
роводорода повышена [40]. Весьма вероятно, что его
избыток оказывает токсическое действие на нейроны,
либо угнетая синтез цитохромоксидазы, либо стиму‑
лируя NMDA-рецепторы и, таким образом, приводя к
задержке умственного развития у пациентов с трисо‑
мией по 21-й хромосоме [41].
Экзогенный цистеин и гидросульфид натрия по‑
вышают, а ингибиторы CSE и CBS снижают объем ин‑
фаркта мозга, вызванного односторонней закупоркой
средней мозговой артерии, увеличивая концентрацию
сероводорода в коре мозга. Следовательно, высокая
концентрация цистеина, связанная с повышенным со‑
держанием сероводорода, отрицательно влияет на со‑
стояние пациентов с ишемическим повреждением [78].
Однако сероводород по отношению к нейронам
может проявлять и защитные свойства. В частнос‑
ти, он защищает нервные клетки от токсического
31
действия глутамата. Повышенная продукция глута‑
мата наблюдается при ишемии мозга, припадках или
травмах. Нейротоксический эффект этого медиатора
обычно проявляется при длительной стимуляции
его рецепторов. Однако глутамат может вызывать
и окситоз нейронов независимо от их рецепторной
активности. Этот механизм повреждения связан с
угнетением транспорта цистина в нейроны. Внекле‑
точный глутамат блокирует этот обмен, приводя к
дефициту внутриклеточного цистеина и к снижению
синтеза глутатиона, что делает клетку более чувстви‑
тельной к окислительному стрессу. Гидросульфид
натрия увеличивает внутриклеточную концентрацию
восстановленного глутатиона и повышает концент‑
рацию цистеина и γ-глутамилцистеина (предшест‑
венника глутатиона) в нейронах коры мозга крысы
in vitro [44]. Механизм, посредством которого се‑
роводород стимулирует эту транспортную систему,
неизвестен. Показано, что его протективный эффект
устраняется блокаторами АТФ-зависимых калиевых
каналов [45].
Стимуляция афферентных сенсорных нервов мо‑
жет вызывать воспалительные процессы, связанные
с выделением субстанции Р, нейрокинина А и кокаль‑
цигенина. Эти медиаторы индуцируют серию воспа‑
лительных ответов, которые включают вазодилата‑
цию, бронхоконстрикцию, секрецию слизи и выход
белков плазмы, приводящих к отеку. Гидросульфид
натрия, подобно капсаицину, индуцирует выделение
субстанции Р и кокальцигенина из сенсорных нервов в
воздухоносных путях морской свинки [73]. Интересно,
что интраперитонеальная инъекция гидросульфида
натрия здоровым мышам вызывает значительную
воспалительную реакцию, сопровождающуюся уве‑
личением концентрации субстанции Р, противовос‑
палительных цитокинов, фактора некроза опухоли-α,
интерлейкина‑1β [7]. Эти эффекты устраняются спе‑
цифическими антагонистами рецепторов субстан‑
ции Р. Воспалительный эффект сероводорода также
устраняется капсазерином и не выявляется у мышей
с дефицитом субстанции Р и нейрокинина-А [6]. Эти
данные показывают, что сероводород самостоятельно
может индуцировать нейрогенное воспаление даже
при отсутствии других повреждений.
Значение сероводорода в патологии сердечно-сосудистой системы. При моделировании сердечно-со‑
судистой патологии дефицит сероводорода взывает
развитие артериальной гипертензии. В экспериментах
на гипертензированных крысах экспрессия матричной
РНК CSE в аорте и концентрация сероводорода в плаз‑
ме крови понижены. Дефицит этого газотрансмиттера,
пониженная активность CSE и гипотензивный эффект
доноров сероводорода выявлены при эксперимен‑
тальной гипертензии, вызванной ингибированием
нитроксидсинтазы [90].
In vivo гидросульфид натрия смягчает функцио‑
нальные и морфологические изменения сосудов у крыс
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32
при легочной гипертензии, вызванной гипоксией или
хронической блокадой нитроксидсинтазы [50, 81]. Эти
данные позволяют предполагать прямое действие серо‑
водорода на стенку сосудов. Сероводород ингибирует
агрегацию тромбоцитов, подавляет пролиферацию и
индуцирует апоптоз гладкомышечных клеток аорты
человека и таким образом снижает атеросклеротичес‑
кие нарушения. Другой эффект этого газотрансмитте‑
ра, относящийся к атерогенезу, связан с его влиянием
на сосудистую воспалительную реакцию, которая
играет важную роль в нарушении устойчивости ате‑
росклеротических бляшек [19, 82, 83].
Кальцификация сосудов часто наблюдается у па‑
циентов с гипертензией и/или атеросклерозом. Ее
развитие снижает эластичность артерий, стимулирует
тромбоз и разрушение атеросклеротических бляшек.
Кальцификация связана с трансформацией гладко‑
мышечных клеток в остеобластоподобные элементы.
Этот процесс сопровождается экспрессией щелочной
фосфатазы и так называемых белков костной тка‑
ни – остеопонтина, остеокальцина и остеонектина.
Экспериментальная кальцификация сосудов, индуци‑
рованная у крыс витамином D и никотином, сопро‑
вождается снижением экспрессии и активности CSE
и уровня сероводорода в стенке аорты. Экзогенный
сероводород предотвращает кальцификацию, о чем
свидетельствует понижение содержания кальция в
сосудах, активности кислой фосфатазы и экспрессии
остеопонтина [79].
Значение сероводорода в воспалении. Септичес‑
кий шок характеризуется генерализованной вазо‑
дилатацией и гипотензией. Повышенная продукция
оксида азота и монооксида углерода индуцибельной
NO-синтазой и гемоксигеназой-1 соответственно
способствует вазодилатации [85]. При этом также
наблюдается повышенная продукция сероводорода
в сосудах у крыс с экспериментальным септическим
шоком, индуцированным перевязкой слепой кишки
или липополисахаридами [36]. Концентрация серо‑
водорода в плазме крови отрицательно коррелирует
с давлением крови и сократимостью миокарда, что
предполагает его патогенную роль в гемодинамичес‑
ком коллапсе. Индуцированная липополисахаридом
гипотензия, очевидно, связана с активаций КАТФ ка‑
налов, поскольку частично устраняется глибенклами‑
дом [31]. Показано, что концентрация сероводорода
в плазме увеличена у крыс с геморрагическим шоком,
а ингибиторы CSE и глибенкламид повышают арте‑
риальное давление у этих животных [55].
При индуцированном перевязкой слепой кишки или
липополисахаридами септическом шоке наблюдается
повышенная экспрессия и активность CSE в печени и
почках [49, 88]. Таким образом, сероводород не только
способствует гипотензии, но также усиливает воспа‑
лительный ответ и нарушения в органах, связанные с
сепсисом. Воздействие пропаргилглицином уменьшает
воспалительный ответ в печени и снижает смертность
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
мышей с моделированным сепсисом. Повышение уров‑
ня эндогенного сероводорода увеличивает активность
миелопероксидазы в тканях и концентрацию фактора
некроза опухоли-α в плазме [88].
Результаты вышеприведенных исследований по‑
казывают, что сероводород является провоспали‑
тельным медиатором. Однако механизмы, посредс‑
твом которых он вызывает воспаление, неизвестны.
В экспериментах in vitro сероводород оказывает как
про- так и противовоспалительное действие, он инги‑
бирует индуцированный хемотаксис и дегрануляцию
полиморфно-ядерных лейкоцитов [54]. К тому же
доноры сероводорода ингибируют индуцирован‑
ную аспирином адгезию лейкоцитов к эндотелию в
венулах брыжейки у крыс, а ингибиторы сероводо‑
рода вызывают адгезию лейкоцитов [87]. С другой
стороны, гидросульфид натрия ингибирует апоптоз
изолированных нейтрофилов человека, не оказывая
заметного влияния на их бактерицидные свойства.
Интересно, что это соединение не влияет на жиз‑
неспособность эозинофилов и усиливает апоптоз
лимфоцитов [66]. Липополисахариды, так же как и
провоспалительные цитокины, повышают экспрес‑
сию гена CSE, что, очевидно, является причиной
увеличения уровня сероводорода при различных
воспалительных состояниях [59].
Показано, что повышение продукции сероводорода
отмечается не только при сепсисе, но и при локализо‑
ванных формах воспаления. К примеру, эксперимен‑
тальный острый панкреатит у мышей, вызванный
церулеином, связан с повышением уровня экспрессии
матричной РНК CSE в поджелудочной железе. Пропар‑
гилглицин снижает повреждение ацинозных клеток и
воспалительную инфильтрацию в поджелудочной же‑
лезе, нормализуя активность амилазы в плазме крови,
и снижает выраженность воспалительных процессов
в легких [6].
Литература
1. Abe K., Kimura H. The possible role of hydrogen sulfide as an endogenous neuromodulator // J. Neurosci. 1996. Vol. 16. P. 1066–1071.
2. Abel T., Nguyen P.V., Barad M. et al. Genetic demonstration of a
role for PKA in the late phase of LTP and in hippocampus-based
long-term memory // Cell. 1997. Vol. 88. P. 615–626.
3. Ali M.Y., Ping C.Y., Mok Y.Y. et al. Regulation of vascular nitric
oxide in vitro and in vivo; a new role for endogenous hydrogen
sulphide? // Br. J. Pharmacol. 2006. Vol. 149. P. 625–634.
4. Ali M.Y., Whiteman M., Low C.M., Moore P.K. Hydrogen sulphide
reduces insulin secretion from HIT-T15 cells by a KATP channeldependent pathway // J. Endocrinol. 2007. Vol. 195. P. 105–112.
5. Attene-Ramos M.S., Wagner E.D., Plewa M.J., Gaskins H.R. Evidence that hydrogen sulfide is a genotoxic agent // Mol. Cancer
Res. 2006. Vol. 4. P. 9–14.
6. Bhatia M., Sidhapuriwala J., Moochhala S.M., Moore P.K. Hydrogen sulphide is a mediator of carrageenan-induced hindpaw
oedema in the rat // Br. J. Pharmacol. 2005. Vol. 145. P. 141–144.
7. Bhatia M., Zhi L., Zhang H., Ng S.W., Moore P.K. Role of substance
P in hydrogen sulfide-induced pulmonary inflammation in mice //
Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2006. Vol. 291. P. 896–904.
8. Bicker G. STOP and GO with NO: nitric oxide as a regulator of cell
motility in simple brains // BioEssays. 2005. Vol. 27. P. 495–505.
9. Braet K., Cabooter L., Paemeleire K., Leybaert L. Calcium signal
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
communication in the central nervous system // Biol. Cell. 2004.
Vol. 96. P. 79–91.
10. Bucci M., Mirone V., Di Lorenzo A. et al. Hydrogen sulphide is involved
in testosterone vascular effect // Eur. Urol. 2009. Vol. 56. P. 378–383.
11. Chen X., Jhee K.H., Kruger W.D. Production of the neuromodulator H2S by cystathionine beta-synthase via the condensation
of cysteine and homocysteine // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279.
P. 52082–52086.
12. Cheng Y., Ndisang J.F., Tang G., Cao K., Wang R. Hydrogen sulfideinduced relaxation of resistance mesenteric artery beds of rats // Am.
J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2004. Vol. 287. P. H2316–H2323.
13. Dawe G.S., Han S.P., Bian J.S., Moore P.K. Hydrogen sulphide in
the hypothalamus causes an ATP-sensitive K+ channel-dependent
decrease in blood pressure in freely moving rats // Neuroscience.
2008. Vol. 152. P. 169–177.
14. Deplancke B., Gaskins H.R. Hydrogen sulfide induces serum-independent cell cycle entry in nontransformed rat intestinal epithelial
cells // FASEB J. 2003. Vol. 17. P. 1310–1312.
15. Distrutti E., Sediari L., Mencarelli A. et al. Evidence that hydrogen
sulfide exerts antinociceptive effects in the gastrointestinal tract
by activating KATP channels // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2006.
Vol. 316. P. 325–335.
16. Distrutti E., Mencarelli A., Santucci L. et al. The methionine connection: homocysteine and hydrogen sulfide exert opposite effects on
hepatic microcirculation in rats // Hepatology. 2008. Vol. 47. P. 659–667.
17. Dombkowski R.A., Russell M.J., Olson K.R. Hydrogen sulfide as an
endogenous regulator of vascular smooth muscle tone in trout // Am.
J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2004. Vol. 286. P. R678–R685.
18. Dombkowski R.A., Russell M.J., Schulman A.A. et al. Vertebrate
phylogeny of hydrogen sulfide vasoactivity // Am. J. Physiol. Regul.
Integ.r Comp. Physiol. 2005. Vol. 288. P. R243–R252.
19. Du J., Hui Y., Cheung Y., Bin G. et al. The possible role of hydrogen
sulfide as a smooth muscle cell proliferation inhibitor in rat cultured
cells // Heart Vessels. 2004. Vol. 19. P. 75–80.
20. Eto K., Asada T., Arima K. et al. Brain hydrogen sulfide is severely
decreased in Alzheimer’s disease // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002. Vol. 293. P. 1485–1488.
21. Eto K., Awata S., Nakayama K. et al. Changes in cystathionine
gamma-lyase in various regions of rat brain during development
// Biochem. Mol. Biol. Int. 1995. Vol. 35. P. 1331–1338.
22. Farber K., Kettenmann H. Physiology of microglial cells // Brain
Res. Brain Res. Rev. 2005. Vol. 48. P. 133–143.
23. Fiorucci S., Antonelli E., Distrutti E. et al. Inhibition of hydrogen sulfide generation contributes to gastric injury caused by
non-steroidal anti-inflammatory drugs // Gastroenterology. 2005.
Vol. 129. P. 1210–1224.
24. Fiorucci S., Antonelli E., Mencarelli A. et al. The third gas: H2S regulates perfusion pressure in both the isolated and perfused normal rat
liver and in cirrhosis // Hepatology. 2005. Vol. 42. P. 539–548.
25. Fiorucci S., Distrutti E., Cirino G., Wallace J.L. The emerging
roles of hydrogen sulfide in the gastrointestinal tract and liver //
Gastroenterology. 2006. Vol. 131. P. 259–271.
26. Fujii K., Sakuragawa T., Kashiba M. et al. Hydrogen sulfide as an
endogenous modulator of biliary bicarbonate excretion in the rat
liver // Antioxid. Redox Signal. 2005. Vol. 7. P. 788–794.
27. Furchgott R.F., Zawadzki J.V. The obligatory role of endothelial
cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine //
Nature. 1980. Vol. 288. P. 373–376.
28. Furne J., Springfield J., Koenig T. et al. Oxidation of hydrogen
sulfide and methanethiol to thiosulfate by rat tissues: a specialized function of the colonic mucosa // Bioshem. Pharmacol. 2001.
Vol. 6. P. 255–259.
29. García-Bereguiaín M.A., Samhan-Arias A.K., Martín-Romero F.J.,
Gutiérrez-Merino C. Hydrogen sulfide raises cytosolic calcium in
neurons through activation of L-type Ca2+ channels // Antioxid.
Redox Signal. 2008. Vol. 10. P. 31–42.
30. García-Tevijano E.R., Berasain C., Rodríguez J.A. et al. Hyperhomocysteinemia in liver cirrhosis: mechanisms and role in vascular
and hepatic fibrosis // Hypertension. 2001. Vol. 38. P. 1217–1221.
33
31. Gardiner S.M., Kemp P.A., March J.E., Bennett T. Regional haemodynamic responses to infusion of lipopolysaccharide in conscious
rats: effects of pre- or post-treatment with glibenclamide // Br. J.
Pharmacol. 1999. Vol. 128. P. 1772–1778.
32. Geng B., Yang J., Qi Y. et al. H2S generated by heart in rat and
its effects on cardiac function // Biochem. Biophys. Res. Commun.
2004. Vol. 313. P. 362–368.
33. Guzmán M.A., Navarro M.A., Carnicer R. et al. Cystathionine
β-synthase is essential for female reproductive function // Human
Molecular Genetics. 2006. Vol. 15. P. 3168–3176.
34. Han Y., Qin J., Chang X., Yang Z. et al. Modulating effect of hydrogen sulfide on gamma-aminobutyric acid B receptor in recurrent
febrile seizures in rats // Neurosci. Res. 2005. Vol. 53. P. 216–219.
35. Hosoki R., Matsuki N., Kimura H. The possible role of hydrogen
sulfide as an endogenous smooth muscle relaxant in synergy with
nitric oxide // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997. Vol. 237.
P. 527–531.
36. Hui Y., Du J., Tang C., Bin G., Jiang H. Changes in arterial hydrogen
sulfide (H2S) content during septic shock and endotoxic shock in
rats // J. Infect. 2003. Vol. 47 P. 155–160.
37. Huycke M.M., Gaskins H.R. Commensal bacteria, redox stress, and
colorectal cancer: mechanisms and models // Exp. Biol. Med. 2004.
Vol. 229. P. 586–597.
38. Jacobs R.L., House J.D., Brosnan M.E., Brosnan J.T. Effects of streptozotocin-induced diabetes and of insulin treatment on homocysteine
metabolism in the rat // Diabetes. 1998. Vol. 47. P. 1967–1970.
39. Kage S., Kashimura S., Ikeda H., Kudo K., Ikeda N., Fatal and
nonfatal poisoning by hydrogen sulfide at an industrial waste site
// J. Forensic Sci. 2002. Vol. 47. P. 652–655.
40. Kamoun P., Belardinelli M.C., Chabli A. et al. Endogenous hydrogen sulfide overproduction in Down syndrome // Am. J. Med. Genet.
2003. Vol. 116. P. 310–311.
41. Kamoun P. Mental retardation in Down syndrome: a hydrogen
sulfide hypothesis // Med. Hypotheses. 2001. Vol. 57. P. 389–392.
42. Kim Y.S., Joh T.H. Microglia, major player in the brain inflammation: their roles in the pathogenesis of Parkinson’s disease // Exp.
Mol. Med. 2006. Vol. 38. P. 333–347.
43. Kimura H. Hydrogen sulfide induces cyclic AMP and modulates
the NMDA receptor // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000.
Vol. 267. P. 129–133.
44. Kimura Y., Dargusch R., Schubert D., Kimura H. Hydrogen sulfide
protects HT22 neuronal cells from oxidative stress // Antioxid.
Redox. Signal. 2006. Vol. 8. P. 661–670.
45. Kimura Y., Kimura H. Hydrogen sulfide protects neurons from
oxidative stress // FASEB J. 2004. Vol. 18. 1165–1167.
46. Koehler R.C., Gebremedhin D., Harder D.R. Role of astrocytes in cerebrovascular regulation // J. Appl. Physiol. 2006. Vol. 100. P. 307–317.
47. Lee S.W., Hu Y.S., Hu L.F. et al. Hydrogen sulphide regulates
calcium homeostasis in microglial cells // Glia. 2006. Vol. 54.
P. 116–124.
48. Leschelle X., Goubern M., Andriamihaja M. et al. Adaptative
metabolic response of human colonic epithelial cells to the adverse
effects of the luminal compound sulfide // Biochim. Biophys. Acta.
2005. Vol. 1725, P. 201–212.
49. Li L., Bhatia M., Zhu Y.Z. et al. Hydrogen sulfide is a novel mediator
of lipopolysaccharide-induced inflammation in the mouse // FASEB
J. 2005. Vol. 19. P. 1196–1198.
50. Li X.H., Du J.B., Bu D.F. et al. Sodium hydrosulfide alleviated pulmonary vascular structural remodeling induced by high pulmonary
blood flow in rats // Acta Pharmacol. Sin. 2006. Vol. 27. P. 971–980.
51. Liang R., Yu W.D., Du J.B. et al. Cystathionine beta synthase participates in murine oocyte maturatione mediated by homocysteine
// Reprod. Toxicol. 2007. Vol. 24. P. 89–96.
52. Liang R., Yu W.D., Du J.B. et al. Localization of cystathionine beta
synthase in mice ovaries and its expression profile during follicular
development // Chin. Med. J. 2006. Vol. 119. P. 1877–1883.
53. Luberda Z. The role of glutathione in mammalian gametes // Reprod. Biol. 2005. Vol. 5. P. 5–17.
54. Mariggio M.A., Pettini F., Fumarulo R. Sulfide influence on poly-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34
morphonuclear functions: a possible role for Ca2+ involvement //
Immunopharmacol. Immunotoxicol. 1997. Vol. 19. P. 393–404.
55. Mok Y.Y., Atan M.S., Yoke P.C. et al. Role of hydrogen sulphide in
haemorrhagic shock in the rat: protective effect of inhibitors of hydrogen
sulphide biosynthesis // Br. J. Pharmacol. 2004. Vol. 143. P. 881–889.
56. Moore P.K., Bhatia M., Moochhala S. Hydrogen sulfide: from the
smell of the past to the mediator of the future? // Trends Pharmacol.
Sci. 2003. Vol. 24. P. 609–611.
57. Morale M.C., Serra P.A., L’Episcopo F. et al. Estrogen, neuroinflammation and neuroprotection in Parkinson’s disease: glia dictates
resistance versus vulnerability to neurodegeneration // Neuroscience. 2006. Vol. 138. P. 869–878.
58. Murphy M.E., Brayden J.E. Nitric oxide hyperpolarizes rabbit mesenteric arteries via ATP-sensitive potassium channels // J. Physiol.
1995. Vol. 486. P. 47–58.
59. Oh G.S., Pae H.O., Lee B.S. et al. Hydrogen sulfide inhibits nitric
oxide production and nuclear factor-kappa B via heme oxygenase-1
expression in RAW264.7 macrophages stimulated with lipopolysaccharide // Free Radic. Biol. Med. 2006. Vol. 41. P. 106–119.
60. Olson K.R., Donald J.A. Nervous control of circulation The role
of gasotransmitters, NO, CO, and H2S // Acta histochem. 2009.
Vol. 111. P. 244–256.
61. Picton R., Eggo M.C., Merrill G.A. et al. Mucosal protection against
sulphide: importance of the enzyme rhodanese // Gut. 2002. Vol. 50.
P. 201–205.
62. Platel J.C., Stamboulian S., Nguyen I., Bordey A. Neurotransmitter
signaling in postnatal neurogenesis: the first leg // Brain Res. Rev.
2010. Vol. 63. P. 60–71.
63. Pushchina Е.V., Varaksin A.A., Obukhov D.K. Cystathionine
β-synthase in the CNS of masu salmon Oncorhynchus masou
(Salmonidae) and carp Cyprinus carpio (Cyprinidae) // Neurochem.
J. 2011. Vol. 5. No. 1. P. 24–34.
64. Pushchina E.V., Karpenko A.A. The relationships between neurons
containing dopamine and nitric oxide synthase in the encephalon of
cyprinid teleost // Proc. 11th Multidiscip. Intern. Neurosci. and Biol.
Psychiatry Conf. “Stress and Behavior”. St-Petersburg, 2008. P. 62.
65. Pushchina Е.V., Fleishman M. Yu., Timoshin S.S. Proliferative zones
in the brain of the Amur sturgeon fry. Interaction with neuromeres
and migration of secondary matrix zones // Rus. J. Devel. Biol. 2007.
Vol. 38. No. 5. P. 286–293.
66. Rinaldi L., Gobbi G., Pambianco M. et al. Hydrogen sulfide prevents
apoptosis of human PMN via inhibition of p38 and caspase 3 //
Lab. Invest. 2006. Vol. 86. P. 391–397.
67. Schicho R., Krueger D., Zeller F. et al. Hydrogen sulfide is a novel
prosecretory neuromodulator in the Guinea-pig and human colon
// Gastroenterology. 2006. Vol. 131. P. 1542–1552.
68. Searsy D.G. HS-:O2 oxidoreductase activity of Cu, Zn superoxide
dismutase // Arch. Biochem. Biophis. 1996. Vol. 334. P. 50–58.
69. Srilatha B., Adaikan P.G., Li L., Moore P.K. Hydrogen sulphide: a
novel endogenous gasotransmitter facilitates erectile function // J.
Sex Med. 2007. Vol. 4. P. 1304–1311.
70. Srilatha B., Adaikan P.G., Moore P.K. Possible role for the novel
gasotransmitter hydrogen sulphide in erectile dysfunction - a pilot
study // Eur. J. Pharmacol. 2006. Vol. 535. P. 280–282.
71. Stipanuk M.H. Sulfur amino acid metabolism: pathways for production and removal of homocysteine and cysteine // Annu. Rev.
Nutr. 2004. Vol. 24. P. 539–577.
72. Teague B., Asiedu S., Moore P.K. The smooth muscle relaxant effect
of hydrogen sulphide in vitro: evidence for a physiological role to
control intestinal contractility // Br. J. Pharmacol. 2002. Vol. 137.
P. 139–145.
73. Trevisani M., Patacchini R., Nicoletti P. et al. Hydrogen sulfide
causes vanilloid receptor 1-mediated neurogenic inflammation in
the airways // Br. J. Pharmacol. 2005. Vol. 145. P. 1123–1131.
74. Ugrumov M.V. Non-dopaminergic neurons partly expressing dopaminergic phenotype: distribution in the brain, development and
functional significance // J. Chem. Neuroanat. 2009. Vol. 38. P. 241–256.
75. Ugrumov M.V. Developing brain as an endocrine organ: a paradoxical reality // Neurochem. Res. 2010. Vol. 35. P. 837–850.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
76. Wang R. Two’s company, three’s a crowd: can H2S be the third endogenous gaseous transmitter? // FASEB J. 2002. Vol. 16. P. 1792–1798.
77. Wojtera M., Sikorska B., Sobow T., Liberski P.P. Microglial cells in
neurodegenerative disorders // Folia Neuropathol. 2005. Vol. 43.
P. 311–321.
78. Wong P.T., Qu K., Chimon G.N. et al. High plasma cysteine level
may indicate poor clinical outcome in patients with acute stroke:
possible involvement of hydrogen sulfide // J. Neuropathol. Exp.
Neurol. 2006. Vol. 65. P. 109–115.
79. Wu S.Y., Pan C.S., Geng B. et al. Hydrogen sulfide ameliorates
vascular calcification induced by vitamin D3 plus nicotine in rats
// Acta Pharmacol. Sin. 2006. Vol. 27. P. 299–306.
80. Wu G., Fang Y.Z., Yang S. et al. Glutathione metabolism and its
implications for health // J. Nutr. 2004. Vol. 134. P. 489–492.
81. Yan H., Du J., Tang C. The possible role of hydrogen sulfide on
the pathogenesis of spontaneous hypertension in rats // Biochem.
Biophys. Res. Commun. 2004. Vol. 313. P. 22–27.
82. Yang G., Sun X., Wang R. Hydrogen sulfide-induced apoptosis of
human aorta smooth muscle cells via the activation of mitogenactivated protein kinases and caspase-3 // FASEB J. 2004. Vol. 18.
P. 1782–1784.
83. Yang G., Wu L., Wang R. Pro-apoptotic effect of endogenous H2S
on human aorta smooth muscle cells // FASEB J. 2006. Vol. 20.
P. 553–555.
84. Yang W., Yang G., Jia X. et al. Activation of KATP channels by H2S
in rat insulin-secreting cells and the underlying mechanisms // J.
Physiol. 2005. Vol. 569. P. 519–531.
85. Yet S.F., Pellacani A., Patterson C. et al. Induction of heme oxygenase-1 expression in vascular smooth muscle cells. A link to endotoxic shock // J. Biol. Chem. 1997. Vol. 272. P. 4295–4301.
86. Yusuf M., Kwong Huat B.T., Hsu A. et al. Streptozotocin-induced
diabetes in the rat is associated with enhanced tissue hydrogen
sulfide biosynthesis // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005.
Vol. 333. P. 1146–1152.
87. Zanardo R.C., Brancaleone V., Distrutti E. et al. Hydrogen sulfide
is an endogenous modulator of leukocyte-mediated inflammation
// FASEB J. 2006. Vol. 20. P. 2118–2120.
88. Zhang H., Zhi L., Moore P.K., Bhatia M. Role of hydrogen sulfide
in cecal ligation and puncture-induced sepsis in the mouse // Am. J.
Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. 2006. Vol. 290. P. L1193–L1201.
89. Zhao W., Zhang J., Lu Y., Wang R. The vasorelaxant effect of H2S
as a novel endogenous gaseous KATP channel opener // EMBO J.
2001. Vol. 20. P. 6008–6016.
90. Zhong G., Chen F., Cheng Y. et al. The role of hydrogen sulfide generation in the pathogenesis of hypertension in rats induced by inhibition
of nitric oxide synthase // J. Hypertens. 2003. Vol. 21. P. 1879–1885.
91. Zhu Y.Z., Wang Z.J., Ho P. et al. Hydrogen sulfide and its possible
roles in myocardial ischemia in experimental rats // J. Appl. Physiol.
2007. Vol. 102. P. 261–268.
Поступила в редакцию 24.03.2011.
Role of hydrogen sulphide in regulatory functions
A.A. Varaksin, E.V. Puschina
A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology (17 Palchevskogo St.
Vladivostok 690041 Russia)
Summary – The paper provides new published data and results
of authors’ studies on physiology and pathology of hydrogen
sulphide gas transmitter. The hydrogen sulphide is synthesised
from cysteine by pyridoxal-5’-phosphate-dependent enzymes of
cystathionine-β-synthase or cystathionine-γ-lyase. It stimulates
the ATP-dependent potassium channels in the vascular smooth
muscle cells, neurons, cardiomyocytes, and β-cells of pancreatic
gland, thus being involved in regulation of vasomotor tone, reduc‑
tion of cardiomyocytes, neurotransmission, and insulin secretion.
The authors describe effects of hydrogen sulphide-inducing sys‑
tems on the pathogenesis of arterial and lung hypertension, Al‑
zheimer disease, and liver cirrhosis.
Key words: gas transmitters, hydrogen sulphide, visceral systems.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 27–34.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
35
К статье В.М. Чертока и А.Е. Коцюбы
б
а
в
Рис. 2. iNOS мягкой оболочки головного мозга крысы:
а – в лейкоцитах (стрелки), находящихся в просвете сосудов (6-я неделя развития гипертензии); б – в эндотелии сосуда (стрелки) и в лейкоцитах (двойные стрелки), фиксированных у апикальной поверхности эндотелия (10-я неделя развития гипертензии); в – в эндотелии
(стрелки) и мышечной оболочке сосуда (двойные стрелки) на 16-й неделе развития гипертензии. Иммуноцитохимический метод. а – ×100,
б – ×200, в – ×400.
а
б
в
д
е
г
ж
к
з
и
л
Рис. 4. Иммуногистохимическое выявление цистатионин-β-синтазы (з–л) и цистатионин-γ-лиазы (а–ж):
а, б – мелкие пиальные ветви (б – фрагмент а); д, е – крупные пиальные ветви (е – фрагмент д); в, ж – прекортикальные сосуды; г–з – внутримозговые сосуды; д – капилляры; е – нейроны; ж – сосудистые нервы; стрелки – эндотелий, двойные стрелки – сосудистые нервы; а, в–д, ж, з – ×200,
б, е – ×400, и–л – ×100.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
36
К статье А.А. Вараксина и Е.В. Пущиной
а
б
в
г
КП
ГС
д
е
Рис. Иммуноморфология цистатионин-β-синтазы:
а – локализация CBS в клетках (черные стрелки) и сосудах (белые стрелки) крупноклеточной ретикулярной формации продолговатого мозга
симы – O. masou; б – CBS-реактивные сосуды (стрелки); в – CBS-позитивная глия перивентрикулярной области мозга карпа – C. carpio (клетки
обозначены стрелками); г – CBS-позитивная глия под большим увеличением; д – CBS-позитивные нейроны спинного мозга симы – O. masou (стрелки); е – CBS-позитивные лиановидные волокна в коре мозжечка (стрелки, КП – клетка Пуркинье, ГС – гранулярный слой мозжечка). Иммуноморфология. Масштаб: а – 100 мкм, б, г, д, е – 50 мкм, в – 200 мкм.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
37
УДК 616.12-005.4:611.018.74
Состояние функции сосудистого эндотелия у лиц с факторами риска
и больных ишемической болезнью сердца
В.А. Невзорова, В.Б. Шуматов, О.В. Настрадин, Н.В. Захарчук
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: эндотелий, стенокардия, артериальная гипертензия, ультразвуковая допплерография.
Эндотелий сосудов сегодня рассматривается и в качестве актив‑
ного эндокринного органа, он синтезирует субстанции, важные
для контроля свертывания крови, регуляции сосудистого тонуса
и артериального давления, фильтрационной функции почек, со‑
кратительной активности сердца, метаболического обеспечения
мозга. Приведены данные литературы и результаты собственных
исследований дисфункции эндотелия у лиц с факторами риска
сердечно-сосудистых заболеваний, а также у больных ишемичес‑
кой болезнью сердца и артериальной гипертензией. Показано, что
уже на стадии факторов риска снижается продукция оксида азота
и увеличивается выработка эндотелием вазопрессора эндотели‑
на-1. При ишемической болезни сердца происходит усугубление
степени эндотелиальной дисфункции, которая проявляется
снижением эндотелийзависимой вазодилатации. Наиболее защи‑
щенным представляется мозговой кровоток: значимое изменение
средней скорости движения крови и индексов периферического
сосудистого сопротивления наблюдается здесь только при арте‑
риальной гипертензии III степени.
В последние десятилетия значительно расширились
знания о биологии и физиологии сосудистой стен‑
ки. Была доказана важная регуляторная роль эндоте‑
лия в поддержании сердечно-сосудистого гемостаза
[4]. Сосудистый эндотелий, занимающий положение
между циркулирующей кровью и тканями организма,
способен реагировать на изменения в физическом,
химическом и гуморальном окружении продукцией
биологически активных веществ, определяющих в
конечном итоге тонус нижележащих гладкомышечных
клеток [12].
Биологическая роль эндотелия далеко не исчерпы‑
вается его транспортными и барьерными функциями,
хотя, безусловно, с ними связана [1, 25]. Сегодня он
рассматривается в качестве активного эндокринного
органа, диффузно рассеянного по всем тканям. Эндо‑
телий синтезирует субстанции, важные для контроля
свертывания крови, регуляции сосудистого тонуса и
артериального давления, фильтрационной функции
почек, сократительной активности сердца, метаболи‑
ческого обеспечения мозга [2, 22].
Заболевания сердечно-сосудистой системы явля‑
ются одной из важнейших медицинских и социальных
проблем современного общества. Особую актуаль‑
ность для проблемы ишемической болезни сердца
(ИБС) представляют исследования патофизиологи‑
ческих механизмов сосудистых нарушений на этапе
факторов риска ее возникновения, в частности при
наличии артериальной гипертензии (АГ).
Невзорова Вера Афанасьевна – д-р мед. наук, профессор, завкафед‑
рой терапии ФПК и ППС с курсами функциональной диагностики и
ультразвуковой диагностики ВГМУ, e-mail: nevzorova@inbox.ru
АГ, с одной стороны, является наиболее распро‑
страненным фактором риска сосудистых катастроф, а
с другой рассматривается в качестве наиболее модифи‑
цируемого показателя популяционного риска. К сожа‑
лению, достижение в результате антигипертензивной
терапии целевых уровней артериального давления не
в полной мере устраняет проявления эндотелиальной
дисфункции – одного из ведущих пусковых механиз‑
мов каскада кардиоваскулярных событий [5, 9].
В то же время регуляция внутричерепной гемоди‑
намики, в отличие от коронарного кровотока, осущест‑
вляется через относительно обособленные бассейны
внутримозговых артерий при участии гематоэнцефа‑
лического барьера и имеет ряд анатомо-физиологи‑
ческих особенностей, присущих только этому региону
сосудистого русла. Действие данной регуляторной сис‑
темы основано на автоматическом механизме [10, 15].
При возникновении АГ развивается эндотелиальная
дисфункция, которая препятствует адекватной регуля‑
ции мозгового кровотока и может стать предиктором
мозговых катастроф [13, 30].
Изучение дисфункции эндотелия у лиц с факторами
риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), а так‑
же у больных ИБС и АГ является важной клинической
проблемой, особенно с точки зрения возможности ее
коррекции теми или иными методами в зависимости
от степени выраженности факторов риска и тяжести
заболевания.
Эндотелий является наиболее функционально
активным компонентом сосудистой стенки не только
вследствие его расположения на границе кровотока,
но и благодаря способности вырабатывать различные
медиаторы, регулирующие тонус сосудов, процессы
роста, функции тромбоцитов и коагуляцию [11, 19].
В настоящее время сформировалось представление
о дисфункции эндотелия, под которой понимают дис‑
баланс между факторами, обеспечивающими важней‑
шие физиологические функции сосудистой стенки [21,
33]. Эндотелиальная дисфункция – это, прежде всего,
дисбаланс между продукцией вазодилатирующих, ан‑
гиопротективных и антипролиферативных факторов,
с одной стороны, и вазоконстриктивных, протромбо‑
тических, пролиферативных факторов, с другой. При
этом механизм их окончательной реализации неясен
[3, 35, 39].
Эндотелий является одновременно мишенью и
медиатором сердечно-сосудистой патологии, измене‑
ние его функций наблюдают уже на ранних стадиях
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
заболеваний [7, 21]. Следовательно, разработка диа‑
гностических тестов, отражающих ранние изменения
сосудов, позволяет рассматривать их одновременно и
в качестве маркеров эффективной диагностики сердеч‑
но-сосудистых заболеваний, и в качестве средств мо‑
ниторинга лечебно-профилактических мероприятий.
Одним из способов регистрации сосудодвигательной
активности эндотелия является метод визуализации
просвета плечевой артерии с помощью ультразвука вы‑
сокого разрешения. Неинвазивная детекция эндотели‑
альной дисфункции на плечевой и бедренной артериях
была впервые описана в 1992 г. в работах D. Ce­ler­majer
et al. [27], но пока не получила достаточно широкого
распространения в клинической практике, хотя может
оказаться удобным методом мониторинга функции
эндотелия в ходе медикаментозного лечения.
Изучение функции эндотелия проводится посредс‑
твом ультразвуковой пробы с реактивной гиперемией
и нитроглицерином. Этот метод дает представление
об изменении диаметра сосуда и скорости кровотока
в ответ на увеличенное давление потока крови – эн‑
дотелийзависимая вазодилатация в сопоставлении с
эндотелийнезависимой вазодилатацией под влиянием
нитроглицерина.
Кровообращение плеча и предплечья человека
считается адекватной моделью для исследования фун‑
кционального состояния артерий крупного и среднего
диаметра in vivo. Кроме того, отмечена тесная корре‑
ляция между эндотелиальной функцией коронарных и
периферических артерий. Дилатация плечевой артерии
в ответ на изменение напряжения сдвига, как было
показано, высоковоспроизводима, и ее результаты со‑
поставимы с результатами инвазивного тестирования
(ангиографии) коронарных артерий. Неинвазивность
метода оценки эндотелийзависимой и эндотелийнеза‑
висимой вазодилатации позволяет постоянно анализи‑
ровать функцию эндотелия у больных с хронической
сердечной недостаточностью, осложнившей ИБС, и в
динамике, отслеживать эффективность лечения.
Изменения показателей регионарной гемодина‑
мики на фоне нагрузочных проб отражают, по сути,
компенсаторно-приспособительные реакции, направ‑
ленные либо на возвращение интенсивности кровото‑
ка к исходному уровню, что характерно для стимулов
физической природы, либо на приспособление к но‑
вым условиям функционирования, что характерно для
стимулов химической природы [41].
Однако хорошо известно, что между физиологи‑
ческими и патологическими категориями часто не
удается определить четкой грани. Это обусловлено
тем, что при многократной повторяемости той или
иной адаптационной реакции приспособительное
явление постепенно переходит в патологический про‑
цесс. Поэтому единственным логическим инструмен‑
том правильной оценки функционального состояния
центральной и регионарной гемодинамики является
рациональный анализ и синтез инструментальных и
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
лабораторных данных с позиций клинической фи‑
зиологии [4, 6].
Функции эндотелия складываются как баланс про‑
тивоположно действующих начал: усиление–ослабление
сосудистого тонуса, агрегация–дезагрегация клеток
крови, пролиферация–антипролиферация сосудистых
клеток. В каждом случае результат определяется увели‑
чением или снижением интенсивности синтеза соот‑
ветствующих химических субстанций, между которыми
существуют строгая зависимость и равновесие. Сфор‑
мировалось представление о дисфункции эндотелия,
под которой понимают дисбаланс между факторами,
обеспечивающими все эти процессы [8, 22].
Несмотря на большое количество работ в этой
области, механизмы, лежащие в основе сниженных
вазодилатирующих реакций при ИБС, пока изучены
недостаточно. Неясно, является ли это результатом
снижения высвобождения из эндотелия или усилен‑
ного распада дилатирующих субстанций, снижения
выраженности реакции гладкомышечных клеток на
них или же увеличенной продукцией констрикторных
агентов [20, 29, 34].
Поскольку точность изучения явлений зависит от
полноты их охвата, нами была предпринята попытка
системного подхода к анализу сосудистой регуля‑
ции. Для этого проведено комплексное исследование
процессов вазодилатации и вазоконстрикции пери‑
ферических артерий на основе вазоактивных проб с
гиперемией и нитроглицерином, определения функ‑
ционального состояния мозгового кровообращения, а
также определения эндотелийзависимых лабораторнобиохимических показателей сосудистого эндотелия
(оксид азота и эндотелин-1).
Имеются многочисленные сведения о дисфункции
эндотелия у больных с семейной гиперхолестеринеми‑
ей, гипертонической болезнью, сахарным диабетом,
коронарным атеросклерозом [22]. Однако в доступной
литературе мы не нашли работ, посвященных иссле‑
дованиям сосудодвигательной функции эндотелия у
молодых мужчин и женщин, имеющих низкий риск
развития ССЗ. Согласно шкале SCORE, отражающей
10-летний фатальный прогноз ССЗ, риск в данной
группе составляет 2 % для мужчин и 1 % для женщин.
Учитывая, что описанная группа обследованных имеет
низкий риск ИБС, представляет определенный интерес
изучение у них особенностей местных сосудистых
реакций, метаболической функции эндотелия и срав‑
нение полученных данных с таковыми у пациентов,
страдающих ИБС.
Нами на в группе здоровых добровольцев (табл. 1)
были получены результаты, совпадающие с данными
других исследователей: вызванная потоком дилатация
составила в среднем 14,9 % (95 % доверительный интер‑
вал – 11,8–18,0 %), что свидетельствует о функциональ‑
ной состоятельности эндотелия [11, 24].
У здоровых молодых мужчин и женщин без факторов
риска ИБС реакция артерий на эндотелийзависимые
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
39
Таблица 1
Ультразвуковые и допплерографические показатели сосудодвигательной функции эндотелия сосудов у здоровых
и лиц с факторами риска развития ИБС
Контроль
Показатель
мужчины
M
95 % ДИ
Факторы риска
женщины
M
95 % ДИ
общие
M
мужчины
95 % ДИ
M
95 % ДИ
женщины
M
общие
95 % ДИ
M
95 % ДИ
КИ/М, мм
0,56 0,54–0,58 0,55 0,53–0,57 0,56 0,53–0,57 0,58 0,56–0,60 0,58
0,55–0,61
0,58
0,55–0,61
D0, мм
3,90 3,87–3,93 3,90 3,70–4,10 3,90 3,60–4,20 3,90 3,60–4,20 4,00
3,80–4,20
3,90
3,60–4,20
V0, м/сек
0,64
0,63–0,68
0,66
0,63–0,69
τ0, дин/см2
32,82 30,94–35,66 32,82 32,20–33,44 32,82 31,43–34,21 34,36 32,86–35,86 32,5 31,91–33,10 33,8
31,90–35,7
ЭЗВД, %
12,20 11,75–12,67 17,40 16,73–18,03 14,90 11,80–18,00 8,20 7,43–8,97 9,30
0,63–0,65 0,64 0,62–0,66 0,64 0,62–0,66 0,67 0,65–0,69 0,65
8,83–9,77
8,90
8,39–9,4
∆V при РГ, % 162,0 150,0–173,9 170,0 160,2–179,8 166,0 150,1–179,8 181,0 171,4–190,6 184,0 175,3–192,7 183,0 171,5–192,7
τ1, дин/см2
76,64 73,60–79,67 75,94 72,85–79,40 76,01 72,85–79,66 86,63 81,62–91,64 84,90 79,90–89,86 85,75 79,90–91,62
К, усл. ед.
0,11 0,10–0,12 0,11 0,09–0,13 0,11 0,09–0,13 0,07 0,06–0,08 0,07
ЭНЗВД, %
16,80 16,63–16,97 16,90 15,40–18,40 16,90 15,30–18,50 15,60 14,60–16,60 15,90 15,00–16,80 15,70 14,60–16,80
0,06–0,08
0,07
0,06–0,08
Примечание. Здесь и в табл. 2: КИ/М – комплекс «интима–медия», D – диаметр плечевой артерии, V – скорость кровотока, τ – напряжение
сдвига на эндотелии, ЭЗВД – эндотелийзависимая вазодилатация, РГ – реактивная гиперемия, К – чувствительность к напряжению сдвига на
эндотелии, ЭНЗВД – эндотелийнезависимая вазодилатация; здесь и в табл. 2–5: М – средняя арифметическая, ДИ – доверительный интервал.
стимулы статистически значимо различалась: увели‑
чение диаметра сосуда было выше у женщин (табл. 1).
Считают, что это связано с гормональными сдвигами,
происходящими в течение менструального цикла. По
данным М. Hashimoto et al. [31], увеличение диаметра
сосуда в ответ на изменение кровотока было наимень‑
шим в лютеиновую фазу, когда уровень эстрадиола
минимальный, и совпадало с тактовым у мужчин.
Эндотелийзависимая вазодилатация возрастала в фол‑
ликулярную фазу, в которую и было проведено наше
исследование.
В группе низкого риска по развитию ССЗ мы об‑
наружили неадекватный ответ плечевой артерии на
гемодинамический удар. Так, при пробе с гиперемией
дилатация артерии здесь развивалась реже, чем в кон‑
трольной группе (табл. 1). По нашему мнению, такая
сосудистая реакция может быть объяснена срывом
местных сосудистых адаптационно-компенсаторных
механизмов, не последнюю роль в которых играет эн‑
дотелий. Еще с меньшнй частотой дилатация плечевой
артерии развивалась у пациентов с ИБС. Так, процент
изменения диаметра плечевой артерии к исходному
при стабильной стенокардии оказался значимо меньше
контрольных показателей (табл. 2). Данные изменения
можно связать с потерей способности эндотелиальных
клеток к синтезу вазодилататорных соединений в усло‑
виях гемодинамического стресса при ИБС.
Проведенное нами исследование свидетельствует о
существенном снижении функциональной активности
эндотелия в группах лиц с факторами риска и ИБС, что
является лимитирующим фактором эффективности
местной сосудистой регуляции.
Исследования последних лет показали, что при
изменениях скорости кровотока, меняется просвет
крупных артерий, они расширяются при увеличении
кровотока, и суживаются при его уменьшении [5].
Эта регуляция диаметра сосудов является локальной:
она не определяется ни нервными, ни гуморальными
влияниями на тонус гладких мышц, и объясняется
способностью эндотелиальных клеток воспринимать
действующее на них со стороны текущей крови напря‑
жение сдвига [2, 23].
Для того чтобы оценить сразу оба показателя, ха‑
рактеризующих эндотелийзависимую вазодилатацию –
степень изменения скорости кровотока и степень из‑
менения диаметра изучаемой артерии – было введено
понятие «чувствительность артерии к напряжению
сдвига на эндотелии» [11, 28]. Поскольку напряжение
сдвига пропорционально произведению скорости кро‑
вотока на величину вязкости крови, повышение либо
первого, либо второго показателя должно, увеличивая
напряжение сдвига, вызывать расширение артерий.
Используя формулу, предложенную Пуазейлем,
мы рассчитали напряжение сдвига на эндотелии и
чувствительность плечевой артерии к напряжению
сдвига. Последняя определяет, насколько идеальна
регуляция диаметра артерии при изменении напря‑
жения сдвига.
В нашем исследовании в группе низкого риска
ССЗ напряжение сдвига на эндотелии в первые секун‑
ды гиперемии статистически значимо не отличалось
от нормы. В то же время среднее значение чувстви‑
тельности плечевой артерии к напряжению сдвига в
группе с факторами риска было значимо меньше, чем
в контроле (табл. 1). Таким образом, при одинаковом
увеличении сдвигового стимула в обеих группах, чувс‑
твительность плечевой артерии к напряжению сдвига
и эндотелийзависимая вазодилатация были ниже у лиц,
имеющих факторы риска развития ИБС.
Полученные нами результаты свидетельствуют о
том, что функциональная недостаточность эндотелия
развивается задолго до клинической манифестации
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
40
Таблица 2
Ультразвуковые и допплерографические показатели сосудодвигательной функции эндотелия сосудов у пациентов
со стабильной стенокардией напряжения и нестабильной стенокардией
Стабильная стенокардия
Показатель
мужчины
M
95 % ДИ
Нестабильная стенокардия
женщины
M
95 % ДИ
общие
M
мужчины
95 % ДИ
M
95 % ДИ
женщины
M
95 % ДИ
общие
M
95 % ДИ
КИ/М, мм
0,65 0,58–0,72
0,66 0,59–0,73
0,65 0,58–0,73
0,78 0,73–0,83
0,79 0,74–0,83
0,79 0,73–0,83
D0, мм
4,00 3,70–4,30
4,00 3,60–4,40
4,00 3,60–4,40
4,10 3,90–4,30
4,10 3,90–4,30
4,10 3,90–4,10
0,66 0,63–0,69
0,66 0,64–0,68
0,66 0,63–0,69
0,69 0,65–0,73
0,70 0,66–0,74
0,70 0,65–0,74
V0, м/сек
τ0, дин/см2
ЭЗВД, %
33,0 31,08–34,92 33,0 31,45–34,65 33,00 31,09–34,92 33,0 31,16–34,84 34,14 32,50–35,78 33,48 31,17–35,78
6,81 6,37–7,25
6,78 6,27–7,30
6,80 6,27–7,36
6,08 5,50–6,68
6,11 5,41–6,81
6,1
5,42–6,81
∆V при РГ, % 227,0 218,0–245,3 231,0 213,2–248,8 233,4 218,0–248,8 229,0 210,3–247,6 247,0 227,6–266,4 239,0 212,0–266,0
τ1, дин/см2
К, усл. ед.
ЭНЗВД, %
102,3
94,1–110,6 100,7
0,03 0,03–0,04
90,7–110,7 101,7 90,7–110,7 111,7 101,7–121,7 113,9 101,9–125,9 113,8 101,7–125,9
0,03 0,03–0,04
0,03 0,03–0,04
0,03 0,02–0,03
0,03 0,02–0,03
0,03 0,02–0,03
12,40 11,17–13,63 12,40 11,17–13,63 12,60 11,17–13,63 11,4 10,30–12,49 11,4 10,28–11,52 11,40 10,29–11,52
ИБС. Весьма вероятно, что нарушение его сосудодви‑
гательной функции у лиц с факторами риска, в силу
включения компенсаторных механизмов, долгое время
не оказывает влияния на процесс местной сосудистой
регуляции в покое.
Напротив, при ИБС изменение напряжения сдвига
на эндотелии при реактивной гиперемии возрастает
по мере усугубления тяжести заболевания, достигая
максимальных значений при нестабильной стено‑
кардии. Так, у пациентов со стенокардией увеличение
скорости кровотока после временной окклюзии сосуда
приводило к статистически значимому увеличению
напряжения сдвига на эндотелии по сравнению с груп‑
пой контроля. Среднее значение чувствительности
плечевой артерии к напряжению сдвига в группах
лиц со стенокардией оказалось значимо меньше, чем
в контроле (табл. 2).
Установленное в наших исследованиях значитель‑
ное изменение напряжения сдвига на поверхности
эндотелия при ИБС можно рассматривать как один
из ведущих патогенетических компонентов эндоте‑
лиальной дисфункции. Рост напряжения сдвига мо‑
жет приводить к изменению равновесия в синтезе
вазодилататоров и вазоконстрикторов с повышением
активности последних [2, 25].
Для оценки функционального состояния гладкомы‑
шечного аппарата артериальной стенки использовали
нитроглицерин. Выбор этого препарата в качестве
фармакологического стимула не случаен. Являясь эк‑
зогенным донатором оксида азота, нитроглицерин,
минуя эндотелий, непосредственно воздействует на
гладкую мускулатуру сосудистой стенки, вызывая
выраженное расширение как крупных, так и мелких
сосудов [18, 35].
Выраженность нитроглицерининдуцированной ва‑
зодилатации в группе лиц с факторами риска не отли‑
чалась от контрольной, что свидетельствовало об адек‑
ватном функционировании гладкомышечных клеток
сосудистой стенки в исследуемых группах (табл. 1). У
больных ИБС реакция сосудов на нитроглицерин была
менее выражена, чем в контроле, причем степень ее
снижения не зависела от формы стенокардии (табл. 2).
Снижение эндотелийзависимой вазодилатации при
ИБС, возможно, связано с морфологическими изме‑
нениями в сосудистой стенке и может быть резуль‑
татом потери чувствительности гладких миоцитов к
воздействию вазодилатирующих агентов. Кроме того,
у пациентов с ИБС имеется отчетливая тенденция к
утолщению комплекса «интима–медиа», при неста‑
бильном течении ремоделирование сосудистой стенки
прогрессирует, приводя к статистически значимому
уменьшению просвета артерий.
Для исследования нитроксидпродуцирующей фун‑
кции эндотелия анализировали суммарный уровень
–
–
–
его метаболитов – NOn (NO2 и NO3) – в плазме крови
колориметрическим методом c помощью реактива
Грейса.
Известно, что эндотелиальные клетки восприни‑
мают изменения давления, скорости и объема крово‑
тока, реагируя на них продукцией ряда вазоактивных
веществ, которые условно можно отнести к классам
вазоконстрикторов и вазодилататоров [23, 35]. Одним
из проявлений эндотелиальной дисфункции является
снижение выработки одного из вазодилататоров, ок‑
сида азота, и как следствие – нарушение способности
артерий расширяться и обеспечивать увеличение кро‑
вотока [21, 31, 32]. Одновременно происходит гипер‑
продукция вазоконстрикторных агентов, таких как
эндотелин-1.
Нами установлено статистически значимое сни‑
жение продукции оксида азота эндотелием у лиц с
низким риском возникновения ССЗ. Однако уровень
эндотелина-1 в плазме крови у пациентов с высоким
риском возникновения сосудистых осложнений хотя и
имел тенденцию к повышению, значимо не отличался
от нормы (табл. 3). Таким образом, у лиц с низким
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
41
Таблица 3
Содержание метаболитов оксида азота в сыворотке крови у лиц с факторами риска и больных ИБС
–
NОn, мкмоль/л
Группа
мужчины
женщины
общее
M
95 % ДИ
M
95 % ДИ
M
95 % ДИ
Контроль
24,88
23,40–26,35
24,86
23,36–26,36
24,87
23,38–26,36
Факторы риска
20,96
19,30–22,60
20,98
19,36–22,59
20,97
19,33–22,6
I ФК
18,12
17,02–19,22
18,13
17,00–19,26
18,12
17,00–19,24
II ФК
16,60
15,36–17,84
16,55
15,26–17,83
16,58
15,36–17,85
I и II ФК
17,41
15,40–19,22
17,27
15,33–19,24
17,35
15,34–19,24
13,10
10,87–15,32
13,03
10,73–15,32
13,06
10,79–15,32
Стабильная
стенокардия
Нестабильная стенокардия
Таблица 4
Уровень эндотелина-1 в плазме крови у лиц с факторами риска и больных ИБС
Эндотелин-1, пкг/мл
Группа
Контроль
Факторы риска
Стабильная
стенокардия
мужчины
женщины
общий
M
95 % ДИ
M
95 % ДИ
M
95 % ДИ
12,23
10,06–14,40
12,18
9,95–14,40
12,20
9,94–14,40
15,10
12,50–17,70
15,13
12,56–17,70
15,14
12,55–17,70
I ФК
18,31
16,94–19,78
19,36
17,87–20,84
18,81
17,01–20,60
II ФК
23,88
22,40–25,36
26,08
23,89–28,27
24,98
22,40–27,56
I и II ФК
21,18
17,00–25,35
23,26
17,87–28,65
22,26
17,04–27,64
29,55
26,89–32,20
31,12
27,30–34,93
30,91
26,92–34,90
Нестабильная стенокардия
риском развития ССЗ нитроксидпродуцирующая сис‑
тема эндотелия оказалась более уязвима, чем эндоте‑
линпродуцирующая.
Еще более заметно концентрация метаболитов
оксида азота в сыворотке крови снижается при ИБС.
При этом по мере нарастании тяжести клинических
проявлений заболевания уменьшается и уровень нит‑
роксидпродуцирующей функции. Так, при стабильном
и нестабильном течении ИБС концентрация метабо‑
литов оксида азота понижалась относительно уровня
контроля, причем в большей степени во второй группе
(табл. 3).
Результаты нашего исследования подтверждают
литературные данные о том, что дисфункция эндоте‑
лия при ИБС, как наиболее ранняя фаза повреждения
сосуда, связана, прежде всегo, с дефицитом синтеза
оксида азота – важнейшего регулятора сосудистого
тонуса и фактора, от которого зависят структурные
изменения сосудистой стенки [2, 26].
Одновременно со снижением нитроксидпродуци‑
рующей функции у больных ИБС происходит повы‑
шение синтеза эндотелина-1: его наиболее высокая
концентрация в плазме крови отмечена у больных с
нестабильной стенокардией (табл. 4). Это свидетель‑
ствовало об увеличении образования и поступления
в кровоток данного вазоконстриктора у пациентов с
ИБС, особенно при острых коронарных событиях.
Резюмируя вышеизложенное, следует сказать,
что нарастание тяжести клинического течения ИБС
сопровождается усугублением степени эндотелиаль‑
ной дисфункции, которая проявляется снижением
эндотелийзависимой вазодилатации и чувствитель‑
ности интимы плечевой артерии к напряжению сдвига,
а также увеличением напряжения сдвига на эндоте‑
лии. При этом у лиц с ИБС одновременно происхо‑
дит снижение синтеза оксида азота и повышенное
высвобождение эндотелием мощного вазоконстрик‑
тора эндотелина-1. Нарушение функции эндотелия
начинает проявляться уже при риске развития ССЗ,
что выражается в уменьшении эндотелийзависимой
вазодилатации и снижении чувствительности пле‑
чевой артерии к напряжению сдвига на эндотелии, а
также снижении нитроксидпродуцирующей функции
сосудистого эндотелия.
Функциональное состояние мозгового кровообра‑
щения определяли методом транскраниальной доппле‑
рографии на аппарате «Ангиодин» фирмы «Биосс»,
работающем в режиме реального времени с транскра‑
ниальным датчиком с частотой 2 МГц и мощностью из‑
лучения 40 мВт/см2 (глубина проникновения – 120 мм)
в импульсно-волновом режиме. Состояние церебраль‑
ного кровообращения оценивали по величине линей‑
ной скорости кровотока в средней мозговой артерии.
Оценивались следующие параметры линейной скоро‑
сти кровотока: максимальная систолическая скорость,
минимальная диастолическая скорость, средняя ско‑
рость, пульсационный индекс, индекс резистентности
и систоло-диастолическое соотношение.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
42
Таблица 5
Показатели линейной скорости кровотока в средней мозговой артерии у пациентов со стабильным течением гипертонической
болезни
Показатель
АГ I степени (n=10)
АГ II степени (n=22)
M
95 % ДИ
M
95 % ДИ
Vs, см/с
94,1
92,0–96,2
91,4
85,5–97,3
Vd, см/с
44,3
39,8–46,5
42,3
Vm, см/с
60,3
58,9–64,3
55,3
АГ III степени (n=18)
M
Контроль (n=20)
95 % ДИ
M
95 % ДИ
91,6
88,0–95,1
95,8
90,7–101,0
41,9–46,5
41,2
39,9–43,3
45,2
40,2–47,9
53,4–59,6
50,1*
48,3–54,1
56,1
52,1–63,9
Примечание. Vs – систолическая скорость кровотока, Vd – диастолическая скорость кровотока, Vm – средняя скорость кровотока, * – разница
с контролем статистически значима.
0,98*
0,86
0,85
Условные единицы
Отдельно была проанализирована группа пациен‑
тов с таким фактором риска ИБС, как АГ. Оценивали
нитроксидпродуцирующую функцию сосудистого
эндотелия и одновременно изучали состояние цереб‑
рального кровотока в зависимости от степени АГ.
Мы выявили некоторое снижение скоростных по‑
казателей в средней мозговой артерии при АГ I, II
и III степени, однако в данной выборке пациентов
эти различия по сравнению с контролем не достигли
статистически значимых уровней (табл. 5). Можно
предположить, что это обусловлено тесной зависи‑
мостью между систолической скоростью кровото‑
ка и систолическим выбросом в конкретный период
сердечного цикла. Наиболее полное представление
об истинном движении частиц крови в сосуде дают
величины средних скоростей потока, которые явля‑
ются наиболее чувствительным параметром, так как
изменяются уже при слабовыраженной артериальной
патологии [17, 18]. Так, средняя скорость кровотока
оказалась минимальной у пациентов с АГ III степе‑
ни, тогда как между группой здоровых и лиц с АГ I
и II степени этот показатель статистически значимо
не отличался (табл. 5). Таким образом, несмотря на
отсутствие изменения максимальной систолической
скорости кровотока, средняя скорость потока крови
у пациентов с АГ III степени уже была статистически
значимо ниже контрольных величин.
В ходе многочисленных исследований доказано,
что при длительном повышении артериального дав‑
ления адаптивные структурные изменения в стен‑
ке резистивных артерий способствуют повышению
мозгового сосудистого сопротивления. При этом
скорость кровотока обратно пропорциональна силе
сопротивления [14, 31]. Стандартными индексами,
которые свидетельствуют о величине сосудистого
сопротивления, являются индекс резистентности
и пульсационный индекс. Это объективные пара‑
метры, которые оказывают значительную помощь в
определении нормы и патологии интракраниальных
отделов магистральных артерий головного мозга, так
как они не зависят от условий локации сосуда [10,
41]. Повышение данных индексов наблюдается при
вазоспастических реакциях при реализации меха‑
низмов артериальной гипертензии [30, 31]. Причем
значение пульсационного индекса более точно от‑
ражает состояние кровотока, так как в формулу для
0,85
0,54
0,53
АГ I ст.
АГ II ст.
Пульсационный индекс
0,56*
АГ III ст.
0,51
Контроль
Индекс резистентности
Рис. 1. Индексы сосудистого сопротивления в средней
мозговой артерии у пациентов с АГ:
* – разница с контролем статистически значима.
его вычисления введена усредненная скорость, и он
зависит от всех скоростей потока, что дает преиму‑
щество с точки зрения информативности.
При оценке мозгового сосудистого сопротивле‑
ния оказалось, что средние значения вышеуказанных
индексов были наиболее высокими у пациентов с АГ
III степени. В группах с АГ I и II степени повышение
системного артериального давления не вызывало ста‑
тистически значимого увеличения этих величин. В то
же время при АГ III степени отмечено статистически
значимое повышение как пульсационного индекса,
так и индекса резистентности по сравнению с группой
контроля (рис. 1). Таким образом, при АГ III степени
выявлено наибольшее и статистически значимое уве‑
личение сосудистого периферического сопротивления,
что свидетельствует о напряженности механизмов
ауторегуляции мозгового кровотока.
Одним из информативных показателей, связанных
с состоянием сосудистой стенки, а именно ее эластич‑
ных свойств при АГ, является систоло-диастолическое
соотношение – отношение величины максимальной
систолической к конечной диастолической скорости
кровотока [16, 18, 37]. Оценивая это соотношение, мы
выявили, что у пациентов с гипертонической болезнью
этот показатель достигает максимальных значений при
АГ III степени. Увеличение систоло-диастолического
соотношения при АГ I и II степени не носило досто‑
верного характера (рис. 2). Таким образом, нарушение
эластических свойств артерий достигает статистически
значимых изменений только при АГ III степени.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
43
2,15
АГ I ст.
АГ II ст.
2,26*
2,11
Условные единицы
2,12
АГ III ст.
Контроль
Рис. 2. Систоло-диастолическое соотношение в средней
мозговой артерии у пациентов с АГ:
* – разница с контролем статистически значима.
Для решения вопроса о возможной взаимосвязи
между степенью АГ и параметрами мозгового кро‑
вотока проведен корреляционный анализ показа‑
телей транскраниальной допплерографии и уровня
артериального давления. Установлено, что при АГ I
и II степени между основными значениями доппле‑
рограмм и артериального давления отсутствовала
линейная зависимость. При АГ III зарегистрирована
слабая положительная связь (r=0,17) между уровнем
АГ и индексом резистентности. Такая же связь (r=0,18)
имелась между уровнем артериального давления и
систоло-диастолическим соотношением. Можно пред‑
положить, что на начальных стадиях АГ включаются
компенсаторные механизмы регуляции сосудистого
тонуса, а утяжеление степени гипертензии приводит
к клинически значимым нарушениям ауторегуляции
мозгового кровообращения.
В настоящее время не вызывает сомнения, что
при АГ развиваются функциональные нарушения
мозгового кровотока. Тем не менее имеющиеся сведе‑
ния отличаются определенной противоречивостью.
В нашей работе у пациентов с АГ I и II степени мы не
выявили статистически значимого изменения скоро‑
сти кровотока и индексов сосудистого сопротивления.
Можно предположить, что на начальных стадиях бо‑
лезни включаются дополнительные компенсаторные
механизмы, позволяющие нормализовать повышенное
артериальное давление в церебральных сосудах [20,
37, 40]. В то же время у пациентов с АГ III степени
установлено снижение средней скорости кровотока,
повышение сосудистого сопротивления и систолодиастолического соотношения со статистически зна‑
чимым отличием от группы контроля. Очевидно, при
АГ III степени развивается гипертоническая ангио‑
патия, проявления которой компенсируются напря‑
женностью механизмов адаптации сосудов головного
мозга. Наблюдаемое снижение показателей мозгового
кровотока можно рассматривать как проявление ком‑
пенсаторной реакции, направленной на предохранение
ткани мозга от повышенной гидратации. Следова‑
тельно, при прогрессировании гипертензии в связи
с изменением механизмов ауторегуляции показатели
кровотока приближаются к более высоким грани‑
цам гомеостатического диапазона, что обусловлено
понижением эластичности сосудов и повышением
систоло-диастолического соотношения и сосудистого
сопротивления.
Корреляционный анализ не показал статистически
значимой связи между повышением артериального
джавления при АГ I и II степени и состоянием мозгового
кровотока. Иными словами, скоростные характеристи‑
ки мозгового кровотока и сосудистое сопротивление не
зависели здесь от величины артериального давления,
что может быть объяснено состоятельностью механиз‑
мов ауторегуляции мозгового кровообращения [25, 38].
Наблюдающаяся прямая зависимость между увеличени‑
ем индекса резистентности и систоло-диастолического
соотношения и уровнем артериального давления при АГ
III степени может быть связана с возможным «истоще‑
нием» ауторегуляции мозгового кровотока.
Таким образом, анализ литературных данных и ре‑
зультатов собственных исследований свидетельствует
об уязвимости функции эндотелия уже на стадии фак‑
торов риска ССЗ, прежде всего это касается нитрок‑
сидпродуцирующей функции сосудистого эндотелия
и выработки такого мощного вазоконстриктора, как
эндотелин-1.
При наличии ИБС происходит усугубление степени
эндотелиальной дисфункции, которая проявляется
снижением эндотелийзависимой вазодилатации и
увеличением напряжения сдвига на эндотелии, а также
уменьшением концентрации базального уровня окси‑
да азота и возрастанием концентрации эндотелина-1
в сыворотке крови. Кроме того, у пациентов с ИБС
имеется отчетливая тенденция к утолщению интимы и
медии, прогрессирующему при нестабильном течении
заболевания, что приводит к сужению просвета сосу‑
дов. Наиболее защищенным представляется мозговой
кровоток. Значимое изменение средней скорости дви‑
жения крови и индексов периферического сосудистого
сопротивления наблюдается только при АГ III степени,
что можно рассматривать как компенсаторную реак‑
цию механизма ауторегуляции мозгового кровотока.
Литература
1. Баркаган З.С., Момот А.П. Диагностика и контролируемая
терапия нарушений гемостаза. М.: Ньюдиамед, 2001. 285 с.
2. Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю., Агеев Ф.Т. Эндотелиальная
дисфункция при сердечной недостаточности: возможности
терапии ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента // Кардиология. 2001. № 5. С. 100–104.
3. Бражник В.А., Затейщиков Д.А., Сидоренко Б.А. Наследственные факторы и гипертрофия левого желудочка // Кардиология. 2003. № 1. С. 78–90.
4. Бувальцев В.И. Дисфункция эндотелия как новая концепция
профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний
// Междунар. мед. журн. 2001. №3. С. 202–209.
5. Бурдули Н.М., Александрова О.М. Роль дисфункции эндотелия в развитии микроциркуляторных нарушений у больных
гипертонической болезнью // Мед. вестник Северного Кавказа.
2007. № 4 (8). С. 22–26.
6. Гомазков О.А. Эндотелин в кардиологии: молекулярные, физиологические и патологические аспекты (обзор) // Кардиология. 2001. № 2. С. 50–58.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
7. Затейщиков Д.А., Манушкина Л.О., Кудряшова О.Ю. и др.
Функциональное состояние эндотелия у больных артериальной гипертонией и ишемической болезнью сердца // Кардиология. 2001. № 6. С. 14–17.
8. Коцюба А.Е., Бабич Е.В., Черток В.М. Вазомоторная иннервация артерий мягкой оболочки головного мозга человека
разного диаметра при артериальной гипертензии // Журнал
невропатол. и психиатрии. 2009. № 9. С. 56–62.
9. Курбанов Р.Д., Елисеева М.Р., Турсунов Р.Р. и др. Гуморальные
маркеры дисфункции эндотелия при эссенциальной гипертонии // Кардиология. 2003. № 7. С. 61–64.
10. Кучеренко Н.В., Настрадин О.В., Елисеева Е.В. и др. Состояние сосудистого эндотелия у больных артериальной гипертензией при различных вариантах лечения // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2008. № 1. С. 29–32.
11. Лутай М.И., Слободской В.А. Дисфункция эндотелия при
ишемической болезни сердца: значение и возможные пути
коррекции. Эндотелий – универсальный регулятор функции
сердечно-сосудистой системы // Укр. кардіол. журн. 2001. №
4. С. 79–83.
12. Малая Л.Т., Корж А.Н., Балковая Л.Б. Эндотелиальная дисфункция при патологии сердечно-сосудистой системы. Харьков: Торсинг, 2000. 432 с.
13. Мотавкин П.А. Что и чем иннервировано в мозгу? // Морфология. 2007. № 1. С. 82–84.
14. Мотавкин П.А, Пиголкин Ю.И., Каминский Ю.В. Гистофизиология кровообращения в спинном мозге. М.: Наука, 1994.
232 с.
15. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Ломакин АВ., Черток В.М.
Рецепторные клубочки и их ультраструктурная организация в артериях мягкой мозговой оболочки человека // Архив
анат., гистол. и эмбриол. 1989. № 9. С. 14–19.
16. Мотавкин П.А., Черток В.М. Гистофизиология сосудистых
механизмов мозгового кровообращения. М.: Медицина, 1980.
132 с.
17. Мотавкин П.А, Черток В.М. Иннервация мозга // Тихоокеанский мед. журнал. 2008. №. 3. С. 11–23.
18. Невзорова В.А., Захарчук Н.В., Плотникова И.В. Состояние
мозгового кровотока при гипертонических кризах и возможности его коррекции // Кардиология. 2007. № 12. С. 20–23.
19. Невзорова В.А., Помогалова О.Г., Настрадин О.В. Роль эндотелиальной дисфункции в прогрессировании метаболического
синдрома от факторов риска до сосудистых катастроф //
Тихоокеанский мед. журнал. 2008. № 3. С. 69–74.
20. Рабинович Р.М. Анализ факторов, влияющих на состояние
кровотока в бассейне внутренней сонной артерии при артериальной гипертонии // Тер. архив. 2008. № 9. С. 17–20.
21. Сидоренко Б.А., Затейщиков Д.А., Минушкина Л.О. Гемостаз
и регуляция сосудистого тонуса у больных с коронарным атеросклерозом и факторами риска его развития // Кремлевская
медицина. 2004. № 4. С. 26–31.
22. Стороженко С.Ю., Афанасьев Ю.И. Состояние периферического сосудистого сопротивления, мозговой гемодинамики и
цереброваскулярной реактивности у больных артериальной
гипертензией // Рос. мед. журнал. 2009. № 3. С. 9–13.
23. Суслина З.А., Гераскина Л.А., Фонякин А.В. Артериальная
гипертония, сосудистая патология мозга и антигипертензивное лечение. М.: Медиаграфикс, 2006. – 200 с.
24. Эшпулатов А.Б., Бозоров Х.А., Головин Д.А. и др. Ультразвуковая оценка объемного мозгового кровотока при артериальной гипертензии и ее сочетании с сахарным диабетом
2-го типа // Ультразвуковая и функциональная диагностика.
2009. № 6. С. 53–55.
25. Cabrera С., Bohr D. The role of nitric oxide in the central control
of blood pressure // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003. Vol.
206, No. 6. Р. 77–81.
26. Celermajer D.S., Sorensen K.E., Bull C. et al.Endothelium – dependent dilatation in the systemic arteries of asymptomatic subjects
relates to coronary risk factors and their interaction // J. Am. Cool.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
Cardiol. 2004. Vol. 24, No. 2. P. 1468–1474.
27. Celermajer D.S., Sorensen K.E., Gooch V.M. et al. Non-invasive
detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk
of atherosclerosis // Lancet. 1992. Vol. 340, No. 5. Р. 1111–1115.
28. Charbit M., Blazy I., Gogusev J. el al. Nitric oxide and the reninangiotensin system: contributions to blood pressure in the young rat
// Pediatr. Nephrology. 1997. Vol.11, No. 4. P. 617–622.
29. Clroux J. Endothelium: a new target for cardiovascular therapeutics
// J. Am. Col. Cardiol. 2000. Vol. 1. Р. 67–70.
30. Dernellis J., Panaretou M. Aortic stiffness is an independent predictor of progression to hypertension in nonhypertensive subjects
// Hypertension. 2005. Vol. 45, No. 3. P. 426–431.
31. Hashimoto M., Akishita M., Eto M. et al. Modulation of tndothelium – dependent flow – mediated dilatation of brachial artery
by sex and menstrual cycle // Circulation. 1995. Vol. 92, No. 11.
P. 3431–3435.
32. Levin E.R. Endothelins // New Engl. J. Med. 1999. Vol. 333, No.
6. P. 356–363.
33. Luscher, T.F. Biology of the endothelium / T.F.Luscher, M.Barton //
Clin. Cardiology. – 1997. – Vol.10 (suppl. 2). – P. 3-10.
34. Luscher T.F., Barton M. Endothelins and endothelin receptor antagonists // Circulation. 2000. Vol. 102. Р. 2434–2439.
35. O’Donnell V.B., Freeman B.A. Interactions between nitric oxide
and lipid oxidation pathways: implications for vascular disease //
Circ. Res. 2001. Vol. 88, No. 1. Р. 12–21.
36. Palmieri G.M. The endothelium in health and in cardiovascular
disease // Health Sci. J. 1997. Vol. 16, No. 2. P. 136–141.
37. Rongen G.A., Smits P., Thien T. Endothelium and the regulation of
vascular tone with emphasis on the role of nitric oxide: рhysiology,
pathophysiology and clinical implications // Neth. J. Med. 2000.
Vol. 44, No. 4. P. 26–35.
38. Schiffrin E.L., Touyz R.M. Vascular biology of endothelin // J. Cordiovasc. Pharmacol. 1998. Vol. 3, No. 3. P. 2–13.
39. Taddei S., Virdis A., Ghiadoni L. et al. Endothelial dysfunction in hypertension // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2001. Vol. 13.
Р. 205–210.
40. Vanhoutte P.M., Mombouli J.V. Vascular endothelium: vasoactive mediators // Prog. Cardiovase. Dis. 1996. Vol. 39, No. 2.
Р. 229–238.
41. Weber C., Schmitt R., Birnboeck H. et al. Pharmacokinetics and
pharmacodynamics of the endothelin-receptor antagonist bosentan in healthy human subjects // Clin. Pharm. Ther. 1996. Vol. 60.
P. 124–137.
Поступила в редакцию 10.06.2011.
The state of vessel endothelium in patients
with risk factors and ischemic heart disease
V.A. Nevzorova, V.B. Shumatov, O.V. Nastradin, N.V. Zakharchuk
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The authors consider vessel endothelium as active en‑
docrine organ that synthesises substances known to be very impor‑
tant for controlling blood clotting, regulation of vasomor tone and
arterial tension, filtration function of kidneys, contractive activity
of heart, and metabolic support of brain. The paper provides data
from literature and authors’ studies on endothelium dysfunction in
patients with risk factors for cardiovascular diseases and in patients
suffering from ischemic heart disease and arterial hypertension. As
reported, given the risk factors, there is a decrease in nitric oxide
production and increase in vasopressor endothelium-1 production.
In case of ischemic heart disease the extent of endothelial dysfunc‑
tion is aggravated and characterised by decreasing endothelium-de‑
pendent vasodilatation. The cerebral blood flow seems to be most
protected: considerable changes in the average velocities of blood
movement and peripheral vascular resistance indices are observed,
given the grade III arterial hypertension.
Key words: endothelium, эндотелий, breast pang, arterial
hypertension, ultrasonic Doppler examination.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 37–44.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
45
УДК 616.825.264/.3:616.853
Типология корковых нейронов и их значение в организации процессов
торможения и возбуждения при височной эпилепсии
Ю.В. Сайко
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: головной мозг, височная кора, эпилепсия, нейроны.
Обзор литературы и данных собственных исследований струк‑
туры височной доли как одной из наиболее эпилептогенных
областей головного мозга. Основу эпилептического поражения
составляют врожденные нарушения развития (дисгенезии) и
приобретенные, экзогенные – посттравматические и воспали‑
тельные поражения мозга. Эти нарушения на функциональном
и нейрохимическом уровнях выражаются в превалировании
возбуждения и дефиците тормозящих синаптических процессов.
Церебральная аноксия и ишемия, сопутствующая эпилептичес‑
кому приступу, а также моделируемая в эксперименте каинат‑
ная гипервозбудимость ведут к инверсии дифференцировки
и элиминации нейроцитов посредством апоптоза, дефициту
торможения, нарушению синаптической организации, глиозу.
Становление эпилептиформной активности является следс‑
твием пластических синапсомодификаций, которые усиливают
эффективность возбуждающей трансмиссии и нарушают баланс
тормозных и возбуждающих медиаторных систем.
Несмотря на последние достижения в изучении вы‑
сшей нервной деятельности, остается открытым воп‑
рос о патогенезе синдрома гипервозбудимости при
эпилептическом поражении головного мозга у че‑
ловека. Статистика указывает на непрерывный рост
заболеваемости эпилепсией и закономерное преобла‑
дание парциальных припадков над первично-генера‑
лизованными. В структуре этого заболевания височная
эпилепсия представляет собой наиболее распростра‑
ненную форму: на ее долю приходится до 25% от всех
эпилептических синдромов и до 60% симптоматичес‑
ких парциальных эпилепсий [3–7].
К настоящему времени твердо установлено, что
различные отделы головного мозга обладают неоди‑
наковой готовностью к формированию гиперсин­
хронной активности с последующим развертыванием
эпилептизации. Среди всех полей коры головного
мозга наибольшую склонность к эпилептизации про‑
являют соматосенсорная и височная зоны [3, 4, 7, 19].
В височных долях находятся проекционные зоны слу‑
хового, статокинетического, вкусового и обонятель‑
ного анализаторов. В глубине височной доли прохо‑
дит часть проводников зрительного пути [8]. Такая
сложная анатомическая организация обусловливает
огромное разнообразие клинических проявлений при
височной локализации эпилептиформного очага, ко‑
торые варьируют от психомоторных пароксизмов и
вегетативных проявлений до больших судорожных
припадков. В этой связи представляет значительный
интерес исследование типологии корковых нейронов
Сайко Юлия Викторовна – д-р мед. наук, зам. директора по научной
работе Приморского института вертеброневрологии и мануальной
медицины ВГМУ; e-mail: juliad77@mail.ru
височной доли больших полушарий и выяснение их
значения в организации процессов возбуждения и тор‑
можения. В данном обзоре суммированы результаты
собственных исследований и литературные данные о
топографии и нейроархитектонике височной коры и
возможном участии различных типов нервных клеток
неокортекса в патогенезе судорожного синдрома.
Топография и нейроархитектоника височной коры
Основные сведения по цитоархитектонике освещены
в работах Бродмана, Кемпбелла, фон Экономо, Коски‑
наса, фон Бонина и др. [7, 12]. Согласно цитоархитек‑
тонической классификации Бродмана в коре больших
полушарий выделяют 52 поля. Следует отметить, что
поля были пронумерованы в порядке их изучения и
никакого отношения к функциональным особеннос‑
тям полей эта нумерация не имеет. Так, в височной доле
больших полушарий 22, 41 и 42-е цитоархитектоничес‑
кие поля соответствуют проекционной зоне слухового
анализатора [12, 19]. По мнению Маунткасла, корковые
колонки объединяются в распределенные системы,
динамическое взаимодействие которых определяет
функцию того или иного цитоархитектонического
поля [7]. Фон Экономо выделял более 100 цитоархи‑
тектонических полей и пять основных типов мозговой
коры: агранулярную, лобную, теменную, полюсную и
гранулярную [7].
Как и все поля сенсорной коры, височная область
неокортекса имеет гранулярный тип строения, где
наибольшего развития достигают II и IV слои, так как
все специфические и неспецифические таламокорти‑
кальные волокна оканчиваются на нейронах именно
этого сектора кортикальной пластинки.
На срезах, окрашенных методом Ниссля или им‑
прегнированных нитратом серебра, здесь обращает
на себя внимание радиальное расхождение корковых
колонок, что является характерной особенностью ви‑
сочной коры. Кроме того, височная кора является го‑
мотипической, то есть имеет шестислойную организа‑
цию. Первый, молекулярный, слой содержит, главным
образом, горизонтальные миелинизированные корти‑
ко-кортикальные волокна и нейроны Кахаля–Ретциуса,
а также терминальные букеты апикальных дендритов
пирамидных нейронов. Перикарионы пирамид распо‑
лагаются на всех уровнях коры, за исключением I слоя;
в III и V слоях их размеры увеличиваются. Тело клетки
принимает пирамидную форму в результате поляри‑
зации апикального и базальных дендритов; ось пира‑
миды, как правило, ориентирована перпендикулярно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
пиальной поверхности коры (рис. 1, а)*. Для второго
наружного зернистого, или слоя малых пирамид, ха‑
рактерно наличие пирамидных нейронов размером
10–20 мкм, а также корзинчатых клеток, клеток-канде‑
лябров, биполярных и звездчатых нейронов. В третьем,
пирамидном, слое сосредоточены пирамидные клетки
малого (15–20 мкм) и среднего (21–40 мкм) размеров,
а в нижней его части располагаются крупные принци‑
пальные нейроны с размером перикариона 41–50 мкм.
Четвертый, внутренний зернистый, слой представлен
корзинчатыми интернейронами, звездчатыми клет‑
ками и клетками Мартинотти, мелкие проекционные
нейроны присутствуют в небольшом количестве. Пя‑
тый слой глубоких пирамид характеризуется наличием
большого количества волокон и редких клеточных
элементов среднего и крупного размеров в верхней
части и преобладанием пирамидных клеток диаметром
35–50 мкм в нижней. И наконец, шестой полимор‑
фный слой отличается свободным расположением
небольших групп проекционных нейронов, а также
модифицированных пирамидных клеток (например,
инвертированные «компасные» пирамиды) и интер‑
нейронов полиморфного типа (рис. 1, б)*.
Гистологическую структуру височной коры форми‑
руют возбуждающие восходящие кортикопетальные
афференты; возбуждающие кортико-кортикальные и
кортикофугальные проекции – аксоны пирамидных
нейронов; внутрикорковые локальные связи тормозных
и возбуждающих короткоаксонных интернейронов [19].
В соответствии с современными представлениями
о клеточном составе височной коры, с помощью им‑
прегнации ткани мозга по методу Гольджи и Кахаля
мы идентифицировали в височной коре человека и
крыс восемь типов локальных интернейронов, имею‑
щих типологические особенности соматодендритной
архитектуры и распределения аксональных сплетений.
К ним относятся клетки Кахаля–Ретциуса, корзинча‑
тые клетки и клетки-канделябры, шипиковые звез‑
дчатые клетки, нейроглиеформные клетки и клетки
Мартинотти, биполярные нейроны и двухбукетные
клетки, а также интерстициальные клетки белого ве‑
щества [3, 4, 6, 10].
Аксодендритные профили корковых интернейро‑
нов могут быть ограничены пределами одного слоя
(нейроглиеформные клетки) либо пронизывают в вер‑
тикальном направлении несколько слоев (биполяры и
двухбукетные клетки). Подобное пространственное
распределение отростков определяет направление
циркуляции информации по слоям коры и является
нейросубстратом внутрикоркового торможения и
возбуждения [7].
В зрелом неокортексе клетки Кахаля–Ретциуса
являются принципальным элементом первого слоя.
Они крупной величины (от 25 до 45 мкм), полигональ‑
ные, треугольные, веретеновидные или грушевидные
по форме. Обычно в разные стороны от тела отходят
несколько толстых раздваивающихся на концах пер‑
вичных дендритов. Крона отростков иногда принимает
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
форму куста из веерообразно расходящихся скручен‑
ных или извилистых ветвей. Другие нейроны выглядят
как типичные биполяры с горизонтальными, прости‑
рающимися на значительные расстояния дендритами
(рис. 2)*. В отличие от соматодендритного полимор‑
физма, арборизация аксонов одноименных нейронов
однотипна. Аксон обычно начинается от основания
тела клетки, проходит вниз по слегка скошенной тра‑
ектории и формирует в средней трети молекулярного
слоя от 10 до 20 радиально направленных горизон‑
тальных коллатералей. Далее он проникает в глубокие
отделы слоя и там окончательно разветвляется на
толстые тангенциальные волокна [17].
В височной коре человека корзинчатые клетки,
которые выступают интеграторами аксосоматического
торможения для различных по величине и медиатор‑
ной емкости пирамидных клеток, выявляются пре‑
имущественно во II, IV и VI слоях [8] (рис. 3, а)*. Их
величина колеблется от 10 до 45 мкм, они имеют глад‑
кие дендриты с едва различимыми редкими шипиками.
Длинные, широкоразмашистые ветвления аксонов
клеток достигают 300–700 мкм в длину и занимают
большие площади. Аксонные претерминали и терми‑
нали корзинчатых клеток (корзинки) соответствуют
аксосоматическим каркасам и имеют размер, равный
величине тела пирамидной клетки [8].
Клетки-канделябры в неокортексе человека ус‑
танавливают аксоаксональные контакты и импре‑
гнируются преимущественно во II и III слоях и реже
встречаются в V слое. Они имеют округлую форму и
диаметр 10–15 мкм; радиально и не всегда равномерно
от клеточного тела отходят несколько гладких либо
усеянных редкими шипиками коротких или длинных
дендритов, ветви которых прослеживаются на рас‑
стоянии до 200 мкм. Аксон отходит в виде короткого
стволика от пиальной либо базальной поверхности
перикариона, а в некоторых случаях – от проксималь‑
ной части одного из дендритов. В зависимости от рас‑
положения инициального сегмента аксон принимает
восходящее или нисходящее направление и по ходу
формирует многочисленные коллатерали, образуя
пышную аркадную арборизацию в форме канделябра
(рис. 3, б)*. Уникальность этого типа интернейронов
обусловлена наличием специализированных образо‑
ваний – картриджей, которые устанавливают контакт
на инициальном сегменте аксона пирамидного ней‑
рона и таким образом модулируют интегрированные
принципальным нейроном импульсы, предупреждая
избыточную глутаматергическую передачу [8].
Нейроглиеформная, или паукообразная, клетка как
локальный тормозной интернейрон транспонирует
возбуждение от кортикопетальных и таламокорти‑
кальных афферентов на проекционные нейроны [10].
В отличие от широкоразмашистой корзинчатой систе‑
мы волокон аксоны паукообразных клеток принимают
участие в торможении и избирательной настройке
нейронных ансамблей на уровне микромодульной
* На цветной вкладке, с. 71.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
(интра- и интерламинарной) организации коры [10]
(рис. 3, в)*. Это единственный тип интернейронов,
чье небольшое тело (10–15 мкм) встречается во всех
без исключения слоях коры. Нейроглиеформные ней‑
роны формируют своеобразное аксональное ветв‑
ление. Чрезвычайно тонкий немиелинизированный
аксон диаметром менее 0,5 мкм может начинаться от
тела клетки или от проксимального участка одного из
первичных дендритов. Многочисленные коллатерали
аксона возникают путем многократного дихотомичес‑
кого деления и формируют гомогенное густоразветв‑
ленное сплетение, которое плотно оплетает отростки
дендритов родительской клетки. Плотное и одновре‑
менно небольшое по размеру аксонное сплетение па‑
укообразной клетки оказывает мощное тормозящее
действие на компактные группы постсинаптических
мишеней. Аксоны паукообразных нейронов конверги‑
руют на дистальные сегменты апикальных и базальных
дендритов пирамид, на стволах и шипиках которых
они образуют синаптические контакты по типу en
passant и на непирамидные клетки [10]. Дендритное
дерево одноименных клеток полностью лишено ши‑
пикового аппарата, целиком располагается в пределах
своего слоя и лишь в редких случаях пересекает его
границы.
Другим типом идентифицированных интернейро‑
нов, которые так же, как и нейроглиеформные клетки,
обеспечивают интерламинарное торможение, являют‑
ся клетки Мартинотти. Их главный морфологический
признак – восходящий аксон, который отходит от
проксимальной части апикального дендрита или от
верхнего полюса перикариона. Он дает несколько кол‑
латералей в слое II/III, а затем идет в молекулярный
слой, где имитирует арборизацию дендритных букетов
пирамидных нейронов, принимая в своих конечных
разветвлениях горизонтальное направление.
Биполярные клетки локализуются, главным обра‑
зом, в супра- и инфрагранулярных слоях новой коры,
отсутствуют в молекулярном слое и могут встречаться
в меньшем количестве в IV слое (рис. 4)*. Их дендритная
крона выглядит как узкий цилиндр (не более 100 мкм
в диаметре). Типичный биполярный нейрон имеет
овальное или веретеновидное, реже – грушевидное тело
диаметром 15–18 мкм. От противоположных полюсов
перикариона отходят два первичных дендрита – один
апикальный (восходящий) и один базальный (нис‑
ходящий). Дендриты импрегнированных по Кахалю
биполяров лишены шипиков, различаются по толщине
и могут достигать значительной длины, пронизывая по
вертикальной оси несколько соседних слоев.
Гладкие и редкошипиковые двухбукетные клет‑
ки височной коры человека лежат во II–III слоях и
обеспечивают торможение на уровне дистальных сег‑
ментов базальных дендритов пирамидных клеток, на
которые они конвергируют (рис. 5)*. Их апикальные и
базальные дендриты занимают узкое поле шириной от
50–80 до 100–150 мкм и высотой 300–350 мкм, достигая
соответственно I и V слоев. Аксон отходит из нижнего
47
полюса клетки либо от проксимального сегмента ба‑
зального дендрита. Основная ветвь аксона – нисхо‑
дящая – распадается на 3–6 коллатералей. Они груп‑
пируются в компактный пучок длиной 450–600 мкм,
который спускается по типу «конского хвоста». Вос‑
ходящая ветвь образуется при бифуркации основного
ствола аксона. Мы находили двухбукетные клетки,
формирующие нисходящее густоразветвленное, но
узкое аксональное сплетение; нейроны с нисходящим
и одновременно восходящим аксонными букетами
встречались редко. Двухбукетных нейронов, имеющих
только восходящий пучок, мы не наблюдали. Полагаем,
что восходящее сплетение аксона является вторичным
признаком двухбукетных клеток, на основании кото‑
рого их можно разделить на два подтипа: 1) нейроны
с нисходящим букетом, 2) нейроны с восходящим и
нисходящим букетами аксона [3, 4, 7].
В констелляции корковых нейронов особое место
занимают шипиковые звезды, которые, наряду с воз‑
вратными коллатералями пирамидных клеток, пред‑
ставляют собой наиболее мощный пул внутрикоркового
возбуждения [7, 18, 20] (рис. 6)*. Первичные дендриты
отходят равномерно по радиусам от тела клетки, бифур‑
кационно делятся на сегменты первого, второго и тре‑
тьего порядка; формируют симметричное дендритное
сплетение, которое иногда смещается в горизонтальном
направлении в зависимости от распределения в IV слое
различных таламических аксонов. Дендриты густо усе‑
яны шипиками, отходят радиально от клеточного тела,
формируют компактные в пределах слоя IV симметрич‑
ные поля диаметром от 160 до 320 мкм. Аксоны шипико‑
вых звезд берут начало от нижнего полюса перикариона,
определяя анатомическую полярность нейрона. Иногда
аксон распадается на две ветви, уходящие к белому
веществу. Чаще, покинув тело родительской клетки,
аксоны направляются сначала к белому веществу, но
вскоре формируют горизонтальные ветви и возврат‑
ные коллатерали, которые поднимаются вертикально
колончатым способом, образуя параллельные контакты
(en passant) по ходу апикальных дендритов пирамид‑
ных нейронов. Функциональное значение шипиковых
звездчатых нейронов, очевидно, связано с организацией
механизмов прямого и обратного возбуждения-тормо‑
жения пирамидных нейронов. Этот аспект наиболее
объективно отражает синаптическую организацию
шипиковых звездчатых нейронов с их дистантными
проекциями вдоль кортикальных слоев и неизменными
контактами на пирамидных нейронах.
В свою очередь интерстициальные клетки бело‑
го вещества по строению похожи на непирамидные
нитроксидергические интернейроны неокортекса,
экспрессируют соматостатин, вещество P, нейропеп‑
тид Y, однако в отличие от интернейронов не содержат
γ-аминомасляной кислоты (ГАМК). Следует отме‑
тить, что в процессе раннего эмбриогенеза интер‑
стициальные клетки белого вещества претерпева‑
ют перестройку нейрохимической специализации.
* На цветной вкладке, с. 71.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
48
В эмбриональном периоде часть клеток синтезирует
глутамат и нейротропный фактор мозга (BDNF – Brainderived neurotrophic factor), но с редукцией подкорко‑
вой пластинки эти клетки становятся нитроксидерги‑
ческими. Исходя из особенностей соматодендритной
арборизации, среди интерстициальных клеток белого
вещества выделяют два подтипа – полиморфные и
веретеновидные. Веретеновидная форма нейронов ха‑
рактерна для взрослого мозга, а полиморфные клетки,
напротив, чаще встречаются в неонатальном периоде
и у детей (рис. 7)*. От мультиполярного тела этих
клеток отходят длинные горизонтальные дендриты.
Шипиковый аппарат последних представлен корот‑
кими тонкими выростами, которые локализуются
преимущественно в проксимальных отделах отростков,
дистальные же отделы дендрита имеют гладкую повер‑
хность с небольшими варикозными утолщениями либо
несут единичные шипики. Аксоны интерстициальных
клеток ориентированы горизонтально, простираются
на 150–500 мкм и, принимая вертикальное направле‑
ние, могут достигать вышележащих отделов серого
вещества. Кроме того, для интерстициальных клеток
белого вещества весьма характерно объединение в
кластеры по 2–6 нейронов и близкое расположение
к кровеносным сосудам, которые они не только со‑
провождают, но и оплетают своими ветвями. Здесь
эти клетки, вероятно, выступают в роли регулятора
локального мозгового кровотока посредством своей
нитроксидсинтезирующей функции. Нейрохимичес‑
кая специализация интерстициальных клеток белого
вещества до сих пор широко дискутируется, однако их
роль в кортикогенезе не вызывает сомнений. Они на‑
ряду с клетками Кахаля–Ретциуса принимают участие
в формировании субкортикальной пластинки.
Кортикальные дисгенезии и дисплазии
как фактор эпилептогенеза
Кортикальные дисплазии или дисгенезии наряду с меди‑
обазальным склерозом постоянно выявляются у боль‑
ных височной эпилепсией при нейровизуализации и на
секционном материале [7]. Гистологически дис­плазия
характеризуется дезорганизацией слоев коры, смещени‑
ем нейронов в подкорковое белое вещество, скоплением
атипичных нейроцитов и увеличением количества гли‑
альных клеток. Некоторые авторы описывают синдром
дубликатуры коры и наличие гигантских нейронов и
«баллонных» клеток. В этой связи дефекты миграции
нейробластов из вентрикулярной зоны в кору и нару‑
шение их дифференцировки следует рассматривать как
один из ведущих факторов эпилептогенеза [7, 13].
Примордиальный плексиформный слой у человека
формируется с 35-х по 64-е сутки гестации. Марги‑
нальная его часть дает начало нейронам Кахаля–Рет‑
циуса, а ближе к вентрикулярному нейроэпителию
располагается промежуточная зона, из которой ис‑
ходят интерстициальные клетки субкортикального
белого вещества. Нейроны Кахаля–Ретциуса первыми
* На цветной вкладке, с. 72.
достигают функциональной зрелости в периоде ран‑
него эмбриогенеза. Их многочисленные горизонталь‑
ные терминали конвергируют на букеты апикаль‑
ных дендритов пирамидных нейронов и как главное
соединительное звено, принимающее импульсы от
юной афферентной системы коры, становятся первыми
ассоциативными элементами растущего неокортекса.
Нейрон Кахаля–Ретциуса выступает своего рода дири‑
жером кортикогенеза. Он секретирует гликопротеин
реелин и, притягивая мигрирующие клетки к I слою,
определяет первичное расположение, дальнейшую
дифференцировку и последующий рост всех разно‑
видностей корковых нейронов.
Формирование цитоархитектоники неокортекса
регулируется нейроцитами подкорковой пластинки [7,
13]. Существует мнение, что основная часть проекций
preplate-клеток – предшественников интерстициаль‑
ных клеток белого вещества – адресована тормозным
интернейронам, на которые preplate-клетки оказывают
возбуждающее действие, экспрессируя глутамат. Экс‑
периментальные данные указывают, что разрушение
подкорковой пластинки в эмбриональном периоде при
подведении каината ведет к необратимой перестройке
естественного роста таламических афферентных воло‑
кон и нарушает их взаимодействие с клетками-мише‑
нями IV слоя. Введение каиновой кислоты в постна‑
тальном периоде подобных нарушений не вызывает, но
препятствует сегрегации созревающих клеток в модуль‑
ные системы коры – колонки. При развитии каинатного
синдрома гипервозбудимости в участках дезинтеграции
отмечается гиперэкспрессия мозгового нейротрофи‑
ческого фактора и глутаматдекарбоксилазы. Таким
образом, деструкция подкорковой пластинки ведет к
декомпозиции межнейронных связей на пренатальной
стадии и вызывает реорганизацию трансмиттерно-ре‑
цепторных систем. Это неизбежно понижает тормозной
фон в коре и повышает эффективность пула возбуж‑
дающих нейроцитов, потенцируя их к компенсатор‑
ной выработке мозгового нейротрофического фактора.
С.А. Барашкова и др. [1] полагают, что пусковым
механизмом изменений нейроархитектоники и тинк‑
ториальных свойств нейроцитов при кратковременной
тотальной внутриутробной ишемии является интен‑
сификация свободнорадикального окисления липидов
и окислительный стресс, которые развиваются как
во время ишемии, так и в период постишемической
реперфузии. Последствия такой мозговой катастрофы
максимально выражены в позднем постишемическом
периоде и обусловлены цитотоксическим действием
свободных радикалов и активных форм кислорода.
Угнетение пролиферативной активности нейроблас‑
тов и торможение миграции нейронов, вызванные
увеличением количества и протяженности адгезивных
и коммуникативных межнейрональных контактов
в результате воздействия оксистрессовых факторов,
ведет к очаговому выпадению нейронов и диффузному
разрежению нервных клеток преимущественно за счет
ГАМК-иммунопозитивных элементов [2].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Согласно гипотезе, предложенной E. Lein et al.,
обособление колонок в неокортексе происходит в ре‑
зультате конкуренции таламокортикальных волокон
за доступ к нейротрофическим факторам [16]. Не‑
сомненным триггером эпилептизации мозга здесь
выступает нарушение закладки подкорковой плас‑
тинки в результате воздействия эндо- и экзогенных
факторов в период раннего эмбриогенеза и повышен‑
ного синтеза мозгового нейротрофического фактора,
который устраняет эту конкуренцию и обусловливает
формирование неупорядоченных связей, образование
локальных мальформаций в синаптических контактах
и дезинтеграцию модульной системы неокортекса.
Гипотеза о дефиците торможения и повышении
эффективности глутаматергической трансмиссии в
новой коре при синдроме гипервозбудимости соотно‑
сится с результатами клинических исследований [16,
21]. Установлено, что для электрической активности
мозга при височной эпилепсии характерно повыше‑
ние амплитуды суммарных нейронных потенциалов
и увеличение когерентности между элементарными и
суммарными процессами. При дефектности тормоз‑
ных механизмов на тот же объем афферентного потока
мозговые системы реагируют синхронным ответом
гораздо больших популяций нейронов. В свою очередь
генерируемые этими нейронами более массивные син‑
хронные залпы возбуждающего постсинаптического
потенциала обусловливают более интенсивные ответы
нейронов последующих каскадов. Примечательно, что
отличительной чертой больных эпилепсией и их бли‑
жайших родственников является генетически детер‑
минированная склонность к гиперсинхронизации на
всех частотных диапазонах электроэнцефалограммы.
Склонность к избыточной синхронизации проявляется
как в спонтанной ритмике, так и в ответах мозга на
афферентную стимуляцию, что служит объективным
доказательством проэпилептических механизмов, ко‑
торые запускаются повышенной активностью аффе‑
рентного входа. К примеру, при гипервентиляции или
фотостимуляции у лиц с эпилептической наследствен‑
ностью возникает смещение мощностей всех основных
спектральных полос электроэнцефалограммы.
Апоптоз
Инверсия элиминации избыточных кортикальных
связей и клеточных элементов является немаловаж‑
ным фактором эпилептизации созревающего мозга.
В пролиферативных зонах нервной трубки изначально
образуется гигантское количество нейробластов, зна‑
чительная часть которых в процессе миграции и диф‑
ференцировки удаляется посредством эмбрионального
апоптоза. Окончательный размер каждой нейронной
популяции определяется количеством функциональ‑
ных связей и их специализацией [13, 15].
По данным литературы, у кошки к исходу первой
недели постнатальной жизни элиминируется порядка
60% клеточных элементов подкорковой пластинки [16,
18]. В развивающейся коре человека апоптоз наиболее
49
интенсивно протекает в наиболее старых ее облас‑
тях – молекулярном слое и подкорковой пластинке.
При адекватных условиях функционирования мозга в
эмбриональном и постнатальном периодах подкорко‑
вая пластинка полностью редуцируется и замещается
белым веществом. Одно из ведущих мест в координа‑
ции эмбрионального апоптоза отводится нейротро‑
фическим факторам, которые обладают известными
антиапоптотическими свойствами и препятствуют
преждевременной гибели клеток в созревающем мозге.
В процессе кортикогенеза аксоны таламических ней‑
ронов, покидая подкорковую пластинку, устремляются
к своим окончательным мишеням в коре в условиях
жесткой конкуренции за нейротрофины [15]. Депри‑
вация последних при разрыве контактов с первичными
афферентными волокнами ведет к запуску сигнальных
путей апоптоза и гибели нейрона. Однако, как указы‑
валось выше, при развертывании процессов эпилеп‑
тизации наблюдается устойчивая гиперэкспрессия
нейротрофического фактора мозга, что обусловливает
инверсию паттерна элиминации клеток и образование
мальформаций, дубликатуры корковой пластинки и
эктопии нейроцитов [2–4, 7, 13].
При наличии эпилептогенного очага в структурах
височной доли зрелого мозга наблюдается совершенно
иной паттерн гибели клеточных элементов [7]. Основная
масса TUNEL-позитивных нейронов сосредоточена во
II и III слоях височной коры. Пораженные нейроциты
расположены отдельно на фоне относительно сохран‑
ных клеток либо образуют кластеры по 2–5 и более
элементов. На наших отдельных препаратах TUNELпозитивные нейроны сплошь усеивали поле зрения, а
апоптотический индекс достигал 35–40 % (рис. 8, а).
Морфологическая картина апоптоза характери‑
зуется уплотнением и уменьшением размера клетки
и отграничением ее от окружающей ткани светлым
ободком (рис. 8, б). Ядерный хроматин конденсирует‑
ся около ядерной мембраны в виде крупных глыбок,
полулуний или свободно располагается в цитоплазме
клетки. Отмечается также и уплотнение цитоплазмы,
которая при окраске гематоксилином-эозином стано‑
вится более эозинофильной [7, 13].
При окрашивании срезов слуховой коры больных
с височно-долевой эпилепсией толуидиновым синим
выявляются темные, сморщенные клетки с явления‑
ми гиперхроматоза ядра и цитоплазмы. Встречаются
нейроны с полной, средней, слабой или частичной
гиперхромией вещества Ниссля. Ядра таких нейронов
фрагментированы или сегментированы, по форме
подковообразные, бобовидные или гантелевидные
(рис. 8, б).
Роль тормозных нейронов в развитии эпилепсии
Ключевая роль ГАМК-ергической передачи в пато‑
генезе эпилепсии впервые показана в нейрофарма‑
кологических исследованиях по введению в ткань
мозга топических конвульсантов пенициллина
* На цветной вкладке, с. 72.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
и бикукуллина – селективных блокаторов ГАМК Арецепторов. Вместе с тем ГАМК устраняет разряды
нейронов при ее подведении к экспериментально вы‑
званному очагу судорожной активности, а примене‑
ние вальпроевой кислоты, повышающей содержание
ГАМК, или вигабатрина – блокатора ГАМК-трансами‑
назы (энзима, элиминирующего ГАМК в синапсе после
высвобождения медиатора), оказывает протективное
действие на нейроны при их токсической гиперакти‑
вации [2, 3, 7, 23].
Редукция ГАМК-ергических нейронов и синапсов,
как правило, осложняется снижением уровней ак‑
тивности тормозных медиаторных систем. Задержка
тормозной нейропередачи вызывает генерацию дли‑
тельных высокочастотных разрядов в проекционных
нейронах коры. На фоне мощного афферентного воз‑
буждения этот процесс неизменно ведет к формиро‑
ванию очагов эпилептиформной активности в ткани
мозга. Клеточные проявления эпилепсии, регистри‑
руемые нейрофизиологическими методами, связаны
с внезапным синхронным возбуждением локальных
групп клеток, обусловленным снижением ингибиру‑
ющего эффекта ГАМК.
Альтерация тормозных нейронов реализуется через
пре- и постсинаптические компоненты ГАМК-ерги‑
ческой трансмиссии. Истощение тормозных систем
связано с перевозбуждением одноименных клеток в ре‑
зультате пролонгированной и чрезмерной активации
их афферентного входа. В этой ситуации развивается
картина глутаматной цитотоксичности: усиление про‑
водимости каналов N-метил-D-аспартат-рецепторов,
повышение концентрации внутриклеточного Ca2+
и свободных радикалов, нарушение гомеостаза ци‑
топлазматических ионов и как итог – гибель нервных
клеток от перевозбуждения [13, 23]. Эти эффекты
облегчаются структурно-функциональной модифи‑
кацией ГАМКА- и ГАМКВ-рецепторов, одновременно
взаимодействующих в локусах синаптических контак‑
тов. Их активность модулируется за счет фосфорили‑
рования и кластеризации рецепторных субъединиц с
последующим изменением проводимости через пре- и
постсинаптические каналы для ионов калия и хлора.
В потенциации этих процессов принимают участие
различные транспортеры ГАМК (GAT-1 и GAT-2),
связывающие субстрат с различными участками си‑
наптических мембран.
Генерация судорожной активности в результате
неуправляемого нарастания синхронных разрядов
принципальных нейронов представляет комплексный
феномен, сочетающий цитотоксические эффекты и
необратимую модификацию всех звеньев нейропере‑
дачи. Даже незначительное снижение постсинаптичес‑
кого торможения в коре (на 10–12%) может вызвать
острый эпилептический припадок [7, 8]. Первичная
дегенерация ГАМК-ергических интернейронов, как и
деафферентация волокон, возбуждающих эти клетки,
инициирует интериктальные разряды кортикофу‑
гальных нейронов и выступает самостоятельными
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
патогенетическими факторами эпилептиформной
активности [2].
ГАМК-ергические интернейроны представляют со‑
бой дискретные субпопуляции, которые по своему ме‑
таболическому статусу разделяются на парвальбумин-,
кальбиндин-, кальретинин- и нитроксидергические
подтипы, каждый из которых характеризуется специ‑
фическим паттерном электроимпульсного поведения.
Например, интернейроны, аккумулирующие парваль‑
бумин (корзинчатые клетки и клетки-канделябры),
отличаются наиболее высокой тормозной активностью,
генерируют быстрые ритмичные разряды и не имеют
частотной аккомодации. Парвальбумин как внутри­
клеточный регуляторный фактор утилизирует избыток
Ca2+, возникающий при массивной активации N-ме‑
тил-D-аспартат-каналов и, таким образом, защищает
интернейроны от перевозбуждения и гибели.
Значение глутаматергических нейронов в патоге‑
незе эпилепсии.
Судя по данным Schwartzkroin, Jacobs et al. и Scharf­
man [7], концепция дефицита ГАМК до конца не объ‑
ясняет механизмы формирования эпилепсии. Харак‑
терно, что при судорожной готовности всегда наблю‑
дается всплеск эффективности глутаматергической
нейропередачи, за которым уже следует снижение
ГАМК-ергической трансмиссии. Ключевые события,
составляющие эти процессы, инициируются на уровне
метабо- и ионотропных глутаматных рецепторов. Этот
феномен сопровождается появлением на электроэнце‑
фалограмме интериктальных волн – высокочастотных
разрядов, которые регистрируются в эпилептических
участках. Развитие судорожного синдрома – главного
клинического признака эпилептического припадка –
представляет результат генерализованной активации
пирамидных клеток коры и распространения их глу‑
таматергического влияния по нисходящим путям с ла‑
винообразной стимуляцией всех групп мотонейронов
мозгового ствола и спинного мозга.
Нейронная сеть, отвечающая за эпилептические
припадки, находится преимущественно в конкретных
ядерных образованиях ствола головного мозга. Пос‑
ледние играют иерархическую роль в формировании
каждой отдельной поведенческой фазы конвульсии.
Хотя эпилептический припадок вызывается в результа‑
те взаимосвязи процессов, происходящих в извилинах
коры мозга, стартовым или инициирующим механиз‑
мом этого явления выступает снижение торможения в
ГАМК-ергических нейронах [2, 7, 23]. В развитии и сти‑
муляции тонико-клонического судорожного припадка
принимает участие ретикулярная формация моста,
ядра черной субстанции и серое вещество вокруг силь‑
виевого водопровода. Механизмы, задействованные в
цикле формирования судорожной реакции, требуют
участия определенной критической массы нейронов
ядерных и корковых образований мозга. Достиже‑
ние возбуждающего уровня для данной критической
массы нейронов приводит к избыточной выработке
глутамата/аспартата, что влечет за собой объемную
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
(несинаптическую) диффузию этих нейротрансмит‑
теров. В свою очередь избыток возбуждающих ами‑
нокислот приводит к истощению ГАМК-ергических
механизмов, которые перестают быть способными
ингибировать или ограничивать объемный пул глу‑
тамат/аспартатергической медиации.
Согласно исследованиям, проведенным Babb et
al., Mathern et al. и Ying et al. [7], развитие височной
эпилепсии у человека и крысы сопровождается коли‑
чественным увеличением GluR1-подтипов АМРА-ре‑
цепторов (AMPA – альфа-амино-3-гидрокси-5-метил4-изоксазол-пропионовая кислота) и подъемом уровня
их активности на проксимальных участках дендритов
пирамидных нейронов. Аналогичный рост активности
наблюдается в популяциях GluR2/3- и GluR2/4-рецеп‑
торов на кальретининовых клетках коры и на N-метилD-аспартат-рецепторах нейронов, эктопированных в
подкорковое белое вещество. Вслед за возбуждением
рецепторов возникают синапсомодификации, которые
ведут к пролонгированной деполяризации нейронов;
за ней неизменно следуют серии высокочастотных
постсинаптических разрядов клеток.
Первичные и «зеркальные» эпилептические очаги
Импульсация, исходящая из одного эпилептического
очага, может вызывать возникновение вторичных
(зеркальных) очагов пароксизмальной активности
в реципрокных участках коры, находящихся в ипсии контрлатеральном полушариях. Вначале эти оча‑
ги – зависимые, проекционные, затем они становят‑
ся стабильными, автономными и не затухают даже
при выключении первичного очага [7, 19, 20, 22, 24].
Очень высокий уровень возбуждения во вторично
индуцированных очагах ведет к выходу последних из
общего эпилептического комплекса, а разряды нейро‑
нов продуцируются в них в собственном пространс‑
твенно-временном режиме. В этом случае вторичный
очаг может становиться независимым генератором
эпилептиформной активности.
Образование вторичных очагов эпилептогенеза
обусловлено наличием дистантных кортико-корти‑
кальных связей пирамидных нейронов, формирующих
топически организованные проекции в соответству‑
ющие области коры «своего» и соседнего полушарий
большого мозга. Зеркальный эпилептический очаг
представляет специальную форму патологической
пластичности нейронных цепей, а его индукция свя‑
зана с гиперактивацией и перестройкой локальных и
проекционных систем нейроциркуляции [21]. В пер‑
вичных и зеркальных фокусах судорожной активности
регистрируется экспрессия c-fos-генов, которая соче‑
тается с наличием в интернейронах парвальбумина и
кальбиндина. Предполагается, что становление высо‑
кого уровня возбуждения в нейроцитах зеркального
очага сопровождается усилением эффективности пе‑
редачи импульса по каналам ГАМК-ергических связей,
превышающей подобные показатели в области первич‑
ной эпилептиформной активности ткани мозга.
51
Киндлинг
Судорожные припадки являются следствием моди‑
фикации пластических свойств центральных нейро‑
нов, которые в эксперименте могут возникать при
повторной стимуляции различных структур мозга
субконвульсивными токами [2]. Существенно, что
первичная стимуляция небольшой интенсивности
вызывает лишь фокальные электрические изменения
без каких-либо заметных проявлений в поведении,
тогда как последующая стимуляция неизменно ведет
к развитию судорожного припадка. Это постепенное
развитие судорожной активности было названо Год‑
даром «киндлингом» (kindling – растопка) по аналогии
с разгоранием огня. Киндлинг, или феномен раскачки,
обычно используется как модель височной эпилеп‑
сии на животных, характеризуется прогрессирующим
развитием электрографических и поведенческих при‑
падков, следующих за повторяющейся длительной
стимуляцией мозга [2, 7].
Киндлинг развивается как мультимодальный фено‑
мен в результате взаимодействия рецепторных, меди‑
аторных, метаболических и пластических механизмов.
Эпилептические повреждения мозга и реорганизация
межнейронных связей после повреждения приводят
к перераспределению метаболического пула ГАМК и
глутамата между нейронными и глиальными компарт‑
ментами. По данным Conti et al. [7], при корковом эпи‑
лептогенезе наблюдается индукция иммунореактив‑
ного глутамата в астроцитах и снижение количества
глутаматергических нейронов. Если в эпилептическом
или ишемическом очагах астроцитарный глутамат
используется в качестве предшественника для обра‑
зования ГАМК в тормозных интернейронах, значит,
участие глии в интересующем нас аспекте следует
рассматривать как компенсаторное.
Оксид азота как фактор эпилептогенеза
В консолидацию патологической гипервозбудимос‑
ти непременно включается нитроксидергический
фактор с широким спектром нейротоксического и
нейропротективного (антиконвульсантного) влияний
[3, 7, 9, 11, 23]. Оксид азота регулирует уровень Ca2+ в
цитоплазме нервной клетки посредством увеличения
внутриклеточной концентрации cGMP и активации
через систему G-киназ Ca2+-насосов эндоплазмати‑
ческого ретикулума. Кальциймобилизующее действие
оксида азота требует участия ADP-рибозилтрансфе‑
разы и циклической ADP-рибозы, стимулирующих
высвобождение пула ионов кальция, нечувствитель‑
ного к инозитол-1,4,5-трифосфату. Одновременно
проницаемость Ca2+-каналов регулирует внутрикле‑
точное образование NO• – одного из промежуточных
продуктов метаболизма оксида азота. Оксид азота и
родственные ему соединения выполняют функцию
вторичных мессенджеров и одновременно работают
как медиаторы межклеточной сигнализации, осу‑
ществляя функциональную стыковку пост- и преси‑
наптических нейронов [7].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52
Каинатный киндлинг активирует продукцию окси‑
да азота в височной коре, причем уровень его наработ‑
ки не всегда коррелирует с локализацией активности
нитроксидсинтазы. Нейротоксическое действие оксида
азота усиливает судорожную реакцию, которая блоки‑
руется в присутствии диазепама и L-нитроаргинина
[2, 7].
Многофакторный механизм протективного действия
оксида азота объясняется неодинаковым его влиянием
на модификацию глутаматных N-метид-D-аспартат- и
не-N-метил-D-аспартат-рецепторов [9]. Как нейропро‑
тектор оксид азота стимулирует S-нитрозилирование
белков N-метил-D-аспартат-каналов, что приводит к
их длительной десенситизации и блокирует распро‑
странение судорожных разрядов. Антиконвульсантное
действие монооксида азота на моделях N-метил-D-ас‑
партат-киндлинга снижается в присутствии метиле‑
нового голубого – ингибитора гуанилатциклазы. Этот
факт позволяет рассматривать нитроксидзависимую
наработку cGMP ключевым фактором в реализации
защитного эффекта оксида азота.
Оксид азота как ретроградный мессенджер индуци‑
рует и пролонгирует длительную потенциацию, кото‑
рая в условиях патологии может выступать в качестве
триггера эпилептогенеза. Длительная потенциация
определяется специфичностью и кооперативностью
входов: она развивается исключительно в пределах
активированных синапсов. Слабая стимуляция входа
к постсинаптической нервной клетке будет индуциро‑
вать длительную потенциацию только в паре с сосед‑
ним более мощным входом на той же клетке [11, 14].
Развитие эпилепсии определяется балансом тор‑
мозных и возбуждающих входов и специфичностью
химических сигналов, поступающих на нейрон. Пре‑
образование кратковременной пластичности в дол‑
говременную зависит от семантического паттерна
пресинаптической активности. Последний отражает
характеристики залпа (число импульсов и межим‑
пульсный интервал), при которых синапс переходит в
состояние дефицита квантов медиатора, что приводит
к резкому увеличению времени восстановления его
везикулярного пула. Интенсивность нейропередачи
зависит от вероятности высвобождения медиатора
единичным пузырьком в ответ на поступающий им‑
пульс. Усиление синаптической эффективности как
важного компонента при запуске эпилептиформной
активности связано с длительным высвобожденем
квантов нейромедиатора. Этот процесс развивается
с участием вторичных и ретроградных мессенджеров,
требует синтеза различных макромолекул и сопро‑
вождается структурными преобразованиями пре- и
постсинапсов.
Заключение
Описанные типы интернейронов наряду с пирамид‑
ными клетками осуществляют основной кругооборот
импульсов в коре. Известно, что пирамидные нейроны
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
находятся с интернейронами в реципрокных отноше‑
ниях, и не исключено, что баланс между возвратным
и латеральным торможением в коре определяется
частотой разрядов потенциалов действия пирамид.
Перераспределение внутрикорковой информации
обеспечивается на уровне отдельных слоев обилием
реципрокных взаимодействий, посредством которых
тормозные нейроны ингибируют и/или дезингибируют
возбуждающие шипиковые звездчатые и пирамидные
клетки и в свою очередь активируются ими. Физио‑
логические данные показывают, что морфофункци‑
ональная гетерогенность интернейронов определяет
порядок их синаптических отношений между собой и
пирамидными клетками. Например, если небольшой
величины корзинчатые клетки избирательно тормозят
малые внутриколончатые пирамиды II–III слоев, то
крупные корзинчатые нейроциты вызывают латераль‑
ное торможение соседних модулей коры, обеспечивая
функциональную автономию или изоляцию собствен‑
ной колонки [8]. Хотя в латеральном торможении
принимают участие возвратные аксонные коллатерали
проекционных нейронов инфрагранулярных слоев,
крупные корзинчатые нейроны, ингибируя внутрико‑
лончатые тормозные интернейроны (мелкие корзинки
и двухбукетные клетки), вызывают непрямую дезин‑
гибицию или фасилитацию пирамид родительской
колонки.
Феномен фасилитации, т.е. облегчения и гипер‑
активации пирамидных клеток, имеет большое зна‑
чение для понимания гистофизиологии патологи‑
ческой гипервозбудимости. Установлено, что аксон
корзинчатого нейрона может покидать свое корковое
поле, вступать в белое вещество и через мозолистое
тело достигать соседнего полушария [8, 14]. Подобные
корзинчатые нейроны конвергируют на ипсилате‑
ральные пирамиды и одновременно тормозят контр­
латеральные корзинчатые нейроны, дезингибируя
пирамиды противоположного полушария. Участие
ассоциативных длинноаксонных систем тормозных
интернейронов в синхронизации межполушарной
активности предположительно указывает на специфи‑
ческое значение тормозных функций в формировании
феноменов зеркальных очагов и вторичного коркового
эпилептогенеза [2, 7, 9, 14].
Другим значимым фактором формирования кор‑
ковой гипервозбудимости является взаимное тормо‑
жение в паре или кластерах реципрокно связанных
ГАМК-ергических нейронов, которое может генериро‑
вать ритмичную клеточную активность и, в свою оче‑
редь, синхронизировать активность многочисленных
пирамидных нейронов, что является непременным
условием их эпилептизации.
Отмеченные механизмы формирования феномена
гипервозбудимости при регулирующем участии тор‑
мозящих элементов коры будут неполными без учета
корковых источников возбуждающей активности. Пос‑
ледняя поддерживается через функцию шипиковых
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
звездчатых клеток, имеющих полинейрональную ин‑
нервацию, и зависит от активности прямых и воз‑
вратных, локально циркулирующих возбуждающих
путей: возвратные коллатерали пирамидных нейронов,
таламические и кортико-кортикальные проекции. Этот
сложный механизм дополняется локальным взаимо‑
действием шипиковых звездчатых нейронов между
собой, включая их возбуждающую самоиннервацию с
помощью аутапсов. Здесь они выступают эффективны‑
ми интеграторами мощного и постоянного N-метилD-аспартат-зависимого рекуррентного возбуждения
и обеспечивают возвратную афферентацию, которая
умножает первоначальное прямое таламическое воз‑
буждение интернейронов.
Итак, не вызывает сомнений, что структуры височ‑
ной доли действительно являются одними из наиболее
эпилептогенных областей головного мозга. Церебраль‑
ная аноксия и ишемия, сопутствующая эпилептичес‑
кому приступу, а также моделируемая в эксперименте
каинатная гипервозбудимость ведут к различным
морфофункциональным перестройкам этих элементов:
инверсии дифференцировки и элиминации нейро‑
цитов посредством апоптоза, дефициту торможения,
нарушению синаптической организации, глиозу. Эти
процессы дополняет избыточная разрядная спайковая
активность эпилептизированных нейронов, которая
еще больше усугубляет повреждение нейронов в очаге
деструкции.
Литература
1. Барашкова С.А., Правдухина Г.П., Сергеева Е.Д., Пинигина И.З. Морфофункциональное развитие нейронов и межнейрональных связей в неокортексе после перенесенной внутриутробной ишемии // Морфология. 2006. № 4. С. 18.
2. Дудина Ю.В. Состояние NADPH-диафоразы и кальцийсвязывающих белков в нейронах гиппокампальной формации крыс
при экспериментальной эпилепсии, вызванной каинатом //
Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005.
Т. 139, № 3. С. 287–290.
3. Дудина Ю.В. Клеточные и нейрохимические механизмы
коркового эпилептогенеза // Тихоокеанский мед. журнал.
2005. № 4. С. 11–17.
4. Дудина Ю.В. Состояние супероксиддисмутазы в нейронах
височной коры крыс при экспериментальной эпилепсии //
Морфология. 2006. № 4. С. 47–48.
5. Дудина Ю.В. Иммунологические проблемы эпилептического
мозга // Дальневосточный медицинский журнал. 2007. № 4.
С. 116–118.
6. Дудина Ю.В. Морфологическая характеристика неокортекса
при височной эпилепсии // Морфология. 2008. № 2. С. 43.
7. Дудина Ю.В. Симптоматическая височная эпилепсия. Владивосток: Рея, 2008. 300 с.
8. Дудина Ю.В., Калиниченко С.Г., Мотавкин П.А. Состояние
ГАМК-ергических интернейронов височной коры при экспериментальной эпилепсии // Эпилепсия, прил. к Журналу неврологии и психиатрии им. Корсакова. 2006. № 1. С. 83–88.
9. Дудина Ю.В. и Мотавкин П.А. Роль оксида азота в эпилептогенезе // Дальневосточный медицинский журнал. 2005.
№ 1. С. 109–112.
10. Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В., Мотавкин П.А. Нейроглиеформные клетки: нейрохимическая характеристика, пространственная организация и роль в тормозной системе
новой коры // Цитология. 2006. Т. 48, № 6. С. 508–514.
53
11. Лукьянова Л.Д. Современные проблемы гипоксии // Вестник
Российской акад. наук. 2000. № 4. С. 3–11.
12. Лурия А.Р. Высшие корковые функции человека. СПб.: Питер,
2008. 624 с.
13. Мотавкин П.А., Дудина Ю.В. Морфологические и биохимические аспекты апоптоза при височной эпилепсии у человека и
животных // Тихоокеанский мед. журнал. 2010. № 1. С. 8–12.
14. Охотин В.Е., Калиниченко С.Г., Дудина Ю.В. NO-ергическая
трансмиссия и NO как объемный нейропередатчик. Влияние
NO на механизмы синаптической пластичности и эпилептогенез // Успехи физиол. наук. 2002. Т. 33, № 2. С. 41–55.
15. Henshall D.C. Apoptosis signaling pathways in seizure-induced
neuronal death and epilepsy // Biochem. Soc. Trans. 2007. Vol. 35.
P. 421–423.
16. Lein E.S., Hohn A., Shatz C.J. Dynamic regulation of BDNF and
NT-3 expression during visual system development // J. Comp.
Neurol. 2000. Vol. 420. P. 1–18.
17. Marin-Padilla M. Cajal–Retzius cells and the development of the
neocortex // Trends Neurosci. 1998. Vol. 21. P. 64–71.
18. Morris E.B 3rd, Parisi J.E, Buchhalter J.R. Histopathologic findings
of malformations of cortical development in an epilepsy surgery
cohort // Arch. Pathol. Lab. Med. 2006. Vol. 130. P. 1163–1168.
19. Ribak C.E., Bakay R.A. Neurocytology of a primate model of
human temporal lobe epilepsy // J. Adv. Neurol. 1999. Vol. 79.
P. 737–741.
20. Sadleir L.G., Farrell K., Smith S., et al. Electroclinical features of
absence seizures in childhood absence epilepsy // Neurology. 2006.
Vol. 67. P. 413–418.
21. Sloviter R.S., Zappone C.A., Harvey B.D., et al. “Dormant basket
cell” hypothesis revisited: Relative vulnerabilities of dentate gyrus
mossy cells and inhibitory inerneurons after hippocampal status
epilepticus in the rat // J. Comp. Neurol. 2003, Vol. 459. P. 44–76.
22. Tejada S., Sureda A., Roca C., Gamundi A., Esteban S. Antioxidant
response and oxidative damage in brain cortex after high dose of
pilocarpine // Brain Res. 2007. Vol. 71. P. 372–375.
23. Kalinichenko S.G., Dudina Yu.V., Dyuzen I.V., Motavkin P.A.
Induction of NO synthase and glial acidic fibrillary protein in
astrocytes in the temporal cortex of the rat with audiogenic epileptiform reactions // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2005.
Vol. 35. No. 6. P. 629–634.
24. Vulliemoz S., Dahoun S., Seeck M. Bilateral temporal lobe epilepsy
in a patient with Turner syndrome mosaicism // Seizure. 2007.
Vol. 16. P. 261–265.
Поступила в редакцию 02.04.2011.
Typology of cortical neurons and their role
in organising inhibitory and excitative processes
in case of visceral epileptic disease
Yu.V. Sayko
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The author presents an overview of literature and
his own studies on the structure of temporal lobe as one of the
most epileptogenic areas of brain. The epileptic lesions most of‑
ten result from innate developmental disorders (dysgenesis) and
acquired exogenous post-injury and inflammatory brain lesions.
At functional and neurochemical levels, these disorders are char‑
acterised by prevailing inhibitory and insufficient inhibitory syn‑
aptic processes. The cerebral anoxia and ischemia associated with
the epileptic seizure as well as experimentally simulated kainite
hyperexcitability result in inverse differentiation and elimination
of neurocytes via apoptosis, deficient inhibition, disordered syn‑
aptic arrangement, and gliosis. Epileptiform activity arises from
plastic synapse modifications that appear to enhance efficiency of
excitative transmission and disturb the balance of inhibitory and
excitative mediatory systems.
Key words: brain, temporal cortex, epileptic disease, neurons.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 45–53.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
54
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
УДК 616.831-089.819.843:677.021.122.6
Биосовместимые матриксные имплантаты на основе природных и синтетических
полимеров как перспективные средства для терапии дегенеративных
и посттравматических заболеваний центральной нервной системы
Ю.С. Хотимченко1,2, А.В. Щеблыкина1, В.В. Кумейко1,2
1 Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН (690041 г. Владивосток,
ул. Пальчевского, 17), 2 Дальневосточный федеральный университет (690950 г. Владивосток, ул. Суханова, 8)
Ключевые слова: биосовместимые полимеры, матриксные имплантаты, травмы мозга,
нейродегенеративные заболевания.
Обзор современных исследований и разработок в области созда‑
ния биосовместимых имплантируемых материалов для терапии
дегенеративных и посттравматических патологий центральной
нервной системы. Проведен критический анализ материалов и
их компонентов на основе природных и синтетических полиме‑
ров, применение которых в качестве матриксных имплантатов
может способствовать восстановлению целостности повреж‑
денного мозга, осуществлению заместительных и трофических
функций, индукции репаративных процессов за счет внутрен‑
них и имплантируемых клеточных источников. Современное
состояние биомедицинского материаловедения и тканевой
инженерии для нужд нейротрансплантологии охарактеризо‑
вано в форме анализа способности материалов имитировать
структуры и функции естественного внеклеточного матрикса,
индуцировать нейрогенез и восстановление проводниковых
функций нервной системы, а также способности материалов
подвергаться контролируемой биодеградации с последующим
замещением тканевыми структурами организма.
Средства лекарственной терапии, рекомендуемые при
лечении нейродегенеративных заболеваний и травм
центральной нервной системы, не являются в полной
мере эффективными для восстановления пораженных
структур и утраченных функции мозга, особенно при
значительных тканевых повреждениях, сопровожда‑
ющихся дегенерацией клеток и проводящих путей.
Одной из перспективных технологий здесь следует
признать применение имплантатов, обладающих до‑
статочной биосовместимостью и способствующих
реконструкции поврежденного участка мозга. В ка‑
честве имплантатов рассматривают биосовместимые
материалы на основе природных и синтетических
полимеров; клетки нервной ткани и их предшест‑
венники – шванновские, обкладочные обонятельные,
стволовые клетки различного происхождения, а также
биополимерно-клеточные (искусственные тканевые)
имплантаты, являющиеся комбинацией имплантатов
двух первых видов. Полимерные материалы представ‑
ляют собой структуры, которые имитируют строение
и функции естественного внеклеточного матрикса.
Создаваемые (разрабатываемые) матриксные мате‑
риалы изготавливают в виде гидрогелей, лиофильно
высушенных губок, волокон, а также рассматривают
сочетания этих форм. Матриксные имплантаты вы‑
полняют каркасную, заполняя место дефекта, и тро‑
фическую функции, поддерживают жизнеспособность,
Кумейко Вадим Владимирович – канд. биол. наук, научный со‑
трудник лаборатории фармакологии ИБМ ДВО РАН, доцент кафедры
клеточной биологии ДВФУ; e-mail: vkumeiko@yandex.ru
стимулируют регенерацию, размножение и диффе‑
ренцировку клеток, а также могут служить системой
адресной доставки лекарств. Основными требовани‑
ями, предъявляемыми к матриксным материалам для
реконструктивной терапии повреждений нервной
системы, являются:
1) биосовместимость – материалы должны быть имму‑
нологически инертны, не вызывать воспаления;
2) контролируемая биодеградация, соизмеримая со
скоростью регенерации нервной ткани;
3) способность поддерживать адгезию, миграцию не‑
рвных клеток и аксональный рост;
4) способность контролировать размножение и диффе‑
ренцировку имплантируемых клеток посредством
взаимодействия с их рецепторами и индукции со‑
ответствующих сигнальных путей;
5) способность модулировать формирование глиоме‑
зодермального рубца и контролировать миграцию,
адгезию и рост клеток мезодермального происхож‑
дения, влияющих на эффективность нейрорепара‑
тивных процессов.
Разработка материалов для нейротрансплантации
базируется на фундаментальных знаниях, накоплен‑
ных в ходе многочисленных исследований травма‑
тической болезни мозга, дегенеративных изменений
в нервной системе и механизмов восстановления
проводниковых функций, в которых задействованы
процессы аксонального роста, пролиферации и миг‑
рации клеток нейроглии, механизмы формирования
глиомезодермального рубца, а также процессы вас‑
куляризации поврежденных участков мозга. Сущес‑
твенный вклад в эту важную область знания был
внесен российской школой гистофизиологов и мор‑
фологов во главе с П.А. Мотавкиным. Начиная со вто‑
рой половины 50-х годов XX века П.А. Мотавкиным
и его учениками исследуются процессы дегенерации
и восстановления в центральной и периферической
нервной системе [2, 3]. Получены важнейшие дан‑
ные об особенностях формирования бюнгнеровских
лент, сроках и механизмах их восстановления, в кото‑
рых важными составляющими являются готовность
бюнгнеровских лент и активный рост аксонов с их
участием. Коллективом научной школы исследова‑
ны фундаментальные особенности гистофизиоло‑
гии сосудов мозга, механизмы васкуляризации при
репаративных процессах в центральной нервной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
системе [4–7]. Таким образом, был подготовлен важ‑
нейший пласт информации, которая в настоящий
момент является основой для разработки принципов
реконструктивной терапии при дегенеративных и
посттравматических заболеваниях нервной системы.
Исследования применения полимеров и клеток для
нейротрансплантации, несомненно, должны оцени‑
вать участие естественных репаративных процессов
во взаимодействии с имплантируемыми материалами,
которые призваны ускорять и обеспечивать эффек‑
тивность восстановления.
Ни один из огромного числа природных и искус‑
ственных полимеров, перспективных в качестве ком‑
понентов имплантируемых материалов для терапии
нейродегенеративных заболеваний и травматической
болезни мозга, в полной мере не удовлетворяет всем
предъявляемым требованиям. Рассмотрим достоинс‑
тва и недостатки главных претендентов на роль био‑
совместимых матриксных имплантатов.
Синтетические материалы для реконструкции спин‑
ного и головного мозга представлены полимерными
матриксами на основе α-гидроксикислот (полимолочная
кислота, полигликолевая кислота и их сополимеры), а
также метакриламидов – поли-N-2-(гидроксипролил)метакриламида (PHPMA) и поли-N-2-(гидроксиэтил)метакриламида (PHЕMA) [18, 44, 50].
Гидрогели на основе PHЕMA активно исследуются
как матриксные материалы для реконструктивной те‑
рапии при травмах спинного мозга [18]. Модификация
полимера за счет присоединения положительно или
отрицательно заряженных молекул позволяет регули‑
ровать адгезию клеток, стимулирует аксональный рост.
«Нейрогель™» на основе PHMMA имплантировали
в эксперименте при компрессии спинного мозга через
14 недель после травмы, что приводило к улучшению
двигательных функций на 1–3 балла по шкале ВВВ в
течение 12 недель после имплантации [48]. В модели
полного пересечения спинного мозга у кошек нейро‑
гель также способствовал уменьшению объема гли‑
ального рубца и восстановлению движения в задних
конечностях [50].
Все синтетические материалы обладают одним
общим преимуществом – возможностью стандарти‑
зации свойства, в отличие от природных полимеров,
выделение которых из тех или иных источников может
каждый раз давать различные результаты. Основным
недостатком синтетических материалов является то,
что без дополнительных модификаций они не могут
поддерживать адгезию, рост клеток и регенерацию
аксонов, так как не несут соответствующих лигандов
для клеточных рецепторов. Для того чтобы усилить
адгезивные свойства, синтетические материалы мо‑
дифицируют, ковалентно пришивая специфические
пептиды. Так, на модели травмы спинного мозга изу‑
чена эффективность имплантации нейрогеля с им‑
мобилизованными RGD-пептидами, имплантация
которого стимулировала рост аксонов [49]. PHPMA
(в том числе модифицированный IKVAV-пептидами)
55
использовали в реконструктивной терапии травмы
головного мозга [11]. Гель способствовал росту аксонов
и новообразованию сосудов. Модификация синтети‑
ческого полимера пептидами ламинина усиливала его
регенераторные свойства.
Скорость биодеградации синтетических матери‑
алов также представляет собой важную проблему.
Имплантаты на основе метакриламида не разрушаются
в организме. Скорость деградации полимолочной и по‑
лигликолевой кислот, а также их сополимеров можно
контролировать за счет соотношения мономеров, но
продукты распада изменяют водородный показатель
в кислую сторону, что ограничивает количество имп‑
лантируемого материала [33].
Недостатки синтетических материалов в качестве
имплантатов при травмах центральной нервной систе‑
мы стимулируют изучение возможности применения
природных полимеров. Разрабатываются гели на осно‑
ве гиалуроновой кислоты – углевода, формирующего
аморфное вещество внеклеточного матрикса животных.
Гиалуроновую кислоту модифицируют добавлением
тиоловых групп, которые затем ковалентно сшива‑
ют через поли-(этиленгликоль)-диакрилат. Такие гели
поддерживали жизнеспособность и аксональный рост
нейронов дорзального ганглия цыпленка [19]. Однако
имплантация данных гиалуроновых гелей в область
травмы спинного мозга крыс не способствала его ре‑
генерации. Очевидно, что гиалуроновая кислота не
инициирует рост аксонов инкапсулированных в нее
нейронов. Внедрение гиалуронового геля в область по­
вреждения коры головного мозга крысы ингибировала
формирование глиального рубца, могла обеспечивать
миграцию клеток внутрь геля, но не поддерживала
аксональный рост [12]. Этого недостатка лишены те же
гели, модифицированные с помощью иммобилизован‑
ных RGD-фрагментов или молекул ламинина [12, 20].
В такие гели проникают не только клетки, но и активно
прорастают регенерирующие аксоны. В работе Парка и
др. [32] гели на основе гиалуроновой кислоты, модифи‑
цированной последовательностью ламинина IKVAV и
пептидами, чувствительными к металлопротеиназам,
способствовали восстановлению двигательных функ‑
ций крыс после травмы спинного мозга.
Для того чтобы стимулировать аксоногенез, гиалу‑
роновую кислоту также модифицируют при помощи ан‑
тител к рецептору Nogo-66. Это нейрональный рецептор,
связывающийся с тремя молекулами, ингибирующими
аксональный рост (Nogo-A, миелинассоциированный
гликопротеин и гликопротеин олигодендроцитов) [22].
В то время как гели на основе немодифицированной
гиалуроновой кислоты не стимулировали адгезию и
выживание клеток дорзального ганглия, анти-Nogo-66гиалуроновая кислота поддерживала жизнеспособность
клеток в культуре и стимулировала аксональный рост
[20]. Гели, модифицированные полилизином и антите‑
лами к Nogo-66 значительно стимулировали ангиогенез
и ингибировали формирование глиального рубца в
модели травмы спинного мозга [47].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
56
Таким образом, гиалуроновая кислота является
хорошим базовым материалом для формирования
гелей – основы будущих имплантатов. Однако без вве‑
дения дополнительных компонентов или химической
модификации гиалуронат не способствует регенера‑
ции нервной системы. Основным его недостатком, так
же как и других природных материалов животного
происхождения, является быстрая деградация. В ор‑
ганизме животных существует три типа ферментов,
расщепляющих гиалуроновую кислоту: гиалуронидаза,
β-D-глюкуронидаза и β-N-ацетил-гексозаминидаза
[30]. Известно, что продукты деградации гиалуроно‑
вой кислоты, олигосахариды и низкомолекулярные
фрагменты, обладают проангиогенными свойствами
[29]. Это способствует васкуляризации имплантата,
однако важно, чтобы он сохранял свою структуру до
тех пор, пока собственные регенерирующие ткани
организма не заменят имплантат.
Выходом в данной ситуации может стать исполь‑
зование природных материалов, например углеводов,
но не животного, а растительного происхождения.
Являясь натуральными биополимерами, они, с одной
стороны, максимально соответствуют свойствам ес‑
тественного внеклеточного матрикса, обладают био‑
совместимостью, нетоксичны и иммунологически
инертны. С другой стороны, скорость деградации
этих материалов в организме млекопитающих намного
ниже, чем биополимеров животного происхождения.
Различные углеводы растительного происхождения –
альгинаты, агароза, метилцеллюлоза – исследуются
как перспективные материалы для конструирования
искусственного внеклеточного матрикса.
Альгинаты – полисахариды, получаемые из бурых
водорослей. Альгиновая кислота представляет собой
линейный полимер, мономерами которого являются
(1–4)-связанная β-D-маннуроновая кислота или α-Lгулуроновая кислота, ковалентно соединенные друг с
другом в различной последовательности.
Полимеры альгиновой кислоты легко образуют
высокогидрофильные, иммунологически инертные
и биосовместимые гели при добавлении к ним ио‑
нов кальция. Культивирование обкладочных обоня‑
тельных клеток, шванновских клеток и стромальных
клеток красного костного мозга на альгинатном геле
трансформирует их в атипичные клетки сферичес‑
кой формы (метаболическая активность клеток при
этом ингибируется) [31]. Но когда альгинатный гель,
подвергнутый лиофильной сушке и представляю‑
щий собой губку, имплантировали в поврежденный
спинной мозг крыс, он стимулировал рост аксонов
[24]. Внедрение анизотропного капиллярного геля
на основе альгинатов в поврежденный шейный отдел
спинного мозга способствовало росту регенерирую‑
щих аксонов [33, 37].
Агароза – это полисахарид из красных водорослей.
Агарозу, так же как и альгинаты, применяют для ре‑
конструктивной терапии спинальных травм в ходе эк‑
спериментов на лабораторных животных. Наибольшее
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
применение нашли лиофильно высушенные гидрогели
агарозы, которые в виде губки вводили в область де‑
фекта спинного мозга. Такой клеточный каркас сохра‑
нял свою микроструктуру даже без дополнительных
поперечных сшивок [40]. Гели, которые имеют поры,
ориентированные параллельно продольной оси спин‑
ного мозга, создают каналы, по которым регенериру‑
ющие аксоны прорастают в имплантат, а внедрение
нейротрофических субстанций, таких как нейротро‑
фический фактор мозга (brain-derived neurotrophic
factor – BDNF), дополнительно стимулировало этот
процесс [41]. Однако, несмотря на успешное прорас‑
тание аксонов в каналы агарозного матрикса, отростки
нейронов не могли преодолеть границу между имплан‑
татом и тканью реципиента [16].
Также разрабатываются гели, которые полимери‑
зуются уже в месте дефекта, максимально заполняя
область травмы и обеспечивая поддержку регенерации
спинного мозга [23]. Имплантация геля, состоящего
только из агарозы, тем не менее, характеризовалась
достаточно выраженной астроцитарной реакцией на
границе имплантата. Внедрение липидных трубок с
нейротрофическим фактором мозга уменьшало раз‑
меры глиального рубца и стимулировало прорастание
аксонов в матрикс.
Материалы, состоящие только из растительных уг‑
леводов, применяют для лечения моделируемых травм
центральной нервной системы в виде лиофильно вы‑
сушенных губок. Однако более перспективными явля‑
ются все-таки материалы в форме гидрогелей, так как
они имитируют естественное внеклеточное вещество.
Гели на основе исключительно растительных углеводов
не поддерживают рост аксонов. Поэтому продолжается
исследование белковых матриксных материалов. Белки
внеклеточного матрикса животных обладают хоро‑
шими адгезионными свойствами, позволяют клеткам
мигрировать и поддерживают рост аксонов.
Коллагены – самые обильные белки во внекле‑
точном матриксе животных – активно изучаются в
качестве перспективных матриксных материалов для
создания имплантатов, в том числе и для лечения
травм центральной нервной системы.
Коллаген I типа – самый первый из биополимеров,
который начали использовать для культивирования
клеток in vitro и в качестве основы для тканевых и
клеточных имплантатов. Показана его эффективная
способность поддерживать культуры нейральных кле‑
ток в двумерных и трехмерных системах. Применение
коллагена в качестве консолидирующего субстрата в
модели травмы спинного мозга приводило к восста‑
новлению функционирования нервной системы [28].
Комплексный гидрогель, состоящий из двух типов
коллагена – коллагена птиц и коллагена млекопитающих,
запатентован под торговой маркой «Сферогель-Э» и
успешно проходит испытания [8]. Под руководством
П.А. Мотавкина в сотрудничестве с разработчиками
материала проводятся доклинические исследования,
и уже получены оригинальные экспериментальные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
данные по применению «Сферогеля-Э», имплантиро‑
ванного вместе с инкорпорированными обкладочными
нейроэпителиальными клетками на модели острой
спинальной травмы у крыс [1].
Матриксные материалы на основе коллагена I типа
для регенерации спинного мозга применяют в самых
различных формах. Например, в одном эксперимен‑
те в область травмы спинного мозга крыс внедряли
трубку из этого коллагена [39]. В другом варианте
эксперимента проксимальный и дистальный участки
соединили, обмотав их мембраной из коллагенов I
и III типов (BioGide membrane). Дополнительно жи‑
вотным помимо двух указанных видов имплантатов
ввели ту же коллагеновую мембрану, примыкающую
к дорзальному участку спинного мозга. Результаты
экспериментов показали, что мембрана на поверхности
проксимального участка спинного мозга эффектив‑
но ингибировала формирование глиального рубца.
Самой перспективной оказалась группа, в которой
дорзальный барьер сочетался с мембраной, окружа‑
ющей спинной мозг в месте травмы. Этот вариант
имплантата демонстрировал самые высокие показа‑
тели прорастания аксонов. Результаты других исследо‑
ваний показали, что имплантация трубки из хитозана,
заполненной коллагеном I типа, в область неполного
дефекта спинного мозга приводила к восстановлению
проводимости в спинном мозге [25]. На модели травмы
спинного мозга кролика коллаген I типа использовали
также в виде волокон [52].
Коллаген IV типа является компонентом глиально‑
го рубца, поэтому ему в процессе регенерации цент‑
ральной нервной системы первоначально отводилась
исключительно ингибиторная роль [26]. В то же время
исследования, проведенные на культурах нейральных
клеток, показали, что коллаген IV типа действует поразному в зависимости от концентрации белка [13].
Гели на основе агарозы, модифицированной ковалент‑
но связанным коллагеном IV типа, стимулировали рост
аксонов при концентрации коллагена до 300 мкг/мл,
более высокие концентрации угнетали рост аксонов.
Так как коллаген IV типа участвует в формировании
нервной системы, в миграции клеток и аксонов [35], то
очевидно, что использование его в качестве материала
для нейротрансплантации может принести успех при
условии подбора оптимальной концентрации.
Однако, несмотря на успехи в терапии травм цен‑
тральной нервной системы, белковые материалы не
лишены недостатков. Так же как и другие вещества
животного происхождения, они быстро разрушаются
в организме реципиента. Кроме того, матрикс, со‑
стоящий только из белков, не способен максимально
имитировать естественное внеклеточное окружение –
комплекс белков и углеводов. Для каждой ткани со‑
отношение этих полимеров уникально, и оно должно
учитываться при разработке искусственного матрикса
в регенеративной медицине.
Матригель – комплексный внеклеточный мат‑
рикс, получаемый путем солюблизации базальных
57
мембран, синтезируемых клетками мышиной сар‑
комы EHS (Engelbreth-Holm-Swarm sarcoma). В его
состав входят ламинин, коллаген IV, гепаран-сульфат
протеогликан, энтактин/нидоген. Матрикс содержит
трансформирующий фактор роста-β, эпидермальный
фактор роста, инсулиноподобный фактор роста, фак‑
тор роста фибробластов и др. Матригель использовали
для имплантации в поврежденный спинной мозг крыс
совместно с шванновскими клетками, что приводило
к прорастанию имплантата аксонами, кровеносными
сосудами, инфильтрацией макрофагами и фиброблас‑
тами [34]. Имплантация нейроэпителиальных клеток,
заключенных в матригель, в поврежденный спинной
мозг крыс также приводила к регенерации и частич‑
ному восстановлению функций [51]. Возможность
использования матригеля в качестве основы для био‑
полимерно-клеточных имплантатов рассматривается
и сейчас. Но эти исследования вряд ли найдут практи‑
ческое применение в репаративной медицине, так как,
являясь продуктом опухоли, матригель не позволяет
осуществлять контроль пролиферации имплантиру‑
емых клеток и, напротив, может стимулировать их
размножение и злокачественную трансформацию.
Ведутся разработки по созданию композитных
гелей, в которых в качестве углеводной составляющей
используют гиалуроновую кислоту. Например, колла‑
ген-гиалуроновый гель использовали как трехмерный
матрикс для культивирования шванновских клеток.
Клетки сохраняли жизнеспособность, секретировали
нейротрофические факторы. Добавление ламинина
усиливало их секреторный потенциал [43].
Были созданы и изучены двухкомпонентные мат‑
риксы, основанные на коллагене, как перспективные
материалы для реконструктивной терапии [17]. Один
из этих матриксов содержал в качестве дополняющего
коллаген компонента гиалуроновую, второй – альгино‑
вую кислоту. Фибробласты голосовых связок свиньи
внедрили в эти гели и культивировали в течение 4
недель. Установили, что матрикс, содержащий колла‑
ген-альгинат, является более подходящим для транс‑
плантации, так как этот гель менее подвержен сжатию
со временем и медленнее деградирует в организме.
Гели на основе альгинатов очень слабо поддержи‑
вают адгезию клеток нейробластомы [14]. Культиви‑
рование на поверхности альгинатных гелей, модифи‑
цированных ламининспецифичным пептидом YIGSR,
увеличивало адгезию клеток в 40 раз, стимулируя
при этом рост аксонов. Покрытие альгинатного геля
ламинином также увеличивало адгезию клеток, но не
стимулировало рост аксонов.
Композитные гели обладают рядом преимуществ.
Они имитируют естественный неклеточный матрикс
животных не только по химическому составу. Опти‑
мальное соотношение белков и углеводов позволяет
обеспечить необходимые реологические свойства ма‑
териала. Внедрение агарозы увеличивает эластические
свойства коллагеновых гелей [45]. Агарозный гель фор‑
мирует сеть внутри сети волокон коллагена, не нарушая
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
58
их структуры, однако влияет на миграцию клеток внут‑
ри таких гелей. Агароза замедляет инвазию глиальных
элементов внутрь гелей. Меняет также характер движе‑
ния клеток – с мезенхимального на амебоидное.
Включение углеводного компонента также влияет
на размер пор гидрогеля. B.M. Gillette et al. [15] создали
гидрогель, который состоит из двух компонентов, при‑
чем один из них формирует стабильную сеть полимера,
а степень полимеризации второго регулируется. Микро‑
структура коллагеновых фибрилл в двухкомпонентном
геле отличается от таковой в чистом коллагеновом геле.
Размер ячеи коллагеновой сетки в однокомпозитном
геле равен 16 мкм, в то время как в геле, состоящем из
коллагена и альгината, примерно 30 мкм, что не зависит
от состояния альгинатного геля, регулируемого концен‑
трацией ионов кальция. Установлено, что сами волокна
коллагена в присутствии альгината формируются более
длинными и толстыми. Полученные ранее данные о
размере волокон коллагена при полимеризации с гепа‑
рином подтверждают, что в присутствии гликополиме‑
ров сеть коллагена становится более рыхлой, а диаметр
волокон увеличивается [9].
Еще одно преимущество композитных гелей заклю‑
чается в том, что присутствие углеводных полимеров
замедляет деградацию белковых молекул. В искусст‑
венно синтезированном матриксе волокна коллагена
II типа, покрытые гиалуроновой кислотой (пришитой
при помощи диметиламинопропил карбодиимида),
более устойчивы к коллагеназе, а клетки, культиви‑
руемые в таком матриксе, лучше пролиферируют, чем
в коллагеновом геле [10]. В естественных условиях
гиалуроновая кислота ингибирует интерлейкин-1опосредованную активацию металлопротеиназ, раз‑
рушающих коллаген [42].
Следующим этапом в разработках искусственного
внеклеточного матрикса является создание трехкомпо‑
нентных гелей. Китайские ученые разработали биопо‑
лимерный матрикс, состоящий из коллагена, гиалуро‑
новой кислоты и хондроитинсульфата в соотношении
9:1:1 [46]. Такой матрикс со средним диаметром пор
109 мкм был более устойчивым к деградации и обладал
лучшими эластическими свойствами, чем гели только
из коллагена-хондроитинсульфата или коллагена и ги‑
алуроновой кислоты. Материал исследовали как средс‑
тво для лечения ожоговых ран. Матрикс стимулировал
прикрепление клеток и их пролиферацию, и в целом –
более быстрое заживление ран, чем в контроле.
Был разработан и изучен похожий по составу гель,
состоящий из коллагена, гиалуроновой кислоты и хи‑
тозана [27]. Как показали тесты на биосовместимость,
термостабильность, биостабильность оптимальное
соотношение компонентов (коллаген, гиалуроновая
кислота, хитозан) также составляет 9:1:1.
Композитный гелевый матрикс, состоящий из гиа‑
луроновой кислоты и ламинина, а также снабженный
комплексом ростовых факторов, имплантировали в
область дефекта спинного мозга крыс, что способство‑
вало восстановлению проводящих функций [38].
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
Результаты многочисленных исследований в области
использования искусственных и природных полимеров
для терапии травм центральной нервной системы пока‑
зывают, что ни один из полимеров сам по себе не обла‑
дает всеми свойствами, необходимыми для успешного
восстановления ее целостности и функционирования.
Только композитные материалы способны имитировать
структуры и функции естественного внеклеточного
матрикса, индуцировать нейрогенез, восстановление
проводниковых функций нервной системы, а также
способны подвергаться контролируемой биодеградации
с последующим замещением собственными тканевыми
структурами организма. Только такие материалы будут
в дальнейшем перспективны для разработки биоинже‑
нерных аналогов нервной ткани.
Следующим шагом в создании биополимерных
материалов для терапии травм центральной нервной
системы является структурирование матрикса. Компо‑
ненты матрикса должны создавать паттерн, направля‑
ющий рост регенерирующих аксонов. На сегодняшний
день существует два основных способа микрострукту‑
рирования искусственного внеклеточного матрикса:
литография и метод инжекторного напыления (струй‑
ной печати) [21, 36]. Методом многоканального инжек‑
торного напыления нейроиндукторный белок, мечен‑
ный флюоресцеина изотиоцианатом, наносили в виде
треков на поддерживающий слой матрицы (рис., а)*.
Нейральные стволовые клетки эмбрионального мозга
крысы в культуре формировали нейросферы (рис., б)*.
При их пересеве на микроструктурированные матри‑
цы, они ориентировались вдоль нанесенных треков
матриксного биополимера и дифференцировались в
нейроны и глиальные элементы (рис., в)*.
Таким образом, на современном этапе наиболее
перспективным направлением в разработке методов
лечения травм нервной системы является создание
микроструктурированных композитных матриксных
имплантатов, обладающих трехмерным паттерном
сигнальных молекул, регулирующих пролиферацию
и дифференцировку клеток, стимулирующих адгезию
и миграцию клеток, рост аксонов и восстановление
проводниковых функций мозга.
Литература
1. Брюховецкий И.С., Дюйзен И.В., Мотавкин ПА. Морфохимическая характеристика спинного мозга крыс после торакальной
сегментэктомии и трансплантации полимерного коллагенового
нейроматрикса «Сферогель-Э» с инкорпорированными обкладочными нейроэпителиальными клетками // Клеточная трансплантол. и тканевая инженерия. 2008. Т. 3, № 2. С. 57–62.
2. Мотавкин П.А. Об изменениях в поясничных и крестцовых
спинномозговых узлах с повреждением седалищного нерва //
Арх. патол. 1959. № 1. С. 34–44.
3. Мотавкин П.А., Баранов В.Ф. Люминесцентно-микроскопическая оценка состояния РНК протонейронов в условиях
ретроградной реакции // Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии, 1971. Т. LXI, № 7. С. 70–73.
4. Мотавкин П.А., Пиголкин Ю.И., Каминский Ю.В. Гистофизиология кровообращения в спинном мозге. М.: Наука,
1994. 233 с.
* На цветной вкладке, с. 72.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
5. Мотавкин П.А., Сидорова А.Г., Баранов В.Ф. Уоллеровская дегенерация и восстановительные реакции нейронов
собственного аппарата спинного мозга // Деп. ВИНИТИ
04.11.1992. № 3172-В92. 107 с.
6. Мотавкин П.А., Черток В.М. Гистофизиология сосудистых
механизмов мозгового кровообращения. М.: Медицина, 1980. 200 с.
7. Пиголкин Ю.И., Володин С.А., Шерстюк Б.В. и др. Морфофункциональная характеристика микроциркуляторного русла
спинного мозга при его экспериментальной травме // Вопр.
нейрохирургии. 1989. № 4. С. 30–31.
8. Ярыгин В.И., Банин В.В., Ярыгин К.И., Брюховецкий А.С.
Регенерация спинного мозга крыс после торакальной сегмент­
эктомии: рост и восстановление нервных проводников //
Морфология. 2006. Т. 129, № 1. С. 30–38.
9. Brightman A.O., Rajwa B.P., Sturgis J.E. et al. Time-lapse confocal
reflection microscopy of collagen fibrillogenesis and extracellular matrix assembly in vitro // Biopolymers. 2000. Vol. 54, No. 3. P. 222–234.
10. Chen Y.G., Lee, M.W., Tu Y.H. et al. Surface coupling of longchain hyaluronan to the fibrils of reconstituted type II collagen //
Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology. 2010. Vol. 37.
P. 222–226.
11. Cui F.Z., Tian W.M., Fan Y.W. et al. Cerebrum repair with PHPMA
hydrogel immobilized with neurite-promoting peptides in traumatic
brain injury of adult rat model // Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2003. Vol. 18, No. 6. P. 413–432.
12. Cui F.Z., Tian W.M., Hou S.P. et al. Hyaluronic acid hydrogel
immobilized with RGD peptides for brain tissue engineering //
Journal of Materials Science-Materials in Medicine. 2006. Vol. 17,
No. 12. P. 1393–1401.
13. Cullen D.K., Lessing M.C., LaPlaca M.C. Collagen-dependent
neurite outgrowth and response to dynamic deformation in threedimensional neuronal cultures // Annals of Biomedical Engineering.
2007. Vol. 35, No. 5. P. 835–846.
14. Dhoot N.O., Tobias C.A., Fischer I., Wheatley M.A. Peptidemodified alginate surfaces as a growth permissive substrate for
neurite outgrowth // Journal of Biomedical Materials Research
Part A, 2004. Vol. 71A, No. 2. P. 191–200.
15. Gillette B.M., Jensen J.A., Wang M.X. et al. Dynamic hydrogels:
switching of 3D microenvironments using two-component naturally
derived extracellular matrices // Advanced Materials, 2010. Vol. 22,
No. 6. P. 686–691.
16. Gros T., Sakamoto J.S., Blesch A. et al. Regeneration of long-tract
axons through sites of spinal cord injury using templated agarose
scaffolds // Biomaterials, 2010. Vol. 31, No. 26. P. 6719–6729.
17. Hahn M.S., Teply B.A., Stevens M.M. et al. Collagen composite
hydrogels for vocal fold lamina propria restoration // Biomaterials,
2006. Vol. 27, No. 7. P. 1104–1109.
18. Hejcl A., Lesny P., Pradny M. et al. Biocompatible Hydrogels in
Spinal Cord Injury Repair // Physiological research. 2008. Vol. 57.
P. S121–S132.
19. Horn E.M., Beaumont M., Shu X.Z., et al. Influence of cross-linked
hyaluronic acid hydrogels on neurite outgrowth and recovery from
spinal cord injury // Journal of Neurosurgery-Spine. 2007. Vol. 6,
No. 2. P. 133–140.
20. Hou S., Tian W., Xu Q. et al. The enhancement of cell adherence and
inducement of neurite outgrowth of dorsal root ganglia co-cultured
with hyaluronic acid hydrogels modified with Nogo-66 receptor
antagonist in vitro // Neuroscience. 2006. Vol. 137, No. 2. P. 519–529.
21. Hsu S.H., Su C.H., Chiu I.M. A novel approach to align adult
neural stem cells on micropatterned conduits for peripheral nerve
regeneration: a feasibility study // Artif. Organs. 2009. Vol. 33,
No. 1. P. 26–35.
22. Hunt D., Coffin R.S., Anderson P.N. The Nogo receptor, its ligands
and axonal regeneration in the spinal cord; a review // Journal of
Neurocytology. 2002. Vol. 31, No. 2. P. 93–120.
23. Jain A., Kim Y.T., McKeon R.J., Bellamkonda R.V. In situ gelling
hydrogels for conformal repair of spinal cord defects, and local
delivery of BDNF after spinal cord injury // Biomaterials. 2006.
Vol. 27, No. 3. P. 497–504.
59
24. Kataoka K., Suzuki Y., Kitada M. et al. Alginate, a bioresorbable
material derived from brown seaweed, enhances elongation of amputated axons of spinal cord in infant rats // Journal of Biomedical
Materials Research. 2001. Vol. 54, No. 3. P. 373–384.
25. Li X., Yang Z., Zhang A. et al. Repair of thoracic spinal cord injury
by chitosan tube implantation in adult rats // Biomaterials. 2009.
Vol. 30. P. 1121–1132.
26. Liesi P., Kauppila T. Induction of type IV collagen and other
basement-membrane-associated proteins after spinal cord injury
of the adult rat may participate in formation of the glial scar //
Experimental Neurology. 2002. Vol. 173, No. 1. P. 31–45.
27. Lin Y.C., Tan F.J., Marra K.G. et al. Synthesis and characterization
of collagen/hyaluronan/chitosan composite sponges for potential biomedical applications // Acta Biomaterialia. 2009. Vol. 5.
P. 2591–2600.
28. Ma W., Fitzgerald W., Liu Q.Y. et al. CNS stem and progenitor cell
differentiation into functional neuronal circuits in three-dimensional collagen gels // Experimental Neurology. 2004. Vol. 190,
No. 2. P. 276–288.
29. Mio K., Stern R. Inhibitors of the hyaluronidases // Matrix Biology.
2002. Vol. 21, No. 1. P. 31–37.
30. Necas J., Bartosikova L., Brauner P., Kolar J. Hyaluronic acid
(hyaluronan): a review // Veterinarni Medicina. 2008. Vol. 53,
No. 8. P. 397–411.
31. Novikova L.N., Mosahebi A., Wiberg M. et al. Alginate hydrogel
and matrigel as potential cell carriers for neurotransplantation //
Journal of Biomedical Materials, Research Part A. 2006. Vol. 77A,
No. 2. P. 242–252.
32. Park J., Lim E., Back S. et al. Nerve regeneration following spinal
cord injury using matrix metalloproteinase-sensitive, hyaluronic
acid-based biomimetic hydrogel scaffold containing brain-derived
neurotrophic factor // Journal of Biomedical Materials, Research
Part A. 2010. Vol. 93A, No. 3. P. 1091–1099.
33. Park T.G., Lu W.Q., Crotts G. Importance of in vitro experimental
conditions on protein release kinetics, stability and polymer degradation in protein encapsulated poly (D,L-lactic acid-co-glycolic
acid) microspheres // Journal of Controlled Release. 1995. Vol. 33,
No. 2. P. 211–222.
34. Pinzon A., Calancie B., Oudega M., Noga B.R. Conduction of impulses by axons regenerated in a Schwann cell graft in the transected
adult rat thoracic spinal cord // Journal of Neuroscience Research.
2001. Vol. 64. P. 533–541.
35. Perris R., Syfrig J., Paulsson M., Bronnerfraser M. Molecular
mechanisms of neural crest cell attachment and migration on types
I and IV collagen // J. Cell Science. 1993. Vol. 106. P. 1357–1368.
36. Phillippi J.A., Miller E., Weiss L. et al. Microenvironments engineered by inkjet bioprinting spatially direct adult stem cells toward
muscle- and bone-like subpopulations // Stem Cells. 2008. Vol. 26.
P. 127–134.
37. Prang P., Muller R., Eljaouhari A. et al. The promotion of oriented
axonal regrowth in the injured spinal cord by alginate-based anisotropic capillary hydrogels // Biomaterials. 2006. Vol. 27, No. 19. P.
3560–3569.
38. Rochkind S., Shahar A., Fliss D. Development of a tissue-engineered
composite implant for treating traumatic paraplegia in rats // European Spine Journal. 2006. Vol. 15. P. 234–245.
39. Sajjad S.M. Spinal cord regeneration via collagen entubulation:
master’s thesis. Massachusetts institute of technology, 2004. 57 p.
40. Stokols S., Tuszynski M.H. The fabrication and characterization
of linearly oriented nerve guidance scaffolds for spinal cord injury
// Biomaterials, 2004. Vol. 25, No. 27. P. 5839–5846.
41. Stokols S., Tuszynski M.H. Freeze-dried agarose scaffolds with
uniaxial channels stimulate and guide linear axonal growth following spinal cord injury // Biomaterials. 2006. Vol. 27, No. 3.
P. 443–451.
42. Surazynski A., Miltyk W., Czarnomysy R. et al. Hyaluronic acid
abrogates nitric oxide-dependent stimulation of collagen degradation in cultured human chondrocytes // Pharmacological Research.
2009. Vol. 60, No. 1. P. 46–49.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
60
43. Suri S., Schmidt C.E. Cell-Laden Hydrogel Constructs of Hyaluronic
Acid, Collagen, and Laminin for Neural Tissue Engineering // Tissue
Engineering, Part A. 2010. Vol. 16, No. 5. P. 1703–1716.
44. Teng Y.D., Lavik E.B., Qu X.L. et al. Functional recovery following
traumatic spinal cord injury mediated by a unique polymer scaffold seeded with neural stem cells // Proceedings of the National
Academy of Sciences of the United States of America. 2002. Vol. 99,
No. 14. P. 3024–3029.
45. Ulrich T.A., Jain A., Tanner K. et al. Probing cellular mechanobiology in three-dimensional culture with collagen–agarose matrices //
Biomaterials. 2010. Vol. 31. P. 1875–1884.
46. Wang W.H., Zhang M., Lu W. et al. Cross-linked Collagen-Chondroitin Sulfate-Hyaluronic Acid Imitating Extracellular Matrix
as Scaffold for Dermal Tissue Engineering // Tissue Eng. Part
C-Methods. 2010. Vol. 16. P. 269–279.
47. Wei Y.T., He Y., Xu C.L. et al. Hyaluronic acid hydrogel modified
with nogo-66 receptor antibody and poly-(L)-lysine to promote
axon regrowth after spinal cord injury // Journal of Biomedical
Materials Research, Part B-Applied Biomaterials. 2010. Vol. 95B,
No. 1. P. 110–117.
48. Woerly S., Doan V., Evans-Martin F. et al. Spinal cord reconstruction using NeuroGel (TM) implants and functional recovery after
chronic injury // Journal of Neuroscience Research. 2001. Vol. 66,
No. 6. P.1187–1197.
49. Woerly S., Pinet E., de Robertis L. et al. Spinal cord repair with
PHPMA hydrogel containing RGD peptides (NeuroGel) // Biomaterials. 2001. Vol. 22, No. 10. P. 1095–1111.
50. Woerly S., Doan V.D., Sosa N. et al. Prevention of gliotic scar formation by NeuroGel allows partial endogenous repair of transected
cat spinal cord // Journal of Neuroscience Research. 2004. Vol. 75,
No. 2. P. 262–272.
51. Xiao M., Klueber K.M., Lu C. et al. Human adult olfactory neural
progenitors rescue axotomized rodent rubrospinal neurons and
promote functional recovery // Exp. Neurol. 2005. Vol. 194. P. 12–30.
52. Yoshil S., Ito S., Shima M. et al. Functional restoration of rabbit
spinal cord using collagen-filament scaffold // Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 2009. Vol. 3, No. 1.
P. 19–25.
Поступила в редакцию 10.05.2011.
Biocompatible matrix implants from natural and
synthetic polymers as promising products intended
for treatment of degenerative and post-injury
diseases of central nervous system
Yu.S. Khotimchenko1, 2, A.V. Scheblyikina1, V.V. Kumeiko1, 2
1 A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology (17 Palchevskogo
St. Vladivostok 690041 Russia), 2 Far Eastern Federal University
(8 Sukhanova St. Vladivostok 690950 Russia)
Summary – The authors provide an overview of modern studies and
developments in the field of biocompatible implantable materials
designed for treating degenerative and post-injury pathologies of
central nervous system. As reported, the critical analysis of materi‑
als and their components derived from natural and synthetic poly‑
mers allows concluding that their application as matrix implants
can make it possible to recover the integrity of injured brain, adjust
supportive and trophic functions, and induce reparative processes
due to inner and implantable cell sources. The up-to-date state of
biomedical material sciences and tissue engineering for the needs
of neurotransplantology is characterised as analysis of capability of
materials to imitate the structure and functions of natural extra‑
cellular matrix, inducing neurogenesis and recovering conductive
functions of the nervous system, and capabilities of materials to be
exposed to controlled biodegradation with subsequent substitution
with tissue structures.
Key words: biocompatible polymers, matrix implants, brain injuries,
neurodegenerative diseases.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 54–60.
УДК 611.018.82:576.3
Стволовые клетки нейронального происхождения в мозге млекопитающих
В.Е. Охотин1, А.В. Ревищин2, Г.В. Павлова1
1 Институт
2 Институт
биологии гена РАН (119334 г. Москва, ул. Вавилова, 34/5),
проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (119071 г. Москва, Ленинский пр-т, 33)
Ключевые слова: стволовые клетки, нейроны, мозг, дифференцировка и трансплантация.
В последние 15 лет получены новые знания о стволовых клетках,
позволяющие по-новому понять функционирование нервной
ткани в норме и патологии. Показано, что пролиферирующие
стволовые клетки в дефинитивном мозге при определенных
условиях могут участвовать в репаративной регенерации, за‑
мещая погибшие элементы. Установлены геномные механизмы
управления пролиферацией и дифференцировкой стволовых
клеток. Показано их участие в генезе злокачественных опухолей
и тропизм этих клеток к опухолям. Данные факты открыва‑
ют новые направления в исследовании функционирования и
развития мозга. Нейтральные стволовые клетки могут быть
использованы для создания новых технологий, лечения нейро‑
дегенеративных и онкологических заболеваний мозга.
Стволовые клетки принято разделять на эмбриональ‑
ные, выделяемые из бластоцисты, и региональные,
получаемые из эмбрионов более поздних стадий разви‑
тия или из органов взрослых особей. Эмбриональные
Ревищин А.В. – канд. биол. наук, старший научный сотрудник
лаборатории сравнительной нейробиологии позвоночных ИПЭЭ РАН;
e-mail: revishchin@mail.ru
стволовые клетки мультипотентны, т.е. дают начало
производным всех зародышевых листков, включая и
клетки нервной системы. Развиваясь, они проходят ряд
этапов, формирующих пулы региональных стволовых
клеток с разными потенциальными возможностя‑
ми. Стволовые клетки взрослого организма в опреде‑
ленной степени ограничены в своих возможностях и
дают начало производным преимущественно одного
зародышевого листка. Они составляют тканевый вос‑
становительный резерв и способствуют замещению
дефектов в разных органах, включая и нервную сис‑
тему [27].
В настоящее время считается, что стволовая клет‑
ка должна удовлетворять трем основным условиям:
1) тоти- или мультипотентность, т.е. способность ге‑
нерировать различные типы клеток, 2) высокий про‑
лиферативный потенциал, 3) самовоспроизводимость
(т.е. способность воспроизводить идентичных себе
потомков в результате симметричных делений) [41].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Однако разнообразие клеток, которые могут быть
причислены к стволовым, во многих случаях выходит
за пределы этого определения. В настоящем обзоре
освещены лишь некоторые проблемы, связанные с
нейральными стволовыми клетками, с нашей точки
зрения представляющие наибольший интерес для
нейробиологии.
Нейральные стволовые клетки относятся к регио‑
нальным стволовым клеткам. Они найдены в централь‑
ной нервной системе взрослых животных и человека
в областях мозга, известных активным нейрогенезом:
субвентрикулярная зона латеральных желудочков и
зубчатая извилина гиппокампа. Пролиферативная
активность клеток этих областей мозга обнаружена
достаточно давно [7]. Позже было показано, что эти
регионарные клетки могут давать начало как астро‑
цитам, так и новым нейронам [43].
Стволовые клетки дефинитивного мозга локали‑
зуются в специальных нишах, структурные элементы
которых обеспечивают им идентичность и влияют на
пролиферативную активность [53]. Важнейшими ком‑
понентами этого микроокружения являются межкле‑
точные взаимодействия, взаимосвязь с кровеносными
сосудами, внеклеточный матрикс и специализирован‑
ная базальная мембрана [33, 38]. В субвентрикулярной
области большое значение имеет близость цереброспи‑
нальной жидкости латерального желудочка.
В зубчатой извилине нейрогенез происходит в ло‑
кусах, связанных с кровеносными сосудами [38]. Эн‑
дотелиальные клетки, периваскулярные макрофаги
и фибробласты секретируют митогены, трофические
факторы, влияющие на нейральные стволовые клетки
[21]. Базальная мембрана эндотелиоцитов содержит
большое количество гепарансульфата, способна свя‑
зывать и накапливать факторы, обеспечивающие про‑
странственные сигналы для стволовой клетки. Проли‑
феративные зоны взрослого мозга имеют как общие,
так и особые черты строения и функционирования.
Настоящие стволовые клетки локализуются в суб­
эпендимальном слое боковых желудочков. Их популя‑
ция состоит из трех классов: клеток класса А – молодых
нейробластов, относительно редко делящихся клеток
класса В, которые дают начало активно пролифериру‑
ющим клеткам класса C (рис. 1–3)* [16].
Второй основной зоной локализации нейральных
стволовых клеток взрослого мозга является зубча‑
тая фасция гиппокампальной формации. Стволовые
клетки ее субгранулярного слоя дают начало клеткампредшественникам, которые дифференцируются в
зрелые клетки-зерна и глиальные элементы. Значение
нейрогенеза во взрослом гиппокампе пока неясно.
Есть предположение, что новообразованные нервные
клетки включаются в формирование организованных
во времени следов долгосрочной памяти (рис. 4)* [2].
Как и в субэпендимальном слое боковых желу‑
дочков, в зубчатой извилине также найден сущес‑
твенный для нейрогенеза васкулярный компонент
* На цветной вкладке, с. 72–73.
61
ниши стволовых клеток [38]. Было показано, что 37%
пролиферирующих клеток зубчатой извилины явля‑
ются эндотелиальными прекурсорами. Нейральные
предшественники и ангиобласты пролиферируют в
общих гнездах, связанных с микрососудами, а значит,
и с базальной мембраной.
Клетки, отвечающие критериям стволовых, обнару‑
жены, например, в новой коре [19]. Предполагают, что
повреждение головного мозга или воздействие росто‑
вых факторов может активировать эти «дремлющие»
стволовые клетки и запустить программу нейрогенеза
[37]. Следует, однако, отметить, что вопрос о новооб‑
разовании нейронов в коре головного мозга взрослых
животных и человека остается не до конца решенным
и противоречивым. Авторы приходят к выводу об
отсутствии процессов новообразования нейронов в
новой коре взрослых людей и считают, что эти процес‑
сы ограничиваются перинатальным периодом [11].
Постоянная популяция пролиферирующих в те‑
чение всей жизни индивидуума мультипотентных
стволовых клеток находится в обонятельном эпите‑
лии млекопитающих. Образующиеся при делении
клетки проходят несколько стадий дифференциации
и замещают погибающие обонятельные рецепторные
нейроны [30]. Нейральные стволовые клетки выделены
из обонятельной области слизистой оболочки человека,
крысы и мыши [15].
Источником нейральных стволовых клеток в моз‑
жечке считают герминальный слой, существующий
в раннем постнатальном периоде развития живот‑
ных и обычно редуцирующийся во взрослом состо‑
янии. Нейральные стволовые клетки постнатального
мозжечка мыши в условиях культуры тканей могут
дифференцироваться в астроциты, олигодендроциты
и нейроны [26]. Одним из источников нейральных
стволовых клеток является нервный гребень. Часть
его клеток в головном отделе превращается в стволо‑
вые клетки сосудистых сплетений. Некоторые типы
нейроглиальных клеток мозга взрослых млекопита‑
ющих также обладают свойствами стволовых клеток,
будучи пересаженными в культуру. Так, например,
NG2-протеогликан-иммунопозитивные клетки in vitro
дифференцируются в электровозбудимые нейроны,
астроциты и олигодедроциты [8].
Исследования нейральных стволовых клеток дали
стимул для развития новых направлений в клеточной
биологии и медицине. Эти исследования коснулись как
теоретических основ патологии нервной системы, так
и методических аспектов восстановительной медици‑
ны. Количество опубликованных данных так велико,
что мы вынуждены ограничиться фрагментарным
описанием новых потенциальных терапевтических
подходов.
В настоящее время перспективы возможных при‑
менений нейральных стволовых клеток в медицине
можно подразделить на два основных направления.
Это, во-первых, применение клеток, полученных из
определенного источника и размноженных и/или
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62
модифицированных в условиях in vitro, для трансплан‑
тации в больной организм; во-вторых, это фармако‑
логическая активация собственных стволовых клеток
организма для репаративной регенерации поврежден‑
ных органов и тканей. Экспериментальные работы по
клеточной трансплантологии можно подразделить на
множество поднаправлений согласно исходному кле‑
точному материалу, цели и способам его применения.
Трансплантационная стратегия прменения ство‑
ловых клеток типа А в лечении нейродегенеративных
заболеваний и травм требует разработки технологии
получения, наращивания и подготовки подходящего
для лечения трансплантационного клеточного матери‑
ала. Есть несколько источников стволовых и более или
менее дифференцированных клеточных популяций,
пригодных для размножения и последующего приме‑
нения для клеточной терапии. Одним из них является
фетальный мозг человека. Диссоциированные клетки
фетального мозга помещаются в бессывороточную
среду с ростовыми факторами. В этих условиях раз‑
множаются в основном стволовые клетки и таким
образом происходит обогащение ими культивируемой
популяции. Получают стволовые клетки из фетального
мозга грызунов и фетального мозга человека [20, 40,
50]. Эти клетки оказались способными давать начало
зрелым нервным и глиальным клеткам in vitro и in vivo
[3, 14, 39, 40, 48, 50]. После трансплантации в мозг они
способны мигрировать к зонам повреждения. Чаще
мигрируют и включаются в ткань мозга реципиента
коммитированные элементы [3, 42].
Многие нейродегенеративные заболевания харак‑
теризуются отмиранием нейронов определенного фе‑
нотипа. Например, при паркинсонизме погибают допа‑
минергические нейроны черной субстанции. В подоб‑
ном случае для восстановления функции необходимы
клетки, дифференцированные или коммитированные
к развитию в определенном направлении. В случае бо‑
лезни Паркинсона нужны допаминергические нейроны.
Трансплантация клеток из фетального среднего мозга
в неостриатум экспериментальных моделей паркин‑
сонизма приводит к уменьшению симптомов болезни
[36]. Однако трансплантация фетальных среднемоз‑
говых клеток больным болезнью Паркинсона имела
весьма ограниченную клиническую эффективность
и позже приводила к медикаментозно-независимой
дискинезии [22].
Одной из причин неудачных последствий транс‑
плантации оказалась неоднородность популяции
фетальных среднемозговых клеток [24]. Подсадка
очищенных популяций клеток в стриатум крыс с мо‑
делированым паркинсонизмом приводила к функци‑
ональному выздоровлению [46]. Применение обога‑
щенных популяций для лечения болезни Паркинсона,
возможно, окажется более результативным. Однако
получение материала, достаточного для транспланта‑
ции, здесь затруднительно.
Применение стволовых нервных клеток для терапии
имеет существенные препятствия. Как и популяции
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
фетальных клеток, производные из культуры неод‑
нородны даже после тщательной селекции и могут
содержать кроме необходимых, например, для лечения
паркинсонизма допаминергических, еще и ГАМК-ер‑
гические нейроны и глиальные элементы [18]. Хорошо
известна туморогенная активность культур стволовых
клеток [12]. Таким образом, перспективы исполь‑
зования стволовых клеток в трансплантационной
терапии нейродегенеративных заболеваний заманчи‑
вы, но требуют решения серии вопросов, связанных
с безопасностью применения клеточных популяций.
Не менее реальной представляется перспектива
использования для клеточной терапии стволовых кле‑
ток, полученных из взрослого организма. Наибольший
интерес как источник клеток имеет костный мозг. Со
времени публикации M.A. Eglitis и E. Mezey (1997) о
дифференцировке стволовых клеток костномозгового
происхождения не только в микроглиальные, но и в
макроглиальные элементы, вышло множество работ,
посвященных этому вопросу. В частности, было по‑
казано, что костномозговые клетки, трансплантиро‑
ванные мышам, собственный костный мозг которых
был разрушен облучением, мигрируют в головной
мозг и там дают начало нейронам [13]. Полученные
на экспериментальных животных данные подтверж‑
дены на материале, полученном от пациентов женс‑
кого пола, которым в свое время была произведена
пересадка костного мозга от доноров мужского пола.
После сметри этих пациентов найдены клетки, содер‑
жащие Y-хромосому, несущие нейральные маркеры
[34]. Изолированные стволовые клетки костного мозга
в условиях культуры могут быть индуцированы к
дифференцировке в сторону нейрального ряда с по‑
мощью различных биогенных факторов [47]. При этом
исходные стромальные стволовые элементы костного
мозга экспрессируют не только мезенхимальные, но и
энтодермальные и эктодермальные гены [49, 54].
Наличие терапевтического потенциала обнаружено
и у стволовых клеток обонятельного эпителия [30].
Имеющиеся в нем популяции нейральных стволовых
клеток, пролиферирующих в течение всей жизни, мож‑
но использовать в качестве аутологического материала
для трансплантации при травматических поврежде‑
ниях и дегенеративных заболеваниях центральной
нервной системы.
Применение в терапии стволовых клеток взрослого
организма может оказаться очень перспективным во
многих отношениях. В этом случае возможно примене‑
ние для лечения больных их собственных клеток, что
снимает проблему тканесовместимости. Снимаются
также морально-этические проблемы, связанные с
использованием абортного материала. Туморогенный
потенциал этих клеток намного ниже, чем гетероген‑
ных элементов. Следует отметить, что нейрональная
дифференцировка стволовых клеток мезенхимального
происхождения в культуре и в организмах подопыт‑
ных животных постоянно подвергается сомнению
[31, 45, 51].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Заместительная клеточная терапия, основанная на
мобилизации эндогенных прекурсоров, имеет преиму‑
щества. Одним из них является отсутствие необходи‑
мости получения и трансплантации в патологический
мозг посторонних клеточных элементов. Описанные
выше процессы пролиферации и нейрональной диф‑
ференцировки в нескольких зонах взрослого мозга ос‑
тавляют возможность мобилизовать имеющиеся новые
нейробласты для замещения погибших нейронов. При‑
нципиальная возможность замещения ограниченной
популяции погибших нейронов эндогенными клетками
типа В показана Magavi et al. [28] в экспериментах на мы‑
шах. Однако известно, что возможность механизма за‑
мещения погибших нейронов в мозге ограничена. Кроме
того, нормальная реакция ткани мозга на массивные
повреждения, например при ишемических инсультах
и травмах, идет по глиальному пути, способствуя на‑
растанию глиофибриллярного рубца, не совместимого
с функциональным восстановлением [6].
Для успешного восполнения утраченных нейронов
необходимо направить их миграцию к областям деге‑
нерации. В последнее время получены многочисленные
данные о цитокинах и факторах роста, влияющих на
миграцию нейробластов в области мозга, поврежден‑
ные инфарктом. Так, например, эритропоэтин, введен‑
ный интрацеребровентрикулярно, уменьшает объем
инфарктной зоны [52]. Безопасность и эффективность
применения эритропоэтина для лечения постинфарк‑
тных больных подтверждены в клинических наблю‑
дениях [17]. Сходный нейропротективный эффект,
подтвержденный поведенческими тестами, оказывает
системное введение Erythropoiesis-stimulating Protein’а
Darbepoetin Alfa [9]. Уменьшение объема инфарктной
зоны под воздействием системного введения другого
гемопоэтического фактора (G-CSF) обусловлено как
его непосредственным нейропротективным действием,
так и стимуляцией нейрональной дифференцировки
стволовых клеток.
Исследования, проведенные в лаборатории S.T. Car­
mi­chael [35], показали, что важную роль в миграции
нейробластов к очагу ишемии играет локальный и
ранний ангиогенез. Блокада ангиогенеза эндостатином
десятикратно уменьшала количество мигрировавших
нейробластов вокруг периинфарктной зоны. Усиленно
экспрессируемый после инфаркта эндотелиальными
клетками ангиопоэтин регулирует дифференциров‑
ку и миграцию стволовых клеток через рецепторы
соответственно CXCR4 and Tie2 [44]. При системном
введении ангиопоэтина значительно увеличивалось
количество нейробластов в периинсультной зоне [35].
Системное введение этого фактора роста приводило к
ускоренному восстановлению поведенческих реакций
в течение первых 10 дней после инфаркта [35]. Еще
одним примером хемокина, способствующего мигра‑
ции нейральных прогениторов к месту воспаления в
нервной системе, является Monocyte Chemoattractant
protein-1 (MCP-1). В экспериментах на переживаю‑
щих срезах гиппокампа показано, что этот хемокин
63
вызывает усиление миграции нейральных прогенито‑
ров к месту воспаления, вызванного локальным вве‑
дением цитокинов, бактериального токсина, вирусов
и их белков [10].
Хемофакторы и цитокины оказывают влияние не
только на гемопоэз, но и на процессы нейрогенеза.
По-видимому, источником новых нейронов во всех
этих случаях являются герминативные зоны взрослого
мозга.
Возможности направленной мобилизации внут‑
реннего репаративного потенциала мозга для лечения
последствий нейродегенеративных заболеваний, по‑
жалуй, наиболее близкая к практике область терапии,
использующая знания о биологии стволовых клеток.
Применение этих методов не связано с опухолевой опас‑
ностью, тканесовместимостью и этическими проблема‑
ми. Единственным ограничением здесь служит малая
мощность пролиферативных возможностей мозга.
Большое значение для разработки новых методов
лечения злокачественных опухолей, и в частности
опухолей мозга, имеют стволовые клетки типа С, ока‑
зывающие терапевтическое воздействие на опухоль.
Лечение мозговых опухолей, особенно глиом, пред‑
ставляет чрезвычайно сложную задачу из-за трудности
преодоления гематоэнцефалического барьера, с одной
стороны, и высокой инвазивности этих опухолей –
с другой. Новый импульс, который противоопухолевая
терапия мозга получила в результате недавних откры‑
тий в области биологии стволовых клеток, состоит в
выявлении того факта, что стволовые клетки обладают
тропизмом к локальным патологиям и, в частности,
к злокачественным опухолям мозга [55]. В первона‑
чальном исследовании было показано, что крысиные
и человеческие стволовые клетки, инъецированные в
экспериментально вызванную глиому в мозге крыс, не
только экстенсивно распределяются в теле опухоли, но
и преследуют раковые клетки, агрессивно мигрирую‑
щие в окружающую паренхиму мозга. Будучи инъе‑
цированы поодаль (в том числе и в противоположное
полушарие), эти клетки мигрируют по направлению
к телу опухоли, а введенные в кровь накапливались
в глиоме. В этой работе также было показано, что
нейрональные стволовые клетки, экспрессирующие
терапевтический трансгенный белок, сохраняют свою
способность к преследованию опухолевых клеток и
таким образом могут быть использованы в онкологии
как средство доставки антиопухолевых препаратов
непосредственно к терапевтическим мишеням [1].
Опухолевым тропизмом обладают не только эк‑
зогенные, но и эндогенные стволовые клетки. Спустя
14 дней после подсадки клеток глиобластомы они
окружали опухоль в несколько слоев. Накопление
эндогенных прекурсоров в опухоли увеличивало про‑
должительность выживания подопытных животных.
В настоящее время известно несколько возможных
механизмов, ответственных за опухолевый тропизм
стволовых клеток. Одним из важнейших является
хемокин-лигандная система.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
64
Накопление в опухолях мозга нейрональных ство‑
ловых клеток, введенных в кровь, также обусловлено
взаимодействием Stromal cell-derived factor-1 (SDF‑1) с
рецептором С-Х-С 4-го типа (C-X-C chemokine receptor
type 4 – CXCR4). В экспериментах in vitro было по‑
казано, что функциональное блокирование SDF-1α
на опухолевых эндотелиальных клетках с помощью
антител значительно редуцировало и трансэндотели‑
альную миграцию нейрональных стволовых клеток
[5]. Сигналы, привлекающие последние к телу опухоли,
могут происходить не только от опухолевых, но и от
неопухолевых элементов: эндотелия и неопухолевых
периваскулярных клеток [29]. В связи с этим уместно
вспомнить, что опухолевые эндотелиальные клетки
обладают воспалительным фенотипом с конституи‑
тивной экспрессией классических эндотелиальных
адгезивных молекул [4]. Опухолевый тропизм нейро‑
нальных стволовых клеток может быть следствием вос‑
палительного механизма, составной частью которого
является активизация SDF-1/CXCR4-пути [25].
При воспалительных процессах в мозге, и в том
числе при опухолях, могут экспрессироваться и дру‑
гие хемокины, например I-TAC, IP-10 [32]. Эти хемо‑
кины также могут участвовать в управлении мигра‑
цией клеток – носителей их рецепторов. Показана
принципиальная возможность создания искусствен‑
ных клеточных векторов, обладающих тропизмом к
опухолям из клеток, изначально не обладающих этим
свойством [23].
Знания о стволовых нервных клетках существенно
расширяют общепринятые представления о репарации
в центральной и периферической нервной системе,
однако не отменяют основные положения существу‑
ющей в нейробиологии парадигмы. Действительно,
о том, что нервная система в определенной степени,
хотя и ограниченной, обнаруживает способности к
регенеративным процессам, было известно и раньше, а
постулат о неспособности зрелых нервных клеток мозга
к делению in vivo результаты исследования стволовых
клеток не опровергают. Концепции о неограничен‑
ной трансформации стволовых клеток и, тем более, о
процессах трансдифференцировки часто основаны на
недостаточном количестве фактического материала,
носят преувеличенный характер. Во многих случа‑
ях уместнее говорить не о трансдифференцировке, а
о трансдетерминации еще не дифференцированных
мультипотентных клеток. Кроме того, нервная система
отнюдь не нафарширована стволовыми элементами.
Имеется весьма ограниченное количество центров,
которые их содержат, мощность процессов регенерации
мозга невысока, а скорость пролиферации стволовых
и прогениторных клеток с возрастом убывает. С дру‑
гой стороны, открытие нейральных стволовых клеток
взрослого мозга млекопитающих и человека затронуло
самое основание наших знаний о биологии ткани мозга
и привело к существенной перестройке всей системы
знаний о ней. Эта перестройка еще далеко не закончена.
Во многих нормальных и патологических процессах в
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
нервной системе обнаруживается участие стволовых
клеток. Полученные знания позволяют создавать новые
направления в лечении заболеваний нервной системы.
Литература
1. Aboody K.S., Brown A., Rainov N.G. et al. Neural stem cells display extensive tropism for pathology in adult brain: evidence from
intracranial gliomas // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. Vol. 97.
P. 12846–12851.
2. Aimone, J.B., Wiles, J., Gage, F.H. Potential role for adult neurogenesis in the encoding of time in new memories // Nat. Neurosci.
2006. Vol. 9. P. 723–727
3. Aleksandrova M.A., Saburina I.N., Poltavtseva R.A. et al. Behavior
of human neural progenitor cells transplanted to rat brain // Brain
Res. Dev. Brain Res. 2002. Vol. 134. P. 143–148.
4. Allport J.R., Weissleder R. Murine Lewis lung carcinoma–derived
endothelium expresses markers of endothelial activation and
requires tumor-specific extracellular matrix in vitro // Neoplasia.
2003. Vol. 5. P. 205–217.
5. Allport J.R., Shinde Patil V.R., Weissleder R. Murine neuronal
progenitor cells are preferentially recruited to tumor vasculature
via alpha4–integrin and SDF-1-alpha-dependent mechanisms //
Cancer Biol Ther. 2004. Vol. 3. P. 838–844.
6. Alonso G. NG2 proteoglycan–expressing cells of the adult rat brain:
possible involvement in the formation of glial scar astrocytes following stab wound // Glia. 2005. Vol. 49. P. 318–338
7. Altman J., Das G.D. Autoradiographic and histological evidence
of postnatal hippocampal neurogenesis in rats // J. Comp. Neurol.
1965. Vol. 124. P. 319–335
8. Belachew S., Chittajallu R., Aguirre A.A. et al. Postnatal NG2
proteoglycan–expressing progenitor cells are intrinsically multipotent and generate functional neurons // J. Cell Biol. 2003. Vol.161.
P. 169–86.
9. Belayev L., Khoutorova L., Zhao W. et al. Neuroprotective effect of darbepoetin alfa, a novel recombinant erythropoietic
protein, in focal cerebral ischemia in rats // Stroke. 2005. Vol.36.
P. 1065–1070.
10. Belmadani A., Tran P.B., Ren D., Miller R.J. Chemokines regulate
the migration of neural progenitors to sites of neuroinflammation
// J. Neurosci. 2006. Vol. 26. P. 3182–3191.
11. Bhardwaj R.D., Curtis M.A., Spalding K.L. et al. Neocortical
neurogenesis in humans is restricted to development // Proc. Natl.
Acad. Sci. USA. 2006. Vol. 103. P. 12564–12568.
12. Bjorklund L.M., Sanchez-Pernaute R., Chung S. et al. Embryonic
stem cells develop into functional dopaminergic neurons after transplantation in a Parkinson rat model // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
2002. Vol. 99. P. 2344–2349
13. Brazelton T.R., Rossi F.M., Keshet G.I. et al. From marrow to brain:
expression of neuronal phenotypes in adult mice // Science. 2000.
Vol. 290. P. 1775–1779.
14. Brustle O., Jones K.N., Learish R.D. et al. Embryonic stem cell–
derived glial precursors: a source of myelinating transplants //
Science. 1999. Vol. 285. P. 754–756.
15. Chen X., Fang H., Schwob J. EMultipotency of purified, transplanted globose basal cells in olfactory epithelium // J. Comp. Neurol.
2004. Vol. 469. P. 457–474.
16. Doetsch F., Garcia-Verdugo J.M., Alvarez-Buylla A. Regeneration
of a germinal layer in the adult mammalian brain // Proc. Natl.
Acad. Sci. USA. 1999. Vol. 96. P. 11619–11624.
17. Ehrenreich H., Hasselblatt M., Dembowski C. et al. Erythropoietin
therapy for acute stroke is both safe and beneficial // Mol. Med.
2002. Vol. 8. P. 495–505.
18. Goridis C., Rohrer H. Specification of catecholaminergic and serotonergic neurons // Nat. Rev. Neurosci. 2002. Vol. 3. P. 531–541.
19. Gould E., Reeves A.J., Fallah M. et al. Hippocampal neurogenesis
in adult old world primates // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999.
Vol. 96. P. 5263–5267.
20. Gritti A., Parati E.A., Cova L. et al. Multipotential stem cells from
the adult mouse brain proliferate and self–renew in response to basic
fibroblast growth factor // J. Neurosci. 1996. Vol. 16. P. 1091–1100.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
21. Gritti A., Frolichsthal-Schoeller P., Galli R., Vescovi A.L. Epidermal
and fibroblast growth factors behave as mitogenic regulators of for a
single multipotent stem–like cell population from the subventricular
region of the adult mouse forebrain // J. Neurosci. 1999. Vol. 19.
P. 3287–3297.
22. Hagell P., Cenci, M. A. Dyskinesias and dopamine cell replacement
in Parkinson›s disease: a clinical perspective // Brain Res. Bull.
2005. Vol. 68. P. 4–15.
23. Honeth G., Staflin K., Kalliomaki S., Lindvall M., Kjellman C.
Chemokine-directed migration of tumor-inhibitory neural progenitor cells towards an intracranially growing glioma // Exp. Cell Res.
2006. Vol. 312. P. 1265–1276.
24. Iacovitti L., Stull N.D., Jin H. Differentiation of human dopamine
neurons from an embryonic carcinomal stem cell line // Brain Res.
2001. Vol. 912. P. 99–104.
25. Imitola J., Raddassi K., Park K.I. et al. Directed migration of neural
stem cells to sites of CNS injury by the stromal cell–derived factor
1alpha/CXC chemokine receptor 4 pathway // Proc. Natl. Acad. Sci.
USA. 2006. Vol. 101. P. 18117–18122.
26. Lee A., Kessler J.D., Read T.A. et al. Isolation of neural stem
cells from the postnatal cerebellum // Nat. Neurosci. 2005. Vol. 8.
P. 723–729.
27. Loseva E.V. Neurotransplantation of the fetal tissue and compensatory–restorative processes in the recipient nervous system // Usp.
Fiziol. Nauk. 2001. Vol. 32. P. 19–37.
28. Magavi S.S., Leavitt B.R., Macklis J.D. Induction of neurogenesis in
the neocortex of adult mice // Nature. 2000. Vol. 405. P. 951–955.
29. Mapara K.Y., Stevenson C.B., Thompson R.C., Ehtesham M. Stem
cells as vehicles for the treatment of brain cancer // Neurosurg. Clin.
N. Am. 2007. Vol. 18. P. 71–80.
30. Marshall C.T., Lu C., Winstead W. et al. The therapeutic potential
of human olfactory–derived stem cells // Histol. Histopathol. 2006.
Vol. 21. P. 633–643.
31. Massengale M., Wagers A.J., Vogel H., Weissman I.L. Hematopoietic cells maintain hematopoietic fates upon entering the brain // J.
Exp. Med. 2005. Vol. 201. P. 1579–1589.
32. McColl S.R., Mahalingam S., Staykova M. et al. Expression of rat
I-TAC/CXCL11/SCYA11 during central nervous system inflammation: comparison with other CXCR3 ligands // Lab Invest. 2004.
Vol. 84. P. 1418–1429.
33. Mercier F., Kitasako J.T., Hatton G.I. Anatomy of the brain neurogenic zones revisited: fractones and the fibroblast/macrophage
network // J. Comp. Neurol. 2002. Vol. 451. P. 170–188.
34. Mezey E., Key S., Vogelsang G. et al. Transplanted bone marrow
generates new neurons in human brains // Proc. Natl. Acad. Sci.
USA. 2003. Vol. 100. P. 1364–1369.
35. Ohab J.J., Fleming S., Blesch A., Carmichael S.T. A neurovascular
niche for neurogenesis after stroke // J. Neurosci. 2006. Vol. 26.
P. 13007–13016.
36. Olanow C.W., Kordower J.H., Freeman T.B. Fetal nigral transplantation as a therapy for Parkinson›s disease // Trends Neurosci.
1996. Vol. 19. P. 102–109.
37. Palmer T.D., Markakis E.A., Willhoite A.R. et al. Fibroblast growth
factor 2 activates a latent neurogenic program in neural stem cells
from diverse regions of the adult CNS // J. Neurosci. 1999. Vol. 19.
P. 8487–8497.
38. Palmer T.D., Willhoite A.R., Gage F.H. Vascular niche for adult
hippocampal neurogenesis // J. Comp. Neurol. 2000. Vol. 425.
P. 479–494.
39. Parker M.A., Anderson J.K., Corliss D.A. et al. Expression profile
of an operationally–defined neural stem cell clone // Exp. Neurol.
2005. Vol. 194. P. 320–332.
40. Poltavtseva R.A., Marey M.V., Aleksandrova M.A. et al. Evaluation
of progenitor cell cultures from human embryos for neurotransplantation // Brain Res. Dev. Brain Res. 2002. Vol. 134. P. 149–154.
41. Potten C.S., Loeffler M. Stem cells: attributes, cycles, spirals, pitfalls
and uncertainties. Lessons for and from the crypt // Development.
1990. Vol. 110. P. 1001–1020.
65
42. Revishchin A.V., Aleksandrova M.A., Podgornyi O.V. et al. Human
fetal neural stem cells in rat brain: effects of preculturing and transplantation // Bull. Exp. Biol. Med. 2005. Vol. 139. P. 213–216.
43. Reynolds B.A., Weiss S. Generation of neurons and astrocytes from
isolated cells of the adult mammalian central nervous system //
Science. 1992. Vol. 255. P. 1707–1710.
44. Robin A.M., Zhang Z.G., Wang L. et al. Stromal cell–derived factor
1alpha mediates neural progenitor cell motility after focal cerebral
ischemia // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2006. Vol. 26. P. 125–134.
45. Roybon L., Ma Z., Asztely F. et al. Failure of transdifferentiation
of adult hematopoietic stem cells into neurons // Stem Cells. 2006.
Vol. 24. P. 1594–1604.
46. Sawamoto K., Nakao N., Kobayashi K. et al. Visualization, direct
isolation, and transplantation of midbrain dopaminergic neurons
// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. Vol. 98. P. 6423–6428.
47. Scintu F., Reali C., Pillai R. et al. Differentiation of human bone
marrow stem cells into cells with a neural phenotype: diverse effects
of two specific treatments // BMC Neurosci. 2006. Vol. 7. P. 14.
48. Suslov O.N., Kukekov V.G., Ignatova T.N., Steindler D.A. Neural
stem cell heterogeneity demonstrated by molecular phenotyping of
clonal neurospheres // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. Vol. 99.
P. 14506–14511.
49. Tremain N., Korkko J., Ibberson D. et al. MicroSAGE analysis of
2,353 expressed genes in a single cell–derived colony of undifferentiated human mesenchymal stem cells reveals mRNAs of multiple
cell lineages // Stem Cells. 2001. Vol. 19. P. 408–418.
50. Vescovi A.L., Parati E.A., Gritti A. et al. Isolation and cloning of
multipotential stem cells from the embryonic human CNS and
establishment of transplantable human neural stem cell lines by
epigenetic stimulation // Exp. Neurol. 1999. Vol. 156. P. 71–83.
51. Vitry S., Bertrand J.Y., Cumano A., Dubois-Dalcq M. Primordial hematopoietic stem cells generate microglia but not myelin–
forming cells in a neural environment // J. Neurosci. 2003. Vol. 23.
P. 10724–10731.
52. Wang L., Zhang Z., Wang Y. et al. Treatment of stroke with erythropoietin enhances neurogenesis and angiogenesis and improves neurological function in rats // Stroke. 2004. Vol. 35. P. 1732–1737.
53. Watt F.M., Hogan B.L. Out of eden: stem cells and their niches //
Science. 2004. Vol. 287. P. 1427–1430.
54. Woodbury D., Reynolds K., Black I.B. Adult bone marrow stromal
stem cells express germline, ectodermal, endodermal, and mesodermal genes prior to neurogenesis // J. Neurosci. 2002. Vol. 69.
P. 908–917.
55. Yip S., Aboody K.S., Burns M. et al. Neural stem cell biology may
be well suited for improving brain tumor therapies // Cancer. 2003.
Vol. 9. P. 189–204.
Поступила в редакцию 23.03.2011.
Stem cells of neuronal origin in mammal’s brain
V.E. Okhotin1, A.V. Revischin2, G.V. Pavlova1
1 Institute of Gene Biology, RAS (34/5 Vavilova St. Moscow 119334
Russia), 2 A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution
(33 Leninskiy Av. Moscow 119071 Russia)
New knowledge about stem cells that make it possible to in a new
light interpret the functioning of nervous tissue in health and dis‑
ease has been obtained during the last fifteen years. As reported,
the proliferating stem cells in a definitive brain under certain con‑
ditions can be involved in reparative regeneration by substituting
dead elements. The authors identify genome mechanisms of regu‑
lating proliferation and differentiation of stem cells and point out
their role in producing malignant tumours and tropism of these
cells to the tumours. These data open new opportunities for study‑
ing brain functioning and development. The neutral stem cells can
be used to develop new technologies, treat neurogenerative and on‑
cological diseases of brain.
Key words: stem cells, neurons, brain, differentiation
and transplantation.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 60–65.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
66
УДК 612.843.15:612.822.1
Нейрохимическая специализация нейронов сетчатки
Н.Ю. Матвеева
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, ул. Острякова, 2)
Ключевые слова: нейрон сетчатки, нейромедиатор, рецептор, межнейронное взаимодействие.
Представлен краткий обзор данных литературы и собственных
исследований автора по нейрохимической и типологической
гетерогенности нейронов сетчатки. Обосновывается значение
плюрихимического принципа нейропередачи в организации
модульной структуры сетчатки, в механизмах нейропластич‑
ности и адаптации. Предполагается центральная интегративная
функция оксида азота в поддержании этих процессов.
Множественная химическая нейромедиация остается
универсальным принципом кодирования сигналов в
нервной системе. Разработка этой проблемы прово‑
дилась в течение последних 40 лет в научной лабо‑
ратории профессора П.А. Мотавкина [1, 2, 8, 9–12].
Интересные результаты получены П.А. Мотавкиным
и его учениками по нейрохимической организации
сетчатки [4, 6, 7]. Установлено, что в сетчатке при‑
нцип плюрихимической нейротрансмиссии реализу‑
ется посредством выработки более 10 трансмиттеров,
которые обеспечивают передачу информации между
шестью основными типами нейронов [31]. Этот «дис‑
баланс» регулируется включением в синаптическую
связь целого ряда модуляторных нейропептидов
[15]. Проведение сигнала зависит не только от типа
трансмиттера, но и от рецепторов, с которыми он
связывается. Многие рецепторы состоят из субъеди‑
ниц, которые комбинируются, увеличивая разнооб‑
разие и специфичность синаптических контактов
[22]. Нейротрансмиттеры могут высвобождаться не
только путем кальцийзависимого экзоцитоза сина‑
птических везикул, но и обратного транспорта со
взаимодействием с пре- и экстрасинаптическими
рецепторами [17].
Возбуждающие нейромедиаторы
Основными возбуждающими нейромедиаторами сет‑
чатки позвоночных являются глутамат, аспартат и
ацетилхолин. Возбуждающие аминокислоты функци‑
онируют главным образом в синапсах фоторецепторов
и ганглиозных клеток [25]. Ножка колбочки и сферула
палочки содержат синаптические ленты, направля‑
ющие везикулы с глутаматом к дендритам горизон‑
тальных и биполярных клеток. Последние формиру‑
ют синапсы трех типов: инвагинирующие (дендриты
расположены непосредственно под синаптической
лентой), триадассоциированные (дендриты располо‑
жены с каждой стороны вышележащей синаптической
ленты), нетриадассоциированные (дендриты образуют
плоские соединения с колбочковой ножкой) [18].
Матвеева Наталья Юрьевна – д-р мед. наук, профессор кафедры
гистологии, эмбриологии и цитологии ВГМУ; e-mail: nymatveeva@mail.
primorye.ru
Фоторецепторы контактируют с двумя типами
биполярных клеток, обеспечивающими разные эф‑
фекты, в зависимости от принадлежности к ON- или
OFF-пути. Эти параллельные пути пространственно
разобщены во внутреннем сетчатом слое, т.е. ON- и
OFF-биполярные клетки передают свой стимул ON- и
OFF-ганглиозным клеткам в соответствующих b и а
подслоях внутреннего сетчатого слоя [18]. Различия в
ответах биполярных клеток ON- и OFF-типа объясня‑
ются гетеромерным сочетанием глутаматных рецепто‑
ров на постсинаптических мембранах [34].
Выделяют два основных класса рецепторов к глута‑
мату: ионо- и метаботропные. Первые далее разделяют
по их чувствительности к агонистам α-аминометил­
изоксазолпропионовой кислоты (AMPA), каинату
и N‑метил-D-аспартату (NMDA). Ионотропные ре‑
цепторы содержат участок, распознающий аспартат
или глутамат, ионный канал, представляющий собой
белковую пору, выстланную изнутри гидрофильными
группами, и модуляторную субъединицу [3].
AMPA- (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-iso­xa­zo­lep­ro­
pio­nic acid) и каинатные рецепторы участвуют в быстрой
передаче и служат для открытия каналов, проницаемых
для ионов натрия, и в некоторых случаях – для ионов
кальция [23]. Основой специфичности этих рецепторов
является комбинирование их субъединиц. Существует
четыре отдельных субъединицы AMPA-рецепторов глу‑
тамата (GluR l–4) и пять типов субъединиц каинатных
рецепторов (GluR 5–7 и KA 1–2) [40]. Установлено, что
нейроны сетчатки, в том числе горизонтальные и круп‑
ные ганглиозные клетки, экспрессируют одновременно
многие субъединицы [18].
Третий тип ионотропного глутаматного рецептора –
рецепторы семейства NMDA. Они характеризуются
проницаемостью для ионов кальция, медленным от‑
ветом и потенцированием глицином [3, 26]. Каналы
гетеромерных NMDA-рецепторов состоят из субъеди‑
ниц NR1 и NR2. Альтернативный сплайсинг приводит
к существованию большого числа подтипов каждой из
этих субъединиц [35, 36]. NR2A-субъединица выявлена
в большинстве ганглиозных нейронов и только в одной
популяции амакринных клеток [38].
Метаботропные рецепторы глутамата ассоцииро‑
ваны с G-белками пресинаптической терминали. Их
функция связана с ингибированием высвобождения
медиатора [29]. В настоящее время метаботропные
рецепторы выделены и охарактеризованы как mGluR4,
mGluR6, mGluR7 и L-AP4 [33].
Отметим, что все инвагинирующие биполярные
клетки имеют метаботропные глутаматные рецепторы,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
которые в ответ на высвобождение глутамата способс‑
твуют закрытию ионных каналов и гиперполяризации
биполярных клеток, относятся к ON-типу и формиру‑
ют тормозные синапсы с фоторецепторами [25]. OFFбиполярные клетки контактируют с фоторецепторами
посредством основных соединений (обычно нелен‑
точные соединения) и содержат постсинаптические
ионотропные AMPA/каинат рецепторы [16]. Контакты
между колбочками и OFF-биполярными клетками –
типичный, возбуждающий синапс. При прекращении
действия глутамата подключается его транспортер,
поскольку блокирование транспорта глутамата при‑
водит к угнетению светового ответа горизонтальных
клеток. Один из транспортеров глутамата – GLT-1 –
был обнаружен в отдельных популяциях колбочковых
биполярных клеток сетчатки крысы и обезьяны [33].
Глутамат является медиатором не только локальных
цепей, но также осуществляет эффекторную сигнали‑
зацию сетчатки [30].
Ацетилхолин – нейротрансмиттер звездчатых
амакринных клеток, биполярных нейронов и фоторе‑
цепторов [18]. Показано, что эти клетки аккумулируют
(3H)-холин и иммунореактивны в отношении холинацетилтрансферазы – фермента синтеза ацетилхо‑
лина. Холинергические амакринные нейроны также
содержат γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), причем
оба трансмиттера участвуют в обеспечении дирекци‑
ональной чувствительности [28].
Рецепторы ацетилхолина бывают никотиновыми и
мускариновыми. Никотиновые ионотропные холиноре‑
цепторы, состоящие из различных сочетаний субъеди‑
ниц α и β, далее подразделяются на основе их чувстви‑
тельности к α-бунгаротоксину. В сетчатке описаны, как
минимум, три подтипа α-бунгаротоксинчувствительных
рецепторов ацетилхолина: рецепторы, содержащие
субъединицу α7, рецепторы, содержащие субъединицу
α8, и рецепторы, содержащие субъединицы α7 и α8.
Более того, некоторые нейроны сетчатки одновременно
содержат как чувствительные, так и нечувствительные
к α-бунгаротоксину субъединицы [30]. Никотиновые
холинорецепторы экспрессируются амакринными, би‑
полярными и ганглиозными нейронами [31].
Мускариновые рецепторы (М1–М5) подобно дру‑
гим метаботропным рецепторам характеризуются
способностью к трансмембранному преобразованию
сигналов посредством взаимодействия с G-связыва‑
ющими белками. Эти рецепторы сосредоточены глав‑
ным образом во внутреннем сетчатом слое [14].
Тормозные нейронные системы сетчатки
Нейроны, аксонные терминали которых устанавли‑
вают симметричные синапсы, являются тормозящи‑
ми. Основной фон тормозной нервной активности
в сетчатке регулируется с помощью ГАМК, глицина,
таурина и биогенных моноаминов [13].
Среди ГАМК- и глутаматдекарбоксилаза-имму­
но­р еак­т ивных клеток установлены популяции
горизонтальных, биполярных, амакринных и
67
интерплексиформных клеток [25]. ГАМК функцио‑
нирует в синаптических контактах с фоторецепто‑
рами по типу обратной или прямой связи, возможно
действующей через кальцийнезависимый обратный
транспортный механизм и через ГАМКА-рецепторы на
соответствующей постсинаптической структуре [37].
ГАМК-ергические амакринные клетки, составля‑
ющие от 35 до 50 % всей популяции этих нейронов
в сетчатке позвоночных, относятся к амакринным
клеткам с широким и средним рецептивным полем
и устанавливают протяженные латеральные связи во
внутреннем сетчатом слое [26, 31]. Одна из характер‑
ных особенностей ГАМК-ергических амакринных кле‑
ток – частая солокализация ГАМК с аминами, такими
как индоламин, дофамин или ацетилхолин [28]. Кроме
того, амакринные клетки саламандр и рыб содержат
два тормозных медиатора (ГАМК и глицин) и несколь‑
ко аминов или пептидов одновременно [38].
ГАМК-ергические интерплексиформные клетки,
впервые описанные в сетчатке кошки и беличьей обе‑
зьяны, впоследствии были найдены и у других мле‑
копитающих [19, 30]. Аксонные терминали ГАМКергических интерплексиформных клеток являются
пресинапсами главным образом для палочковых и
колбочковых биполярных клеток в наружном сетчатом
слое в сетчатке млекопитающих [24, 27].
ГАМК взаимодействует с различными типами
рецепторов: ГАМКA, ГАМКB, и ГАМКС [19]. ГАМКA-ре‑
цепторы опосредуют быстрые синаптические эффек‑
ты этой кислоты и относятся к ионотропным. Каждый
рецептор состоит из пяти субъединиц, встречающих‑
ся в разных сочетаниях и окружающих хлоридпро‑
водящую пору. Различные сочетания субъединиц
обеспечивают фармакологическую специфичность
контактов [37]. Установлено, что ГАМКA-рецепторы
присутствуют в терминалях фоторецепторов и со‑
средоточены в дендритных и аксонных терминалях
биполярных клеток [16, 25].
В отличие от ГАМК A-рецепторов рецепторы
ГАМК В – являются медленнее действующими, со‑
пряженными с G-белками и окружающие калиевые
или кальциевые ионные каналы. ГАМКВ-рецепторы,
как правило, функционально сопряжены с одним из
типов ГАМК-рецепторов и ингибируют пресинапти‑
ческое высвобождение трансмиттера или модулируют
баланс между фазовыми и тоническими сигналами в
сетчатке [34].
Последними из описанных типов являются ГАМКCрецепторы, которые подобно рецепторам типа A уп‑
равляют проводимостью хлорных ионных каналов.
Эти рецепторы обнаружены на палочковых горизон‑
тальных клетках и биполярных нейронах [32]. Они
избирательно активируются цис-4-аминокротоновой
кислотой, их эффекты возникают при низких концент‑
рациях ГАМК, они продолжительнее, чем торможение,
вызванное активацией ГАМК А- и ГАМКВ-рецепто‑
ров. Синапсы, содержащие ГАМКС-рецепторы, учас‑
твуют в латеральном торможении между нейронами
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
68
[3]. Считается, что эти рецепторы в горизонтальных
клетках выступают в роли ауторецепторов, ограничи‑
вая дальнейшее высвобождение ГАМК из клеток [39].
ГАМК-ергические амакринные клетки А17 образуют
реципрокные синапсы через ГАМКC рецепторы на
терминалях палочковых биполярных клеток в ONнейропиле внутреннего сетчатого слоя [37].
Более половины всей популяции амакринных клеток
содержат глицин [38]. Следует отметить, что эта осо‑
бенность характерна для амакринных клеток с узким
рецептивным полем и вертикально ориентированными
дендритами, устанавливающими локальные связи меж‑
ду подслоями внутреннего сетчатого слоя [25]. Один из
наиболее известных типов глицинергических амакрин‑
ных нейронов млекопитающих – амакринные клетки
A11, участвующие в передаче информации от палочек
во внутреннюю сетчатку по ON- и OFF-путям [15]. Эти
клетки бистратифицированы, образуют ингибирующие
контакты с OFF-биполярными нейронами в подслое a
внутреннего сетчатого слоя и возбуждающие щелевые
контакты с ON-биполярными клетками в подслое b [18].
К другим глицинергическим амакринным нейронам
относятся клетки типов A3, A4 и A8, также участвующие
в модификации сигналов во внутренней сетчатке [21].
Кроме того, глицин синтезируют колбочковые биполяр‑
ные и интерплексиформные нейроны [24, 31].
Постсинаптические рецепторы для глицина –
хлорные ионные каналы, состоящие из субъединиц
α (подтипы α1, α2, α3 и α4) и β. Предполагается, что
они существуют преимущественно в виде α/β гетеро‑
олигомеров [21]. Глициновые рецепторы находятся
на аксонах определенных биполярных клеток, на де‑
ндритах многих амакринных и ганглиозных клеток.
Глициновый транспортер GlyT1 экспрессируется на
глицинергических амакринных клетках, но не был
обнаружен на биполярных клетках [38].
Предполагают, что биполярные клетки получают
глицин диффузно через щелевые контакты от глицин­
ергических амакринных клеток. Удивительно, но дру‑
гой глициновый транспортер GlyT2, обнаруженный
в центральной нервной системе, не найден в сетчатке
млекопитающих [37].
Моноаминергические тормозные связи сетчатки
устанавливают аксоны допамин- и серотонинерги‑
ческих клеток. Тонкие дендриты допаминергических
амакринных клеток формируют сложные переплете‑
ния на наружной границе внутреннего сетчатого слоя,
преимущественно вокруг амакринных клеток типов
A11 и А8, и образуют с ними синапсы [25]. Интерплек‑
сиформные клети, синтезирующие допамин, описаны
у костистых рыб и приматов [20]. Они обеспечивают
внутриретинальный центрифугальный путь, проводя
импульсы от внутреннего к наружному сетчатому
слою и устанавливают многочисленные синапсы с
горизонтальными и биполярными нейронами в на‑
ружном сетчатом слое и с амакринными клетками – во
внутреннем сетчатом слое [27].
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
Допамин взаимодействует с метаботропными ре‑
цепторами Dl и D2. Связывание дофамина с рецеп‑
тором Dl ведет к увеличению, а с рецептором D2 – к
уменьшению концентрации циклического аденозин‑
монофосфата. Влияние медиатора может проявляться
парасинаптически, по механизму объемной трансмис‑
сии. В этом случае информация передается в системе
трехмерных координат, охватывая внутренний ядер‑
ный и наружный сетчатый слои [16].
Дофамин модулирует также щелевые контакты
между горизонтальными и амакринными клетками
[30]. Отметим, что у рептилий и рыб D2-рецепторы
регулируют сокращение миоидов фоторецепторов,
обеспечивая морфологическую адаптацию к изменя‑
ющейся интенсивности света [39].
У большинства видов позвоночных серотонин об‑
наруживается только в небольшой популяции амак‑
ринных и биполярных нейронов [31]. В сетчатке кошки
и кролика серотонин участвует в модуляции скотопи‑
ческого зрения. Его аккумулируют амакринные клетки
типа A17, принимающие импульсы от палочковых
биполярных нейронов. Три основных типа серотони‑
новых рецепторов присутствуют в сетчатке. Рецепторы
типов 5-HT1 и 5-HT2 сопряжены с системами вторич‑
ных мессенджеров, в то время как рецепторы типа
5-HT3 могут быть непосредственно частью ионных
каналов [36].
Модуляторные эффекты оксида азота
Разнородные пути передачи импульса различными
медиаторами интегрируются через единый механизм –
объемную нейротрансмиссию, опосредующую быстрые
изменения нейрональной активности. Вовлечение ок‑
сида азота как объемного мессенджера в трансмиссию
межнейронных связей обусловлено его способностью
действовать в четырехмерном пространстве, охваты‑
вая целые группы нейронов и синапсов, пролонгиро‑
вать или тормозить освобождение нейромедиаторов и
тем самым модулировать пути передачи информации
через все слои сетчатки [3, 5].
Нейроны сетчатки неоднородны по содержанию
оксида азота и медиаторов. Например, популяции
ГАМК-ергических амакринных клеток, глутаматер‑
гических ганглиозных клеток или глицинергических
биполярных нейронов являются одновременно и нит‑
роксидергическими. Нитроксидергическая передача
зарегистрирована как в тормозном, так и возбуждаю‑
щем пуле нейронов [40].
Согласно нашим наблюдениям [6], основные ис‑
точники оксида азота в сетчатке плодов человека –
фоторецепторы, амакринные и ганглиозные клетки.
Однотипный паттерн локализации нитроксидсинтазы
обнаруживается в постнатальном периоде развития
человека, а также у птиц, грызунов и обезьян [30]. Это
сходство позволяет рассматривать оксид азота как
универсальный фактор, регулирующий функцию ней‑
ронной сети в онтогенезе животных и человека.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
69
Таблица 1
Активность NADPH-d в нейронах сетчатки человека
на разных стадиях онтогенеза (M±m)
Типы нейронов
Фоторецепторы
Активность NADPH-d*
10–11 нед. 20–21 нед. 30–31 нед.
54,7±1,3
56,3±3,2
62,2±2,2
Амакринные клетки 1-го типа 60,1±2,4
68,1±1,2
70,2±2,4
Амакринные клетки 2-го типа 51,1±2.1
59,4±3,2
66,1±1,4
Амакринные клетки 3-го типа 68,7±1,6
76,3±2,4
83,3±1,2
Ганглиозные клетки
57,2±1,4
69,2±1,3
41,2±2,8
* В единицах оптической плотности.
Тела амакринных клеток, содержащие диафоразу
никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADPH‑d),
имеют округлую форму, крупный диаметр, локализу‑
ются во внутреннем ядерном и внутреннем сетчатом
слоях. Морфологические особенности и качество ок‑
рашивания позволяют выделить три типа NADPH-dпозитивных амакринных клеток. Нейроны 1-го типа
наиболее крупные, располагаются во внутреннем ядер‑
ном слое, имеют слаборазветвленные редкие отростки,
проникающие в подслой а внутреннего сетчатого слоя
(рис., а)*. Нейроны 2-го типа меньшего размера, разви‑
вают бедное дендритное поле, целиком локализуются
во внутреннем сетчатом слое (рис., б)*. Нейроны 3-го
типа, представляющие эктопированные формы, ре‑
гистрируются на границе ганглиозного и внутреннего
сетчатого слоев (рис., в)*. На поперечных срезах сет‑
чатки обнаруживаются кластеры из 3–10 амакринных
клеток, располагающихся в ряд (рис., е)*.
Популяция NADPH-d-позитивных ганглиозных
нейронов неоднородна. Высокий уровень активности
энзима превалирует в клетках наружного подслоя
одноименного слоя (рис., г)*. В глубоких отделах слоя
клетки имеют низкую степень активности NADPH-d:
незначительное количество преципитата контури‑
рует без видимых четких границ лишь узкий ободок
их цитоплазмы, окружающий светлое крупное ядро
(рис., д)*. Большая часть ганглиозных клеток является
NADPH-d-негативными.
На всех изученных стадиях развития сетчатки
описанные типы нейронов имеют единообразное
распределение. Разница заключается в активности
NADPH‑d, которая варьирует по возрастающему гра‑
диенту (табл. 1).
Оксид азота в определенной степени выполняет
функцию стыковочного звена в пространственных
взаимодействиях между нейронами. Выделяясь через
мембраны постсинаптической клетки, он играет роль
своеобразного «маяка» для подрастающих аксонных
терминалей и выступает адаптивным фактором син‑
хронизации импульсной активности клетки-мишени
и нейрона-эффектора [4, 7].
Заключение
Взаимосвязи идентифицированных типов нейронов
сетчатки имеют строгую пространственную упоря‑
доченность, где каждый слой выполняет конкретную
функцию. Последняя реализуется через локальные
связи интернейронов, имеющих гетерогенную медиа‑
торную и трансмиттерно-рецепторную организацию.
Пространственная ориентация связей определяет кон‑
кретный нейрохимический профиль каждого типа
нейронов. Так, например, горизонтальные клетки –
нейроны второго порядка в межклеточном соединении
фоторецепторных терминалей, обеспечивающие лате‑
ральные связи сетчатки. Их функция – модулировать
вертикальные потоки информации от фоторецепторов
к биполярным клеткам. Глицинергические амакринные
клетки распространяют свои отростки равномерно,
через все слои внутреннего сетчатого слоя. Их много‑
численные варикозные дендриты образуют синапсы
на аксонах биполярных и на дендритах ганглиозных
клеток. Отростки ГАМК-ергических амакринных кле‑
ток также равномерно распределены, но чаще об‑
разуют кластеры вместе с аксонными терминалями
биполярных нейронов. Отростки допаминергических
амакринных клеток моностратифицированы на гра‑
нице внутреннего ядерного и внутреннего сетчатого
слоев. Подобным образом располагаются и отростки
серотонинергических амакринных клеток, часто в со‑
четании с отростками ГАМК-ергических амакринных
клеток формируя масштабные сплетения. Этот поток
информации в конечном итоге модулирует активность
эффекторных глутаматергических ганглиозных ней‑
ронов (табл. 2).
Медиаторная характеристика нейронов сетчатки
Нейроны
Нейротрансмиттеры
Таблица 2
Авторы
Фоторецепторы
Глутамат, допамин, аспартат, ацетилхолин, NO
13, 16, 23, 29, 36
Горизонтальные нейроны
ГАМК, NO
19, 28, 32, 37, 40
Биполярные нейроны
ГАМК, глицин, серотонин, соматостатин, ацетилхолин, глутамат, NO 13, 17, 18, 19, 28, 31, 40
Амакринные нейроны
ГАМК, глицин, ацетилхолин, допамин, серотонин, глутамат,
индоламин, соматостатин, энкефалин, таурин, субстанция Р, VIP,
NO, холецистокинин, глюкагон, нейропептид Y
14, 18, 22, 25, 28, 30,
31, 40
Ганглиозные нейроны
ГАМК, глутамат, NO, индоламин, субстанция Р
18, 19, 25, 29, 30, 31
Интерплексиформные нейроны Допамин, глицин, ГАМК
* На цветной вкладке, с. 74.
18, 20, 24, 25, 27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
70
Литература
1. Калиниченко С.Г., Охотин В.Е., Мотавкин П.А., Дюйзен И.В.
Нитрооксидергические нейроны белого вещества гиппокампальной формации человека // Морфология. 1998. № 1.
С. 47–51.
2. Калиниченко С.Г., Охотин В.Е., Мотавкин П.А. Холинергические нейроны двигательной области большого мозга человека
// Морфология. 1998. № 1. С. 29–32.
3. Калиниченко С.Г., Мотавкин П.А. Кора мозжечка. М.: Наука,
2005. 319 с.
4. Калиниченко С.Г., Матвеева Н.Ю. Морфологическая характеристика апоптоза и его значение в нейрогенезе // Морфология. 2007. Т. 131, № 2. С. 16–28.
5. Калиниченко С.Г., Матвеева Н.Ю. Самоорганизация нейронных систем и модульная архитектоника головного мозга //
Тихоокеанский мед. журнал. 2010. № 4. С. 8–11.
6. Матвеева Н.Ю., Калиниченко С.Г., Пущин И.И., Мотавкин П.А. Роль оксида азота в апоптозе нейронов сетчатки глаза плодов человека // Морфология. 2006. Т. 129, № 1.
С. 42–49.
7. Матвеева Н.Ю. Апоптоз и оксид азота в развитии нейронов
сетчатки. Владивосток: Медицина ДВ, 2006. 216 с.
8. Мотавкин П.А., Ломакин А.В., Черток В.М. Капилляры
головного мозга. Владивосток: Дальневосточный научный
центр АН СССР, 1983. 140 с.
9. Мотавкин П.А., Дюйзен И.В. Нитрооксидергические механизмы формирования боли // Тихоокеанский мед. журнал.
2003. № 2. С. 11–16.
10. Мотавкин П.А., Черток В.М. Иннервация мозга // Тихоокеанский мед. журнал. 2008. № 3. С. 11–23.
11. Мотавкин П.А., Брюховецкий И.И., Дюйзен И.В. Морфохимическая характеристика спинного мозга крыс после сегментарной торакотомии и трансплантации полимерного
материала // Журнал клеточ. трансплантологии. 2008. № 2.
С. 57–62.
12. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. Владивосток:
Медицина ДВ, 2003. 252 с.
13. Bulley S., Shen W. Reciprocal regulation between taurine and
glutamate response via Ca2+- dependent pathways in retinal thirdorder neurons // Journal of Biomedical Science. 2010. Vol. 17.
P. 1186–1193.
14. Bringmann A., Pannicke T., Biedermann B. et al. Role of retinal
glial cells in neurotransmitter uptake and metabolism // Neurochem.
Int. 2009. Vol. 54. P. 143–160.
15. Cook J.E., Chalupa L.M. Retinal mosaics: new insights into an old
concept // TINS. 2000. Vol. 23. P. 26–34.
16. Contini M., Lin B., Kobayashi K. et al. Synaptic input of ON-bipolar
cells onto the dopaminergic neurons of the mouse retina // J. Comp.
Neurol. 2010. Vol. 11. P. 2035–2050.
17. Dingledine R., Borges K., Bowie D., Traynelis S.F. The glutamate
receptor ion channels // Pharmacologycal Reviews. 1999. Vol. 51.
P. 7–61.
18. Dowling J.E. The retina: an approachable part of the brain. Cambridge: Belknap Press of Harvard U. Press, 1987. 285 p.
19. Eggers E.D., Lukasiewicz P.D. GABA(A), GABA(C) and glycine
receptor-mediated inhibition differentially affects light-evoked
signalling from mouse retinal rod bipolar cells // J. Physiol. 2006.
Vol. 1. P. 215–225.
20. Gallego A. Celulas interplexiformes en la retina del gato // Arch.
Soc. Esp. Oftal. 1971. Vol. 31. P. 299–304.
21. Harvey J., Betz H. Structure, diversity, pharmacology and pathology of glycine receptor chloride channels // Pharmacology
of Ionic Channel Function: Activators and Inhibitors / Endo
M., Kurachi Y., Mishina M. (eds.). Heidelberg: Springer, 2000.
P. 479–497.
22. Haverkamp S., Wässle H. Immunocytochemical analysis of the
mouse retina // Journal of Comparative Neurology. 2000. Vol. 424.
P. 1–23.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
23. Jingani H., Nacanishi S., Morikawa K. Structure of the metabotropic glutamate receptor // Current Opinion in Neurobiology. 2003.
Vol. 13. P. 271–278.
24. Jiang Z., Shen W.J. Role of neurotransmitter receptors in mediating
light-evoked responses in retinal interplexiform cells // Neurophysiol.
2010. Vol. 103. P. 924–933.
25. Kolb H., Nelson R., Ahnelt P., Cuenca N. Cellular organization of
the vertebrate retina // Concept and Challenges in Retinal Biology
/ Kolb H., Ripps H., Wu S. (eds.). Elsevier, 2004. P. 3–26.
26. Manookin M.B., Weick M., Stafford B.K., Demb J.B. NMDA
receptor contributions to visual contrast coding // Neuron. 2010.
Vol. 67. P. 280–293.
27. Marc R.E. Interplexiform cell connectivity in the outer retina //
Neurobiology and Clinical Aspects of the Outer Retina. London:
Chapman & Hall, 1995. P. 369–393.
28. Marc R.E., Liu W. Fundamental GABAergic amacrine cell circuitries in the retina: nested feedback, concatenated inhibition, and
axosomatic synapses // Journal of Comparative Neurology. 2000.
Vol. 425. P. 560–587.
29. Michaelis E.K. Molecular biology of glutamate receptors in the central nervous system and their role in excitotoxicity, oxidative stress
and aging // Progr. Neurobiol. 1998. Vol. 54. P. 369–415.
30. Miller R.F. Cell communication mechanisms in the vertebrate
retina // Investigative Ophthalmology & Visual Science. 2008.
Vol. 49. P. 5184–5198.
31. Pourcho R. Neurotransmitters in the retina // Curr. Eye Res. 1996.
Vol. 15. P. 797–803.
32. Qian H., Ripps H. The GABAC receptors of retinal neurons // Concept and Challenges in Retinal Biology / Kolb H., Ripps H., Wu S.
(eds.). Elsevier, 2004. P. 295–308.
33. Rauen T., Kanner B. Localization of the glutamate transporter
GLT-1 in rat and macaque monkey retina // Neurosci. Let. 1994.
Vol. 169. P. 137–140.
34. Russell T.L., Werblin F.S.J. Retinal synaptic pathways underlying
the response of the rabbit local edge detector // Neurophysiol. 2010.
Vol. 103. P. 2757–2769.
35. Shen Y., Liu X.L, Yang X.L. N-methyl-D-aspartate receptors in the
retina // Mol. Neurobiol. 2006. Vol. 34. P. 163–179.
36. Vardi N., Morigiva K., Wang T.L. et al. Neurochemistry of the
mammalian cone «synaptic complex» // Vision research. 1998.
Vol. 38. P. 1359–1369.
37. Wässle H. Glycine and GABA receptors in the mammalian retina
// Vision Res. 1998. Vol. 38. P. 1411–1430.
38. Wässle H., Heinze L., Ivanova E. et al. Glycinergic transmission
in the mammalian retina // Molecular Neurosci. 2009. Vol. 2.
P. 1–12.
39. Yang X.L. Characterization of receptors for glutamate and GABA
in retinal neurons // Progress in Neurobiology. 2004. Vol. 73.
P. 127–150.
40. Yu D., Eldred W.D. Nitric oxide stimulates γ-aminobutyric acid
release and inhibits glycine release in retina // Journal of Comparative Neurology. 2005. Vol. 483. P. 278–291.
Поступила в редакцию 23.04.2011.
Neurochemical specialisation of retinal neurons
N.Yu. Matveeva
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The author presents a concise overview of literature and
her own studies on the neurochemical and typological heterogene‑
ity of the retinal neurons and substantiates the important role of
plurichemical principle of neurotransmission in arranging modulelike structure of retina, in the mechanisms of neuroplasticity and
adaptation. As reported, the nitric oxide is responsible for main‑
taining these processes due to its central integrative function.
Key words: retinal neuron, neuromediator, receptor, intraneuronal
interaction.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 66–70.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
71
К статье Ю.В. Сайко
а
б
Рис. 1. Пирамидные клетки височной коры человека:
а – клетка V слоя; б – инвертированная «компасная» клетка полиморф­
ного слоя. Импрегнация по методу Кахаля. а – ×630, б – ×100.
а
б
Рис. 2. Клетки Кахаля–Ретциуса височной коры человека:
а – горизонтальный нейрон I слоя; б – грушевидная клетка I слоя. а –
метод Гольджи в модификации Бюбенета, ×250, б – импрегнация по
методу Кахаля, ×630.
а
б
в
Рис. 3. Интернейроны височной коры человека:
а – корзинчатый интернейрон IV слоя, б – локальный интернейрон III
слоя с аркадным ветвлением аксона; в – нейроглиеформная клетка III
слоя. Импрегнация по методу Кахаля; а, в – ×1000, б – ×630 (стрелками
обозначены аксонные терминали).
а
б
Рис. 4. Биполярные клетки височной коры человека:
а – вертикальный биполярный нейрон III слоя; б – биполярный нейрон
VI слоя с косой по отношению к поперечнику коры соматодендритной
арборизацией. Импрегнация по методу Кахаля; ×1000.
Рис. 5. Двухбукетная клетка III слоя височной коры человека:
Узкое дендритное поле клетки состоит из двух букетов, отходящих
от противоположных полюсов перикариона. Аксон (обозначен стрелками) начинается от проксимальной части базального дендритного
пучка и следует в вертикальном (нисходящем) направлении. Импрегнация по методу Кахаля, ×630.
Рис. 6. Звездчатая клетка слоя IV височной коры человека:
импрегнация по методу Кахаля; ×1000.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
72
К статье Ю.В. Сайко
а
б
Рис. 8. Апоптоз нейронов височной коры человека:
Рис. 7. Интерстициальная клетка:
белое вещество височной доли; реакция на NADPH-диафоразу, ×1000.
а – TUNEL-позитивные нейроны III слоя (ядра докрашены метиленовым синим по Браше); б – апоптоз в нейронах II слоя, окр. толуидиновым синим по методу Ниссля (стрелками указаны клетки с сегментированными ядрами); ×630.
К статье Ю.С. Хотимченко и др.
200 мкм
200 мкм
а
б
в
Рис. Микроструктурированные матрицы, управляющие ростом и дифференцировкой нейральных стволовых клеток:
а – нейросфера, образованная нейральными стволовыми клетками; б – фрагмент микроструктурированной матрицы с нанесенными треками
биополимера; в – нейральные стволовые клетки на 4-е сутки культивирования на поверхности микроструктурированной матрицы. Треки в
составе материала визуализированы флюоресцентным красителем, ковалентно связанным с одним из компонентов матриц.
К статье В.Е. Охотина и др.
Клетки класса А
Клетки класса В
Клетки класса С
Эпендимоциты
Периваскулярные макрофаги
Базальная мембрана
Рис. 1. Схема организации нейроваскулярной ниши
в субэпендимальном слое мозга крысы:
экстраваскулярные выросты базальной мембраны начинаются на
верхушках периваскулярных макрофагов, их стволы проходят по суб­
эпендимальному слою и оканчиваются бульбами непосредственно под
эпендимой. Периваскулярные макрофаги принадлежат к сети фибро­
бластов/макрофагов, начинающейся на оболочках мозга. Бульбы представляют собой переплетения ветвлений базальной мембраны и выростов клеток эпендимы и субэпендимального слоя.
Рис. 2. Иммуноцитохимическое выявление белка базальной
мембраны ламинина в латеральном желудочке мозга крысы:
экстраваскулярные выросты базальной мембраны состоят из тонких
стволов (длинная стрелка) и оканчиваются утолщениями (короткие
стрелки) непосредственно под эпендимой.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
73
а
б
в
г
Рис. 3. Иммуноцитохимия субвентрикулярного слоя бокового желудочка мыши:
а – ламинин; б – даблкортин; в – глиальный кислый фибриллярный белок; г – совмещение каналов. Тонкие стрелки – экстраваскулярные выросты
базальной мембраны, толстые стрелки – хороид бокового желудочка мозга, V – боковой желудочек мозга.
0
1–3-й день
15–21-й день
Митотический период
Нейральные
стволовые
клетки
nestin-CFP+
nestin+
GFAP+
vimentin+
Sox2+
BFABP+
Плюрипотентные
клетки-предшест­
венники
nestin-CFP+
nestin+/–
Sox2+
BFABP+
28–30-й день
Постмитотический период
Нейробласты
I типа
Dcx+
PSA-NCAM+
βIII-tubulin+
Prox-1+
Нейробласты
II типа
Dcx+
PSA-NCAM+
βIII-tubulin+
Prox-1+
NeuN+
Рис. 4. Нейроногенез в гиппокампе:
Незрелые
нейроны
Dcx+
PSA-NCAM+
βIII-tubulin+
Prox-1+
NeuN+
Гранулярные
клетки
βIII-tubulin+
Prox-1+
NeuN+
calbindin+
процесс начинается с асимметричного деления нейральных стволовых клеток, которые экспрессируют несколько маркеров нейральных стволовых клеток и ранних нейральных предшественников: nestin, GFAP, vimentin, Sox2, а также BFABP (Brain Fatty Acid Binding Protein). В результате
асимметричного деления стволовые клетки производят плюрипотентные клетки-предшественники, экспрессирующие nestin, Sox2 и BFABP, но не
экспрессирующие GFAP и виментин. Плюрипотентные клетки после нескольких симметричных делений выходят из клеточного цикла, через 1–3
дня становясь нейробластами I типа, экспрессирующими маркеры ранних нейробластов: Doublecortin (Dcx), PSA-NCAM (Polysialic-acid neural cell
adhesion molecule), βIII-tubulin, Prox-1 (Prospero-like protein). В течение 15–20 дней нейробласты созревают до стадии незрелых нейронов, которые
кроме маркеров, экспрессируемых нейробластами, начинают вырабатывать NeuN (DNA-binding neuron-specific protein). Наконец еще через 10–15
дней незрелые нейроны становятся зрелыми гранулярными клетками, экспрессирующими βIII-tubulin, Prox-1, NeuN и calbindin.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
74
К статье Н.Ю. Матвеевой
а
б
в
г
д
е
Рис. Локализация NADPH-d в сетчатке человека на 20-й неделе внутриутробного развития:
а – NADPH-d-позитивный амакринный нейрон 1-го типа; б – NADPH-d-позитивный амакринный нейрон 2-го типа; в – эктопированная амакринная клетка 3-го типа; г – ганглиозный нейрон с положительной реакцией на NADPH-d наружного подслоя ганглиозного слоя; д – NADPH-dпозитивная ганглиозная клетка внутреннего подслоя ганглиозного слоя; е – кластер NADPH-d-позитивных амакринных нейронов. Реакция на
NADPH-диафоразу, масштаб: а – 100 мкм, б, в, г, е – 20 мкм, д – 80 мкм.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
75
УДК 611.018.1:612.822/.823.5
Реабилитация межнейронной синцитиальной связи в нервной системе
О.С. Сотников1, Л.Е. Фрумкина2, В.Н. Майоров1, Н.М. Парамонова1, А.А. Лактионова1, Н.Н. Боголепов2
1 Институт
2 Научный
физиологии им. И.П. Павлова РАН (199034 г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6),
центр неврологии РАМН (125367 г. Москва, Волоколамское шоссе, 80)
Ключевые слова: ретикулярная теория, нейронная доктрина, синцитий, слияние нейронов.
В дискуссии нейронистов и ретикуляристов принципиальным
было взаимное категорическое отрицание противоположной
теории. Основным доказательством нейронной доктрины ста‑
ло открытие синапсов с помощью электронного микроскопа.
Однако в принципе это открытие не отрицало межнейронного
синцития. Сегодня выявлен ряд фактов, не соответствующих
нейронной доктрине: наличие в нервной системе помимо си‑
напсов еще и высокопроницаемых мембранных контактов с
межклеточными порами, несовпадение с клеточной теорией
и др. Эти данные требуют дополнения и видоизменения ней‑
ронной доктрины. Остается нерешенным главный вопрос:
существует ли цитоплазматическая синцитиальная связь между
нейронами. Наличие такой связи между гигантскими клетками
и волокнами у моллюсков, ракообразных, полихет и других
беспозвоночных давно доказано. В статье впервые обобщены
данные о синцитиальной связи нейронов позвоночных в коре
большого мозга, гиппокампе и автономной нервной системе
позвоночных. Показано, что они развиваются при дефиците
глиального покрытия нейронов, на щелевых или плотных кон‑
тактах. Приведено описание синцитиальных пор и широких
перфораций спаренных мембран нейронов, а также слияние
их тел у эмбрионов крыс. Впервые описан способ целенаправ‑
ленного экспериментального слияния нейронов.
Ретикулярная теория всеобщей синцитиальной цито­
плазматической связи отростков нейронов как при‑
нцип организации нервной системы была известна
еще German Joseph von Gerlach. Она поддерживалась
почти всеми неврологами XIX столетия и страстно
отстаивалась знаменитым Camilo Golgi [22].
У теории нервной сети были свои «привлекатель‑
ные и удобные объяснения» [22]. Предполагая всеоб‑
щую цитоплазматическую связь нервных волокон, она
рассматривала нервные сети подобно анастомозам,
окольным путям кровеносных сосудов и позволяла
сравнительно легко объяснить относительно быстрое
восстановление функций при мозговом инсульте. Ре‑
тикулярная теория предполагала не дискретное оди‑
ночное, а групповое функционирование нейронов, что
в настоящее время кажется более реалистичным [20,
39]. Однако теория не имела под собой самого главно‑
го – абсолютных научных фактов. Замечательный ме‑
тод нейрогистологии, изобретенный C. Colgy (reazione
nera) и прославленный С. Рамон-и-Кахалем, не мог
компенсировать низкую разрешающую способность
светового микроскопа. Нередко наложения нервных
отростков друг на друга принимались за их слияние
и формирование сети. Ретикулярной теории суждено
было быть замененной нейронной доктриной.
Сотников Олег Семенович – д-р биол. наук, профессор Института
физиологии РАН, зав. лабораторией функциональной морфологии и
физиологии нейрона; e-mail: sotnikov@kolt.infran.ru
Счастливые находки моховидных и лазающих во‑
локон в мозжечке, сделанные С. Рамон-и-Кахалем,
убедительно доказали наличие нервных терминалей
и возможность индивидуального существования ней‑
ронов. Затем С. Рамон-и-Кахалем и его сторонниками
были получены множественные препараты в различных
отделах нервной системы, которые убедили научное со‑
общество в правоте нейронной доктрины В. Вальдейера
и С. Рамон-и-Кахаля [43, 44]. Дебаты Кахаля и Гольджи
представляли собой одно из крупнейших столкновений
идей в развитии биологической мысли [39].
Дискуссия нейрогистологов была весьма эмоци‑
ональной. С. Рамон-и-Кахаль считал, что «гипотеза
сети – это страшный враг», «зараза ретикуляризма», а
К. Гольджи вызывающе эмоционально противопостав‑
лял ему свои воззрения в Нобелевской лекции [22].
Казалось, что открытие синапсов с помощью элек‑
тронного микроскопа [46] стало абсолютным и пос‑
ледним доказательством победы нейронной доктрины.
У большинства нейробиологов сложилось ошибочное
мнение об отсутствии в принципе синцитиальной свя‑
зи в нервной системе. Однако доказательство наличия
синапсов, строго говоря, не является доказательством
отсутствия синцитиальной межнейронной связи. Это
типичная логическая ошибка (паралогизм), обычное
ухищрение в дискуссиях софистов IV до н. э. [4]:
1. Все нейроны имеют синапсы (неполная посылка);
2. Синапс – форма связи нейронов;
3. Следовательно, форма связи всех нейронов – синапс.
Как ретикуляристы, так и нейронисты предполага‑
ли исключительно один способ связи в нервной систе‑
ме. И те и другие в принципе не допускали совмещения
теорий. Это было характерно как для С. Рамон-и-Каха‑
ля, так и для К. Гольджи (Neuronismo o Reticularismo),
или нейронная или ретикулярная теория [21]. Однако
этот классический прием в дискуссиях: «или–или» уже
тогда мог быть заменен подходом «и–и», так как сущес‑
твовало и третье мнение. Некоторые исследователи,
придерживаясь нейронной доктрины, отмечали воз‑
можность существования межнейронного синцития в
конкретных местах и при некоторых условиях [26, 33].
Даже К. Гольджи распространял теорию сети только на
организацию аксонных ветвлений, а дендриты, по его
мнению, заканчивались свободно [22].
Современные проблемы нейронной доктрины
Прошло более 50 лет после электронно-микроскопичес‑
кого описания синапсов. Накоплено много новых мор‑
фологических и физиологических фактов, которые не
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
76
укладываются в положения ортодоксальной нейронной
доктрины. Ее незыблемость, отстаиваемая нейроанато‑
мами прошлого, поколеблена [48]. Некоторые положе‑
ния доктрины должны быть ревизованы в свете с новой
информации [20]. Оказалось, что в нервной системе,
помимо химических синапсов, есть и другие структуры,
способные осуществлять иную форму межнейронной
коммуникации [28]. Электрические мембранные кон‑
такты образуют комплекс пор, которые могут быть
проницаемы не только для ионов и мелких молекул, но
и для олигопептидов. Ряд авторов готовы именовать
этот биологический феномен «синцитием» [44]. Воп‑
реки исходной нейронной доктрине, утверждавшей
исключительно контактную взаимосвязь одиночных
нейронов, высказано мнение о том, что проницаемость
щелевого контакта противоречит нейронной доктрине
[36]. Gap junction обеспечивает «цитоплазматическую
непрерывность» и соединяет группы нейронов в фун‑
кциональный синцитиум [18, 20].
Было показано, что в нервной системе существует
обмен информацией между нейронами и сетью глиоци‑
тов, экстрасинаптическое выделение медиаторов, ней‑
ромодуляторное воздействие, медленные электрические
потенциалы, импульсы, рождающиеся в дендритах, и
другие факты, не согласующиеся с нейронной доктри‑
ной [20, 35, 39]. A. Verkhratsky (2009) считает, что взаи‑
мообмен многочисленными сигнальными молекулами,
метаболитами и модуляторами объединяет нейроны,
глиоциты и капилляры в особые единицы, которые,
благодаря межглиальным электрическим контактам,
формируют сложный функциональный синцитиум
многоуровневой интеграции, напоминающий сети
К. Гольджи. Такие циклы взаимодействия, по автору,
сглаживают противоречия между ретикулярной и ней‑
ронной теориями организации мозга [53].
Противоречат нейронной доктрине и хорошо из‑
вестные нейрогистологам «дистантные», неконтактные
«синапсы» в автономной нервной системе с широко
диффундирующим медиатором между преганглио‑
нарным аксоном и несколькими гладкомышечными
волокнами [1].
Особо следует отметить, что нейронная доктрина в
современном виде не согласуется с клеточной теорией.
Если клеточная теория достаточно быстро ассими‑
лировала факты синцитиальных связей эпителиев и
слияния миобластов, то нейронная доктрина до насто‑
ящего времени отрицает или игнорирует возможность
синцития нейронов [29].
Многие современные данные не соответствуют
ортодоксальной нейронной доктрине, но сближают
нас с представлениями о диффузном взаимодействии
нейронных сплетений между собой и с глиальными
сетями. Это позволяет некоторым авторам заключить,
что С. Рамон-и-Кахаль «поддерживал действующие
принципы, которые выжили различными способами
и в различных временных пределах. Все вместе они
отражают корни нашего современного понимания
нервного взаимодействия» [35].
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
Находки синцитиальной связи в нервной системе
Однако в литературе уже представлены неопровер‑
жимые факты наличия в нервной системе настоящей
цитоплазматической синцитиальной межнейронной
связи у гигантских аксонов. Некоторые исследователи
при известии об абсолютных фактах слияния нервных
отростков у беспозвоночных готовы были скорее при‑
знать гигантские нейроны ненервными клетками, чем
согласиться с фактами их синцитиальной связи [38,
56]. Невозможно игнорировать обнаружение синци‑
тиальной связи у моллюсков, ракообразных, полихет
и других беспозвоночных [12, 30, 31, 40, 41, 54, 55]. Все
эти работы прежде всего представляют абсолютные
доказательства того, что межнейронный синцитиум в
нервной системе в принципе существует.
Данные о «слившихся нейронах, которые пред‑
ставляют гигантские аксоны, являются примером
ситуации, которая противоречит строгому смыслу
нейронной доктрины, но может легко соответствовать
клеточной теории» [29]. Оказывается, в природе нали‑
чие химических синапсов у животных вполне совмес‑
тимо при решении специальных задач с присутствием
цитоплазматической синцитиальной связи. В природе
факты нейронной доктрины и структурные элементы
ретикулярной теории совместимы.
Принципиально важны данные о том, что синци‑
тиальные связи также могут формироваться между
культями прерванного волокна при его регенерации
путем врастания центральной культи волокна в пе‑
риферическую [19, 25, 32]. На примере формирования
гигантского аксона земляного червя была продемонс‑
трирована даже справедливость в некоторых случаях
«цепочечной теории» – Calenary theory [30], которая
являлась вариантом теории синцитиального слияния
нейронов и предполагала формирование нервных во‑
локон путем слияния в цепочки отдельных нервных
клеток. Этой теории придерживался один из столпов
нейронизма – van Gehuhten [22].
Новые данные о цитоплазматической синцитиальной связи
между нейронами
Несмотря на то, что положения ортодоксальной нейрон‑
ной доктрины не соответствуют многим современным
морфологическим и физиологическим фактам, проти‑
воречат клеточной теории и не учитывают прямые дока‑
зательства образования цитоплазматического синцития
в гигантских волокнах или при регенерации, все-таки
большинство исследователей придерживается мнения
о том, что в нервной системе существует только сина‑
птическая форма межнейронной взаимосвязи. Дейс‑
твительно, как бы ни были сближены функциональные
представления нейронистов и ретикуляристов, остается
главный морфологический вопрос: есть ли в нервной
системе, помимо гигантских волокон беспозвоночных,
цитоплазматические синцитиальные межнейронные
связи (синцитиум и слияние нейронов) у позвоночных.
В 1988 г. из стана искренних нейронистов, из сто‑
лицы нейронной теории Мадрида, вышла статья с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
рисунком, подтверждающим электронно-микроскопи‑
чески наличие межнейронного синцития, наряду с хи‑
мическим синапсом в коре большого мозга кошки [47].
Эта работа была расценена авторами как Exception.
Поэтому она не вызвала ни поддержки, ни дискус‑
сии. Нами впервые синцитиальные связи нервных
отростков были обнаружены случайно в энтеральном
нервном сплетении у 1–2-месячных поросят [5, 13]. Это
также было расценено как исключение из нейронной
доктрины. Однако целенаправленный поиск межней‑
ронных синцитиальных связей помог обнаружить их
в симпатических ганглиях [11, 17] и в культуре ней‑
ронов [23, 49, 50, 52], в гиппокампе и мозжечке [10, 14,
42, 51]. При гипоксии они показаны в коре большого
мозга [2]. Слияние пре- и постсинаптических волокон
в синапсе при валлеровской дегенерации обнаружено
в симпатических ганглиях [12]. Материалы о слиянии
тел нейронов недавно опубликованы А.А. Пальциным
и др. [6, 7]. Слияние «клеток мозга» с образовани‑
ем multinucleated giant клеток выявлено при СПИДе,
лейкоэнцефалите и других инфекциях, а также при
интоксикациях [9, 16, 24, 37].
Многочисленные факты наличия цитоплазмати‑
ческого синцития и слияния нейронов позволили
обобщить основные закономерности этого процесса
(рис. 1). Возможность синцития появляется только при
слабом развитии или отсутствии глии: при формиро‑
вании нервной системы, между зернистыми клетками
мозжечка или в гиппокампе, где тела нейронов непос‑
редственно прилегают друг к другу. В других отделах
нервной системы межнейронный синцитиум встре‑
чается гораздо реже, а возможно, вообще отсутствует.
Структура спаренных мембран смежных нейронов,
видимо, испытывает определенную нестабильность,
так как часто отмечается их сближение с локальным
истончением межклеточной щели и образованием
мембранных контактов, напоминающих gap junction и
tight junction [51]. Контакты могут быть продленными
и точечными (10–200 нм). Синцитиальные поры и пер‑
форации образуются только на основе межклеточных
контактов.
При патологии (валлеровская дегенерация, меха‑
ническая травма, гипоксия) количество контактов и
синцитиальных перфораций вначале существенно уве‑
личивается. В дальнейшем увеличение их числа сопро‑
вождается уменьшением числа мембранных контактов.
Это подтверждает наше представление о формировании
перфораций на месте контактов [8]. Как правило, в
просвете перфораций имеются остаточные мембранные
образования в форме везикул (рис. 1, а, г–е). Увеличение
ширины синцитиальной перфорации сопровождается
увеличением числа остаточных телец [14]. Края перфо‑
раций и остаточных телец представляют собой остатки
контактов или округлые контуры слившихся смежных
мембран, как это всегда бывает при слиянии липидных
мембран [Козлов, Маркин, 1989] (рис. 1, б–г).
В качестве наглядного примера формирования
синцитиальных пор, перфораций и слияний нейронов
77
Н1
а
Н2
Н1
б
Н2
Н1
Н2
в
Н1
Н2
г
Н1
д
Н2
Н1
е
Н2
Рис. 1. Анализ структуры синцитиальных межнейронных
перфораций:
а – перфорация, формирующаяся на основе мембранного контакта и
отпочковывающаяся остаточная структура, рядом еще один мембранный контакт; б – крупная синцитиальная перфорация с закругленными
краями слившихся мембран нейронов зубчатой извилины и мембранным контактом, расположенным рядом; в – крупная межмембранная
перфорация с закругленными краями слившихся мембран соседних нейронов; г – перфорации с закругленными краями, мембранные контакты
и остаточная структура внутри перфорации; д – множественные
остаточные структуры в просвете перфорации; е – формирующаяся
остаточная структура внутри перфорации, расположенной вблизи
межнейронных контактов. Белая стрелка – перфорации, толстая черная стрелка – мембранные контакты, черная тонкая стрелка – остаточные структуры; Н1, Н2 – тела нейронов. Электронограммы; а, г, д –
×40 000, б, в, е – ×80 000.
целесообразно привести новые данные электронномикроскопических исследований сенсомоторной коры
и хвостатого ядра зародышей крыс 14–22 суток разви‑
тия (подробнее – см. методику у Боголепова и др. [2]).
Межнейронные синцитиальные связи у эмбрионов
Нервные клетки в исследуемый период имеют сравни‑
тельно тонкий слой нейроплазмы, окружающий ядро
с гетерохроматином, и слаборазвитые отростки глии,
которые редко отделяют тела нейронов друг от дру‑
га. Отсутствие глии способствует тому, что нейроны
вплотную прилежат друг к другу и нередко образуют
мембранные контакты. В ряде случаев у смежных кле‑
ток обычно ровная межклеточная щель приобретает
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
78
Я
Н1
4
2
1
Н2
ЭР
Н1
1
2
3
Н2
Я
а
Я
а
Н1
Я
Н2
1
Н1
Н2
Я
Я
б
б
Я
Н1
1
Н2
1
Н1
Н2
в
Рис. 2. Варикозные деформации межклеточной щели (а) и по‑
рообразные межнейрональные перфорации спаренных на‑
ружных клеточных мембран (б, в):
Я
в
Рис. 3. Фрагментация спаренных мембран смежных нейронов
в сенсомоторной коре (эмбрион, 14-е сутки):
а, в – сенсомоторная кора, эмбрион, 18-е сутки; б – хвостатое ядро, эмбрион, 18-е сутки; 1 – варикозности межклеточной щели; 2 – точечные
мембранные контакты; 3 – эндоцитоз; 4 – закругленный конец прерванной мембраны. Стрелки – мембранные перфорации смежных нейронов,
Н1, Н2 – нейроны, Я – ядро. Электронограммы; а, б – ×40 000, в – ×75 000.
а – множественные межнейронные перфорации (белые стрелки); б – везикулярное остаточное тельце (тонкая черная стрелка) в межнейрональной
синцитиальной перфорации; в – множественные везикулярные остаточные тельца (тонкие черные стрелки) на месте бывших спаренных мембран слившихся смежных нейронов; 1 – эндоцитоз, ЭР – эндоплазматический ретикулум, Н1, Н2 – нейроны, Я – ядро. Электронограммы; ×40 000.
множественные чередующиеся локальные сужения,
типа точечных контактов и расширений. Возникает
своеобразная картина варикозных деформаций щели
(рис. 2, а). Нередко в области сужений, напоминающих
точечные щелевые или плотные контакты, возникают
перфорации, сообщающие нейроплазму контактиру‑
ющих клеток (рис. 2, б, в).
В начале это едва заметные поры, которые, посте‑
пенно расширяясь, образуют крупные цитоплазмати‑
ческие перфорации между соединенными нейронами.
Обращает на себя внимание то, что края перфораций –
не простые разрывы мембран, а округлые образова‑
ния слившихся мембран смежных клеток (рис. 2, б, в).
Возможно образование нескольких перфораций, ко‑
торые располагаются в один ряд (рис. 3, а). Между
фрагментами перфорированных мембран образуются
везикулярные остаточные тельца. Они могут быть
одиночными (рис. 2, в) или множественными (рис. 3, в).
Выявление таких картин фактически свидетельс‑
твует о полном слиянии нейронов. Везикулярные оста‑
точные тельца со временем, видимо, лизируются, а на
препаратах выявляются двуядерные клетки без погра‑
ничных мембран между ними (рис. 4). Следует подчер‑
кнуть, что сливающиеся нейроны не имеют признаков
повреждения клеточных органелл. Отмечается значи‑
тельная концентрация свободных рибосом (рис. 2, б; 3;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
79
межнейронных взаимосвязей у них. В центральной
нерв­ной системе в это время должны присутствовать
или даже преобладать электрические межклеточные
взаимодействия. Примечательно, что при патологии
организм снова частично возвращается к электрической
форме межнейронного общения. Полученные данные
фактически затрагивают принципиально новый класс
нейрофизиологических явлений и поэтому заслужива‑
ют дальнейшего углубленного исследования.
Я
ЭР
Межнейронные синцитиальные связи и слияние нейронов
в эксперименте
Я
а
АГ
Я
Я
б
Рис. 4. Варианты слившихся двуядерных нейронов (а, б):
АГ – аппарат Гольджи, ЭР – эндоплазматический ретикулум, Я – ядро.
Электронограммы, ×40 000.
4, а), нормальные ядра, гранулярный эндоплазматичес‑
кий ретикулум (рис. 3, а; 4, а), аппарат Гольджи (рис. 4,
б), митохондрии (рис. 2, а), микротрубочки. У нейронов
сохранена и способность к эндоцитозу.
Таким образом, на основании электронно-мик‑
роскопических исследований мозга эмбрионов
крыс 14–22‑го дня развития, извлеченных со всеми
возможными предосторожностями у самок, имевших
нормальную беременность, можно сделать следующие
заключения. Во-первых, синцитиальные связи и слия‑
ния нейронов не являются характерной чертой только
патологии нервной системы, но имеют место как зако‑
номерность и на определенных стадиях нормального
онтогенеза. Эти данные делают вполне естественными
и более редкие находки синцития в нервной системе у
взрослых нормальных животных [17, 51]. Двуядерные
и многоядерные клетки в нервной системе нормаль‑
ных позвоночных описывались неоднократно [3, 15],
и теперь появляется убеждение в том, что, по-види‑
мому, часть из них образована путем слияния нейро‑
нов в норме. Во-вторых, тот факт, что синцитиальная
связь и слияние клеток нередко встречаются в мозгу
нормальных животных на ранних стадиях онтогенеза,
наряду с отсутствием в исследуемый период у эмбри‑
онов химических синапсов и наличием значительного
числа авезикулярных контактов [2], свидетельствует об
ином, по сравнению со взрослыми особями, способе
Для более детального исследования процесса синци‑
тиального слияния нейронов, естественно, необходим
метод его целенаправленного экспериментального вос‑
произведения. Таким методом можно считать впервые
разработанный нами способ получения синцитиаль‑
ного слияния нейронов в культуре ткани.
Ранее экспериментальное слияние проводилось меж‑
ду клетками различных тканевых типов кроме нейронов
[45]. При нашем способе нейроны вначале освобождали
от соединительно-тканной капсулы ганглия и сател‑
литной глии с помощью протеолитической обработки.
Затем их исследовали в культуральной среде Игла MEM
(Sigma) в течение пяти суток (подробнее методику см. у
Kostenko et al. [34]). Часть клеток с помощью центрифу‑
гирования (3000 об./мин, 15 мин) агрегировали и сохра‑
няли в таком виде в культуральной среде в течение двух
суток. Затем с помощью стандартной трансмиссионной
электронной микроскопии (подробнее методику см. у
Парамоновой и Сотникова [42]) исследовали ультра­
структуру границ контактирующих нейронов.
При этих условиях живые нейроны формировали
парные или многоклеточные агрегаты. В культуре
ткани на вторые сутки культивирования у нейронов
начинали расти отростки, с помощью которых они
контактировали и, сокращаясь, сближались друг с
другом. Контактирующие тела нейронов формировали
8-образные структуры, которые отделялись вакуо‑
леподобными образованиями (рис. 5). С помощью
компьютерной обработки изображения вакуолепо‑
добные структуры на границе клеток становились
отчетливыми.
На полутонких срезах удалось обнаружить об‑
разование вдоль контактирующих краев нейронов
множественных выпячиваний (цитоплазматических
ножек), которые плотно прилегали к «ножкам» смеж‑
ной клетки. Спаренные ножки отделены друг от друга
крупными вакуолеподобными «пустыми» образовани‑
ями, которые представляют собой локально резко рас‑
ширенные фрагменты межклеточного пространства
(рис. 6). Чередующиеся «ножки» и вакуолеподобные
образования располагаются четко по границам кле‑
ток и могут служить достоверным ориентиром этих
границ под световым микроскопом, особенно при ис‑
пользовании компьютерной программы ACDSee (рис.
5, б). Именно «ножки» представляют собой цитоплаз‑
матические связи, объединяющие смежные клетки.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
80
Н1
Н1
1
Н2
а
26 ч. 05 мин
б
Я
1
Н2
Н1
Н1
Н1
Н2
1
Н2
2
Н2
1
в
Н3
27 ч. 55 мин
а
34 ч. 04 мин
г
Рис. 5. Формирование синцитиальной связи двух
изолированных нейронов в культуре ткани:
Я
а–в – сближение и слияние нейронов, выявленных в фазовом контрасте;
г – вакуолеподобные структуры, выявленные с помощью компьютерного эффекта Solarise (те же нейроны, что на рис. 5, в). 1 – нервные
отростки; Н1, Н2 – нейроны; стрелки – вакуолеподобные структуры.
Время – от начала съемки; ×1000.
С помощью электронного микроскопа это дейс‑
твительно подтверждается (рис. 7). Хотя на некоторых
электронных снимках ножки двух контактирующих
нейронов могут быть разделены их наружными мем‑
бранами (рис. 7, б), большинство мембран, разграни‑
чивающих цитоплазму соседних клеток в области но‑
жек, оказываются разрушенными (рис. 7, в, г). Вместо
наружных клеточных мембран, разграничивающих
цитоплазму нейронов, обнаруживаются только их ко‑
роткие остаточные фрагменты, местами сохранившие
межклеточные щели шириной около 20 нм. В осталь‑
ных местах нейроплазмы смежных клеток непосредс‑
твенно переходят друг в друга (рис. 8).
Таким образом, в этих опытах впервые удалось смо‑
делировать синцитиальную связь между нейронами
in vitro, доказать их слияние и тем самым подтвердить
принципиальное сходство нейронов с другими ненер‑
вными клетками в вопросе межклеточных взаимоот‑
ношений. Кроме того, результаты этих экспериментов,
по нашему мнению, решают главный вопрос дискуссии
о принципиальной возможности или невозможности
синцитиальной связи нейронов. Продемонстрированы
неначальные мелкие мембранные поры и перфорации, а
показано почти полное разрушение мембран спаренных
нейронов и слияние их цитоплазмы.
Однако следует отметить, что как полученные нами
ранее данные, так и многочисленные замечания по пово‑
ду недостатков нейронной теории, высказанные T.H. Bul­
lok et al., R.W. Guillery и другими, никак не отменяют
нейронной теории. Они только дополняют и расширяют
ее. Так что эмоциональная составляющая дискуссии
может быть снята, и необходимо сосредоточиться на
получении новых данных об участии синцитиальной
связи в патологии нейронов, взаимосвязи образования
высокопроницаемых межклеточных контактов с синци‑
тием и физиологическом значении последнего.
Представленные данные, по нашему мнению, под‑
тверждают и укрепляют представление о прин­ци­пи­аль­
Н1
1
Н3
Н2
2
б
Рис. 6. Формирование цитоплазматических ножек
при синцитиальном слиянии нейронов:
а – полутонкий срез, докраска толуидиновым синим, фазовый контраст; б – компьютерный эффект Emboss (те же нейроны); 1 – цито­
плазматические ножки; 2 – вакуолеподобные расширения межклеточной щели. Н1–Н3 – смежные нейроны, Я – ядро; ×1000.
ной возможности присутствия в нервной системе кроме
химической синаптической и контактной электрической
еще и цитоплазматической синцитиальной межнейрон‑
ной связи. Остаются проблемы частоты встречаемости
синцития, его связи с патологией клетки, но сам факт
наличия третьей формы межнейронного взаимодействия
кажется реальным. В этой статье нет попытки оправдать
или поддержать заблуждения ретикуляристов, основан‑
ные на исследованиях с помощью световых микроскопов
со слабой разрешающей способностью. Представленный
материал практически не имеет никакого отношения к
препаратам К. Гольджи и его соратников. Естественно,
высказанные положения никак не разрушают основы
нейронной доктрины. Они не могут восприниматься и
как подтверждение ретикулярной теории. Это только
некоторое дополнение к нейронной доктрине.
Наше мнение совпадает со словами J.Z. Young [56]:
«Важно признать, что наличие такого слияния (нейро‑
нов – О.С.) в любом случае не делает недействительной
нейронную теорию вообще». В то же время признание
реальности межнейронного синцития и возможности
слияния нейронов снимает проблему несоответствия
нейронной доктрины клеточной теории. «Будет призна‑
но, что неврология является частью (клеточной – О.С.)
биологии и не состоит вне ее со своими специальными
правилами» [29].
Электронно-микроскопические исследования поз‑
воляют установить тесную взаимосвязь мембранных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
81
Н1
2
Н1
4
1
2
2
Я
а
2
1
Н2
Н2
б
5
2
Н1
4
5
Я
5
3
4
1
2
Н2
в
Н1
г
Н2
5
Рис. 7. Границы сливающихся нейронов:
а – множественные образования цитоплазматических ножек и вакуолеподобных расширений межклеточной щели между двумя контактирующими нейронами; б – сохранившиеся наружные клеточные мембраны на границе цитоплазматических ножек двух нейронов; в, г – варианты
разрушенных границ между сливающимися двумя нейронами в области цитоплазматических ножек. 1 – цитоплазматические ножки контактирующих нейронов, 2 – вакуолеподобные расширения межклеточной щели, 3 – межклеточная щель, 4 – цистерна эндоплазматической
сети, 5 – остаточные фрагменты разрушающихся мембран на границе двух нейронов; Н1, Н2 – смежные нейроны, Я – ядро. Электронограммы;
а – ×40 000, б–г – ×80 000.
2
2
Н1
1
Н1
1
Н2
Н2
Я
а
б
2
Рис. 8. Остаточные фрагменты разрушающихся наружных клеточных мембран в области ножек смежных нейронов:
а, б – варианты фрагментов; 1 – остатки смежных мембран с закругленными концами; 2 – вакуолеподобные расширения на месте межклеточной щели. Н1, Н2 – смежные нейроны, Я – ядро. Электоронограммы; ×40 000.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
82
контактов типа gap junction и tight junction с генезом
синцитиальных мембранных пор и перфораций. Если
мы признаем существование таких контактов, то не
можем отрицать возможность их изменения. Извес‑
тно, что мембранные поры контактов – очень под‑
вижные образования. Малые по величине, они могут
принимать «закритические размеры» [27]. Возможно,
этот процесс и приводит к образованию видимых в
электронном микроскопе пор и синцитиальных пер‑
фораций [14].
Допуская «немыслимое» – обнаружение в будущем
синцитиальной связи между нервными волокнами,
С. Рамон-и-Кахаль писал, что открытые им факты
терминалей не могут превратиться в вымысел, потому
что это анатомические факты. «…Только факты состав‑
ляют наше неоспоримое достояние» [22]. В этой статье
нами также представлены анатомические факты.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ:
№ 09-01-00473, № 10-04-90000-Bel_a.
Литература
1. Бабминдра В.П. Структурная пластичность межнейронных
синапсов. Л.: ЛГУ, 1972. 181 с.
2. Боголепов Н.Н., Яковлева Н.И., Фрумкина Л.Е., Королева С.К.
Различные виды неспецифических межклеточных контактов в развивающемся мозге крысы // Арх. анат. 1986. Т. 40.
С. 45–53.
3. Иванова В.Ф. Многоядерные клетки (образование, строение,
биологическое значение) // Арх. анат. 1984. Т. 87. С. 80–86.
4. Маковецкий А.Н. Софисты. Вып. 1–2. Баку, 1940–1941.
5. Малашко В.В., Сотников О.С., Ультраструктурный анализ
постнатального развития энтеральной нервной системы
поросят // Морфогенез и реактивная перестройка нервной
системы: труды Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей. 1996. Т. 76. С. 30–40.
6. Пальцын A.A., Колокольчикова Е.Г., Константинова Н.Б. и
др. Образование гетерокарионов как способ регенерации нейронов при постишемическом повреждении коры мозга у крыс
// Бюлл. экспер. биол. мед. 2008. Т. 146. С. 407–410.
7. Пальцын A.A., Константинова Н.Б., Романова Г.А. и др. Роль
слияния клеток в физиологической и репаративной регенерации коры головного мозга // Бюлл. экспер. биол. мед. 2009.
Т. 148. С. 580–583.
8. Парамонова Н.М., Сотников О.С. Межнейронные мембранные контакты и синцитиальные перфорации в поле CA2
гиппокампа при травматическом повреждении мозга // Бюлл.
экспер. биол. мед. 2010. Т. 150. С. 113–116.
9. Самосудова Н.В., Ларионова Н.П., Чайлахян Л.М. Патологическое слияние зернистых клеток мозжечка лягушки под
влиянием L-глутамата in vitro // Доклады РАН. 1994. Т. 336.
С. 406–409.
10. Сотников О.С. Статика и структурная кинетика живых
асинаптических дендритов. СПб.: Наука, 2008. 397 с.
11. Сотников О.С., Арчакова Л.И., Новаковская С.А., Соловьева И.А. Проблема синцитиальной связи нейронов при патологии // Бюлл. экспер. биол., мед. 2009. Т. 147. С. 207–210.
12. Сотников О.С., Камардин Н.Н., Рыбакова Г.И., Соловьева И.А.
Цитоплазматическая синцитиальная межнейрональная
связь у моллюсков // Ж. эвол. биохим. физиол. 2009. Т. 45.
С. 223–232.
13. Сотников О.С., Лагутенко Ю.П., Малашко В.В. и др. Кинетика авезикулярных межнейронных мембранных контактов
// III Съезд анатомов, гистологов и эмбриологов Российской
Федерации. Тюмень, 1994. С. 189.
14. Сотников О.С., Парамонова Н.М. Цитоплазматическая
синцитиальная связь – одна из трех форм межнейронной
связи // Успехи физиол. наук. 2010. Т. 41. С. 45-57.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
15. Ярыгин Н.Е., Ярыгин В.Н. Патологические приспособительные изменения нейрона. М.: Медицина, 1973. 191 с.
16. Aguzzi A., Wagner E.F., Netzer K.O. et al. Human foamy virus
proteins accumulate in neurons and induce multinucleated giant
cells in the brain of transgenic mice // Am. J. Pathol. 1993. Vol. 142.
P. 1061–1071.
17. Archakova L.I., Sotnikov O.S., Novakovskaya S.A. et al. Syncytial
cytoplasmic ganglion cells in adult cats // Neurosci. Behav. Physiol.
2010. Vol. 40. P. 447–450.
18. Bennett M.V.L., Zukin R.S. Electrical coupling and neuronal synchronization in the mammalian brain // Neuron. 2004. Vol. 41.
P. 495–511.
19. Birse S.C., Bittner G.D., Regeneration of giant axons in earthworms
// Brain Res. 1976. Vol. 113. p. 575–581.
20. Bullock T.H., Bennett M.V.L., Johnston D. et al. The neuron doctrine,
redux // Science. 2005. Vol. 310. P. 791–793.
21. Cajal S.R. y. Neuron theory or reticular theory? Objective evidence
of the anatomical unity of nerve cells. Cons. Sup. Invest. Scientif.
Ins. "Ramon y Cajal", XIII, Madrid. 1954.
22. Cajal S.R. y. Автобиография (Recollection of My Life). М.:
Медицина, 1985. 271 p.
23. Chen K.A., Laywell E.D., Marshall G. et al. Fusion of neural stem
cells in culture // Exp. Neurol. 2006, Vol. 198. P. 129–135.
24. Chen M.F., Westmoreland S., Ryzhova E.V. et al. Simian immunodeficiency virus envelope compartmentalizes in brain regions
independent of neuropathology // J. Neurovirol. 2006. Vol. 12.
P. 73–89.
25. Derimer S.A., Elliot E.J., Macagno E.R., Muller K.J. Morphological
evidence that regeneration axons can fuse with axon segment //
Brain Res. 1983. Vol. 272. P. 157–161.
26. Dogiel A.S. К вопросу об отношении нервных клеток друг к
другу // Гистологические исследования. Вып. I. Томск: Типолитография П.И. Мокушина, 1893. С. 1–15.
27. Evans E., Rawicz W. Entropy-driven tension and bending elasticity
in condensed-fluid membranes // Phys. Rev. Letters. 2003. Vol. 64.
P. 2094–2097.
28. Furshpan E.J., Potter D.D. Mechanism of nerve impulse transmission at a crayfish synapse // Nature. 1957. Vol. 180. P. 342–343.
29. Guillery R.W. Relating the neuron doctrine to the cell theory. Should
contemporary knowledge change our view of the neuron doctrine?
// Brain Res. Rev. 2007. Vol. 55. P. 411–421.
30. Günter J. Neuronal syncytia in the giant fibres of earthworms // J.
Neurocytol. 1975. Vol. 4. P. 55–62.
31. Hagiwara S., Morita H., Naka K. Transmission through distributed
synapses between the giant axons of a sabellid worm // Comp.
Biochem. Physiol. 1964. Vol. 13. P. 453–460.
32. Hoy R.R., Bittner G.D., Kennedy D. Regeneration in crustatian
motoneurons evidence for axon fusion // Science. 1977. Vol. 156.
P. 251–252.
33. Jabonero V. Studien über die Synapsen des periferen vegetativen Nervensystems III. Das distale nervosa Synzytium und die plexiforme
Synapse auf Distanz // Z. mikr.-anat. Forsch. 1956. Bd 62. S. 407–451.
34. Kostenko M.A., Sotnikov O.S., Chistyakova I.A., Sergeeva S.S.
Methods and methodological approaches to studies of isolated
neurons of brain from adult animals (Lymnaea stagnalis) in tissue
culture // Neurosci. Behav. Physiol. 1999. Vol. 29. P. 455–459.
35. Krüger L., Otis T.S. Wither withered Golgi? A retrospective evaluation of reticularist and synaptic constructs // Brain Res. Bull. 2007.
Vol. 72. P. 201–207.
36. Loewenstein W.R. Junctional intercellular communication. The
cell-to-cell membrane channel // Physiol. Rew. 1981. Vol. 61.
P. 829–913.
37. Marotti J.D., Savitz S.L., Kim W.K. et al. Cerebral amyloid angiitis
processing to generalized angiitis and leucoencephalitis // Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2007. Vol. 33. P. 474–479.
38. Maximov A.A., Bloom W. A Textbook of Histology. Philadelphia:
W.B. Saunders Company, 1938. 668 p.
39. Mazzarello P. Net without nodes and vice versa, the paradoxical
Golgi-Cajal story: a reconciliation? // Brain Res. Bull. 2007. Vol. 71.
P. 344–346.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
40. Nicol J.A.C. Giant axons of Eudistylia vancouveri (Kinberg) //
Transact. Roy. Soc. Canada, XIII, (III). 1948. P. 107–124.
41. Nicol J.A.C., Young J.Z. Giant nerve fibre of Myxicola infundibulum
(Grube) // Nature. 1946. Vol. 158. P. 167–168.
42. Paramonova N.M., Sotnikov O.S., Cytoplasmic syncytial connections between neuron bodies in the CNS of adult animals //
Neurosci. Behav. Physiol. 2010. Vol. 40. P. 73–77.
43. Peters A. Golgi, Cajal, and fine structure of the nervous system //
Brain Res. Rev. 2007. Vol. 55. P. 256–263.
44. Piccolino M. Cajal and the retina: a 100-year retrospective // Trends
Neurosci. 1988. Vol. 11. P. 521–525.
45. Ringertz N.R., Savage R.E. Hybrid Cells. Moscow: Mir, 1979. 347 p.
46. Robertis E.D., Bennett E. Electron microscope observations on synaptic vesicles in synapses of the retinal rods and cones // J. Biophys.
Biochem. Cytol. 1955. Vol. 1. P. 47–58.
47. Santander R.G., Cuadrado G.M., Saez M.R. Exceptions to Cajal's neuron theory: communicating synapses // Acta Anat. 1989.
Vol. 132. P. 74–76.
48. Sheperd G. M. Foundations of the Neuron Doctrine. New York:
Oxford University Press, 1991. 352 p.
49. Sotnikov O.S., Malashko V.V., Rybakova G.I. Fusion of nerve fibers
// Dokl. Biol. Sci. 2006. Vol. 410. P. 361–363.
50. Sotnikov O.S., Malashko V.V., Rybakova G.I. Syncytial coupling of
neurons in tissue culture and early ontogenesis // Neurosci. Behav.
Physiol. 2008. Vol. 38. P. 223–331.
51. Sotnikov O.S., Paramonova N.M., Archakova L.I. Ultrastructural
analysis of interneuronal syncytial perforations // Cell Biol. Int.
2010. Vol. 34. P. 361–364.
52. Sotnikov O.S., Rybakova G.I., Solovieva I.A. The question of the
fusion of neuron processes // Neurosci. Behav. Physiol. 2008. Vol. 38.
P. 839–843.
53. Verchratsky A. Neuronismo y reticulismo: neuronal-glial circuits
unify the reticular and neuronal theories of brain organization //
Acta Physiol. 2009. Vol. 195. P. 111–122.
54. Young J.Z. Structure of nerve fibres and synapses in some invertebrates
// Cold Spring Harbor. Symp. Guant. Biol. 1936. Vol. 4. P. 1–6.
83
55. Young J.Z. The functioning of the giant nerve fibres of the squid //
J. Exper. Biol. 1938. Vol. 85. P. 170–185.
56. Young J.Z. Fused neurons and synaptic contacts in the giant nerve fibres of Cephalopods // Physiol. Transact. Roy. Soc. London. (Ser. B).
1939. Vol. 229. P. 465–503.
Поступила в редакцию 26.02.2011.
Recovering trans-neuronal syncytial ties
in nervous system
O.S. Sotnikov1, L.E. Frumkina2, V.N. Mayorov1, N.M. Paramonova1,
A.A. Laktionova1, N.N. Bogolepov1
1 I.P. Pavlov Institute of Physiology, RAS (6 Makarova Nab. SaintPetersburg 199034 Russia), 2 Research Centre of Neurology, RAMS
(80 Volokolamskoye Sh. Moscow 125367 Russia)
Summary – The discussions between neuronists and reticularists
have been characterised by complete mutual flat rejection of the
opposite theory. The neuron doctrine relies on the discovery of syn‑
apses via electronic microscope but this discovery in principle does
not deny transneuronal syncytium. Today, there are factors that are
inconsistent with the neuron doctrine. These are: presence of highly
porous membrane contacts with intracellular pores, inconsistence
with cell theory, etc. These data require the neuron doctrine to be
supplemented and modernised. The key question, whether there
are cytoplasmatic syncytial ties between neurons, remains unan‑
swered. These ties between giant cells and fibres in molluscs, crusta‑
ceans, polychaetes, and other invertebrates have been proved a long
time ago. The paper first summarises data about syncytial ties of
vertebrates’ neurons in the cortex of cerebrum, hippocampus and
autonomous nervous system of vertebrates. As reported, it results
from the deficit in glial neuron cover, on gap or tight junctions. The
authors describe syncytial pores and wide perforations of conju‑
gated neuronal membranes and their fusion in rats’ embryos and
indicate a method of targeted experimental fusion of neurons.
Key words: reticular theory, neuron doctrine, syncytium, neuronal
fusion.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 75–83.
УДК 597.2/.5:591.185.34:591.18
Нейрофизиология обонятельной системы морских рыб:
эколого-эволюционные аспекты
М.А. Дорошенко
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет (690950 г. Владивосток,
ул. Луговая, 52а)
Ключевые слова: обоняние, хрящевые и костные рыбы, рецепторные клетки, секреторная система.
Приведен обзор результатов морфофункциональных исследо‑
ваний органов обоняния морских и проходных рыб в связи с
их экологией и систематическим положением. Суммируются
современные представления о жгутиковых и микровиллярных
типах обонятельных рецепторов. Обсуждается секреторная сис‑
тема обонятельного эпителия, включающая у некоторых видов
специализированные альвеолярные и трубчатые железы типа
боуменовых, ее значение в первичных процессах обонятельной
рецепции и защитной реакции при воздействии токсикантов.
Анализ материалов по эволюции органов обоняния позволил
выявить общую тенденцию к редукции суммарной поверхности
и складчатости обонятельных розеток хрящевых и костных рыб
как пример прогрессивного тренда эволюции – олигомеризации
гомологичных органов. Показано также, что уровни гипер-, мак‑
ро-, медио-, микросматии связаны с экологической спецификой,
наблюдающейся у различных видов рыб.
Дорошенко Майя Андреевна – д-р биол. наук, профессор кафедры
«Биоэкология» Дальрыбвтуза; e-mail: doroshenko@mail.primorye.ru
Хемокоммуникация, являясь одной из наиболее фи‑
логенетически древних форм общения, играет у рыб
значительную роль в осуществлении важнейших по‑
веденческих реакций – пищевых, оборонительных,
стайных, репродуктивных, ориентировочных и др.
Ведущее значение здесь принадлежит обонянию, ко‑
торое у многих рыб достигает чрезвычайно высокого
уровня развития и обеспечивает большой объем био‑
логической информации. Исследования механизмов
функционирования обонятельной системы рыб, ис‑
ключительно разнообразных по таксономическому
положению, организации и экологии, имеют более
чем вековую историю, основные этапы которой изло‑
жены в работах отечественных и зарубежных ученых:
Я.А. Винниковой, А.А. Бронштейна, H.G. Kleerecoper
и др. [1, 2, 11, 21, 23].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
84
В последние годы, во многом благодаря исследо‑
ваниям П.А. Мотавкина и его учеников, достигнуты
значительные успехи в изучении фундаментальных
механизмов структурной организации периферических
и центральных звеньев обонятельной системы [9, 12,
13, 16]. Интенсивно исследуются также особенности
взаимодействия хемосенсорных систем в поведении
рыб [3–5, 22]. Получены новые знания, необходимые для
расшифровки и кодирования нейрофизиологических
механизмов, используемых в обонянии [3, 12, 13, 24, 29].
Достигнуты определенные успехи в изучении функцио‑
нальных особенностей центральной нервной системы у
разных классов рыб, которые отражают неодинаковый
уровень организации экстерорецепции, и в первую
очередь обонятельной рецепции [4, 12, 24, 27].
Вместе с тем дискуссионными остаются проблемы
эволюции хрящевых и костных рыб, в частности, воп‑
росы макро-, микро- и ультраструктуры рецепторных
клеток, проводящих путей и высших мозговых цен‑
тров обонятельной системы [16, 24, 27, 30]. В связи с
этим актуальны морфофизиологические исследования
органов обоняния морских и проходных рыб в связи с
их экологией и систематическим положением. Особен‑
но важными представляются данные о жгутиковых и
микровиллярных типах обонятельных рецепторов [3, 4,
21, 22, 29, 30]. Различиями в степени развития органов
обоняния и экологической спецификой объясняется
повышенный интерес к материалам по дифференциации
рыб на ольфакторные группы [6–8]. Недостаточно осве‑
щены в литературе и вопросы, касающиеся секреторной
системы обонятельного эпителия, которая включает
у некоторых видов рыб специализированные железы
типа боуменовых, а также значение сенсорной системы в
первичной обонятельной рецепции и защитной реакции
при воздействии токсикантов.
Типы обонятельных рецепторных клеток
Электронно-микроскопическое исследование обоня‑
тельного эпителия хрящевых и костных рыб показало
различие морфофункциональной организации, поли‑
морфизма, соотношений и ультраструктуры несколь‑
ких типов рецепторных и опорных клеток [1, 2, 5, 8, 9].
В обонятельном эпителии морских рыб Тихоокеанского
региона обнаружено три типа рецепторных клеток:
микровиллярные, жгутиковые и палочковидные [5, 9,
15]. Микровиллярные рецепторные клетки найдены в
сенсорном эпителии у хрящевых и костных рыб, у хря‑
щевых рыб они являются единственным видом рецеп‑
торных клеток (рис. 1, а). Булава этих рецепторов лишена
базальных телец и на апикальной поверхности несет
микровиллы (длина – 0,5–3,0 мкм, диаметр – 0,1 мкм).
Жгутиковые рецепторные клетки составляют основу
рецепторных элементов сенсорного эпителия костистых
рыб (рис. 1, б). Булава несет пучок тонких жгутиков,
которые снабжены типичным фибриллярным аппара‑
том и берут начало от базальных телец, связанных с
периферическим отростком поперечно исчерченными
корешками или системой микротрубочек. Жгутиковые
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
рецепторы представлены различными модификациями
в обонятельном эпителии костных рыб [5, 8, 9]. У костнохрящевых и костистых рыб в обонятельном эпителии
представлены жгутиковый и микровиллярный типы
рецепторов, соотношение которых видоспецифично и
связано с особенностями экологии видов. Кроме того, в
сенсорном эпителии отмечены рецепторные клетки, обо‑
нятельные булавы которых несут жгутики и микровил‑
лы [1, 5, 8, 9]. Несмотря на длительный дискуссионный
период в идентификации рецепторных клеток, сегодня
методом ретроградной дегенерации установлено, что
жгутиковые и микровиллярные клетки являются само‑
стоятельными типами рецепторов [1, 2, 23, 28].
По строению дендрита выделен еще один тип
биполярных рецепторов в обонятельном эпителии
рыб: рецепторные клетки, несущие на поверхнос‑
ти булавы палочку – палочковидные клетки (рис. 1,
в). Палочковидные рецепторные клетки характер‑
ны для сенсорного эпителия многих костистых рыб
[1, 5, 7–9]. У костистых рыб (сом, карась, угорь) это
структурно-функциональное образование представ‑
ляет собой «комплексный жгут», состоящий из не‑
скольких жгутиков (до 15–30) с типичным фибрил‑
лярным аппаратом, одетых общей плазматической
оболочкой, но начинающихся от самостоятельных
базальных телец [1]. Такой же «комплексный жгут»
методом электронной сканирующей микроскопии
выявлен у лососевых рыб (горбуша, чавыча, кижуч
и др.) [5, 8, 15]. В большинстве «комплексные жгуты»
имеют вертикальную ориентацию и слабый изгиб на
вершине. В обонятельных розетках исследованных
видов эти структуры характеризуются одинаковой
локализацией: в базальной и проксимальной части
первичных складок, где особенно велика плотность
распределения мерцательных клеток. Это, возможно,
связано с гидродинамическими особенностями вен‑
тиляции обонятельного мешка и низкой скоростью
протока в базальной части обонятельной розетки [8,
23, 28]. Согласно данным ряда авторов, у рыб семейств
Cyprinidae, Gadidae, Siluridae, Esocidae длина жгутиков
и их количество на одной рецепторной клетке может
варьировать в разных участках обонятельной розетки,
у особей одного вида и у разных видов [8, 9, 23, 28].
Кроме отмеченных рецепторных клеток в обоня‑
тельном органе костных рыб (осетровые рода Acipenser)
электронно-микроскопическими методами обнаружены
рецепторы нового типа — так называемые криптовые
нейроны (crypt cells). Они несут на апикальной повер‑
хности глубокое впячивание (крипту), из которого
выходит ресничка [29]. В последнее время криптовые
нейроны отмечены также в обонятельном эпителии
некоторых видов морских рыб [26]. Полагают, что нали‑
чие криптовых нейронов – общая черта обонятельного
эпителия костных и хрящевых рыб [20, 26].
Анализ характера полиморфизма обонятельных ре‑
цепторных нейронов у макро- и микросматиков по‑
казывает, что рецепторные клетки с относительно ко‑
роткими и малочисленными жгутиками характерны
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
85
а
б
в
Рис. 1. Структура поверхности сенсорного эпителия:
а – булавы микровиллярных рецепторных клеток японского ската (Raja kenojei), б – булавы жгутиковых обонятельных клеток чавычи
(Oncorhynchus tshawytscha), в – палочковидные клетки кижуча (Oncorhynchus kisutch). Сканирующая электронная микроскопия; а – ×15 000, б –
×10 000, в – ×7 000.
для обонятельного эпителия видов микросматиков, в
биологии которых обонятельная рецепция играет вто‑
ростепенную роль [5, 8, 9, 16]. Макросматики обычно
отличаются большей численностью рецепторных клеток,
а также наличием на булаве сенсорной клетки длинных
и многочисленных жгутиков, обеспечивающих значи‑
тельную поверхность рецепторных мембран [5, 7–9].
Согласно недавним исследованиям, микровиллярные
и жгутиковые рецепторные нейроны в обонятельном
эпителии рыб различаются функционально и имеют раз‑
личные проекции в центральных отделах обонятельной
системы [17, 19, 30].
Таким образом, основываясь на положении, что
жгутиковые обонятельные рецепторы являются более
древними структурами (впервые отмечены у кругло‑
ротых), можно полагать, что микровиллярные клетки
хрящевых рыб представляют особый тип рецепторов,
эволюционно возникший в результате специализации
первичных обонятельных клеток, снабженных как жгу‑
тиками, так и микровиллами [1, 2]. Высокую степень
обонятельной чувствительности хрящевых рыб можно
объяснить узкой специализацией и приспособлением к
восприятию строго определенных стимулов [1, 5].
Для сенсорного эпителия костистых рыб характе‑
рен полиморфизм обонятельных рецепторных клеток
с преобладанием среди них жгутиковых. В связи с тем,
что главное значение в восприятии обонятельного
стимула имеет рецепторная мембрана, жгутики и мик‑
ровиллы следует рассматривать как образования, спо‑
собствующие эффективному увеличению рецепторной
поверхности. Сокращение общей площади обонятель‑
ного эпителия, характерное для костистых рыб, по
сравнению с хрящевыми, при возрастании плотности
обонятельных рецепторов (олигомеризация) свиде‑
тельствует об интенсификации нейрофизиологических
процессов генерирования рецепторных потенциалов
в органе обоняния костистых рыб, как эволюционно
более молодой таксономической группы.
Морфогистохимия секреторных элементов
обонятельного эпителия морских рыб
Одной из проблем обонятельной рецепции является
изучение роли слизи на поверхности обонятельного
эпителия, химизм и структурирование которой имеет
различный характер у водных и наземных позвоноч‑
ных. Электронно-микроскопическими и физико-хи‑
мическими методами было показано, что это сложный
многокомпонентный раствор биополимеров с высокой
степенью упорядоченности структуры и ионного со‑
става, который играет важную роль в возникновении
генераторного потенциала [1–3, 29]. Основная масса
обонятельной слизи продуцируется в обонятельном
эпителии морских рыб специализированными секре‑
торными клетками I, II, III типов и микровиллярными
опорными клетками. При учете секретообразующих
элементов исследователи, как правило, отрицают на‑
личие многоклеточных желез типа боуменовых в обо‑
нятельном эпителии рыб, связывая их возникновение
у первых представителей Tetrapoda–Amphibia с общим
ароморфозом [1, 2, 23, 28]. Гистохимические и электрон‑
но-микроскопические исследования позволили иденти‑
фицировать многоклеточные секреторные образования,
трубчатые и альвеолярные железы типа боуменовых в
обонятельном эпителии морских рыб [5–7, 9, 16].
Специализированные секреторные элементы обоня‑
тельной выстилки морских рыб вырабатывают вещества
различной химической природы, присущие данному
типу образований и не зависящие от видовой и эколо‑
гической специализации. Важные видовые различия
выявляются лишь в размещении, комбинации, величине
и плотности расположения секреторных элементов в
обонятельном эпителии. У гиперосматиков плотность
секреторных клеток I типа в сенсорном эпителии незна‑
чительна, более высокая их плотность регистрируется
в индифферентном эпителии. Наибольшая плотность
секреторных клеток I типа отмечена в индифферентном
и сенсорном эпителиях костистых рыб макро- и медиос‑
матиков. Микросматики характеризуются низкой плот‑
ностью клеток I типа. Плотность секреторных клеток II
типа в сенсорном эпителии морских и проходных рыб
варьирует незначительно, что, вероятно, связано с их
функциональным значением в восприятии одорантов.
Некоторое увеличение плотности этих клеток можно
отметить у микросматиков, в обонятельной выстилке
которых наблюдается уменьшение других специализи‑
рованных секреторных элементов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
86
а
б
в
Рис. 2. Альвеолярные железы в обонятельном эпителии:
а – железы на верхушке первичной складки керчака-яок (Myoxocephalus jaok); б – отверстия выводных протоков желез на поверхности обонятельной розетки керчака-яок (M. jaok); в – стоматины желез и секреторных клеток на поверхности обонятельного эпителия липариса (Liparis dubius).
а – гистологический препарат, окр. гематоксилином и эозином, ×200, б, в – сканограммы, ×300 и ×6000.
Морфогистохимия обонятельных желез
Обонятельные железы типа боуменовых были впервые
обнаружены в органах обоняния некоторых видов
отряда скорпенообразных: южный одноперый терпуг,
керчак-яок, рогатый бычок, рогатка-альцихт, бычок
шлемоносец, получешуйник Гильберта, тихоокеанская
волосатка, морская лисичка, липарис дубиус [5, 6, 9].
В дальнейшем обонятельные железы были обнаруже‑
ны у многих представителей лососеобразных (нерка,
кета, горбуша, сима, кижуч, чавыча), сельдеобразных
(сельдь тихоокеанская), иглобрюхообразных (бурый
фугу) [6–8] (рис. 2). Железы расположены в обоня‑
тельном эпителии на боковых поверхностях складок,
в углублениях между ними, а также на их верхушках.
По форме концевых отделов железы делятся на два
типа: альвеолярные и трубчатые. Альвеолярные обо‑
нятельные железы характеризуются округлой формой
концевого отдела, расположены в обонятельной вы‑
стилке рыб эндоэпителиально и экзоэпителиально [6].
Диаметр концевых отделов этих желез варьирует от 37
до 180 мкм. Плотность их расположения в обонятель‑
ном эпителии различна: от 1–2 на поверхности одной
складки до 1 на 1000 мкм поверхности обонятельного
эпителия, т.е. 4–5 штук на одной складке (керчак-яок,
волосатая рогатка, липарис). Концевые отделы желез
образованы слоем цилиндрических клеток и более
глубоким слоем уплощенных элементов. Ядра желе‑
зистых клеток располагаются базально. Образование
секрета происходит по мерокриновому типу. Трубча‑
тые обонятельные железы расположены в углублениях
сенсорного эпителия между складками розеток у пред‑
ставителей семейства керчаковых [5, 6].
Согласно данным гистохимического исследования,
секрет обонятельных желез морских рыб содержит поли‑
сахариды, гликопротеины и кислые сульфатированные
полисахариды типа хондроитинсульфатов (протеог‑
ликаны). Кроме того, он содержит вещества, близкие к
липо­протеинам. Значительная активность цитохромок‑
сидазы, сукцинатдегидрогеназы, а также щелочной фос‑
фатазы выявлена в слизи на поверхности обонятельной
выстилки и в концевых отделах желез [6].
Таким образом, многоклеточные альвеолярные и
трубчатые железы в обонятельном эпителии морских рыб
по морфофункциональной организации представляют
собой образования, гомологичные боуменовым железам
в органах обоняния наземных позвоночных, и являются
частным примером гистофизиологического параллелиз‑
ма [5–7, 9]. Наличие альвеолярных и трубчатых желез в
обонятельной выстилке рыб, их структура, локализация
и плотность расположения обусловлены особенностя‑
ми экологии видов. Наиболее многочисленны данные
структуры у донных и придонных представителей мор‑
ской ихтиофауны: представителей семейств керчаковых
(Cottidae) и липаровых (Liparididae).
Дифференциация морских рыб по степени развития
органа обоняния
Значительные вариации в степени обонятельной чувс‑
твительности рыб обусловили попытки их деления на
макро- и микросматиков. Ранее это деление основы‑
валось только на функциональных характеристиках [1,
23], последующие работы совмещали физиологические
данные со структурными различиями [5, 7, 8]. Анализ
степени развития обонятельной системы рыб по срав‑
нению со зрительной проведен у 40 видов из 14 отрядов
хрящевых и костных морских рыб с различным таксоно‑
мическим положением и экологической специализацией
[5, 7]. В качестве критериев оценки выбраны следующие
параметры периферических и центральных звеньев обо‑
нятельной системы: обонятельный эпителий (площадь,
складчатость), сенсорный и индифферентный эпителий
(толщина, зональность), рецепторные, опорные, секре‑
торные клетки, железы (профильное поле, плотность).
Для оценки степени развития обонятельной и зрительной
рецепции вычисляли экологический коэффициент (ЭК) –
отношение площади обонятельного эпителия к площади
зрительной сетчатки (%), ольфакторный коэффициент
(ОК) – отношение площади обонятельного эпителия к
квадрату длины рыбы – ОК=Sоэ/L2 (%), индекс теленце‑
фализации – отношение массы конечного мозга к массе
головного мозга (%), обонятельный индекс – отношение
массы обонятельных луковиц к массе головного мозга
(%), зрительный индекс – отношение массы тектума к
массе мозга (%), сенсорный коэффициент – отношение
обонятельного индекса к зрительному индексу (%).
На основании электронно-микроскопического, гис‑
тохимического и морфометрического анализа элементов
обонятельной системы рыб предложена дифференциация
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
%
100
87
А
Первичные складки
Экологический коэффициент
Ольфакторный коэффициент
Б
80
60
В
Г
40
Д
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Рис. 3. Распределение исследованных хрящевых и костистых рыб на ольфакторные группы:
А – гиперосматики (1–6); Б – макросматики (7–13); В – медиосматики (14–23); Г – микросматики (24–40); Д – микрофотосматики (33–35).
1. Sphyrna zygaena; 2. Bathyraja smirnovi; 3. Raja kenojei; 4. Hexanchus griseus; 5. Lamna ditropis; 6. Squalus acanthias; 7. Anguilla bicolor pacifica; 8. Liparis
dubius; 9. Oncorhynchus tshawytscha; 10. Oncorhynchus masou; 11. Oncorhynchus nerka; 12. Gadus morhua; 13. Pseudopleuronectes yokohamae; 14. Eleginus gracilis; 15. Oncorhynchus keta; 16. Oncorhynchus gorbuscha; 17. Hippoglossus stenolepis; 18. Pleurogrammus azonus; 19. Scomber japonicus; 20. Brama
japonica; 21. Platichthys stellatus; 22. Clupea pallasi; 23. Theragra chalcogramma; 24. Podothecus veternus; 25. Osmerus mordax; 26. Hemitripterus villosus;
27. Engraulis japonicus; 28. Hypomesus japonicus; 29. Sardinops melanostictus; 30. Enophrys diceraus; 31. Myoxocephalus yaok; 32. Arctoscopus japonicus;
33. Stichaeus grigorjewi; 34. Opisthocentrus ocellatus; 35. Acantholumpenus mackayi; 36. Takifugu rubripes; 37. Cantherinus modestus; 38. Hyporhamphus
sajori; 39. Cololabis saira; 40. Exocoetus volitans.
на ольфакторные группы: гиперосматики, макросматики,
медио­сматики, микросматики и микрофотосматики
(рис. 3). Гиперосматики (ОК – 24,5–96,6, ЭК – 350,0–2355,5)
включают хрящевых рыб (акулы, скаты), для которых ха‑
рактерны теленцефализация, доминирование обоняния,
гипертрофия обонятельной розетки, наличие вторичной,
третичной и четвертичной складчатости, наибольшая
площадь обонятельного эпителия и профильного поля
рецепторных клеток, представленных только микро‑
виллярным типом. К макросматикам (ОК – 9,7– 21,2,
ЭК – 60,0–500,0) относятся костистые рыбы с наиболее
высокими морфофункциональными параметрами органа
обоняния: донные и придонные бентофаги, глубоковод‑
ные рыбы с ведущим значением обонятельной рецепции,
тихоокеанские лососи – чавыча, нерка [5, 8, 10]. К меди‑
осматикам (ЭК – 25,3–50,6, ОК – 5,9–17,1) причисляют
виды костистых рыб с умеренными значениями всех
параметров органов обоняния. Это стайные пелагические
рыбы с гармонично развитыми сенсорными система‑
ми. Для микросматиков (ОК – 0,3–12,1, ЭК – 1,6–24,9)
характерны минимальные морфофизиологические па‑
раметры обонятельной системы. В этой группе можно
выделить подгруппу микрофотосматиков (придонные,
литоральные виды, обитающие в изменчивых условиях
с повышенной мутностью воды). Многообразие условий
обусловливает значительные различия сенсорной осна‑
щенности поведенческих реакций рыб. Предложенная
дифференциация рыб на ольфакторные группы отражает
как филогенетические особенности обонятельной систе‑
мы (гиперосматики – хрящевые рыбы), так и выявляет
широкую морфоадаптивную радиацию на основе сенсор‑
ных систем (макро-, медио-, микросматия), связанную с
экологической специализацией видов.
Морфофункциональные особенности головного
мозга, центральных отделов хемосенсорных систем,
как древнейшей формы связи организма со средой, у
хрящевых и костных рыб интенсивно исследуются [4,
14, 18, 27]. Основной характерной чертой эволюции
мозга хрящевых рыб является его теленцефализация,
т.е. заметный рост объема конечного мозга [5, 7, 27].
Теленцефалон хрящевых рыб дополнительно к обоня‑
тельным проекциям получает сигналы зрительной сис‑
темы, слуховые, механосенсорные и электросенсорные
импульсы [18, 25, 27]. У костистых рыб отмечена ин‑
теграция анализаторных систем (ольфактотригеминовкусовой комплекс) на уровне первичных сенсорных
центров, создающая возможность формирования по‑
лимодальной единой хемосенсорной системы, сущес‑
твование которой является основой разнообразных
эколого-физиологических адаптаций [4, 7, 8, 11].
Заключение
Таким образом, можно проследить некоторые эволю‑
ционные тенденции в развитии обонятельной системы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
88
хрящевых и костных рыб. С одной стороны, признаки
редукции: сокращение общей площади обонятельного
эпителия, уменьшение складчатости, с другой – про‑
грессивные признаки, свидетельствующие о совершенс‑
твовании органа обоняния: возрастание плотности
обонятельных рецепторных клеток и вместе с тем изме‑
нение их конфигурации, количественное преобладание
рецепторов жгутикового типа, что влечет за собой
интенсификацию нейрофизиологических процессов.
Усложнение секреторной системы, увеличение
плотности секреторных элементов при появлении
новых форм (обонятельные железы типа боуменовых)
позволяют предположить, что в филогенезе высота
чувствительности обонятельного анализатора и его
адаптивная вариабельность стали решаться не путем
увеличения общей площади обонятельного эпителия,
а увеличением поверхности рецепторной мембраны
(жгутиковый аппарат) и усложнением секреторных
процессов в обонятельном эпителии.
Антропогенное загрязнение водной среды токси‑
кантами нарушает поведенческие реакции рыб, иска‑
жая функции хеморецепции. Высокие регенерацион‑
ные способности рецепторного аппарата обонятельно‑
го эпителия и сохранение надежности механизмов его
функционирования при отрицательных воздействиях
внешней среды обеспечиваются у морских и проход‑
ных рыб прежде всего сложной гетероморфной систе‑
мой секреторных элементов.
Литература
1. Бронштейн А.А. Обонятельные рецепторы позвоночных. Л.:
Наука, 1977. 160 с.
2. Винников Я.А. Эволюция рецепторов. Цитологический, мембранный и молекулярный уровни. Л.: Наука, 1979. 140 с.
3. Гдовский П. А., Ружинская Н. Н. Ацетилхолинэстераза – биомаркер функционального состояния обонятельной системы
рыб // Успехи соврем. биол. 2007. Т. 127, № 4. С. 396–404.
4. Девицина Г. В., Марусов Е. А. Взаимодействие хемосенсорных
систем и пищевое поведение рыб // Успехи соврем. биол. 2007.
Т. 127, № 4. С. 387–395.
5. Дорошенко М.А. Гистофизиология органов обоняния морских
рыб. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. 226 с.
6. Дорошенко М.А. Железы в обонятельном эпителии морских
рыб // Вопросы ихтиологии. 2007. Т. 47, № 4. – С. 529–536.
7. Дорошенко М.А. Физиология сенсорных систем рыб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010. 172 c.
8. Дорошенко М.А., Девицина Г.В. Сравнительно-морфологическое исследование обонятельного эпителия трех видов тихоокеанских лососей (Oncorhynchus, Salmonidae, Salmoniformes)
// Сенсорные системы. 2009. Т. 23, № 2. С. 126–136.
9. Дорошенко М.А., Мотавкин П.А. Структура поверхности
органа обоняния морских костистых рыб // Арх. анатомии
и гистологии. 1986. № 10. С. 38–47.
10. Калинина Г.Г., Матросова И.В., Дорошенко М.А., Евдокимов В.В. Морфогистохимическое исследование органа обоняния у симы Oncorhynchus masou и кеты O. keta // Вопросы
ихтиологии. 2005. Т. 45, № 2. С. 236–241.
11. Касумян А.О. Обонятельная система рыб. М.: Изд-во Московского ун-та, 2002. 87 с.
12. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. Владивосток:
Медицина ДВ, 2003. 360 с.
13. Мотавкин П.А. Курс лекций по гистологии. Владивосток:
Медицина ДВ, 2007. 251 с.
14. Смит К.Ю.М. Биология сенсорных систем. М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2005. 583 с.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
15. Doroshenko M.A. Ultrastructure of the Oncorhynchus Pacific
Salmons olfactory epithelium // China-Russia Symposium on Fish.
Develop. Marine Biol. Resourc. Shanghai Fish. University. Shanghai,
China, 2007. P. 8–15.
16. Doroshenko M.A., Motavkin P.A. Olfactory epithelium of marine
fishes in scanning electron microscopy // Acta Morphologica Hungarica. 1986. Vol. 34, No. 3. P. 143–155.
17. Doving K.V., Hamdani E.Н., Hoglund E. et al. Review of the Chemical and Physiological Basis of Alarm Reactions in Cyprinids // Fish
Chemosenses / ed. Reutter K., Kapoor B.G. Science Publishers, Inc.,
2005. P. 133–165.
18. Eisthen H.L. Evolution of vertebrate olfactory system // Brain Behav
Evol. 1997. Vol. 50. P. 222–233.
19. Hamdani E.H., Alexander G., Doving K.B. Progections of sensory
neurons with microvilli to the lateral olfactory tract indicates their
participation in feeding behavior in crucian carp // Chem. Sensens.
2001. Vol. 26. P. 1139– 1144.
20. Hansen A., Figer T. Phyletic distribution of crypt-type olfactory receptor neurons in fishes // Brain. Behav. Evol. 2000. Vol. 55. P. 100–110.
21. Hara T.J. Fish Chemoreception. London: Chapman and Hall,
1992. 373 p.
22. Kasumyan A.O., Malyukina G.A., Devitsina G.V. et al. Chemosensory systems in fishes: Physiology and role in behaviour // Advances
in Fish biology. Hindustan Press, 1999. P. 117–144.
23. Kleerecoper H.G. Olfaction in fishes. London: Indiana University
Press, Bloomington, 1969. 222 p.
24. Laberge F., Hara T.J. Neurobiology of fish olfactoring: a review //
Brain research reviews. 2001, Vol. 36. P. 46–59.
25. Matsuoka M. Development of sense organs in the Japanese sardine
Sardinops melanostictus // Fisheries Science. 2001, Vol. 67. P. 1036–1045.
26. Schmachtenberg O. Histological and electrophysiological properties
of crypt cells from the olfactory epithelium of the marine teleost
Trachurus symmetricus // Compar. Neural. 2006. Vol. 495, No. 1.
P. 113–121.
27. Witch H., Nortchutt R.G. The forebrain of the pacific hagfish:
a cladistic reconstruction of the ancestral craniates forebrain //
Brain Behav. Evol., 1992. Vol. 40. P. 25–64.
28. Yamamoto M. Comparative morphology of the peripheral olfactory
organ in teleosts // Chemoreception in Fishes. 1982. No. 3. P. 39–59.
29. Zeiske E., Kasumyan A., Bartch P., Hansen A. Early development
of the olfactory organ in sturgeons of the genus Acipenser: a comparative and electron microscopic study // Anat. Embriol. 2003.
Vol. 206, No. 5. P. 357–372.
30. Zelinski B.S., Hara T.J. Olfaction // Sensory Systems. Neuroscience.
2007. Vol. 25. P. 1–43.
Поступила в редакцию 26.03.2011.
Neurophysiology of sea fish olfactory system:
ecological and evolutional aspects
M.A. Doroshenko
Far Eastern State Technical Fisheries University (52a Lugovaya St.
Vladivostok 690950 Russia)
Summary – The paper provides an overview of the results of mor‑
phofunctional studies of the olfactory system organs of sea and mi‑
gratory fish with regard to their ecology and systematic position,
summarises up-to-date notions about flagellate and microvillar
types of the olfactory receptors and discusses secretory system of
the olfactory epithelium that includes in several species specialised
alveolar and tubular glands like Bowman›s glands, its role in pri‑
mary processes of the olfactory reception, and protective response
in case of toxicant exposure. Analysing materials on the olfactory
organ evolution allows to identify general tendency to reduce the
total surface and rugosity of olfactory rosettes of cartilaginous and
bony fishes, for example, progressive trend of the evolution – ho‑
mologon oligomerisation. As reported, the levels of hyper-, macro-,
medium-, and microsmatia depend on ecological features being
observed in various fish species
Key words: olfaction, cartilaginous and bony fishes, receptor cells,
secretory system.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 83–88.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
89
УДК 612.821.44:577.152.1:612.82:[61:34]
Нейрогистохимические исследования ферментов в судебной медицине
Ю.И. Пиголкин1, Ю.Е. Морозов2
1 Первый
Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (119991 г. Москва,
ул. Трубецкая, 8/2), 2 Балтийский федеральный университет им. И. Канта (236000 г. Калининград, ул. А. Невского, 14)
Ключевые слова: алкоголь, дегидрогеназы, мозг.
Приводятся основные положения фундаментальных нейрогис‑
тохимических исследований, выполненных П.А. Мотавкиным
и его учениками, посвященных изучению ферментов и диф‑
ференцированной медиаторной организации головного мозга.
Результаты научно-исследовательских работ, проведенных в
последние годы, успешно внедрены в практику судебно-меди‑
цинской танатологии и токсикологии. Показаны перспективы
развития данного научного направления.
Зависимость гистохимически определяемой активности
ферментов от медиаторной организации нервных цент‑
ров в нейронных и сосудистых структурах мозга и внут‑
ренних органов впервые была установлена в классичес‑
ких работах П.А. Мотавкина и его учеников [2, 12, 13,
20, 27, 29]. В частности, было доказано, что в головном
мозге человека моноаминергические центры характери‑
зуются различным набором нитроксидергических и эта‑
нолокисляющих ферментов (алкогольдегидрогеназ, аль‑
дегиддегидрогеназ, диафораз), распределение которых
коррелирует с медиаторной специализацией нейронов
в серотонин-, дофамин- и норадренергических ядрах
ствола. При хронической алкогольной интоксикации в
клетках Пуркинье, корзинчатых нейронах и эндотелии
микрососудов коры мозжечка человека была установ‑
лена высокая активность нитроксидсинтазы и альде‑
гиддегидрогеназы (АльДГ). Индукция ферментативной
активности расценена авторами как нейромодуляторное
действие оксида азота, связанное с механизмом, защи‑
щающим нейроны от токсического влияния этанола и
ацетальдегида [4, 5].
Высокий уровень активности алкогольдегидроге‑
назы (АДГ) и АльДГ был определен в холинергических
нейронах и гигантоклеточных магноцитах ретикуляр‑
ной формации. В дофаминергическом компактном
ядре черной субстанции, серотонинергическом бледном
ядре шва, голубоватом месте и грушевидных нейронах
мозжечка активность АльДГ была низкой или отсутс‑
твовала совсем. Особый интерес, по мнению авторов,
представляло отсутствие АльДГ в голубоватом месте,
моноаминергические нейроны которого являются ос‑
новным источником норадреналина в мозге, а также
содержат максимально возможное количество АДГ. Эти
нервные центры рассматривались как критические, так
как не были защищены от токсического действия аце‑
тальдегида. В пирамидальных нейронах III, V и VI слоев
4-го цитоархитектонического поля моторной коры, ис‑
пользующих в передаче нервного импульса глутамат и
Пиголкин Юрий Иванович – д-р мед. наук, профессор, заведую‑
щий кафедрой судебной медицины Первого МГМУ; e-mail: pigolkin@
mail.ru
ацетилхолин, был установлен высокий уровень АльДГ
при отсутствии или низком содержании АДГ. В эн‑
дотелии капилляров головного мозга была отмечена
положительная реакция как на АДГ, так и на АльДГ, что
согласуется с представлениями о барьерной функции
микроциркуляторного русла в отношении избыточных
концентраций этанола и ацетальдегида в [23].
Действие спиртов и наркотиков на нервную систему
проявляется нейротоксическими, метаболическими
и нейромодуляторными эффектами. Cпецифическая
нейротропность спиртов и альдегидов в сочетании
с выраженной дисперсностью активности этанол‑
чувствительных редуктаз нейронных центров при‑
нята за основу современных нейрогистохимических
исследований. Непосредственно связываясь с белка‑
ми нейрональных мембран, алкоголь, психотропные
наркотические средства и их метаболиты блокируют
синаптические рецепторы, изменяют возбудимость
нейронов, ингибируют активность ферментов, выпол‑
няющих роль нейромедиаторов. Закономерно меняю‑
щаяся под действием экзогенных спиртов и альдегидов
ферментативная активность нейронов рассматривает‑
ся в качестве диагностического маркера алкогольных
интоксикаций и отравлений [14].
Выраженное угнетение активности этанолзависи‑
мых дегидрогеназ было установлено в случаях смер‑
тельных отравлений алкоголем и наркотиками [6, 7,
18]. По данным С.М. Зиматкина и др., в области мезо‑
лимбической дофаминовой системы головного мозга
беспородных белых крыс через 1 час после введения
им этанола активность АльДГ снижалась, а через 6
часов – повышалась [28].
При изучении влияния эфироальдегидной фрак‑
ции, входящей в состав экзогенного алкоголя, на выра‑
женность его нейротоксичности у экспериментальных
животных было установлено, что увеличение концен‑
трации эфироальдегидных компонентов сопровожда‑
лось усилением наркотического действия и не влияло
на скорость элиминации этанола [17].
Основным патоморфологическим признаком ост‑
рых и подострых алкогольных энцефалопатий являет‑
ся геморрагический синдром Гайе–Вернике. Синдром
Маркиафавы–Биньями, сопровождающийся централь‑
ным некрозом мозолистого тела с отеком, демиелини‑
зацией и геморрагиями, возникает при употреблении
больших количеств красного вина [19].
Механизм первичного действия этанола на ней‑
ронные структуры связан с его липофильностью,
легкостью прохождения через сосудистую стенку и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
гематоэнцефалический барьер и относительно рав‑
номерным распределением в различных отделах моз‑
га. Липотропность алкоголя приводит к изменению
проницаемости мембран, их «текучести», нарушению
структуры и увеличению жесткости [3].
По особенностям фармакологического действия
на центральную нервную систему алкоголь близок к
наркотическим анальгетикам и снотворным. Нейроток‑
сическая реакция на алкоголь складывается из двух фаз:
возбуждения и торможения. Возбуждающий эффект
начинает проявляться уже при самых незначительных
дозировках и достигает своего пика при концентра‑
ции алкоголя в крови 0,5 ‰. В первую очередь этанол
поражает нейроны новой коры, гиппокампа, зубча‑
той извилины и полушарий мозжечка, воздействуя на
нейромедиаторы и изменяя синаптическую передачу.
С уровня алкоголемии 1 ‰ начинают проявляться про‑
цессы торможения центральной нервной системы [8].
Имеются многочисленные сообщения о риске
неблагоприятных исходов сердечно-сосудистых за‑
болеваний в связи с нейротоксическим действием
наркотиков и этилового спирта. Несмотря на то, что
в таких случаях имеются выраженные клинические
проявления сердечной, сосудистой и дыхательной
недостаточности, требуется комплексное обоснование
причин смерти, исходя из современных представлений
о пато- и танатогенезе [25, 26]. Считается, что при
остром отравлении наркотиками и (или) алкоголем
наиболее вероятной ближайшей причиной смерти слу‑
жит поражение сердечно-сосудистых и дыхательных
центров продолговатого мозга [15].
Оксид азота (NO) является важным регуляторным
фактором в сердечно-сосудистой системе. Известно,
что это внутриклеточный мессенджер, опосредующий
ауто- и паракринное влияние. В организме молекула
вырабатывается ферментом нитроксидсинтазой, ис‑
пользующей L-аргинин в качестве субстрата и никоти‑
намидадениндинуклеотидфосфат (NADPH) – в качес‑
тве кофактора. Реакция с последним применяется для
гистохимического определения фермента с помощью
выявления активности NADPH-диaфopaзы. Исследо‑
вания показали, что во внутрисердечных нейронах
оксид азота сам по себе не является нейротрансмит‑
тером, а вызывает усиление выделения ацетилхолина
парасимпатическими терминалями, модулируя веге‑
тативное влияние на сердце [9, 20].
Первым метаболитом ферментативного окисления
алкоголя является ацетальдегид, с высокими реакци‑
онными способностями которого связывают токси‑
ческие эффекты этанола. Токсичность ацетальдегида
в 10–20 раз выше, чем этанола. Патогенетическое зна‑
чение ацетальдегида при алкогольных отравлениях
связывают с феноменом «хронического альдегизма»,
заключающегося в увеличении его концентрации в
мозге в 2–5 раз при окислении высоких концентраций
экзогенного алкоголя. Накопление ацетальдегида в
результате дисбаланса между скоростью его поступ‑
ления и окисления ведет к образованию аддуктов с
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
белками, инактивации ферментов, выработке анти‑
тел на модифицированные молекулы. Ацетальдегид
способен оказывать прямое повреждающее действие
на митохондриальные системы клетки. В фазе элими‑
нации этанола происходит снижение интенсивности
каталитических реакций, накопление ацетальдегида
при дефиците никотинамидаденина [24].
Токсическое действие этанола и его метаболитов
на головной мозг человека зависит от активности
этанолокисляющих ферментов. Различают три класса
АДГ: АДГ-1 с субъединицами α, β, γ, АДГ-2 с субъеди‑
ницами ππ и АДГ-3, содержащую субъединицу χ. Среди
АДГ-1 имеется подкласс – так называемая атипичная
АДГ‑1β2β2, активность которой увеличена приблизи‑
тельно в 100 раз. Существует гипотеза о повышенной
чувствительности к алкоголю лиц с преобладанием
атипичных алкогольдегидрогеназ, так как при ме‑
таболизме этанола у них образуются более высокие
концентрации ацетальдегида. Новейшими исследо‑
ваниями доказана взаимосвязь между генетическим
полиморфизмом алкогольдегидрогеназ и механизмами
толерантности к этанолу [16]. В монголоидных популя‑
циях встречаемость атипичных алкогольдегидрогеназ
намного выше (японцы – до 85 %, китайцы – 90 %), чем
в европеоидных (шведы – 20 %, англичане и американ‑
цы – 5–10 %). Мозг и семенники человека содержат
АДГ-3, которая активнее катализирует окисление спир‑
тов с длинной углеводородной цепью [1].
Восстановленный никотинамидадениндинуклеотид
принимает участие в качестве переносчика водорода,
выполняя важную роль модификатора направления
энзиматической реакции [11]. Поэтому достаточное ко‑
личество никотинамидадениндинуклеотида и его соот‑
ношение с количеством восстановленной формы этого
кофермента (НАД/НАДН) позволяют характеризовать
протекание ферментативной реакции окисления [22].
АльДГ функционирует как тетрамер (Мм 200–
240 тыс.) и состоит из 4 субъединиц. В активном цен‑
тре АльДГ содержит две тиоловые группы, которые
обеспечивают связь энзима с альдегидами. Ингиби‑
торами АльДГ являются дисульфирам, йодбензоат,
окись фениларсина, n-хлормеркурийбензоат и другие
сульфгидрильные агенты. Цианамид избирательно
подавляет активность АльДГ в мозге. Установлены
изозимы АльДГ, обусловленные генетической, им‑
мунологической и субстратной специфичностью, а
также субклеточной локализацией. У млекопитающих
различают АльДГ с низким и высоким сродством по
отношению к ацетальдегиду [19].
Ароматические и алифатические альдегиды поз‑
воляют определять активность АльДГ в митохондри‑
альной, микросомальной и цитозольной фракциях.
Распределение активности между митохондриями и
цитозолем имеет видовую специфичность. АльДГ мик‑
росом печени участвуют в окислении всех липораство‑
римых альдегидов, галоидбензальдегидов и глутарово‑
го диальдегида, но не метаболизирует формальдегид,
глицеральдегид и малоновый диальдегид [10].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Выявлены пять генетически детерминированных
изоэнзимов АДГ (АДГ1–АДГ5) и восемь изоэнзимов
АльДГ (АльДГ1–АльДГ8). Наибольшее влияние на
обмен этанола способны оказывать АДГ2 и АльДГ2.
Их аллельные изоформы АДГ2*2 и АлДГ2*2 обладают
аномальной активностью, обусловливающей накоп‑
ление в организме ацетальдегида при поступлении
экзогенного алкоголя. Эти изоферменты существенно
различаются по уровню каталитической активности и
частоте распределения в этнических группах. В общей
популяции АльДГ-1 отсутствует у 50 % людей монго‑
лоидной расы: японцев, китайцев, тайваньцев, филип‑
пинцев, тайцев. После приема алкоголя у лиц с дефи‑
цитом АльДГ-1 замедляется окисление ацетальдегида,
проявляющееся усилением признаков интоксикации
и гиперемией лица – flushing response. Считается, что
повышенная чувствительность к этанолу, имеющаяся у
большинства монголоидов, связана с дефицитом Аль‑
ДГ-1 и препятствует их злоупотреблению спиртными
напитками. У европейцев, наоборот, встречаемость
АльДГ-1 преобладает, сочетаясь с высокими показа‑
телями заболеваемости алкоголизмом [1].
Значение АльДГ в системе АДГ–НАД–НАД(Н)–
АльДГ определяется количеством НАД+, регенерация
которого происходит в процессе восстановления из‑
быточно образовавшегося ацетальдегида [2]. По этому
поводу в литературе имеются разные суждения, кото‑
рые сводятся к следующему: метаболизм ацетальдегида
зависит от интенсивности окисления этанола; скорость
окисления ацетальдегида определяется активностью
АльДГ, которая эквивалентна уровню свободного НАД;
реокисление НАД(Н) начинается после окисления ос‑
новной массы этанола и ацетальдегида в организме и
происходит в митохондриях независимо от окисления
алкоголя и ацетальдегида. Считается, что фермента‑
тивный путь окисления альдегидов с участием АльДГ
определяется особыми свойствами биологических
мембран сосудов и капилляров [3].
Литература последних лет изобилует данными о
многообразных, часто сопряженных изменениях в го‑
ловном мозге, вызываемых алкоголем в кругообороте
ацетилхолина, гамма-аминомасляной кислоты, дофа‑
мина, норадреналина, серотонина, метэнкефалина и
циклических нуклеотидов. На этой основе предложены
эффективные антиалкогольные препараты, одни из
которых угнетают активность дофаминергических
или серотонинергических структур мозга, другие –
препятствуют разрушению эндогенных энкефалинов
и эндорфинов [2].
По мнению H.L. June et al. [22], нейротоксическое
действие этанола заключается в его свойствах аго‑
ниста ГАМК-ергической системы типа барбитурата,
стимуляции функций дофаминергической, норадре‑
налинергической, серотонинергической, ацетилхоли‑
нергической и опиатной систем. Наиболее тяжелые из‑
менения, сопровождающиеся растворением тигроида,
обнаружены в нейроцитах ретикулярной формации,
ядрах черепно-мозговых нервов мозгового ствола и
91
мотонейронах передних рогов спинного мозга. Изу‑
чение молекулярных механизмов действия этанола
на нейроны свидетельствует в пользу того, что он
способен вызывать биотрансформацию синаптических
рецепторов [22].
Моноаминергические нейронные системы неоди‑
наково распределены в мозге человека. Норадренерги‑
ческие нейроны расположены в продолговатом мозге;
особенно много таких нейронов в голубом пятне моста.
В электрофизиологических экспериментах было показа‑
но, что при стрессе возбужденные норадренергические
нейроны голубого пятна оказывали ингибирующее
действие на все отделы головного мозга. Эти нейроны
иннервируют артериолы и капилляры коры больших
полушарий и могут участвовать в регуляции внутри‑
мозгового кровотока. Поэтому их можно рассматри‑
вать как центральный отдел симпатической нервной
системы. Адренергические нейроны гигантоклеточной
ретикулярной формации продолговатого мозга при‑
нимают участие в регуляции гемодинамики [3]. Тела
дофаминергических нейронов лежат в вентральных
отделах среднего мозга и иннервируют, главным об‑
разом, ядра лимбической системы. Разрушение этих
нейронов приводит к паркинсонизму. Серотонинерги‑
ческие нейроны располагаются в ядрах срединного шва
продолговатого мозга, моста и нижних отделах среднего
мозга. Их отростки достигают практически всех отделов
промежуточного и переднего мозга [21].
В основе регуляции метаболизма при алкогольной
интоксикации лежат нервные и гуморальные процессы,
направленные на поддержание гомеостаза. Этанолокис‑
ляющие ферментные системы выступают в качестве ме‑
таболических эффекторов такой регуляции, а вегетатив‑
ные центры нервной системы являются ее датчиками и
контроллерами. Полярность, т.е. направление клиренса
метаболизма этанола регулируется по принципу обрат‑
ной связи между сенсорами и эффекторами [4].
Иерархический принцип организации нервной
системы предполагает наличие центров, оказывающих
влияние через периферический отдел вегетативной
нервной системы на деятельность внутренних органов.
Целенаправленное поведение человека обусловлено
интегративной деятельностью переднего мозга, в кото‑
рой лимбическая система отвечает за эмоциональную
окраску восприятий. К эмоциям относятся все отрица‑
тельные и положительные аффективные состояния от
чувства гнева и страха до радости и удивления. Прояв‑
ления эмоций сопровождаются выраженными реакци‑
ями со стороны вегетативной и эндокринной систем:
меняются артериальное давление, частота сердечных
сокращений, интенсивность потоотделения, содержа‑
ние катехоламинов в крови и др. Распространенным
эмоциональным нарушением служит чувство тревоги,
сопровождающееся тахикардией, гипертензией, экс‑
трасистолией, потливостью, расширением зрачков в
сочетании с беспокойством и возбуждением.
Впервые термин «большая лимбическая доля голо‑
вного мозга» был предложен P.P. Broca (1866), который
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
92
включал в это понятие краевые зоны коры в виде
дву­стороннего лимба на границе неокортекса, ствола
мозга и гипоталамуса. К лимбической системе от‑
носится поясная и гиппокампова извилины, а также
участки коры, простирающиеся рядом с волокнами от
обонятельной луковицы [1]. В дальнейшем Мак-Лин
(1970) дал корковым и подкорковым образованиям
переднего мозга, изученным Брока, описательное на‑
звание – лимбическая система.
Считается, что лимбическая система является вис‑
церальным мозгом, где реализуются инстиктивные
программы поведения. Об этом свидетельствует ис‑
чезновение расстройств у больных с компульсивным
неврозом и депрессиями после проведения стереотак‑
сических операций в данной области мозга. Лимбичес‑
кая система обеспечивает общее усовершенствование
приспособления организма к постоянно меняющимся
условиям окружающей среды. Предложена гипотеза,
согласно которой варианты межсинаптических связей
в большой лимбической доле нового мозга составляют
нейрохимическую основу памяти [4, 7].
У экспериментальных животных при самораздраже‑
нии медиального пучка переднего мозга получен эффект
положительного подкрепления, а при раздражении пе‑
ривентрикулярных отделов промежуточного и среднего
мозга – эффект отрицательного подкрепления. Области
положительного и отрицательного подкрепления час‑
тично перекрываются. Поиск нервных образований,
ответственных за подкрепляющий эффект, показал, что
области головного мозга, в которых можно получить
самораздражение, охватываются границами норадре‑
нергической и дофаминергической систем [21].
При двустороннем разрушении лимбической доли
у обезьян развивался синдром Клювера–Бьюси, заклю‑
чающийся в утрате способности оценивать информа‑
цию в соответствии с собственным эмоциональным
состоянием. У таких животных наблюдалось повы‑
шенное любопытство к любому предмету, развивалась
гиперсексуальность, оральные рефлексы, преобладали
аффективные реакции страха [1].
Регуляция отдельных вегетативных функций про‑
долговатым мозгом, в частности кровообращения,
изучалась в экспериментах на животных до и после
раздражения или разрушения некоторых ядер, не‑
рвных путей или же в результате пересечения мозга
на разных уровнях. При этом было установлено, что
сразу после высокого пересечения спинного мозга у
животных резко снижалось артериальное давление.
Экспериментальные животные с интактным продол‑
говатым мозгом после пересечения всех афферентных
волокон и даже децеребрации сохраняли стабиль‑
ное артериальное давление. Это свидетельствовало
о том, что дуги рефлексов, отвечающих за поддержа‑
ние центрального артериального давления, прохо‑
дили через продолговатый мозг и что именно этот
отдел отвечал за постоянные тонические импульсы,
которые симпатические нервы посылали к сердцу и
сосудам [14]. Местное раздражение продолговатого
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
мозга сопровождалось повышением артериального
давления, частоты сердечных сокращений и выделе‑
нием катехоламинов из мозгового слоя надпочечников.
Разрушение данной области приводило к такому же
падению артериального давления, как после высокого
пересечения спинного мозга [18].
Избирательность нейротоксического действия эта‑
нола и ацетальдегида заключается в наличии диффе‑
ренцированной активности окисляющих их ферментов
в различных структурных отделах головного мозга [6].
Установленные П.А. Мотавкиным и его учениками
закономерности активности ферментов в медиатор‑
но дифференцированных отделах нервной системы
явились удачным основанием для многочисленных и
плодотворных научно-исследовательских работ, ори‑
ентированных на уточнение танато- и патогенеза при
разнообразных нозологиях [11]. Особенно результа‑
тивными оказались внедренные в судебно-медицин‑
скую практику гистохимические исследования при
диагностике наркотических и алкогольных отравле‑
ний и интоксикаций. Кроме этого, гистохимические
исследования ферментов как дополнительные методы
были успешно применены при верификации алко‑
гольассоциированных заболеваний, среди которых
преобладают сердечно-сосудистые: кардиомиопатии
(в основном алкогольная), хроническая ишемическая
болезнь сердца, реже – цирроз печени, панкреонекроз
и другие. Хроническая алкогольная интоксикация – это
патологическое состояние, развивающееся при систе‑
матическом (один раз в неделю и чаще) употреблении
алкоголя в дозах, превышающих уровень его физиоло‑
гического метаболизма, на протяжении длительного
времени (год и более). «Базальный», или «исходный»,
метаболизм характеризуется количеством однократно
принятого этанола, которое может быть утилизирова‑
но в организме таким образом, что весь образующийся
при этом ацетальдегид успевает окислиться в месте
его образования (печень, почки, легкие), не поступая
в общий кровоток. Для здорового человека величина
физиологического «базального» метаболизма состав‑
ляет около 1 г на 1 кг массы тела [23].
Хорошо известно, что смертельный исход от «ал‑
когольной болезни» наступает от острого отравления
этанолом на фоне уже имеющейся хронической алко‑
гольной интоксикации, или абстинентного синдрома.
При одновременном количественном определении
активности алкогольокисляющих ферментов, этанола
и ацетальдегида в супраоптическом и паравентрику‑
лярном ядрах гипоталамуса при острой алкогольной
интоксикации в фазе резорбции была установлена
высокая активность АДГ, а в фазу элиминации – ре‑
дукция активности АльДГ. В состоянии абстинентного
синдрома наступлению смерти сопутствует высокая
концентрация ацетальдегида.
Поскольку нейроны супраоптического и паравен‑
трикулярного ядер гипоталамуса секретируют ней‑
рогормоны (вазопрессин и окситоцин), участвую‑
щие в катехоламиновой регуляции надпочечниками
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
артериального давления и тонуса гладкой мускулатуры,
установленные закономерности активности этанол­
окисляющих дегидрогеназ позволяют характеризовать
состояние тонуса сосудистой стенки. Помимо приклад‑
ных задач судебно-медицинской диагностики гистохи‑
мическое изучение АДГ и АлДГ в головном мозге имеет
большое теоретическое значение, так как расширяет
представление о их роли в регуляции обменных про‑
цессов и поддержании гомеостаза в условиях острой и
хронической алкогольной интоксикации [26].
Первоочередное участие АДГ в каталитическом
окислении алкоголя позволяет рассматривать данный
фермент в качестве биохимического маркера инди‑
видуальной толерантности к этанолу. Активность же
АльДГ, реализующей итоговый этап ферментативно‑
го окисления алкоголя, отражает индивидуальную
резистентность организма к токсическому действию
ацетальдегида.
Литература
1. Зиматкин С.М. Альдегиддегидрогеназы мозга и их роль в
патогенезе алкоголизма. Гродно: ГрГМУ, 2008. 308 с.
2. Зиматкин С.М. Гистаминергическая система мозга. Гродно:
ГрГМУ, 2007. 262 с.
3. Зиматкин С.М. Окисление алкоголя в мозге. Гродно: ГрГМУ,
2006. 200 с.
4. Коновко О.О., Дюйзен И.В., Мотавкин П.А. Этанолокисляющие и NO-синтезирующие ферменты моноаминергических
ядер мозга человека // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2003. Т. 136,
№ 8. С. 231–234.
5. Коновко О.О., Морозов Ю.Е., Калиниченко С.Г. и др. Индукция
NO-синтазы и ацетальдегиддегидрогеназы в нейронах коры
мозжечка человека при хронической алкогольной интоксикации // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2004. Т. 137, № 2. С. 237–240.
6. Мамедов В.К., Морозов Ю.Е., Пиголкина Е.Ю. Толерантность
к этанолу и оценка тяжести острой алкогольной интоксикации // Azerbaycan Metabolism jurnali. 2002. No. 2. P. 30–33.
7. Морозов Ю.Е. Судебно-медицинское значение продуктов ферментативного окисления этанола в головном мозге трупов
// Судебно-медицинская экспертиза. 2002. Т 45, № 1. С. 17–21.
8. Морозов Ю.Е., Охотин В.Е., Калиниченко С.Г. Значение этанолокисляющих ферментов мозга для судебно-медицинской
диагностики алкогольной кардиомиопатии // Проблемы
экспертизы в медицине. 2001. Т. 1, № 4. С. 11–16.
9. Мотавкин П.А., Дюйзен И.В. Нитроксидергические механизмы формирования боли // Тихоокеанский мед. журн. 2003.
№ 2. С. 11–16.
10. Мотавкин П.А. Оксид азота в органах пищеварительной
системы // Тихоокеанский мед. журн. 2004. № 2. С. 13–17.
11. Мотавкин П.А. Что и чем иннервировано в мозге // Морфология. 2007. Т. 131, № 1. С. 82–84.
12. Мотавкин П.А., Черток В.М. Иннервация мозга // Тихоокеанский мед. журн. 2008. № 3. С.11–23.
13. Пиголкин Ю.И., Богомолов Д.В., Должанский О.В., Богомолова И.Н. Морфологические изменения головного мозга при
опийной наркомании // Совр. аспекты терапии и профилактики нервно-психических расстройств: сб. мат. Международной науч.-практ. конф. Владивосток, 2002. С. 135–137.
14. Пиголкин Ю.И., Морозов Ю.Е. Алкогольокисляющие диафоразы и динамика содержания этанола при острой алкогольной
интоксикации // Морфология. 2006. Т. 129, № 2. С. 76–77.
15. Пиголкин Ю.И., Морозов Ю.Е., Богомолов Д.В. Патология
надпочечников при каннабиноидной и опийной наркомании
// Актуальные аспекты судебной медицины. Выпуск VII / под
ред. В.И. Витера. Ижевск, 2001. С. 74–77.
16. Пиголкин Ю.И., Морозов Ю.Е., Охотин В.Е. Алкогольдегид-
93
рогеназа мозга – маркер индивидуальной толерантности к
этанолу при алкогольной интоксикации // Судебно-медицинская экспертиза. 2002. Т. 45, № 3. С. 5–9.
17. П иголкин Ю.И., Морозов Ю.Е., Саломатин Е.М., Мамедов В.К. Судебно-медицинская оценка результатов
комплексных токсикологических исследований // Судебно-медицинская экспертная деятельность: проблемы и
перспективы: сб. науч. работ / под ред. В.С. Мельникова.
Киров, 2002. С. 192–198.
18. Пиголкин Ю.И., Соседко Ю.И., Богомолов Д.В., Романенко Г.Х.
Судебно-медицинский анализ токсикоманий со смертельным
исходом // Современные проблемы нейробиологии: тез. докл.
Международного симпозиума. Саранск, 2001. С. 124–125.
19. Пиголкина Е.Ю., Морозов Ю.Е., Тарасов Ю.А. Ацетальдегид:
нейромодулятор алкогольной интоксикации // Судебно-медицинская экспертиза. 2002. Т. 45, № 4. С. 40–46.
20. Тищенко О.В., Елисеева Е.В., Мотавкин П.А. Значение оксида
азота в развитии гипертрофии сердца в условиях экспериментальной почечной гипертензии // Цитология. 2002. Т. 44,
№ 3. С. 263–269.
21. Dyuizen I.V., Deridovich I.I., Kurbatskii R.A. et al. NO-ergic neurons of the cervical nucleus of the rat brain in normal conditions
and after administration of opiates // Neuroscience and Behavioral
Physiology. 2004. Vol. 34. P. 621–626.
22. Kalinichenko S., Dudina Y.I., Dyuizen I.V., Motavkin P.A. Induction of
synthase and glial acidic fibrillary protein in astrocytes in the temporal
cortex of the rat with audiogenic epileptiform reactions // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2005. Vol. 35. No. 6. P. 629–634.
23. Motavkin P.A., Okhotin V.E., Konovko O.O., Zimatkin S.M. Localization of alcohol- and aldehydedehydrogenase in the human
spinal cord and brain // Neuroscience and Behavioral Physiology.
1990. No. 2. C. 7984.
24. Nakanishi N., Nakamura K., Ichikawa S. et al. Relationship between
lifestyle and serum lipid and lipoprotein levels in middle-aged Japanese men // Eur. J. Epidemiol. 1999. Vol. 4. P. 3413–3448.
25. Sivukhina E.V., Poskrebysheva A.S., Morozov Y.E. et al. Altered
hypothalamic-pituitary-adrenal axis activity in patients with
chronic heart failure // Hormone and Metabolic Research. 2009.
Vol. 41. P. 778–784.
26. Sivukhina E.V., Dolzhikov A. A., Morozov Y.E. et al. Comparison
of vasopressin and oxytocin expressions in the hypothalamoneurohypophysial system of patients with chronic heart failure //
Hormone and Metabolic Research. 2010. Vol. 42. P. 56–60.
27. Zimatkin S.M., Buben A.L. Ethanol oxidation in the living brain //
Alcohol and Alcoholism. 2007. Vol. 42. No. 6. P. 529–532.
28. Zimatkin S.M., Kuznetsova V.B., Strik O.N. Spatial organization
and morphometric characteristics of histaminergic neurons in the
rat brain // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2006. Vol. 36,
No. 5. P. 467–471.
29. Zimatkin S.M., Pronko S.P., Vasiliou V. et.al. Enzymatic mechanisms of ethanol oxidation in the brain // Alcoholism: Clinical and
Experimental Research. 2006. Vol. 30, No. 9. P. 1500–1505.
Поступила в редакцию 14.02.2011.
Neurohistochemical studies of enzymes in forensic
medicine
Yu.I. Pigolkin1, Yu.E. Morozov2
1 I.M. Sechenov First Moscow State Medical University
(8/2 Trubetskaya St. Moscow 119991 Russia), 2 Immanuel Kant Baltic
Federal University (14 Nevskogo St. Kaliningrad 236000 Russia)
Summary – The paper provides main theses of fundamental neu‑
rohistochemical studies performed by P.A. Motavkin and his dis‑
ciples dedicated to the study of enzymes and differentiated media‑
tory organisation of brain. Results of researches carried out for the
last years have been successfully introduced in practice of forensic
medicine, thanatology and toxicology. It will be very promising to
proceed with this scientific field.
Key words: alcohol, dehydrogenases, brain.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 89–93.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
94
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
УДК 612.172.2:612.822.8:612.127.4
Возрастные изменения нервного аппарата сердца
и содержания в нем оксида азота в норме и при патологии
В.Н. Швалев
Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова (121552 г. Москва, 3-я Черепковская ул., 15а)
Ключевые слова: вегетативная нервная система, инволюция адренергических сплетений,
вариабельность сердечного ритма, оксид азота.
В обзоре рассмотрены вопросы пре- и постнатального онтоге‑
неза иннервации сердечно-сосудистой системы и содержания
в ганглиях сердца нитроксидсинтазы в норме и патологии.
Работа основана на анализе 12 серий зародышей человека,
исследовании сердечно-сосудистой системы у 23 плодов, а
также материалах 124 ранних вскрытий людей разного воз‑
раста в норме, при внезапной сердечной смерти и ряде карди‑
ологических заболеваний, изученных нейрогистологическими,
гистохимическими и ультраструктурными методами, а также
иммуногистохимическими способами, на содержание нитрок‑
сидсинтазы. Представлены результаты параллельно проведен‑
ного времячастотного спектрального анализа вариабельности
сердечного ритма в норме и при ишемической болезни сердца
у 43 человек различного возраста.
Общеизвестно, что идеи нервизма, разработанные
в России школами И.М. Сеченова, И.П. Павлова,
В.М. Бехтерева, Н.А. Миславского, П.К. Анохина и
обоснованные трудами казанских нейрогистологов,
приобрели в клинических исследованиях первосте‑
пенное значение. В последние десятилетия эти про‑
блемы активно разрабатываются владивостокской
гистологической школой под руководством П.А. Мо‑
тавкина [11–14].
Отечественные последователи Г.Ф. Ланга и
А.Л. Мяс­никова продолжили и развили традиции
нервизма в клиниках страны. Е.И. Чазов еще в 1977 г.
подчеркивал: «…Нельзя рассматривать нарушения
нервной регуляции коронарных сосудов изолированно,
вне связи со всем комплексом, где следует учитывать
и состояние миокарда, и его метаболизм, и особен‑
ности микроциркуляции. Известно, например, сосу‑
досуживающее действие кальция или значительное и
длительное снижение тонуса коронарных сосудов под
влиянием катехоламинов. Вот почему существенное
значение имеет фон, на котором происходит наруше‑
ние нервно-регуляторных механизмов» [20].
В процессе пренатального развития нервной сис‑
темы, как известно, происходит процесс миграции
клеток нервного гребня – нейро- и глиобластов – к
местам предстоящей локализации нервных ганглиев,
в частности – к закладке сердца. Первые сокращения
сердечной мышцы у зародыша человека возникают
рано – в конце 3-й недели развития. Однако обращает
на себя внимание то, что проникновение нервных
волокон в предсердия, как было показано нами при
Швалев Вадим Николаевич – д-р мед наук, профессор, руководитель
лаборатории нейроморфологии с группой электронной микроскопии
ИКК; тел.: +7 (495) 414-65-14
изучении коллекции серий эмбрионов, окрашенных
методами серебрения, определяется лишь на 5-й неделе
пренатального развития.
Следует рассмотреть принципиальную проблему –
в какие сроки онтогенеза начинается непосредственная
нервная регуляция тканей сердца и каковы критерии
перехода зародыша человека из эмбрионального пери‑
ода в плодный? Как правило, в руководствах отмечено,
что началом плодного периода человека считается вре‑
мя завершения процесса плацентации – при наступле‑
нии третьего месяца внутриутробной жизни, однако,
как правило, отсутствуют сведения о морфологических
преобразованиях органов эмбриона при его переходе
в плодный период [10].
Ответ на поставленный вопрос был получен при
посредстве количественных нейрогистохимических
и ультраструктурных методов изучения развития
в пренатальном онтогенезе у зародыша человека
нейротканевых отношений. Принципиально важно
отметить, что у него на 8–9-й неделях наряду с нарас‑
тающей дифференцировкой спинно-мозговых узлов
в терминалях внутриорганных нервных волоконец
начинают обнаруживаться основные медиаторы ве‑
гетативной нервной системы [20]. Важно отметить,
что именно в эти сроки, согласно биохимическим
данным, возникают и соответствующие тканевые ре‑
цепторы. В нервных сплетениях зародыша на сосудах
и волокнах миокарда, а также в тканях других орга‑
нов, начиная с 3-го месяца развития, гетерохронно
появляются холинергические, а затем адренергичес‑
кие нервные терминали. Таким образом, на 8–9-й не‑
делях онтогенеза в тканях зародыша человека наряду
с образующимися чувствительными окончаниями
возникает дифференцировка парасимпатических
и симпатических нервных окончаний, содержащих
ацетилхолин и норадреналин. В данный период эмбрион становится плодом и наступает медиаторный
этап онтогенеза нервной системы. Это определение
сейчас все шире применяется в литературе, хотя
по-прежнему не учитывается в обобщающих пуб‑
ликациях [24, 32].
Итак, у плода в отличие от эмбриона начинает‑
ся непосредственная нервная регуляция внутренних
органов. В сердце, в скоплениях интракардиальных
нейробластов, имеющих, как известно, парасимпати‑
ческую природу, происходит образование закладок
синапсов и дифференцировка окружающих глиоцитов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Рис. 1. Люминесценция симпатических нервных сплетений по
ходу кровеносных сосудов в левом предсердии новорожден‑
ного ребенка. ×120.
В составе формирующейся центральной нервной сис‑
темы плода человека образование межнейронных свя‑
зей – синапсов к моменту рождения также, естествен‑
но, активизируется.
Несомненно, следует учитывать генетические осо‑
бенности нейрогенеза. Наряду с наследственными
свойствами самих нейронов на формирование нервных
связей влияют генетические факторы окружающих
тканей, включая кодирующие эндокринные факто‑
ры нейрогенеза на организменном уровне [9]. Здесь
уместно отметить наблюдаемую в последнее время
относительную частоту развития пороков сердца но‑
ворожденных, в частности связанную с нарушениями
правил быта у некоторых женщин при беременности
[1]. При этом, как было показано в нашей лаборатории
в последние годы, у новорожденных определяется ряд
изменений дифференцировки центральной и перифе‑
рической нервной системы.
Наступление постнатального периода характеризу‑
ется высокой активизацией формирования нейротка‑
невых и межнейронных связей сердечно-сосудистой
системы, что происходит, естественно, в значительной
степени вследствие стимуляции нейрогенеза внешни‑
ми факторами. Значительное количество нервных тер‑
миналей прорастает в миокард по ходу кровеносных
сосудов (рис. 1). Исследование морфометрическими
методами динамики возрастных преобразований на‑
сыщенности сердца ребенка нервными окончания‑
ми показывает следующую закономерность. Первые
7–10 лет жизни характеризуются высокими темпами
нарастания показателей плотности холин- и адре‑
нергических терминалей в миокарде, и наибольшая
их концентрация постоянно регистрируется в стенке
правого предсердия, затем по количественным пока‑
зателям следуют левое предсердие, правый желудочек
и, наконец, – стенка левого желудочка. Заметим, что
последняя, наименее снабженная нервными сплете‑
ниями, в наибольшей степени подвергается патологи‑
ческим изменениям. Ко времени наступления половой
95
зрелости насыщенность стенок сердца нервными спле‑
тениями становится максимальной. Особенно велика
их плотность в зоне синусового узла, расположенного
в стенке правого предсердия, а также по ходу так на‑
зываемых проводящих волокон сердца, по которым
возбуждение регулярно во время каждого сокраще‑
ния распространяется от предсердий к желудочкам.
Преимущественным путем прохождения нервных
проводников являются также коронарные сосуды и
их ветвления, вплоть до капиллярного русла. Следует
отметить, что к наступлению половой зрелости диф‑
ференцируются также внутрисердечные узлы, или
ганглии, состоящие из нервных клеток различной
природы – преимущественно моторных, отдельных
чувствительных и особых небольших клеток хромаф‑
финной природы. Наряду с развитием афферентной,
парасимпатической и симпатической иннервации сер‑
дца, осуществляемой со стороны центральной нервной
системы блуждающими нервами и симпатическими
связями, в нем выявляются собственные рефлектор‑
ные дуги [7]. При пересадке, таким образом, сердце не
является полностью денервированным, а содержит так
называемые местные нервные связи (однако, как по‑
казывают нейрогистологические исследования, число
их недостаточно). Как мы отмечали в предисловии к
книге, посвященной реиннервации трансплантиро‑
ванного сердца [17], при этой операции необходимо
накладывать швы, обеспечивающие благоприятные
условия прорастания нервных пучков в пересаженный
орган. В нашей лаборатории на примере пересадки
почек было убедительно показано, что реиннервация
трансплантированных органов является важным фак‑
тором улучшения трофики и долговременного актив‑
ного функционирования тканей [22]. К сожалению,
несмотря на эти доводы, сегодня трансплантологи
по-прежнему, как правило, не предпринимают мер по
восстановлению при пересадке органов их основных
нервных проводников.
Как отмечено, динамика дифференцировки и плот‑
ности симпатических нервных сплетений сердца после
рождения достигает у человека апогея к половой зре‑
лости. С этого возраста, как известно, показываются
наивысшие спортивные достижения. Соответственно,
полного развития достигают вегетативные центры
центральной нервной системы и усиливается трофи‑
ческое влияние симпатических сплетений на скелет‑
ную мускулатуру [3].
В результате наших количественных нейрогис‑
тохимических исследований миокарда было сделано
открытие – обнаружены первоначальные возрастные
инволютивные изменения со стороны адренергических
сплетений миокарда. Был установлен феномен ранней
десимпатизации сердца человека, который заключается
в том, что в среднем начиная с 35–40-летнего возраста
возникает прогрессирующее уменьшение показате‑
лей плотности симпатических сплетений в миокарде
[21, 22]. Вместе с тем по закону Кеннона–Розенблюта
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
96
о повышении чувствительности к гуморальным фак‑
торам денервированных тканей, количество адрено‑
рецепторов в них в ответ на десимпатизацию сердца
возрастает, что в определенной степени компенсирует
снижение прямого нервного регулирования миокарда,
проводящей системы сердца и коронарных сосудов.
Таким образом, упомянутые исследования показали,
что концентрация нервных сплетений в сердце и по
ходу коронарных сосудов, включая vasa vasorum, на‑
иболее высока лишь до начала четвертого десятилетия
жизни человека.
Как установили выдающиеся отечественные карди‑
ологи Г.Ф. Ланг, Е.М. Тареев, А.Л. Мясников и Е.И. Ча‑
зов, изменения центральной и периферической не‑
рвной системы играют первостепенное значение в
возникновении сердечно-сосудистых заболеваний.
Эти традиции успешно развиваются в Российском
кардиологическом комплексе. В результате работы в
лаборатории нейроморфологии с группой электронной
микроскопии в течение последней трети прошлого
века мы сконцентрировали внимание на состоянии
периферической нервной системы не только в усло‑
виях нормы в пре- и постнатальном онтогенезе, но и
при гипертонической болезни, ишемической болезни
сердца, атеросклерозе и другой сердечно-сосудистой
патологии. При этом приходилось постоянно учиты‑
вать нарастающую в миокарде и стенках центральных
и периферических кровеносных сосудов возрастную
десимпатизацию. Как было указано выше, возрастные
изменения вегетативной нервной системы, в первую
очередь ранние нарушения в ее симпатическом отде‑
ле, с одной стороны, приводят к резкому снижению
обратного захвата норадреналина адренергическими
терминалями (нарушение reup­take 1) и с другой – к
нарастанию количества в сосудистой стенке адрено‑
рецепторов. В связи с этим их реакция на циркулиру‑
ющие в крови катехоламины приводит к повышению
тонуса сосудистой стенки и увеличению кровяного
давления.
Нашими количественными нейрогистохимичес‑
кими методами при проведении советско-американ‑
ских исследований проблемы «Внезапная сердечная
смерть» было установлено, что весьма опасным яв‑
лением, иногда трагичным для пациентов, служит
очаговая десимпатизация сердечной мышцы [22]. При
стрессовых состояниях контакт катехоламинов с мно‑
жественными разбросанными в миокарде десимпа‑
тизированными очагами, содержащими увеличенное
количество адренорецепторов, может стать одним из
основных факторов его нестабильности и внезапного
наступления фибрилляции. Очаговые изменения не‑
рвных сплетений миокарда были показаны также при
ультраструктурных исследованиях проф. В.Г. Цыплен‑
ковой, а другим нашим сотрудником – проф. Е.Р. Пав‑
ловичем – найдены локальные нарушения иннервации
проводящей системы сердца. На материалах срочных
вскрытий при внезапной сердечной смерти были также
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
А
Б
В
Рис. 2. Нейротканевые отношения в звездчатом
симпатическом ганглии мужчины 51 года:
А – афферентная (рецепторная) терминаль, контактирующая с телом симпатического нейрона; Б – скопления пигментных включений в
цитоплазме нейрона и распространенная патология крист митохондрий; В – сморщенное ядро нейрона с извилистыми контурами оболочки.
Электронограмма, ×8200.
установлены реактивные изменения рецепторных
окончаний в сердце, аорте и сонных артериях. Особые
изменения претерпевали симпатические ганглии, на
нейронах которых нарушалась структура синапсов.
Дегенерация симпатических нейронов при внезапной
сердечной смерти сопровождается разрушением крист
митохондрий. Возникают нарастающие скопления
пигмента внутри митохондрий симпатических ней‑
ронов, что, естественно, резко снижает их энергетику.
Совместно с немецким ученым проф. Г. Гуски в нашей
лаборатории была проведена количественная оценка
изменений симпатических ганглиев при внезапной
сердечной смерти, с помощью чего были подтверждены
эти данные [21, 22].
В ходе ультраструктурных исследований симпа‑
тических ганглиев сердца человека нам удалось полу‑
чить новые данные о соотношениях афферентных и
эфферентных нервных элементов, в том числе и при
внезапной сердечной смерти. Например, на рис. 2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сумма спектра НИ-диапазона, мс2
Обзоры
97
6
5
4
3
2
1
20
30
40
50
60
70
Возраст, годы
Рис. 3. Сопоставление показателей плотности симпатических
нервных сплетений в миокарде человека и результатов анали‑
за суммарной мощности низкочастотного диапазона спектра
сердечного ритма в возрастном аспекте:
черная линия – результаты нейрогистохимических исследований
показателей плотности (степени концентрации) адренергических
сплетений миокарда в возрастном аспекте; серые линии – показатели
изучения спектральной мощности сердечного ритма – слева (точки) в
подгруппе старше 42 лет. Вертикальная пунктирная линия в центре
разделяет подгруппы по возрастной шкале.
в околосердечном симпатическом ганглии обращает
на себя внимание инвагинация оболочки нейрона, в
которую внедрена контактирующая с ним терминаль
чувствительного окончания. Этими наблюдениями мы
на ультраструктурном уровне подтвердили мнение
русских нейроморфологов о том, что периферические
вегетативные ганглии находятся под контролем цен‑
тральной нервной системы [7]. В связи с этим вместо
широко употребляемого в иностранной литературе
термина «автономная нервная система» [24] правиль‑
но именовать этот важнейший отдел периферической
нервной регуляции – «вегетативная нервная система»,
как это и принято в работах основных отечественных
нейроморфологических школ, прежде всего школы
Н.Г. Колосова [7, 22]. На снимке симпатического ган‑
глия также видны массовые изменения митохондрий
нейрона, лишенных крист, множество пигментных
включений и сморщенность оболочки ядра.
Таким образом, в постнатальном онтогенезе был
установлен феномен ранней инволюции симпати‑
ческой иннервации сердца человека. Это открытие,
сделанное в Кардиокомплексе нейрогистохимиками,
нашло подтверждение электрофизиологическими ме‑
тодами при консультации проф. А.Н. Рогоза. Нами
совместно с кардиологом Н.А. Тарским была проведена
работа по изучению вариабильности сердечного ритма
у людей 18–71-летнего возраста [23]. При нейрогисто‑
химических и электрофизиологических исследованиях
было доказано, что с началом четвертого десятилетия
жизни здесь возникает снижение симпатической ак‑
тивности (рис. 3). В связи с фактами о происходящей
в постнатальном онтогенезе относительно ранней
смене прямой симпатической регуляции сердца и кро‑
веносных сосудов на нейрогуморальную, сопровож‑
даемую компенсаторным увеличением количества
адренорецепторов, представления об этиопатогенезе
ишемической болезни сердца, гипертонической болез‑
ни, сердечной недостаточности расширяются. Вместе с
тем многие кардиологи до настоящего времени нередко
дезориентированы в отношении возрастных изме‑
нений вегетативной нервной системы, не учитывая
описываемый феномен ранней инволюции ее симпа‑
тического отдела.
Между тем учет в клинике состояния снижаю‑
щейся активности симпатической нервной системы
особенно необходим по отношению к пациентам
пожилого и старческого возраста, и особенно ин‑
тенсивно – при ишемической болезни сердца [4].
У больных, претерпевающих явления дисрегуляции
сердечно-сосудистой системы, в частности в связи
с уменьшением активности симпатического отдела
вегетативной нервной системы, результаты антиги‑
пертензивной терапии следует оценивать с позиций
блокады адренорецепторов вследствие прогресси‑
рующей десимпатизации и усиления воздействия
гуморальных факторов. В нашей лаборатории были
установлены изменения адренергических сплетений
в сосудистых зонах, предрасположенных к атеро­
склерозу, особенно в перимускулярных сплетениях
стенок артерий и по ходу vasa vasorum, и сделан
вывод, что одним из факторов, способствующих
началу атеросклеротических изменений, является
нарушение нервной трофики тканевых компонентов
сосудистой стенки. Кроме того, следует отметить, что
возрастная дегенерация симпатической иннервации
сосудов и скелетной мускулатуры приводит к мы‑
шечной слабости и известным нарушениям походки
старых людей [3].
Совместные исследования, проведенные нами с
патологами и физиологами, позволили также уста‑
новить, что снижение содержания симпатических
сплетений в тканях сердца характерны для дилатаци‑
онной кардиомиопатии, что было подтверждено как
на клиническом материале, так и в эксперименте [22,
29, 31]. Нейроморфологические данные подтверж‑
даются также наблюдениями, свидетельствующими,
что в сыворотке крови у больных кардиомиопатиями
появляются антитела к нервной ткани. С другой сторо‑
ны, обращает на себя внимание, что адренергические
компоненты нервного аппарата некоторых органов, на‑
пример надпочечников и почек, в отличие от нервных
сплетений сердца в возрастном аспекте гораздо более
стабильны и не претерпевают столь прогрессирующих
инволютивных изменений [6, 22].
Перейдем к актуальной проблеме нейротранс‑
миттеров, также весьма перспективной при анализе
основных кардиологических заболеваний и их воз‑
растных особенностей [13, 15, 28, 30]. В последние
десятилетия биологами было установлено, что про‑
стейшее химическое соединение оксид азота (NO)
непрерывно продуцируется в организме животных
и человека. Выполняя функции одного из активных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
98
Рис. 4. Положительная реакция на NADPH-диафоразу –
маркер нитроксидсинтазы – в нейронах внутрисердечного
ганглия у мужчины 46 лет. Иммуногистохимия, ×300.
регуляторных агентов, оксид азота синтезируется с
участием нитроксидсинтазных и нитритредуктазных
систем в тканях млекопитающих [2, 14, 26, 27]. Опи‑
саны тонкие механизмы сердечно-сосудистой регуля‑
ции с помощью оксида азота и нитроксидсинтазы в
норме и патологии. К настоящему времени показано,
что нитроксидсинтаза участвует в регуляции тонуса
кровеносных сосудов как антагонист адренергичес‑
кой нервной системы [29]. Нейроны, экспрессирую‑
щие оксид азота совместно с эндотелием микрососу‑
дов, вызывают дилатацию, усиливают приток крови в
ткани, включая миокард сердца [12, 14]. В этом случае
оксид азота оказывает положительное протективное
действие [14, 16]. Вместе с тем следует отметить, что
его чрезмерный синтез вызывает нейротоксические
эффекты, что может привести к проявлениям сердеч‑
но-сосудистой патологии [5].
В реакции оксида азота с тиолсодержащими пеп‑
тидами и белками, такими как глутатион или альбу‑
мин, генерируется S-нитрозотиол, который может
сохраняться как эквивалент оксида азота и постоянно
транспортироваться с током крови [25, 27]. Таким
образом, в принципе в организме почти каждая ткань
находится под влиянием изменений концентрации
оксида азота и его метаболитов. Установлено, что эф‑
фекты этих соединений выражены в областях мозга,
которые контролируют симпатическую активность
и влияния блуждающего нерва, и, кроме того, ок‑
сид азота модулирует трансмиссию вегетативной
деятельности на органы-мишени, воздействуя на
уровне спинного мозга, ганглиев и нейромышечных
контактов. Значение взаимодействий этого газа с
вегетативными центрами, в частности, заключается
в том, что патологические изменения в синтезе и
метаболизме оксида азота могут напрямую влиять
на кровообращение [19]. В результате применения
иммуногистохимических методов обнаружена соло‑
кализация оксида азота в перицеллюлярных оконча‑
ниях, нейронах сердца и холинергических синапсах
человека и животных (рис. 4).
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
Исходя из сказанного, можно заключить, что оксид
азота наряду с нейромедиаторами и гормонами явля‑
ется ключевой молекулой в регуляции деятельности
сердечно-сосудистой системы. Он модулирует или
опосредует почти все сигнальные пути этой системы
на каждом уровне, начиная от центральной нервной
системы и кончая кардиомиоцитами [24, 25]. Было по‑
казано, что экспрессия нитроксидсинтазы усиливается
при ишемической болезни сердца, и на препаратах она
выявляется не только в составе внутрисердечных ней‑
ронов, но и в строме нервных ганглиев. В дальнейшем
планируется предпринять комплексное изучение мор‑
фологии и локализации клеток, синтезирующих оксид
азота как в самом сердце, так и в некоторых ядрах ги‑
поталамуса, а также исследовать адреналинсинтезиру‑
ющие нейроны в вентральных отделах продолговатого
мозга в норме в возрастном аспекте и при основных
проявлениях сердечно-сосудистой патологии.
Разработка основных названных научных направ‑
лений, тесно связанная с изучением адаптационнотрофических влияний нервной системы на органы [3, 6,
8], при учете ранних симптомов инволюции симпати‑
ческого отдела вегетативной нервной системы [22, 23],
сочетается с внедрением новейших диагностических
методов исследования сердечно-сосудистой системы.
При старении нарушается тканевое дыхание, гликолиз,
гликогенолиз и происходит снижение активности
аденозинтрифосфатазы. Диапазон изменения энер‑
гетических процессов при воздействии регуляторных
факторов сокращается [8]. Ослабление к старости
условно-рефлекторной деятельности центральной
нервной системы, в частности со стороны гипотала‑
муса, и снижение трофических влияний со стороны
звездчатых ганглиев приводят к упомянутому нараста‑
нию чувствительности сердечно-сосудистой системы
к гуморальным факторам. В пожилом возрасте после
введения даже слабых растворов адреналина систоли‑
ческое артериальное давление повышается, в то время
как у 20–29-летних людей достоверных изменений не
возникает [8]. Своеобразный перелом в условно-реф‑
лекторных влияниях на сердечно-сосудистую систему,
проявлениях нарастающих симптомов ее дисрегуляции,
как мы видим, в значительной степени связан с ослабле‑
нием адаптационно-трофических влияний симпатичес‑
кого отдела вегетативной нервной системы, в то время
как парасимпатические влияния сохраняются дольше
[18]. В перспективе здесь необходимы дальнейшие ис‑
следования как роли систем образования оксида азота
в регуляторных воздействиях со стороны центральной
нервной системы, так и изучение в адреналинсинтези‑
рующих нейронов мозга. Рядом сотрудников нашего
института было показано, что усовершенствование спо‑
собов диагностики состояния органов кровообращения
при хронической сердечно-сосудистой недостаточности
позволит глубже изучить этиопатогенез основных кар‑
диологических заболеваний как в возрастном, так и
эпидемиологическом аспектах [4].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
Итак, в настоящей статье кратко подводятся ос‑
новные итоги исследований работы лаборатории
нейроморфологии за последние тридцать лет. В ре‑
зультате анализа онтогенеза вегетативной нервной
системы нами было сформулировано представление
о медиаторном этапе ее онтогенеза. Описан феномен
ранней инволюции симпатического отдела вегета‑
тивной нервной системы в норме и при различных
видах сердечно-сосудистой патологии. Нейрогис‑
тохимические данные сопоставлены с результатами
анализа вариабельности сердечного ритма в норме
и при гипертонической болезни. Приведены ориги‑
нальные данные о содержании нитроксидсинтазы в
нервном аппарате сердца в норме и при ишемической
болезни и намечены новые перспективы иммуноци‑
тохимических исследований центральной и перифе‑
рической нервной системы в возрастном аспекте при
основных сердечно-сосудистых заболеваниях. Рабо‑
тая долгие годы над изучением иннервации сердца и
других органов, мы неизбежно приходим к выводу:
до последних мгновений жизни в нашем организ‑
ме функционируют «незримые стражи сердечных
тайн» – нервные центры и периферические сплетения
нервной системы.
Литература
1. Альтхофф X. Синдром внезапной смерти у детей. М.: Наука,
1983. 144 с.
2. Ванин А.Ф. Развитие учения об иннервции сердца в онтогенезе в норме и патологии // Биохимия. 1998. № 7. С. 924–938.
3. Говырин В.А. Трофическая функция симпатических нервов и
скелетных мышц. Л.: Наука, 1967. 132 с.
4. Зорин А.В., Ноева Е.А., Хаспекова Н.Б. и др. Нарушения вегетативной регуляции при ишемии миокарда // Тер. архив.
1999. № 9. С. 57–61.
5. Калиниченко С.Г., Мотавкин П.А. Кора мозжечка. М.: Наука,
2005. 319 с.
6. Каргина-Терентьева Р.А. Иннервация адреналовых желез при
некоторых типах кардиоваскулярной патологии // Кардиология. 2006. № 7. С. 85–88.
7. Колосов Н.Г. Вегетативный узел. Л.: Наука, 1972. 33 с.
8. Коркошко О.В. Сердечно-сосудистая система и возраст. М.:
Медицина, 1983. 176 с.
9. Корочкин Л.И., Михайлов А.Т. Введение в нейрогенетику. М.:
Наука, 2000. 274 с.
10. Лепехина Л.М. Адаптационно-трофическое влияние шейных
симпатических ганглиев. Л.: Наука, 1984. 98 с.
11. Мотавкин П.А. Современные представления о механизмах
регуляции мозгового кровообращения // Морфология. 1992.
№ 7–8. С. 7–34.
12. Мотавкин П.А., Зуга М.В. Окись азота и ее значение в регуляции легочных функций // Морфология. 1998. № 5. С. 99–111.
13. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. Владивосток:
Медицина ДВ, 2003. 250 с.
14. Мотавкин П.А., Тищенко О.В., Елисеева Е.В. Значение оксида
азота в развитии гипертрофии сердца в условиях экспериментальной почечной гипертензии // Цитология. 2002. № 3.
С. 263–269.
15. Охотин В.Е., Шуклин А.В. Значение нейрональной, эндотелиальной и индуцибельной изоформ NO-синтаз в гистофизиологии сердечной мышцы // Морфология. 2006. № 1.
С. 7–18.
16. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., Косицин Н.С. Циклические превращения оксида азота в организме млекопитающих. М.: Наука, 1997. 156 с.
99
17. Тренин C.O., Колесников Л.Л. Морфофункциональные
аспекты реиннервации пересаженного сердца. М., 1995.
232 с.
18. Удельнов М.Г. Физиология сердца. М.: МГУ, 1975. 304 с.
19. Чазов Е.И. Современные проблемы кардиологии // Труды
ВКНЦ АМН СССР. Т. 1. 1977. С. 3–119.
20. Чазов Е.И. Дисрегуляция и гиперреактивность как факторы
формирования болезни // Кардиологический вестник. 2006. Т. I
(III), № 1. С. 5–9.
21. Швалев В.Н. Возрастные изменения регуляторных механизмов в кардиоваскулярной системе и значение нитроксидсинтазы в норме и патологии // Кардиология. 2007. № 5.
С. 67–72.
22. Швалев В.Н., Сосунов А.А., Гуски Г. Морфологические основы
иннервации сердца. М.: Наука, 1992. 366 с.
23. Швалев В.Н., Тарский Н.А. Феномен ранней возрастной
инволюции симпатического отдела вегетативной нервной
системы // Кардиология. 2001. № 2. С. 10–14.
24. Docherty J.R. Autonomic neuroscience // Basic and Clinical. 2002,
Vol. 96. P. 8–12.
25. Esler M.D., Tumer A.G., Kaye D.M. et al. Aging effects on human
sympathetic neuronal function // Am. J. Physiol., 1995, Vol. 268.
P. 278–285.
26. Feron O., Belhassen L., Kobzik L. et al. Endothelial nitric oxide
synthase targeting to caveolae. Specific interactions with caveolin
isoforms in cardiac myocytes and endothelial cells // J. Biol. Chem.
1996. Vol. 271, No. 37. P. 22810–22814.
27. Forstermann U., Boissel J.P., Kleinert H. Expressional control of the
constitutive isoforms of nitric oxide synthase (NOS I and NOS III)
// FASEB J. 1998. Vol. 12, No. 10. P. 773–790.
28. Fukuchi M., Hussain S.N.A., Giaid A. Heterogeneous expression
and activity of endothelial and inducible nitric oxide synthases in
end-stage human heart failure // Circulation. 1998. Vol. 98, No. 2.
P. 132–139.
29. Gallo M.P., Malan D., Bedendi I. et al. Regulation of cardiac
calcium current by NO and cGMP-modulating agents // Pflugers
Arch. 2001. Vol. 441, No. 5. Р. 621–628.
30. Gray A.L., Johnson Т.А., Lauenstein J.-M. et al. Parasympathetic control of the heart //Journal Appl. Physiol. 2004. Vol. 96.
P. 2279–2287.
31. Guski H., Shvalev V.N., Kapelko V.I. Studies on the neurogenic
pathogenesis of cardiomyopathy // II Florence Meeting on advances
in cardiomyopathies. Florence, Italy, 1997. P. 24.
32. Ostadal В., Nagano M., Takeda N., Dhalla N.S. The developing
Heart. New York: Lippincott-Raven Publ. Philadelphia, 1997,
501 p.
Поступила в редакцию 15.05.2011.
Age-related changes of nervous apparatus of heart
and its nitric oxide content in health and disease
V.N. Shvalev
A.L. Myasnikov Institute of Clinical Cardiology (15a 3rd
Cherepkovskaya St. Moscow 121552 Russia)
Summary – The paper considers issues of pre- and post-natal onto‑
genesis of cardiovascular system innervation and nitroxidesynthase
contents in heart ganglions in health and disease. The paper bases
upon analysis of 12 series of human embryos, study of cardiovas‑
cular system in 23 foetuses and materials of 124 early autopsies of
people of various age in health, in case of sudden cardiac death
and a number of cardiological diseases studied with neurohisto‑
logical, histochemical and ultrastructural methods, and immuno‑
histochemical methods for the nitric oxide synthase contents. The
author presents results of parallel time-frequency spectral analysis
of heart rhythm variability in health and ischemic disease in 43 pa‑
tients of various ages.
Key words: vegetative nervous system, adrenergic plexus involution,
heart rhythm variability, nitric oxide.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 94–99.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
УДК 616-091.818
Апоптоз как фактор организации посттравматического воспаления
С.С. Едранов
Владивостокский государственный медицинский университет (690950 г. Владивосток, пр-т Острякова, 2)
Ключевые слова: апоптоз, некроз, повреждение, регенерация.
Обзор литературы, посвященный механизмам запрограммиро‑
ванной гибели клетки – апоптозу. Рассматриваются морфология
апоптоза и некроза, факторы, активирующие и подавляющие
эти процессы, роль апоптоза и некроза в воспалительных ре‑
акциях и регенерации.
Апоптоз – генетически запрограммированная естес‑
твенная гибель клеток. Как основной механизм под‑
держания гистогенетического постоянства, апоптоз
влияет на отбор и элиминацию устаревших или избы‑
точно образованных клеток, сокращает их содержание
до физиологической нормы [4, 7, 11]. Апоптоз также
участвует в механизмах патологической реорганиза‑
ции клеток в результате цитотоксических эффектов,
травмы и воспаления.
В настоящей работе рассмотрены основные пути
вовлечения апоптоза в посттравматическую дегене‑
рацию клеток и его значение в организации репара‑
тивных процессов.
Механизмы и факторы апоптоза
Развитие апоптоза включает начальную, обратимую,
фазу и конечную, в ходе которой развертываются ос‑
новные морфофункциональные изменения [3]. Для
начальных и промежуточных этапов апоптоза харак‑
терно большое разнообразие молекулярных процессов.
Терминальная фаза, определяющая морфологическую
картину, обусловлена общими процессами и являет‑
ся необратимой. Каждая фаза апоптоза запускается
соответствующей генетической программой, которая
реализуется через генную индукцию, синтез сигнальных
молекул и завершается активацией эндонуклеаз [5, 9].
Начальные признаки апоптоза заключаются в кон‑
денсации хроматина, фрагментации ядра, уплотнении
клетки и образовании цитоплазматических выпячи‑
ваний. Эти события ведут к уплотнению органелл,
которые, однако, сохраняют свою целостность на всех
стадиях апоптоза [24]. Наиболее значительные струк‑
турные преобразования обнаруживаются в митохон‑
дриях. Последние меняют форму, сморщиваются, их
внутренняя структура дезорганизуется. При этом
кристы меняют свою обычную конфигурацию. На за‑
вершающей фазе апоптоза, при фрагментации клетки,
кристы почти не определяются, а степень уплотнения
митохондрии достигает максимума. Описаны случаи
внутриядерного расположения митохондрий в апопто‑
тической клетке [6, 22]. Механизмы перемещения этих
органелл в ядро неизвестны. Предполагается, что этим
Едранов Сергей Сергеевич – канд. мед. наук, докторант кафедры
гистологии ВГМУ; e-mail: mobilestom@yandex.ru
самым обеспечивается доставка к поврежденной ДНК
каспазонезависимых активаторов апоптоза, а также
переходу в митохондрии ядерных белков, вызываю‑
щих открытие пор во внутренней митохондриальной
мембране [1, 8].
Финальная стадия апоптоза характеризуется разру‑
шением ДНК, фрагментацией ядра и распадом клетки
на окруженные мембраной плотные фрагменты – апоп‑
тозные (остаточные) тельца сферической, овоидной
или неправильной пузырчатой формы (рис. 1). Одни
апоптозные тельца содержат фрагменты ядра, другие –
только цитоплазму. Поэтому выявляются они как эози‑
нофильные образования с включением базофильного
мелкогранулярного материала [2]. В дальнейшем апоп‑
тозные тельца элиминируются макрофагами. Следует
подчеркнуть, что на протяжении всех стадий апоптоза
лизосомы погибающих клеток инактивированы [3, 6].
При этом макрофаги не индуцируют воспалительной
реакции.
Факторы, вызывающие и/или подавляющие апоп‑
тоз, действуют на транскрипцию генов, усиливают
или ослабляют общие и специфические функции
клетки. Теперь уже выделено немало разновидностей
апоптоза и сделаны попытки обобщить их под видом
«апоптоидных форм». Однако и в эти формы трудно
укладывается апоптоз без участия ядра: «классичес‑
кая» физиологическая смерть имеет его в качестве
главной мишени. Молекулярные сценарии апоптоза
запускаются в цитозоле или мембранных органеллах
клетки, но реализуются исключительно в ядре через
репрессию генов и необратимую межнуклеосомную
фрагментацию ДНК. Расщепление ДНК катализирует
Ca2+/Mg2+-зависимая эндонуклеаза, которая работа‑
ет на линкерных участках макромолекулы, поэтому
хроматин не подвергается полному лизису, а лишь
фрагментируется [10]. Длительность этой стадии ва‑
рьирует у разных типов клеток и равняется в среднем
6–12 часов (после действия индуцирующего стимула)
[13, 15]. Распад ДНК происходит не одномоментно, а
складывается из последовательных этапов разделения
молекулы по уровням сложности ее матричной орга‑
низации. Сначала формируются крупные фрагменты
ДНК, содержащие 250–300 тысяч пар нуклеотидов.
Микроскопически этот этап определяется как кон‑
денсация хроматина с образованием выпячиваний
ядерной мембраны. Затем формируются фрагменты
из 30–50 тысяч пар нуклеотидов. На последнем этапе
происходит расщепление ДНК в участках сцепления
нуклеосом и образование окончательных фрагмен‑
тов из 180–190 пар нуклеотидов [24]. Отметим, что
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
а
101
б
Рис. 1. TUNEL-позитивные клетки слизистой оболочки максиллярной пазухи крысы при односторонней перерезке
верхнечелюстного нерва:
а – скопление TUNEL-иммунореактивных эпителиоцитов (стрелки); б – ядра клеток собственной пластинки слизистой оболочки с признаками
апоптотической деструкции (стрелки) маркируются как интенсивно флюоресцирующие точки, которые сливаются в однородные конгломераты,
смещающиеся к периферии ядра. Масштаб: а – 50 мкм; б – 10 мкм.
некоторые ингибиторы топоизомеразы II индуцируют
апоптоз, вызывая формирование крупных фрагментов
ДНК без нарушения межнуклеосомных связей [12].
Таким образом, апоптоз развивается в результате
взаимодействия различных трофических факторов и
инициируется генной индукцией, меняющей метабо‑
лические условия ближайшего микроокружения [19].
Молекулярные факторы апоптоза в условиях воспаления
Как известно, воспалительную реакцию вызывают
продукты поврежденных клеток. На основе подоб‑
ного обновления (репарации) на клеточном и внут‑
риклеточном уровнях обеспечивается возможность
обширного диапазона приспособительных реакций и
функциональной активности в меняющихся условиях
микросреды, а также восстановление и компенсация
функций, нарушенных в результате действия различ‑
ных патогенных факторов [12, 14]. Физиологическая
регенерация не связана с действием какого-либо по­
вреждающего фактора и осуществляется с помощью
апоптоза [7].
Около десяти лет назад на цитоплазматической
мембране был открыт первый специализированный
рецептор для индукции апоптоза - Fas-рецептор, также
называемый CD95 или APO-1. Fas/АРО-1 представлен
практически на всех клеточных мембранах [16–18].
Этот растворимый белок связывается с рецептором
Fas и ингибирует Fas-опосредованный апоптоз [26].
При связывании лиганда с рецептором происходит
образование комплекса DISC (Death-Inducing Signaling
Complex), в результате чего активируется каспаза-8
[8]. При экспрессии Fas может провоцировать клетки
с Fas-рецепторам к апоптозу и тем самым вызывать
диффузные поражения ткани.
Апоптоз зависит от баланса трофических веществ
(нейротрофический фактор мозга, фактор роста не‑
рвов, нейротрофин-3 и нейротрофин-4), которые ак‑
тивируют рецепторы внутриклеточных тирозинкиназ
(A-, B- и C-подтипов) и оказывают цитопротективное
влияние [21, 23]. Однако все трофины при взаимо‑
действии с рецептором p75NTR запускают механизмы
клеточной смерти [24]. Необратимую активацию этого
процесса опосредуют проапоптотические ферменты –
каспазы [25]. Связывание трофинов с p75NTR неиз‑
бежно стимулирует активность каспазы-3 и каспазы-9,
что приводит к фрагментации ДНК и протеолизу суб‑
клеточных органелл. По этой причине p75NTR часто
называют «рецептором смерти» [27]. В аппарате Голь‑
джи экспрессируется дополнительный индуктор апоп‑
тоза – каспаза-2, расщепляющая белок гольджин-160.
Аппарат Гольджи является также основным местом
синтеза ганглиозида GM3 [17]. При индукции апоптоза
GM3 переходит в митохондрии, где вызывает открытие
мембранных пор, способствуя выходу апоптогенных
факторов в цитоплазму [17].
Апоптоз, вызванный каспазами, развивается за
счет накопления свободных радикалов, и прежде всего
дериватов монооксида азота и ингибирования тка‑
невых окислительных систем [7, 9, 30]. Избыточная
продукция нитроксида в цитоплазме также стимули‑
рует локальное образование супероксидных ионов,
формирующих первичное звено цитотоксического
эффекта, и указывает на участие оксида азота в регуля‑
торной связи между энергетическим статусом клетки
и запуском ее апоптотической гибели [6].
Описанные механизмы активации апоптоза будут
неполными без учета комплексного действия молеку‑
лярных факторов, запускающих и ингибирующих его
при экзогенном повреждении. В настоящее время они
выделены и охарактеризованы как целое семейство
генов Bcl-2 и p53, регулирующих пролиферацию и
апоптотическую гибель соответственно [24].
Ген Bcl-2 (B-cell lymphoma/leukemia-2) впервые
выявлен при исследовании транслокации, характер‑
ной для фолликулярных лимфом, и в настоящее вре‑
мя является предметом активного изучения [24, 28].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
102
Он служит интегральным мембранным протеином,
локализован в ядерной оболочке, гладком эндоплаз‑
матическом ретикулуме (на цитозольной стороне), в
мембране митохондрий [26, 29]. Митохондрия – ключе‑
вая мишень для анти- и проапоптотических сигналов.
Так, большая часть белка Bcl-2 своими гидрофобными
основаниями прикрепляется к наружной мембране
митохондрий. Происходит это в местах сближения
внутренней и наружной мембран, где физиологически
существуют пермеабилизационные поры, называемые
мегаканалами с диаметром до 2 нм [1, 16]. Митохонд‑
рии, в которых образовались большие поры (>2,9 нм),
освобождают протеазу AIF, способную активировать
каспазо-3-подобную протеазу. Появление AIF, а также
цитохрома С в цитоплазме является одним из факторов,
запускающих апоптоз [20]. Происходящее при этом
повышение проницаемости мембран митохондрий
имеет еще одно следствие – падение трансмембран‑
ного потенциала, которое обусловлено увеличением
проницаемости внутренней мембраны вследствие об‑
разования гигантских пор. К образованию пор может
приводить действие церамидов, оксида азота, каспаз,
амфипатическх пептидов, жирных кислот [28].
В настоящее время сложилась целостная концеп‑
ция, рассматривающая процесс программированной
гибели как результат активации генетической про‑
граммы самоуничтожения клеток при непосредствен‑
ном воздействии на белок р53 [5, 7, 10, 21]. Возникшие
повреждения в геноме индуцируют ответ со стороны
клетки, который включает в себя три типа реакций:
1) задержка прохождения по циклу; 2) репарация ДНК;
3) гибель клетки по механизму апоптоза. Все эти три
реакции находятся под «патронажем» гена р53, отно‑
сящегося к семейству генов-супрессоров опухолевого
роста [19].
Белок р53 является конститутивным белком, фун‑
кционально активным в виде тетрамера. Содержание
его в клетке благодаря высокой скорости распада не‑
велико, время жизни белка не превышает 2 часов. По
некоторым данным, полупериод жизни составляет
5–20 мин. Предполагается, что ген р53 не обязателен
для выполнения нормальных клеточных функций, в
то же время он чрезвычайно важен при стрессовых
ситуациях, связанных с возникновением повреждений.
За это его называют хранителем генома [7, 8, 9]. Пере‑
мещение р53 из цитоплазмы в ядро после повреждения
ДНК ослабляет трансляционную репрессию. Пред‑
полагается, что подъем уровня р53 до апоптического
достигается либо путем дальнейшей модификации
активированной формы, либо за счет формирования
сигнала, увеличивающего активность белка выше по‑
рогового уровня [24].
Альтернативный выбор между генетическими про‑
граммами апоптоза и антиапоптозной защиты опреде‑
ляет недостаточность трофического обеспечения, что
также влияет на механизмы некротических и репара‑
тивных реакций. Учитывая, насколько сложным с точ‑
ки зрения патофизиологии является процесс гибели
Апоптотические стимулы
р53
Митохондрия
Вах
PUMA
Bcl-2
cyt-c
Smac
Apaf-1
р53
Каспаза-9
IAPs
Каспаза-3
Клеточные мишени
АПОПТОЗ
Рис. 2. Последовательность взаимодействия молекулярных
факторов при запуске и инактивации апоптоза [7, 19, 24]:
Цитохромом С (cyt-c) выходит в цитозоль, связывается с адаптерным
белком Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1) и напрямую активирует каспазы 9 и 3. Далее в действие вступает Ca2+/Mg2+-зависимая эндонуклеаза, и процесс перемещается в ядро, где формируются
эффекторные звенья апоптоза. Белок р53 ингибирует гены протеинов
семейства Bcl-2 и активирует гены белков семейства Bax. Длительно сохраняющий высокую активность р53 начинает стимулировать
гены, запускающие апоптоз (Bax, каспаза 9), одновременно ингибирует
антиапоптозные гены и вызывает повышение проницаемости митохондриальной мембраны через экспрессию Smac (митохондриальный
белок, потенцирующий апоптоз через активацию каспаз и блокировании Bcl-2). PUMA – активатор апоптоза (p53 upregulated modulator of
apoptosis). Митохондриальные поры закрывает белок Bcl-2, тем самым
препятствует выходу цитохрома С в цитозоль. IAPs – группа белков,
ингибирующих апоптоз (inhibitor apoptosis proteins).
клеток, включающий самые разные биохимические
механизмы, есть основания полагать, что воздействие
на эти механизмы может дополнительно влиять на
выживаемость различных клеточных элементов.
Таким образом, развитие апоптоза определяется
балансом сдерживающих и активирующих факторов,
(рис. 2). Важно подчеркнуть, что идентификация экс‑
прессии Bcl-2 и р53 при иммуноцитохимических ис‑
следованиях коррелирует с чувствительностью клетки
к апоптозу: в процессе селекции они экспрессируются
на низком уровне, а после созревания их экспрессия
меняется и зависит от степени воздействия поврежда‑
ющего агента. Этот факт дает возможность диагности‑
ровать локализации Bcl-2 и р53 и тем самым достоверно
оценивать готовность к вступлению клетки в апоптоз.
Межклеточные мессенджеры в регуляции репаративных
процессов и апоптоза
Пути генетической регуляции апоптоза допускают
возможность развития процесса в клетках, лишенных
ядра, в условиях блокады синтеза белка, а также в изо‑
лированных ядрах, находящихся вне клеток. В связи с
этим события в ядре рассматриваются как важнейшие,
но необязательные условия для реализации апоптоза
[27]. На основании последних исследований можно
утверждать, что отдельные компартменты клетки ав‑
тономны в отношении апоптоза, а его эффекторы кон‑
ституционно экспрессированы в каждой клетке, при
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
этом контроль над их активностью может осущест‑
вляться с помощью внутри- и межклеточных сигналов
и дисфункции трофического обеспечения [15, 21].
Смерть клетки происходит через определенный
промежуток времени. Так, процесс травматического
повреждения наступает в течение минут, а воспаление
и апоптоз занимают часы и дни [4]. Цитопротекцию
определяют как непрерывную адаптацию клетки к но‑
вым функциональным условиям. Она включает разно‑
образные механизмы, направленные против факторов
агрессии, в то время как репарация характеризуется
постоянными процессами регенерации в случаях фи‑
зиологических и патологических повреждений [7, 22].
Трофическая функция определяет пролиферацию, миг‑
рацию, дифференциацию и выживание. Абсолютная
сторона процесса определяет механизмы, вызываю‑
щие активацию ДНК и проявляющиеся усилением
репаративного белкового синтеза. С другой стороны,
механизмы, инициирующие преимущественную акти‑
вацию процессов в мембранах, цитозоле и цитоплаз‑
матических органеллах, блокируют клеточную смерть
и параллельно индуцируют появление репаративных
молекул и межклеточных мессенджеров. Описанные
процессы преимущественно контролируются трофи‑
ческими факторами и трофноподобными молекула‑
ми, а относительные связаны с блокаторами ионных
каналов, агонистами и антагонистами определенных
рецепторов, ловушками свободных радикалов и хела‑
торами металлов [21]. Все эти защитные механизмы
могут быть естественными или фармакологически
активированными. Они переплетены между собой и
вместе вызывают комплекс процессов, направленных
на сохранение и регенерацию ткани.
В настоящее время совершенно ясно, что список
механизмов клеточной смерти не является полным.
Термин «активная клеточная смерть» был предложен
для обозначения варианта, при котором активируются
внутриклеточные механизмы, в то время как термин
«пассивная клеточная смерть» призван сменить уста‑
ревшее понятие «некроз» [21, 27]. Некроз может быть
вызван почти всеми патологическими воздействиями
(включая физические, химические и биологические).
Последовательность событий здесь всегда сходна: ос‑
молизис, вызванный клеточным отеком, приводит к
пассивной смерти поврежденной клетки. Одним из
вторичных его эффектов является воспаление, вы‑
зываемое высвобождаемым клеточным содержимым
и сопровождающееся выработкой цитокинов. При
травматическом поражении или деафферентации, а
также при многих медленнотекущих дегенеративных
заболеваниях некроз является пусковым моментом
образования свободных радикалов и многочисленных
процессов, приводящих к апоптотическому повреж‑
дению. В случае некроза высвобождение клеточного
содержимого оказывает мощное провоспалительное
влияние. Однако имеются доказательства, что воспа‑
лительные клетки и медиаторы могут успешно участ‑
вовать в процессах восстановления и выздоровления.
103
Трофические и ростковые факторы влияют на жиз‑
недеятельность клеток, регулируют воздействие на
этот вид клеточной смерти, формируя, таким образом,
важнейший протекторный механизм.
Цитокины, факторы роста и их рецепторы – транс‑
миттеры межклеточных взаимодействий. Они пред‑
ставляют собой эндогенные полипептиды, являются
идеальными претендентами на роль корректоров по­
вреждения, так как обладают нейропротективными,
репаративными и пролиферативными свойствами
[11]. Впервые они описаны как низкомолекулярные
факторы, обусловливающие взаимодействие клеток
иммунной системы. Эти медиаторы, секретируемые
лимфоцитами и моноцитами, были соответственно на‑
званы лимфокинами и монокинами [21]. Рецепторами
для цитокинов являются трансмембранные белки, ли‑
шенные протеинкиназной активности. Они способны
приобретать эту активность путем взаимодействия с
цитоплазматическими протеинтирозинкиназами Srcсемейства [7]. Через эти протеинкиназы цитокины
осуществляют свои регуляторные функции.
Биологические эффекты цитокинов зависят от
уровня их секреции и экспресиии соответствующих
рецепторов на клетках-мишенях. Важно подчеркнуть,
что биологический эффект не является свойством
цитокина, а определяется характером рецептора. Боль‑
шинство цитокинов секретируется не постоянно, а в
ответ на воздействие антигенных, митогенных или
других стимулов [5, 23]. Получены данные о сущест‑
вовании ингибиторов, способных снижать активность
определенных цитокинов [4]. Если влияние цитокинов
на дифференцировку и пролиферацию клеток изучено
довольно хорошо, то данные о действии цитокинов на
апоптоз появились совсем недавно. По мнению ряда
авторов, роль цитокинов в регуляции апоптоза далеко
не однозначна: эффект зависит от вида цитокина и от
типа клеток, на которые он воздействует [12].
Наиболее активными участниками апоптоза явля‑
ются факторы роста, причем среди них есть как его ин‑
дукторы, так и ингибиторы [14]. Эти факторы, подобно
гормонам, обладают широким спектром биологического
воздействия на клетки: стимулируют или ингибиру‑
ют митогенез, дифференцировку, изменяют подвиж‑
ность клеток и структуру цитоскелета [22]. В отличие от
классических гормонов факторы роста продуцируются
неспециализированными клетками и обладают, как ци‑
токины, эндокринным, паракринным и аутокринным
действием [27]. Кроме того, существует еще один способ
действия факторов роста, который получил название
интракринного взаимодействия. Факторы роста при
этом не секретируются и не нуждаются в поверхностных
рецепторах. Они остаются внутри клетки и действуют
как внутриклеточные мессенджеры, регулируя клеточ‑
ные функции [29]. К таким факторам относятся интер‑
лейкин-1, основной и кислый фактор роста фиброблас‑
тов, тромбоцитарный фактор роста [7].
Рецепторы факторов роста – крупные трансмемб‑
ранные гликопротеины, состоящие из трех основных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
104
доменов: внеклеточного лигандосвязывающего, корот‑
кого трансмембранного и обширного цитоплазматичес‑
кого тирозинкиназного [19, 21]. Связывание фактора
роста с рецептором вызывает его димеризацию или
олигомеризацию и резкое усиление тирозинкиназной
активности, направленной, прежде всего, на фосфори‑
лирование тирозиновых остатков самого рецептора, а
затем и других белковых субстратов [27]. При этом фос‑
фотирозиновые участки рецептора становятся актив‑
ными центрами для доменов многих сигнальных белков.
Связываясь с рецепторами, они активируются и могут
запускать работу сигнальных путей апоптоза [14].
Итак, апоптоз активируется внутренними и внешни‑
ми стимулами. Оба сигнала прямо или косвенно ведут
к активации каспаз. Механизмы клеточной смерти
имеют четкие различия. Наиболее значимым является
временной аспект: апоптоз в отличие от некроза длится
дольше и может протекать годами. Тем не менее гибель
клеток иногда имеет одновременно черты двух процес‑
сов. Явления разрывов мембран, фрагментации ДНК,
характеризующие соответственно некроз и апоптоз,
описывались иногда в одних и тех же клетках. Взаимо‑
отношения патофизиологических механизмов и типов
клеточной смерти могут быть кратко суммированы
следующим образом: травма или иное повреждение
могут приводить и к некрозу, и к апоптозу, в то вре‑
мя как альтерация сигнальной функции трофических
факторов индуцирует только апоптоз. Наиболее про‑
блемными остаются сведения о времени наступления
программированной гибели клеток от начала действия
индуцирующего стимула и о динамике апоптоза в пери‑
од восстановления после травмы. Дискутируется также
вопрос о зависимости этого процесса от характера са‑
мого повреждающего фактора: нарушения иннервации,
трофической поддержки или травмы. А вместе с тем
решение этих проблем остается радикальной задачей в
разработке средств избирательного управления апоп‑
тозом на всех этапах клеточной смерти и репарации
поврежденной ткани.
Литература
1. Бакеева Л.Е. Ультраструктура митохондрий при апоптозе
// Цитология. 2003. Т. 45, № 9. С. 847–848.
2. Домнина Л.В., Иванова О.Ю., Фетисова Е.А. и др. Краевой
блеббинг как раннее проявление апоптоза, индуцированного
TNF // Цитология. 2003. Т. 45, № 9. С. 870–871.
3. Калиниченко С.Г., Матвеева Н.Ю. Морфологическая характеристика апоптоза и его значение в нейрогенезе // Морфология. 2007. Т. 131, № 2. С. 16–28.
4. Лушников Е.Ф., Абросимов А.Ю. Гибель клетки (апоптоз).
М.: Медицина, 2001. 190 с.
5. Матвеева Н.Ю. Апоптоз и оксид азота в развитии нейронов
сетчатки. Владивосток: Медицина ДВ, 2006. 215 с.
6. Матвеева Н.Ю., Калиниченко С.Г., Пущин И.И., Мотавкин П.А. Роль оксида азота в апоптозе нейронов сетчатки
плодов человека // Морфология. 2006. Т. 123, № 1. С. 40–49.
7. Пальцев М.А. Молекулярные основы апоптоза // Вестник
РАМН. 2002. Т. 72, № 1. С. 13–21.
8. Фильченков А.А. Каспазы: регуляторы апоптоза и других
клеточных функций // Биохимия. 2003. № 68. С. 453–466.
9. Ярилин А.А. Апоптоз. Природа феномена и его роль в целостном организме // Пат. физиол. 1998. № 2. C. 38–48.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
10. Chae I.H., Park K.W., Kim H.S., Oh B.H. Nitric oxide-induced
apoptosis is mediated by Bax/Bcl-2 gene expression, transition of
cytochrome c, and activation of caspase-3 in rat vascular smooth
muscle cells // Clin. Chim. Acta. 2004. Vol. 341. P. 83–91.
11. Chung E.Y., Kim S.J., Ma X.J. Regulation of cytokine production
during phagocytosis of apoptotic cells // Cell Res. 2006. Vol. 16.
P. 154–161.
12. Cohen J.J. Apoptosis: the physiologic pathway of cell death // Hosp.
Pract. 1993. Vol. 28. P. 35–43.
13. Ferri K. Apoptosis control in syncytia induced by thy HIV type
1-envelope glycoprotein complex, role of mitochondria and caspase
// J. Exp. Med. 2000. Vol. 192. P. 1081–1092.
14. Hengarten O.M. The biochemistry of apoptosis // Nature. 2000.
Vol. 407. P. 770–775.
15. Ho P.K., Hawkins C.J. Mammalian initiator apoptotic caspases //
FEBS J. 2005. Vol. 272. P. 5436–5453.
16. Horky M., Kotala V., Anton M. et al. Nucleolus and apoptosis //
Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002. Vol. 973. P. 258–264.
17. Ju E.J., Kwak D.H., Lee D.H. et al. Pathophysiological implication
of ganglioside GM3 in early mouse embryonic development through
apoptosis // Arch. Pharm. Res. 2005. Vol. 28. P. 1057–1064.
18. Kuida K., Haydar T., Kuan C. et al. Reduced apoptosis and cytochrome c-mediated caspase activation in mice lacking caspase 9 //
Cell. 1998. Vol. 94. P. 352–337.
19. Meier P., Finch A., Evan G. Apoptosis in development // Nature.
2000. Vol. 407. P. 796–801.
20. Moll U.M., Zaika A. Nuclear and mitochondrial apoptotic pathways
of p53 // FEBS Lett. 2001. Vol. 493. P. 65–69.
21. Muresanu D.F. Neurotrophic factors. Bucuresti: Libripress, 2003.
464 p.
22. Neary J.T., Zimmermann H. Trophic functions of nucleotides
in the central nervous system // Trends Neurosci. 2009. Vol. 32.
P. 189–198.
23. Niidome T., Morimoto N., Iijima S. et al. Mechanisms of cell death
of neural progenitor cells caused by trophic support deprivation //
Eur. J. Pharmacol. 2006. Vol. 548. P. 1–8.
24. Oppenheim R.W. Programmed cell death // Fundamental Neuroscience / Zigmond M.J., Bloom F.E., Roberts J.L. et al. eds. San Diego:
Academic, 1999. P. 581–609.
25. Perecko T., Drabikova K., Rackova L. et al. Molecular targets of
the natural antioxidant pterostilbene: effect on protein kinase C,
caspase-3 and apoptosis in human neutrophils in vitro // Neuroendocrinol. Lett. 2010. Vol. 28. P. 34–38.
26. S kulachev V.P., Bakeeva L.E., Chernyak B.V. et al. Threadgrain transition of mitochondrial reticulum as a step of mitoptosis and apoptosis // Mol. Cell Biochem. 2004. Vol. 256–257.
P. 341–358.
27. Sloviter R. Apoptosis: a guide for perplexed // Trends Pharmacol.
Sci. 2002. Vol. 23. P. 19–24.
28. Van Delft M.F., Huang D.C. How the Bcl-2 family of proteins interact to regulate apoptosis // Cell Res. 2006. Vol. 16. P. 203–213.
29. Yan N., Shi Y. Mechanisms of apoptosis through structural biology
// Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2005. Vol. 21. P. 35–56.
30. Zhang J., Dawson V.L., Dawson T.M., and Snyder S.H. Nitric oxide
activation of poly (ADP-ribose) synthetase in neurotoxicity // Science. 1994. Vol. 263. P. 687–689.
Поступила в редакцию 08.04.2011.
Apoptosis as factor of post-injury inflammation
S.S. Edranov
Vladivostok State Medical University (2 Ostryakova Av. Vladivostok
690950 Russia)
Summary – The paper presents overview of literature dedicated to
the mechanisms of programmed cell death (apoptosis) and consid‑
ers morphology of apoptosis and necrosis, factors known to activate
and suppress these processes, and role of apoptosis and necrosis in
inducing inflammatory responses and regeneration.
Key words: apoptosis, necrosis, lesion, regeneration.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 100–104.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
105
УДК 593.95:591.16
Репродуктивная биология морских ежей Strongylocentrotus intermedius
и Strongylocentrotus nudus
В.В. Евдокимов, И.В. Матросова
Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр (690950 г. Владивосток, пер. Шевченко, 4)
Ключевые слова: беспозвоночные, водоросли, гонада, гаметогенез.
Получены данные по гистологической организации и клеточ‑
ному составу половых желез у морских ежей Strongylocentrotus
intermedius и Strongylocentrotus nudus, которые дополняют све‑
дения об их репродуктивной биологии и позволяют конкре‑
тизировать нерестовый период. Проанализировано влияние
некоторых основных экологических факторов на размножение
этих гидробионтов. Они могут быть использованы не только
для познания особенностей биологии размножения данных
беспозвоночных, но и для развития прибрежного рыболовства
в связи с рациональным ведением промысла этих организ‑
мов и их воспроизводством. Все это логично и убедительно
представлено в научных разработках основателя направления
репродуктивной биологии гидробионтов – д-ра мед. наук, про‑
фессора П.А. Мотавкина, о чем свидетельствуют ссылки на его
публикации в данной статье.
Мониторинг репродуктивной функции морских ежей –
промысловых гидробионтов – имеет важное теорети‑
ческое и практическое значение. Знания о процессах
гонадо- и гаметогенеза и влиянии на них экологических
факторов необходимы как для понимания становления
репродуктивной стратегии вида в эволюции, так и для
рациональной, научно обоснованной организации
его промысла и воспроизводства. Современные мето‑
ды разведения морских организмов в искусственных
условиях позволяют получить жизнестойкую молодь
в разное время года. Наиболее широко при искусст‑
венном разведении используется метод температур‑
ного регулирования созревания половых продуктов
и стимулирования нереста. Для разработки метода
регуляции гаметогенеза в искусственных условиях
требуются глубокое и детальное изучение различных
аспектов биологии размножения и физиологического
состояния гидробионтов. Об этом свидетельствуют на‑
учные разработки основателя направления репродук‑
тивной биологии гидробионтов П.А. Мотавкина [15].
Успехи в понимании процессов гаметогенеза сделали
возможным использование отдельных его стадий для
управления развитием гонад.
Определенное внимание исследователей уделяется
гибридизации морских ежей. Межвидовое скрещи‑
вание этих животных в одних случаях ограничивает
генетическая неоднородность, в других – различия в
образе жизни, несоответствие хронологии нерестов.
Проследить и учесть все это в среде естественного
обитания животных достаточно трудно. В аквариумах
моделирование природных условий устраняет эколо‑
гические препятствия на пути образования гибридов.
Евдокимов Владимир Васильевич – д-р биол. наук, профессор,
заведующий сектором размножения лаборатории культивирования
беспозвоночных ТИНРО-центра; e-mail: ingam@rbcmail.ru
В благоприятных условиях морские ежи живут доста‑
точно долго, и при межвидовом скрещивании иногда
получаются жизнеспособные особи.
Изучение гибридных форм морских ежей интересно
с нескольких сторон. Во-первых, это получение чистых
линий для научных исследований, во-вторых, уточ‑
нение некоторых вопросов систематики этих гидро‑
бионтов (в естественных условиях встречаются очень
похожие виды, например, серые ежи Strongylocentrotus
in­ter­me­dius и Strongylocentrotus pallidus). В третьих, это
важно и с практической точки зрения: возможно, гиб‑
ридные формы могут быть более рентабельными, чем
исходные, при выращивании в морских хозяйствах.
Размножение – важнейшая функция живого орга‑
низма, обеспечивающая воспроизводство вида. Реп‑
родукция морских холоднокровных животных – это
циклический физиологический процесс. Для большей
части видов морских беспозвоночных животных, оби‑
тающих в умеренной климатической зоне и имеющих
в жизненном цикле стадию пелагической личинки,
характерен годовой репродуктивный цикл с нерестом,
приуроченным к сезону с оптимальными условиями
для развития потомства (температурой и соленостью
воды, наличием пищи для потомства и т.д.). Роль ес‑
тественных экологических факторов, важнейшие из
которых – температура и фотопериод (в сочетании или
по отдельности), в регуляции процессов размножения
морских беспозвоночных животных исследуется на
протяжении уже 100 лет [15, 17, 21].
Мониторинговые исследования размножения гид‑
робионтов в лабораторных сообществах и в прибреж‑
ных показали, что репродуктивный процесс у них
протекает согласно закономерностям, характерным
для данных животных и описанным ранее рядом ав‑
торов [3, 7, 9, 14, 15, 17].
В половом цикле морских ежей, обитающих в ла‑
бораторных условиях в сообществах с разными во‑
дорослями, отмечаются различия в плодовитости,
коэффициенте зрелости гидробионтов и других по‑
казателях. Это характерно и для животных из естес‑
твенных сообществ [4, 8, 9]. В наибольшей степени
вышеперечисленные различия отмечаются у организ‑
мов, обитающих в сообществах с бурыми, красными и
зелеными водорослями, в наименьшей – при обилии
зеленых водорослей. Судя по всему, гидробионты,
живущие в зарослях макрофитов, находятся в значи‑
тельной степени под воздействием их метаболитов,
особенно аминов [16]. Данные литературы свидетель‑
ствуют, что благодаря разнообразному качественному
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
106
составу и количественному накоплению, лабильности
и полифункциональности воздействия на метаболи‑
ческие процессы в клетке, амины относятся к числу
важнейших биологически активных веществ, оказы‑
вающих существенное влияние на жизнедеятельность
гидробионтов и формирование качества природной
воды [10].
Известно, что регуляторами клеточных функций
в нервной системе животных являются полиамины:
путресцин (2,4-диаминобутан), кадаверин (2,5-диа‑
минопентан), сперимин и спермидин [15]. Известно
также, что водорослями в среду обитания выделяются
γ-аминомасляная, аспарагиновая и глутаминовые кисло‑
ты и таурин, которые относятся к категории медиаторов
[9, 11]. Очевидно, выделяемая красными водорослями
γ-аминомасляная кислота оказывает положительное
влияние на плодовитость и потенциальные возможнос‑
ти формирующихся гамет беспозвоночных прибрежных
сообществ. Это предположение согласуется с данными,
полученными ранее в экспериментальных условиях [8,
19]. В сообществах с зелеными водорослями у живот‑
ных плодовитость и коэффициент зрелости гонад ниже,
чем в сообществах с красными, бурыми и зелеными
водорослями [6]. Вероятно, в данном случае водорос‑
лями выделяются биологически активные вещества,
выступающие в роли нейротрансмиттеров, тормозящих
репродуктивный процесс.
В настоящее время установлено, что арахидоновая
кислота и другие биологически активные вещества
тормозят развитие гонад беспозвоночных, снижают
содержание оогониев и сперматогониев, не нарушая
структуру клеток [8]. Этим можно объяснить различ‑
ную плодовитость гидробионтов в сообществах. Есть
также данные, свидетельствующие, что присутствие в
среде жирных кислот в определенных концентрациях
вызывает гибель некоторых видов [7]. В конечном сче‑
те, на выставляемые коллекторы оседает определенное
количество спата, что, по всей видимости, зависит от
жизнестойкости сформировавшейся молоди и воз‑
действия на них аттрактантов и репеллентов [9].
Вероятно, сигналы, поступающие из среды обитания
в клетки организмов, посредством нейротрансмитте‑
ров воздействуют на формирование в репродуктив‑
ных органах внутриклеточных регуляторных систем
в оогенезе [2, 14, 17, 19]. Сформировавшиеся при этом
гаметы в полной мере обладают основными регуля‑
торными системами [1, 20]. Принимая во внимание то,
что исследовались сообщества в водных акваториях, не
подверженных антропогенному воздействию, можно
предположить, что количество спата, оседающего на
коллекторах в различных местах, объясняется, веро‑
ятно, жизнестойкостью эмбрионов, которые развива‑
ются из гамет, обладающих различной потенциальной
возможностью (как сформировавшихся под воздейс‑
твием различных биотических и абиотических фак‑
торов в сообществах). Это согласуется с высказанной
ранее гипотезой о том, что в процессе развития ооцита
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
формируются системы внутриклеточной моноамин-,
холин-, пептидергической и стероидной регуляции,
принимающие участие в созревании ооцитов, опло‑
дотворении гамет и регуляции раннего онтогенеза [17,
19]. При этом следует упомянуть более раннюю концеп‑
цию функционирования репродуктивных органов при
экзометаболическом взаимодействии гидробионтов,
из которой следует, что в условиях метаболической
стимуляции организмов проявляется повышенная ре‑
ализация потенций гамет, справедливая как для искус‑
ственного, так и для естественного сообществ [20]. Это
подтверждается и другими данными [6, 9].
Сравнительный анализ результатов эксперимен‑
тальных исследований светового воздействия поз‑
волил заключить, что свет с длиной волны 520 нм
угнетает, а 720 нм активизирует гаметогенез у морских
ежей (рис. 1, 2). Это свидетельствует о существовании
функциональной связи между длиной световых волн
и репродуктивным процессом, что выражается в ко‑
личестве сформировавшихся гамет и жизнестойкости
потомства у данных животных (рис. 3) [5].
Известно, что для прибрежной зоны характерны
резкие колебания температуры воды в разные сезоны
года. В связи с этим половой цикл беспозвоночных
животных, обитающих здесь, сильно зависит от тем‑
пературы воды, а сроки нереста приходятся на на‑
иболее благоприятный период. А при отрицательных
температурах происходит резорбция половых клеток.
У многих видов иглокожих нерест растягивается на
длительное время, но репродуктивный сезон может
быть укорочен, если условия окружающей среды благо‑
приятны только на короткий период. При сохранении
благоприятных условий нерест у гидробионтов может
повторяться дважды [12, 15]. Наличие зрелых гамет в
гонадах ежей в южном районе в течение длительного
периода позволяет животным производить максимум
потомства в наиболее благоприятных условиях.
Сезонные изменения в половых железах исследо‑
ванных животных коррелируют с температурой среды
их обитания. В зависимости от температурных условий
года, сроки наступления той или иной стадии развития
половых желез могут не совпадать во времени [17]. Это
можно объяснить тем, что в большинстве своем мор‑
ские ежи являются близкими по биогеографическому
происхождению и обитанию при одинаковых темпе‑
ратурных условиях. В природе подобное совпадение в
сроках нереста характерно не только для рассматрива‑
емых нами видов, принадлежащих к одному семейству,
но и для видов, относящихся даже к разным типам, на‑
пример к иглокожим (трепанг) и моллюскам (устрица,
японский гребешок, анадара), обитающим в условиях
одного биотопа и нерестящихся в одном диапазоне
температур [14, 15]. Выявленная особенность созре‑
вания половых продуктов и нереста у гидробионтов,
несомненно, является важным приспособительным
свойством вида, значительно повышающим эффек‑
тивность размножения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
107
ац
зя
со
а
б
по
по
со
зя
сп
сц
в
г
сп
сц
ац
д
сп
е
Рис. 1. Гонада серого морского ежа S. intermedius, содержавшегося под воздействием света 720 нм:
а – яичник перед помещением в опыт, б – яичник через 15 суток воздействия светом, в – яичник через 30 суток воздействия светом, г – семенник
перед помещением в опыт, д – семенник через 15 суток воздействия светом, е – семенник через 30 суток воздействия светом; ац – ацинус, по – пристеночный ооцит, со – свободнолежащий ооцит, зя – зрелая яйцеклетка, сц – сперматоциты, сп – спермии. Окр. гематоксилином и эозином, ×400.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
108
ац
со
зя
по
а
б
ац
сп
со
сц
в
г
сц
сп
сп
д
е
Рис. 2. Гонада серого морского ежа S. intermedius, содержавшегося под воздействием света 520 нм:
а – яичник перед помещением в опыт, б – яичник через 15 суток воздействия светом, в – яичник через 30 суток воздействия светом, г – семенник перед помещением в опыт, д – семенник через 15 суток воздействия светом, е – семенник через 30 суток воздействия светом; ац – ацинус,
по – пристеночный ооцит, со – свободнолежащий ооцит, зя – зрелая яйцеклетка, сц – сперматоциты, сп – спермии. Окр. гематоксилином и
эозином, ×400.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
109
Выживаемость, %
100
95
90
85
80
720
300–800
0
520
Длина волны, нм
75
2Б
4Б
16Б ТБ
СБ
ПБ РГ
Пл
ПГ Пр
Стадии
Рис. 3. Развитие морского ежа:
2Б – стадия 2 бластомеров, 4Б – стадия 4 бластомеров, 16Б – стадия
16 бластомеров, ТБ – толстостенная бластула, СБ – средняя бластула,
ПБ – поздняя бластула, РГ – ранняя гаструла, ПГ – поздняя гаструла,
Пр – призма, Пл – плутеус.
Исследования репродуктивной биологии в лабора‑
торных и прибрежных сообществах позволяют предпо‑
ложить, что размножение гидробионтов зависит в оп‑
ределенной степени от биологически активных веществ,
выделяемых различными организмами, формирую‑
щими сообщество [6, 7, 19]. Эти вещества действуют в
комплексе с другими экологическими факторами, опре‑
деляющими жизнедеятельность морских гидробионтов.
При этом пищевой, температурный и световой факторы
являются главными в размножении организмов наряду
с другими экологическими условиями.
Морфологические, морфометрические, цитохими‑
ческие и эмбриологические исследования свидетельс‑
твуют о том, что яйцеклетки, полученные в результате
температурной стимуляции гаметогенеза от морских
ежей осенью, зимой и весной, являются вполне полно‑
ценными и не отличаются от яиц, сформировавшихся
в естественных условиях [12, 13]. Это свидетельствует о
том, что метод температурной стимуляции может быть
использован для получения зрелых половых клеток
этих гидробионтов в любое время года для выращи‑
вания молоди в морских хозяйствах [9, 19].
Получение межвидовых гибридов морских ежей
рода Strongylocentrotus – типичных представителей фау‑
ны прибрежных вод Японского моря – из гамет, взятых
в естественных и искусственных условиях, посредством
температурной стимуляции свидетельствует, что их
развитие до средней гаструлы ничем не отличалось от
развития родительских форм [12, 13]. На стадии позд‑
ней гаструлы закладка первичных спикул личиночного
скелета у гибридов происходила однотипно с S. in­ter­
me­dius. При развитии гибридов от зиготы до плутеуса
I стадии доля отклонений от нормы варьировала от 0,8
до 1,2 %. Плутеус I стадии формировался через двое
суток, при этом необходимо отметить, что у полученных
гибридов базальные иглы имели на дистальном конце
крупные выросты без характерных для личинок S. nudus
выростов, образующих замок. Вторично базальные
иглы были недоразвиты. Начиная с плутеуса I стадии
до метаморфоза в развитии гибридной личинки преоб‑
ладали материнские признаки. Необходимо отметить,
что для гибридов характерно наличие всего лишь одной
педицеллярии, в то время как у черного ежа их три, а у
серого они отсутствуют. Расстояние между верхними
и нижними эполетами у гибридов незначительное по
сравнению с исходными формами.
Плутеус II стадии формировался на 12-е, III ста‑
дии – на 16-е сутки. Метаморфоз у гибридных личинок
начинался на 21–29-е сутки и протекал соответственно
закономерностям, характерным для морских ежей [7,
12, 19]. На 30–38-е сутки личинка переформировыва‑
лась в морского ежа.
Впервые в лабораторных условиях гибридные мор‑
ские ежи рода Strongylocentrotus получены в 1978 г. [13].
Развитие гибридов в искусственных условиях происхо‑
дит примерно в те же сроки, что и родительских видов.
Гибридные личинки при преобладании материнских
признаков заметно отличаются от исходных роди‑
тельских форм, что исключает партеногенетическое
развитие яйца [18].
Данные по гистологической организации и кле‑
точному составу половых желез у морских ежей до‑
полняют сведения об их репродуктивной биологии,
позволяя конкретизировать нерестовый период. Они
могут быть использованы не только для познания
особенностей биологии размножения данных гидро‑
бионтов, но и для развития прибрежного рыболовства
в связи с рациональным ведением промысла этих
организмов и их воспроизводством. Все это логично
и убедительно представлено в научных разработках
основателя направления репродуктивной биологии
гидробионтов – д-ра мед. наук, профессора Павла
Александровича Мотавкина, о чем свидетельствуют
ссылки на его публикации в данной статье.
Литература
1. Бузников Г.А. Нейротрансмиттеры в эмбриогенезе. М.: Наука, 1987. 232 с.
2. Вараксин А.А. Регуляторные пептиды и половые стероидные
гормоны в регуляции размножения двустворчатых моллюсков
и морских ежей: дис. … д-ра биол. наук. Владивосток, 1994. 53 с.
3. Викторовская Г.И., Седова Л.Г., Борисовец Е.Э. и др. Биологическая характеристика скоплений серого морского
ежа Strongylocentrotus intermedius (Agassiz) в прибрежной
зоне Приморья (Японское море) // Изв. ТИНРО. 2004. Т. 139.
С. 225–259.
4. Евдокимов В.В., Родин В.Е., Викторовская Г.И., Павлючков В.А. Размножение морских ежей и приморского гребешка
в прибрежных сообществах Японского моря // Онтогенез.
1997. T. 28, № 1. С. 49–54.
5. Евдокимов В.В., Бирюкова И.В., Евдокимов А.В. Воздействие
света с различной длиной волны на гаметогенез черного
морского ежа (Strongylocentrotus nudus) // Морфология. 2001.
T. 120, № 6. С. 75–79.
6. Евдокимов В.В., Евдокимов А.В. Взаимодействие гидробионтов в поликультуре при воспроизводстве в контролируемых
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
110
условиях // Изв. ТИНРО. 2002. T. 131. С. 373–380.
7. Евдокимов В.В. Изучение размножения морских ежей в условиях марикультуры в ТИНРО-Центре // Изв. ТИНРО. 2005.
T. 141. C. 284–295.
8. Евдокимов В.В., Матросова И.В. Сезонная характеристика
гаметогенеза некоторых промысловых гидробионтов // Цитология. 2009. T. 51, № 10. С. 856–864.
9. Евдокимов В.В. Репродуктивная биология морских ежей
Strongylocentrotus intermedius и Strongylocentrotus nudus. Владивосток: ТИНРО-Центр, 2008. 116 с.
10. Клоченко П.Д. Амины – экзо- и эндометаболиты водорослей
// Гидробиол. журн. 1994. T. 30, № 5. С. 42–62.
11. Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию. Владивосток:
Медицина ДВ, 2003. 251 с.
12. Мотавкин П.А., Евдокимов В.В. Получение у морского ежа в
искусственных условиях зрелых половых клеток и их функциональная характеристика // Биол. моря. 1975. № 1. С. 58–67.
13. Мотавкин П.А., Евдокимов В.В. Гибридные морские ежи рода
Stron­gy­lo­cent­ro­tus // ДАН СССР. 1978. T. 241, № 10. С. 1451–1453.
14. Мотавкин П.А., Вараксин А.А. Гистофизиология нервной системы и регуляция размножения у двустворчатых моллюсков.
М.: Наука, 1983. 203 с.
15. Мотавкин П.А., Хотимченко Ю.С., Деридович И.И. Регуляция
размножения и биотехнология получения половых клеток у
двустворчатых моллюсков. М.: Наука, 1990. 216 с.
16. Сиренко Л.А., Козицкая В.Н.. Биологически активные вещества водорослей и качество воды. Киев: Наукова думка,
1988. 256 с.
17. Хотимченко Ю.С., Деридович И.И., Мотавкин П.А. Биология
размножения и регуляция гаметогенеза и нереста у иглоко-
жих. М.: Наука, 1993.168 с.
18. Brandrif B., Hinegardner R., Steinhardt R. Metamorphosis of
Echinoderms // J. Exp. Zool. 1975.Vol. 192. P. 13–17
19. Deridovich I.I., Motavkin P.A., Evdokimov V.V. et al. Endocrinology
and reproduction // Marine biotechnology. New Delhi, Calcutta,
Oxford: IBH Publishing Co. PVT. Ltd, 1998. P. 1–78.
20. Evdokimov V.V. and Matrosova I.V. Seasonal Characteristics of
Gametogenesis of Some Marketable Hydrobionts // J. Cell and
Tissue Biology. 2009. Vol. 3, No. 6. P. 593–602.
21. Lawrence A.M., Soame J.M. The effects of climate change on the reproduction of coastal invertebrates // IBIS, 2004. Vol. 1. P. 29–39.
Поступила в редакцию 12.03.2011.
Reproductive biology of sea urchins
Strongylocentrotus intermedius
and Strongylocentrotus nudus
V.V. Evdokimov, I.V. Matrosova
Pacific Scientific Research Fisheries Center (4, Shevchenko Al.
Vladivostok 6900950 Russia)
Summary – The data about histological organization and gonads
cell composition of hydrobionts were receive, which complete in‑
formation about their reproductive biology and allow give con‑
crete expression to spawning period. Influence of some important
ecological factors on the reproduction of these hydrobionts was
analyses. They may be use for cognition peculiarities biology of
reproduction present invertebrates and for development of coastal
fishery in connection of rational fishery these organisms and their
reproduction.
Key words: invertebrates, algae, gonad, gametogenesis.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2 p. 105–110.
УДК 592:591.16:574.632
Исследование влияния хронического загрязнения морской среды на состояние
репродуктивной функции беспозвоночных животных
М.А. Ващенко1, П.М. Жадан2
1 Институт
биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (690041 г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17),
океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН (690041 г. Владивосток, ул. Балтийская, 43)
2 Тихоокеанский
Ключевые слова: гаметогенез, репродуктивный цикл, морской еж, загрязнение.
В обзоре обобщены результаты многолетних лабораторных и
полевых исследований влияния загрязнения среды на гаметоге‑
нез, развитие потомства и репродуктивные циклы морских ежей
и двустворчатых моллюсков. Сделан вывод, что нарушение про‑
цессов гаметогенеза может служить чувствительным индика‑
тором загрязнения морской среды. Оценена информативность
различных показателей состояния репродуктивной функции
исследованных видов. Приведены данные исследований о сро‑
ках нереста Strongylocentrotus intermedius из районов северозападной части Японского моря с различной антропогенной
нагрузкой. Обнаружен сдвиг сроков нереста с осени на раннее
лето в поселениях морского ежа из сильно загрязненных райо‑
нов. Обсуждаются возможные механизмы этого явления.
Размножение – важнейшая функция живого организма,
обеспечивающая воспроизводство вида. Репродукция
морских холоднокровных животных – циклический
физиологический процесс. Для большей части видов
морских беспозвоночных, обитающих в умеренной
климатической зоне и имеющих в жизненном цикле
Ващенко Марина Александровна – канд. биол. наук, зав. лаборато‑
рией цитофизиологии ИБМ ДВО РАН; тел.: +7 (423) 231-11-86, e-mail:
mvaschenko@mail.ru.
стадию пелагической личинки, характерен годовой
репродуктивный цикл с нерестом, приуроченным к се‑
зону с оптимальными условиями для развития потомс‑
тва (температурой и соленостью воды, наличием пищи
для потомства) [14]. Репродуктивный цикл – одна из
важнейших биологических характеристик вида; это
генетически контролируемая реакция на определенные
условия окружающей среды, выработанная в процессе
биологической эволюции, сопряженном с изменениями
климата Земли. Экологические факторы, важнейшие
из которых температура и фотопериод (в сочетании
или по отдельности), влияют на последовательность
стадий репродуктивного цикла и обеспечивают их
синхронность у разных особей популяции [18, 22].
Действие этих факторов на гаметогенез и нерест у
морских беспозвоночных опосредуется эндогенными
регуляторными механизмами с участием стероидных
гормонов и нейрогормонов [7, 8, 23].
Сравнительно недавно (с появлением индустри‑
ального общества) возник еще один существенный
экологический фактор, сила воздействия которого на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
морские организмы уже очевидна – загрязнение среды
обитания. Результаты многочисленных эксперимен‑
тальных и полевых исследований свидетельствуют
о том, что изменение химического состава воды и
донных осадков вследствие загрязнения вызывает
нарушение важнейших физиологических функций
гидробионтов (размножения, дыхания, пищеварения),
что ведет к ослаблению, различным заболеваниям и
нарушению нормального воспроизводства.
Морские донные беспозвоночные испытывают
влияние загрязнения и других неблагоприятных
факторов среды на протяжении всего жизненного
цикла: взрослые животные – гаметогенез – эмбри‑
ональное и личиночное развитие – ювенильное жи‑
вотное – взрослое животное следующей генерации.
Большинство видов донных беспозвоночных выметы‑
вают половые клетки в окружающую среду, развитие
зародышей и личинок происходит в водной толще.
Однако загрязнение по-разному воздействует на раз‑
ные стадии жизненного цикла организма. Эта разница
обусловлена тем, что в силу относительной малопод‑
вижности донных беспозвоночных их ювенильные
особи в дорепродукционный период и половозрелые
особи в период гаметогенеза испытывают постоянное
воздействие всего комплекса неблагоприятных фак‑
торов среды, в то время как подвижные планктон‑
ные личинки могут перемещаться из загрязненных
районов в чистые и наоборот. Кроме того, данные
многочисленных токсикологических экспериментов
свидетельствуют о том, что донные беспозвоночные
на разных стадиях онтогенеза обладают различной
чувствительностью к токсикантам.
История изучения влияния загрязнения на реп‑
родуктивную функцию донных беспозвоночных
сложилась таким образом, что основное внимание
уделялось проблеме влияния загрязняющих веществ
на ранние стадии онтогенеза – от оплодотворения
до формирования ранних личиночных стадий. Ос‑
новной результат этих исследований – вывод о том,
что эмбрионы и личинки донных беспозвоночных в
10–100 раз более чувствительны к токсикантам, чем
взрослые особи. Долгое время за рамками интересов
токсикологов и биологов оставалась проблема влия‑
ния загрязнения на формирование половых клеток
(гаметогенез) у морских беспозвоночных. В ИБМ
ДВО РАН исследования влияния загрязняющих ве‑
ществ на состояние репродуктивной функции донных
беспозвоночных (морских ежей и двустворчатых
моллюсков) были начаты в середине 1970-х годов по
инициативе профессора П.А. Мотавкина, который
в то время возглавлял созданную им лабораторию
гаметогенеза. Его ученики впервые в мировой прак‑
тике провели эксперименты по изучению влияния
углеводородов нефти и тяжелых металлов на гаме‑
тогенез морских ежей и двустворчатых моллюсков и
показали, что эти токсиканты нарушают процесс фор‑
мирования половых клеток и вызывают появление
неполноценного потомства. Наибольшее количество
111
данных получено в опытах с морскими ежами – клас‑
сическим модельным объектом экспериментальной
биологии и токсикологии. Описаны морфологические
изменения половых и соматических клеток гонад,
исследованы некоторые биохимические механизмы
повреждающего действия углеводородов нефти и
тяжелых металлов на половые клетки. Основной
вывод, сделанный на основе этих ранних работ – за‑
ключение о том, что гаметогенез является самой
чувствительной к загрязнению стадией жизненного
цикла донных беспозвоночных [2]. Этот вывод был
позднее подтвержден другими исследователями [10,
11]. Концентрации углеводородов и ионов кадмия,
вызывавшие нарушение процессов гаметогенеза и
приводившие к снижению качества половых клеток,
были приблизительно в 10–100 раз ниже концентра‑
ций токсикантов, вызывавших 50 %-ное ингибирова‑
ние оплодотворяющей способности сперматозоидов,
раннего эмбриогенеза и формирования нормальных
плутеусов в острых эмбриотоксикологических опы‑
тах. Так, минимальная концентрация ионов кадмия,
которая вызвала нарушение гаметогенеза у морского
ежа Strongylocentrotus intermedius, составила всего
1 мкг/л, что соответствует предельно допустимой
концентрации этого токсиканта для водоемов. Взрос‑
лые особи этого вида выживали в течение 40 суток в
среде с концентрацией кадмия 1 мг/л, т.е. в 1000 раз
большей. При этой же концентрации в течение 18
суток выживали 50 % особей Anthocidaris crassispina,
тогда как минимальная концентрация кадмия, ока‑
завшая негативное влияние на гаметогенез, составила
10 мкг/л. Нарушения сперматогенеза у этого вида на‑
блюдались при концентрации фенола 100 мкг/л, тогда
как взрослые особи выживали в течение 4 недель при
концентрации фенола 10 мг/л.
Основываясь на результатах лабораторных экспе‑
риментов, мы предположили, что в естественных усло‑
виях процесс формирования половых клеток также яв‑
ляется наиболее чувствительной стадией жизненного
цикла морских беспозвоночных и что нарушение этого
процесса под воздействием комплекса загрязняющих
морскую среду веществ является наиболее ранним и
информативным показателем экологического состоя‑
ния прибрежных экосистем.
В середине 1980-х годов мы начали исследование
состояния репродуктивной функции массовых видов
донных беспозвоночных, обитавших в загрязненных
и относительно чистых районах зал. Петра Великого
(Японское море), в сезон их размножения. Основ‑
ным районом наших исследований был Амурский
залив – один из заливов второго порядка зал. Петра
Великого, на восточном берегу которого расположен
Владивосток. Бытовые и промышленные сточные воды
Владивостока являются основным источником загряз‑
нения залива Амурского залива, экосистема которого
загрязнена тяжелыми металлами, хлорорганическими
пестицидами (ДДТ, гексахлорциклогексан) и полихло‑
рированными бифенилами [4, 20].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
112
64 %
88 %
78 %
44 %
Спортивная
55 %
гавань
77 %
17 % 77 %
39 %
17 %
о. Русский
б. Подъяпольского
пр. Старка 61 %
о-ва Верховского
95 %
10 %
.
за л
Во
к
сто
100 %
Ча
ж
ма
38 %
б.
б. Алексеева
м. Перевозный
13 %
б. Маньчжур
б. Горностай б. Андреева
30 %
74 %
13 %
55 %
48 %
б. Нарва
Исследования, проведенные в период с 1984 по
1992 г., выявили высокую частоту гистопатологических
изменений в гонадах и аномалий потомства морского
ежа S. intermedius и приморского гребешка Mi­zu­ho­
pec­ten yessoensis, обитавших в прилегающих к городу
акваториях (о. Скребцова, Первая Речка, Спортивная
гавань, м. Токаревского) [2, 4, 5]. Частота регистрации
патоморфологических изменений (дистрофия, раз‑
рушение и резорбция половых клеток, атрофия, не‑
кроз и разрушение вспомогательных клеток, наличие
липофусцина) в гонадах животных из этих районов
достигала 100 %. Наиболее характерной чертой разви‑
тия потомства были заторможенность эмбриогенеза и
угнетение роста личинок, которые погибали на ранних
стадиях.
Исследования многолетней (1984–2003) динамики
состояния репродуктивной функции морского ежа
S. intermedius, обитавшего на трех станциях в при‑
легающей к г. Владивостоку зоне Амурского залива
(о. Скребцова, Спортивная гавань, м. Токаревского) и
на двух станциях в островной зоне зал. Петра Великого
(б. Алексеева на о. Попова, о. Верховского), выявили
значительные патологические изменения в гонадах и
ухудшение качества потомства у животных из при‑
легающего к городу района во все годы [4]. В конце
1990-х – начале 2000-х годов эти явления были заре‑
гистрированы и у животных из островной зоны залива,
что свидетельствало о расширении экологически не‑
благополучной для обитания донных беспозвоночных
области в сторону открытой части залива.
Анализ результатов этих исследований позволил
сделать несколько выводов об информативности и
ценности различных показателей состояния репро‑
дуктивной функции исследованных видов:
1. Гонадный индекс – наименее информативный
показатель. Величина этого индекса зависит от разных
факторов, среди которых основной – это доступность
и обилие пищи [17];
2. Гистологический анализ обеспечивает ценную
информацию о степени зрелости гонад и гистопато‑
логических изменениях в них (гистопатологические
изменения более выражены в яичниках);
3. Развитие потомства – наиболее значимый и чувс‑
твительный к загрязнению показатель состояния ре­
продуктивной функции исследованных видов. Именно
в развитии потомства наиболее ярко проявляются
нарушения, возникающие в результате действия токси‑
ческих веществ на половые клетки в период их форми‑
рования: заторможенность и асинхронность развития,
появление большого количества аномалий, снижение
скорости роста и уменьшение размеров личинок. Рост
личинок – очень чувствительный показатель качества
потомства и морских ежей, и гребешков, однако при‑
менение этого показателя в качестве биотеста ограни‑
чено из-за большой трудоемкости;
4. В качестве ранних индикаторов нарушения фун‑
кции воспроизводства у морских ежей можно исполь‑
зовать торможение эмбриогенеза (анализ кинетики
100 %
5 %
б. Кит
б. Киевка
Рис. Доля самок морского ежа S. intermedius, нерестящихся
ранним летом (светлые столбики) и осенью (темные столбики)
на разных станциях в водах Японского моря у берегов При‑
морского края (по данным 2003–2010 гг.).
первого деления дробления [3]) и нарушение пропорций
тела личинок (плутеусов в возрасте 3–4 суток) [2];
5. Нарушение процессов гаметогенеза морских
ежей может служить чувствительным индикатором
загрязнения среды; позднее этот вывод был подтверж‑
ден другими авторами [16, 21].
Анализируя данные многолетних исследований, мы
заметили, что в конце 1990-х – начале 2000-х годов
степень зрелости женских гонад морских ежей из при‑
легающего к Владивостоку района Амурского залива в
августе, накануне массового нереста этого вида в зал.
Петра Великого, была гораздо ниже, чем в 1980-х годах.
Так, животные, обитавшие в районе Спортивной гавани,
обладали высокими значениями гонадного индекса во
все годы наблюдений, однако значения индекса зрелости
гонад были гораздо выше в 1980-х годах, чем в начале
2000-х. Мы предположили, что загрязнение способно
вызывать нарушение репродуктивного цикла морского
ежа, которое может проявляться в изменении сроков
нереста популяции. Это предположение нашло свое
подтверждение в проведенных в 2003 и 2005–2009 гг.
исследованиях сезонной динамики состояния гонад
морских ежей S. intermedius из районов Японского моря
с различным уровнем загрязнения (рис.).
Выявлены три типа поселений морского ежа, раз‑
личающихся сроками нереста. Первый тип характе‑
ризовался ярко выраженным осенним нерестом: в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзоры
сентябре – начале октября. Эти поселения располага‑
лись в зал. Восток и за пределами зал. Петра Великого
(бухты Киевка и Рудная). Значения гонадного индекса
у морских ежей из этих поселений были высоки в
течение летних месяцев и резко снижались в сентяб‑
ре–октябре. Количество самок со зрелыми текущими
гонадами достигало максимума в августе – начале сен‑
тября и резко снижалось во второй половине сентяб‑
ря – октябре. Второй тип поселений характеризовался
ярко выраженным раннелетним нерестом – в конце
мая – июне. Эти поселения располагались в прилегаю‑
щем к Владивостоку прибрежном районе (Спортивная
гавань в Амурском заливе, станция Горностай вблизи
городской свалки в Уссурийском заливе), в зал. Стре‑
лок у входа в б. Абрек (прежнее название – б. Чажма,
место расположения военной базы), а также в прол.
Старка между островами Русский и Попова. Значения
гонадного индекса морских ежей из этих поселений
достоверно снижались в июне–июле и либо оставались
низкими на протяжении лета и ранней осени, либо
быстро увеличивались и оставались высокими на про‑
тяжении всего года. Третий тип поселений морского
ежа характеризовался двумя пиками нереста – ранне‑
летним и осенним. Значения гонадного индекса мало
менялись на протяжении лета и снижались в сентябре –
октябре. Доля самок со зрелыми текущими гонадами
высока в мае – начале июня и в конце августа – начале
сентября. Такой тип нереста характерен для морских
ежей, обитавших в островной зоне зал. Петра Вели‑
кого (о-ва Рейнеке, Попова, Русский и Верховского),
на станциях у западного берега Амурского залива
(б. Нарва и м. Перевозный), а также на станциях у по‑
бережья Уссурийского залива, удаленных от основных
источников загрязнения (бухты Маньчжур, Андреева,
Подъяпольского).
Полученные данные о наличии поселений морских
ежей с ярко выраженным весенне-летним и осен‑
ним сроками нереста, а также поселений, где оба типа
нереста представлены практически у равной доли
морских ежей, находятся в некотором противоречии
с установившейся точкой зрения, что репродуктив‑
ный цикл, включая сроки нереста, синхронизован с
циклически меняющимися природными процессами,
которые контролируют последовательность стадий
репродуктивного цикла и обеспечивают их согласо‑
ванность у разных особей популяции.
Следует отметить, что наличие как одного, так
и двух сроков нереста было описано для ряда мас‑
совых видов морских ежей: Paracentrotus lividus [15],
Pseudechinus magellanicus [19], S. droebachiensis [12],
S. intermedius [1, 6, 9] и др. Вместе с тем известна лишь
одна работа, посвященная выяснению природы этого
феномена у морских ежей одного вида. Основываясь
на данных о сроках нереста морских ежей из разных
мест обитания у о-ва Хоккайдо (побережье Японс‑
кого моря, побережье Охотского моря и восточное
Тихоокеанское побережье), японский исследователь
Агацума выделил три типа репродуктивного цикла
113
у S. intermedius: 1) «япономорский» тип с осенним
пиком нереста (сентябрь–октябрь), 2) «охотоморский
и восточно-тихоокеанский» тип с растянутым пери‑
одом нереста (июнь–октябрь) и 3) тип цикла с двумя
выраженными пиками нереста, весной (апрель–май)
и осенью (август–октябрь) [9]. Последний тип цик‑
ла был характерен для морских ежей, обитавших в
восточной части Сунгарского пролива и в б. Функа
(южное побережье о-ва Хоккайдо). Эксперименты по
трансплантации потомства, полученного от взрослых
особей S. intermedius из Японского моря, в район вос‑
точного Тихоокеанского побережья и, наоборот, по‑
томства, полученного от взрослых особей S. intermedius,
из района восточного Тихоокеанского побережья в
Японское море, показали, что в обоих случаях морс‑
кие ежи сохраняли свой тип репродуктивного цикла.
Это позволило исследователям предположить, что эти
две популяции S. in­ter­me­dius генетически разобщены,
однако подтверждение этого предположения до сих
пор не получено. Более того, Фуджи, изучавший ре­
продуктивный цикл S. in­ter­me­dius в восточной части
Сунгарского пролива и в б. Функа в 1956 и 1959 г.,
показал, что сроки нереста в этой популяции такие
же, как у ежей из Японского моря – с сентября по но‑
ябрь [13]. Агацума объяснял расхождение результатов
исследований 1980–1990-х годов с данными 1950-х
годов тем, что за это время произошли существенные
изменения гидрографического режима в этом районе,
связанные с изменением направления теплого Цусим‑
ского течения и течения Оясио, что создало условия
для переноса личинок S. in­ter­me­dius из других районов
Тихого океана [9].
Как показали результаты наших исследований, в
начале 2000-х годов репродуктивный цикл морского
ежа S. intermedius в Амурском заливе Японского моря
не соответствовал «япономорскому» типу цикла с од‑
ним осенним пиком нереста [4], тогда как в 1970-е годы,
по литературным данным, для этого вида в зал. Петра
Великого был характерен именно осенний нерест [8].
Если вслед за японскими исследователями предполо‑
жить, что сроки нереста у морского ежа S. intermedius
жестко определены генетическими механизмами, то
следует сделать вывод о существовании генетически
разобщенных популяций этого вида в «пригородном»
и «островном» районах Амурского залива, разделен‑
ных всего несколькими десятками километров. Этот
вывод представляется маловероятным, принимая во
внимание активную гидродинамику этого района,
определяемую муссонным климатом. Летние ветры,
преимущественно южных направлений, и северные
осенние ветры создают выраженные ветровые течения,
способствующие перемешиванию воды и переносу
планктонных личинок беспозвоночных животных из
открытой части залива во внутренние его районы и
наоборот. Еще менее вероятным кажется предполо‑
жение о таком изменении гидрографического режи‑
ма в районе исследований за последние 30 лет, кото‑
рое способствовало бы заносу личинок S. intermedius
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
114
в Амурский залив из сильно отдаленных районов,
таких как Охотское море.
Нам представляется весьма вероятным, что откло‑
нение репродуктивного цикла морского ежа S. in­ter­
me­dius, обитающего в прилегающих к Владивостоку
районах зал. Петра Великого, от «япономорского» типа
может быть объяснено фенотипической реакцией по‑
пуляций на изменение среды обитания, обусловленное
хроническим антропогенным загрязнением. Тем не
менее в настоящее время мы проводим исследова‑
ния репродуктивных и популяционно-генетических
характеристик природных поселений морского ежа
S. in­ter­me­dius в северо-западной части Японского моря
с целью проверки двух гипотез:
1. Поселения морских ежей S. intermedius в зал.
Петра Великого генетически неоднородны, и в усло‑
виях хронического загрязнения преимущественно
выживают особи с генетически запрограммированным
раннелетним сроком нереста.
2. Поселения морских ежей S. intermedius в зал.
Петра Великого генетически однородны, и в неблаго‑
приятной экологической ситуации включается сфор‑
мировавшийся в процессе эволюции генетический
механизм, обеспечивающий «запасной» раннелетний
срок нереста.
Литература
1. Воропаев В.М., Страхов А.А. Весенний сезон созревания половых продуктов у морского ежа Strongylocentrotus intermedius //
Зоологический журнал. 1977. Т. 56, № 8. С. 1260–1262.
2. Ващенко М.А., Жадан П.М. Влияние загрязнения морской
среды на воспроизводство морских донных беспозвоночных
// Биол. моря. 1995. Т. 21, № 6. С. 369–377.
3. Ващенко М.А., Жадан П.М. Нарушение развития потомства
морского ежа как показатель загрязнения среды // Экология.
2003. Т. 34, № 6. С. 459–465.
4. Ващенко М.А., Жадан П.М., Альмяшова Т.Н., Слинько Е.Н.
Многолетняя и сезонная динамика состояния репродуктивной
функции морского ежа Strongylocentrotus intermedius и уровень
загрязнения донных осадков в Амурском заливе (залив Петра
Великого Японского моря) // Реакция морской биоты на изменения природной среды и климата: материалы комплексного
регионального проекта ДВО РАН по программе президиума
РАН. Владивосток: Дальнаука, 2007. С. 297–328.
5. Жадан П.М., Ващенко М.А., Альмяшова Т.Н., Слинько Е.Н.
Мониторинг экологического состояния прибрежных экосистем Амурского залива (залив Петра Великого, Японское
море) по биологическим и биогеохимическим показателям //
Состояние морских экосистем, находящихся под влиянием
речного стока. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 201–227.
6. Касьянов В.Л., Медведева Л.А., Яковлев С.Н., Яковлев Ю.М.
Размножение иглокожих и двустворчатых моллюсков. М.:
Наука, 1980. 207 с.
7. Мотавкин П.А., Хотимченко Ю.С., Деридович И.И. Регуляция
размножения и биотехнология получения половых клеток у
двустворчатых моллюсков. М.: Наука, 1990. 217 с.
8. Хотимченко Ю.С., Деридович И.И., Мотавкин П.А. Биология
размножения и регуляция гаметогенеза и нереста у иглокожих. М.: Наука, 1993. 168 с.
9. Agatsuma Y. Ecology of Strongylocentrotus intermedius // Edible
sea urchins: biology and ecology / ed. J.M. Lawrence. Amsterdam:
Elsevier, 2007. P. 427–441.
10. Au D.W.T., Lee C.Y., Chan K.L., Wu R.S.S. Reproductive impairment of sea urchins upon chronic exposure to cadmium. Part I:
Effects on gamete quality // Environ. Pollut. 2001. Vol. 111. P. 1–9.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
11. Au D.W.T., Yurchenko O.V, Reunov A.A. Sublethal effect of phenol
on sea urchin Anthocidaris crassispina spermatogenesis // Environ.
Res. 2003. Vol. 93. P. 92–98.
12. Brady S.M., Scheibling R.E. Changes in growth and reproduction
of green sea urchins, Strongylocentrotus droebachiensis (Müller),
during repopulation of shallow subtidal zone after mass mortality
// J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2006. Vol. 335. P. 277–291.
13. Fuji A. Studies on the biology of the sea urchin. III. Reproductive
cycle of two sea urchins, Strongylocentrotus nudus and S. intermedius, in southern Hokkaido // Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ.
1960. Vol. 11. P. 43–48.
14. Giese A.C. Comparative physiology: annual reproductive cycles of
marine invertebrates // Ann. Rev. Physiol. 1959. Vol. 21. P. 547–576.
15. Guettaf M., San Martin G., Francour P. Interpopulation variability
of the reproductive cycle of Paracentrotus lividus (Echinodermata:
Echinoidea) in the south-western Mediterranean // J. Mar. Biol. Ass.
UK. 2000. Vol. 80. P. 899–907.
16. Krause P.R. Effects of an oil production effluent on gametogenesis
and gamete performance in the purple sea urchin (Strongylocentrotus purpuratus Stimpson) // Environ. Toxicol. Chem. 1994.
Vol. 13. P. 1153–1161.
17. Lawrence J.M., Plank L.R., Lawrence A.L. The effect of feeding
frequency on consumption of food, absorption efficiency, and gonad production in the sea urchin Lytechinus variegatus // Comp.
Biochem. Physiol. 2003. Vol. 134A. P. 69–75.
18. Lawrence A.J., Soame J.M. The effects of climate change on the reproduction of coastal invertebrates // IBIS. 2004. Vol. 146, suppl. 1. P. 29–39.
19. Marzinelli E., Bigatti G., Gimenez J., Penchaszadeh P. Reproduction of the sea urchin Pseudechinus magellanicus (Echinoidea:
Temnopleuridae) from Golfo Nuevo, Argentina // Bull. Mar. Sci.
2006. Vol. 79. P. 127–136.
20. Monirith I., Ueno D., Takahashi S. et al. Asia-Pacific mussel watch:
monitoring contamination of persistent organochlorine compounds
in coastal waters of Asian countries // Mar. Pollut. Bull. 2003. Vol.
46. P. 281–300.
21. Quiniou F., Guillou M., Judas A. Arrest and delay in embryonic
development in sea urchin populations of the Bay of Brest (Brittany,
France): link with environmental factors // Mar. Pollut. Bull. 1999.
Vol. 38. P. 401–406.
22. Sastry A.N. Physiology and ecology of reproduction in marine invertebrates // Physiological ecology of estuarine organisms / ed. F.J.
Vernberg. Columbia: Univ. South Carolina Press, 1978. P. 279–299.
23. Wasson K.M., Watts S.A. Reproductive endocrinology of sea urchins // Edible sea urchins: biology and ecology / ed. J.M. Lawrence.
Elsevier Science B.V., 2001. P. 43–57.
Поступила в редакцию 18.03.2011.
Studying effects from chronic marine environment
pollution on the state of invertebrates
reproductive function
M.A. Vaschenko1, P.M. Zhadan2
1 A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology (17 Palchevskogo
St. Vladivostok 690041 Russia), 2 V.I. Ilichev Pacific Oceanological
Institute, FEB RAS (43 Baltiyskaya St. Vladivostok 690041 Russia)
Summary – The paper summarises results of long-term labora‑
tory and field studies on the effects of environmental pollution
on the gametogenesis, breeding and reproductive cycles of sea
urchins and bivalve molluscs. The disordered gametogenesis
can serve as a sensitive indicator of marine environment pol‑
lution. The authors estimate informativity of various indicators
of reproductive function of these species and cite data from the
studies about spawning period of Strongylocentrotus interme‑
dius from the north-western sea areas of the Sea of Japan with
various anthropogenic stresses. The authors focus attention on
a shift in the spawning period from autumn to early summer
in sea urchin habitats known to be high-polluted, and discuss
probable mechanisms of this phenomenon.
Key words: gametogenesis, reproductive cycle, sea urchin, pollution.
Pacific Medical Journal, 2012, No. 2, p. 110–114.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Curriculum Vitae
115
УДК 61(092) Мотавкин
Павел Александрович Мотавкин: Curriculum Vitae
◆ Родился 1 января 1922 г. в дер. Дорское Ярославской
губернии.
◆ Окончил среднюю школу № 44. Ярославль, 1941 г.
◆ Окончил военно-медицинское училище. Ленинград –
Омск, 1942 г.
◆ Командир санвзвода 3-го стрелкового батальона,
599-го стрелкового полка, 145-й стрелковой дивизии:
Калининский – 1-й Прибалтийский – 2-й Белорус‑
ский фронт, 1942–1945 гг.
◆ Командир санроты 63-го гвардейского стрелкового
полка, 23-й гвардейской стрелковой дивизии, груп‑
па оккупационных войск. Германия, 1945–1947 гг.
◆ За военную службу награжден медалью «За боевые
заслуги» (1942), орденом Красной звезды (1944),
орденом Отечественной войны I степени (1945),
медалью «За победу над Германией» (1946), медалью
Жукова (1993) и 14 юбилейными медалями.
◆ Студент медицинского института. Ярославль, 1947–
1952 гг.
◆ Аспирант кафедры гистологии медицинского инс‑
титута. Ярославль, 1952–1955 гг.
◆ Защитил кандидатскую диссертацию «Гистологичес‑
кие изменения элементов спинно-мозговых узлов при
повреждении седалищного нерва». Иваново, 1956 г.
◆ Заведующий кафедрой физиологии ДВГУ. Владивос‑
ток, 1957–1958 гг.
◆ Заведующий кафедрой общей биологии Владивос‑
токского медицинского института. Владивосток,
1958–1960 гг.
◆ Проректор по учебной и научной работе Владивос‑
токского медицинского института. Владивосток,
1958–1965 гг.
◆ Заведующий кафедрой гистологии Владивостокс‑
кого государственного медицинского института/
Владивостокского государственного медицинского
университета. Владивосток, 1960–2011 гг.
◆ Защитил докторскую диссертацию «Иннервация кро‑
веносных сосудов спинного мозга». Москва, 1964 г.
◆ Руководитель группы, лабораторий, отдела инсти‑
тута биологии моря ДВО АН СССР, РАН, 1966–1988.
◆ Почетная грамота Дальневосточного научного цент‑
ра АН СССР за успехи в развитии науки на Дальнем
Востоке, 1974 г.
◆ Награжден орденом «Знак Почета» (1967), орденом
Трудового Красного Знамени (1986), медалью «Вете‑
ран труда» (1996).
◆ Награжден медалью «100 лет со дня рождения
В.И. Ленина», 1970 г.
◆ Присвоено звание «Заслуженный деятель науки
РСФСР», 1975 г.
◆ Диплом президиума АМН именной премии им.
Б.И. Лаврентьева за монографию «Гистофизиология
сосудистых механизмов мозгового кровообраще‑
ния», 1980 г.
◆ «Отличник здравоохранения», 1980 г.
◆ Почетная грамота Центрального комитета КПСС
за организацию и руководство философских семи‑
наров, 1982 г.
◆ Почетный член Всероссийского научного общества
анатомов, гистологов, эмбриологов. Избран в 1982 г.
в знак признания выдающихся заслуг в области
морфологии.
◆ Почетный член Всесоюзного научного общества
анатомов, гистологов, эмбриологов. Избран в знак
признания выдающихся заслуг перед морфологией,
1986 г.
◆ Почетный гражданин Владивостока, 1994 г.
◆ Член-корреспондент Славянской академии науки,
искусства и культуры. Диплом УВД-6, 1994 г.
◆ Член International Society of Neuropathology, 1996.
◆ Член International Brain Research Organization, 1997.
◆ Благодарность губернатора Приморского края в
ознаменование 60-летия Приморья, 1998 г.
◆ Действительный член Тихоокеанской медицинской
академии. Диплом А-003В, 1998 г.
◆ Награжден премией губернатора Приморского
края за высокое профессиональное мастерство,
1998 г.
◆ Лауреат конкурса Российского фонда фундаменталь‑
ных исследований, 2001 г.
◆ Действительный член Академии естественных наук.
Диплом 364/СБ. 2002 г.
◆ Награжден медалями «В память 145-летия Вла‑
дивостока» (2005), «За вклад в развитие города»
(2007), памятным знаком «150 лет Владивостоку»,
(2010).
◆ Благодарность Законодательного собрания При‑
морского края за большой вклад в развитие здраво­
охранения Приморского края, активную жизненную
позицию, 2007 г.
◆ Почетная грамота ДВ РАН за выдающиеся иссле‑
дования в области нейроморфологии и биологии
развития, 2007 г.
◆ Почетный профессор Ярославской медицинской
академии, 2007 г.
◆ Почетная грамота Министерства здравоохранения
Российской Федерации за плодотворную научнопедагогическую деятельность, 2008 г.
◆ Награжден юбилейной медалью «За большие заслуги
в морфологии», 2009 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
116
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
УДК 012 Мотавкин
Библиография журнальных статей П.А. Мотавкина, депонированных Национальной
медицинской библиотекой США*
По состоянию на май 2011 г. в базе данных PubMed
было индексировано 105 статей профессора П.А. Мо‑
тавкина. Многие из приведенных в этом списке работ
могут быть полезны для научных работников меди‑
цинских и биологических специальностей.
1959
• Relation of sciatic nerve injuries to changes in the lumbar and sacral
spinal ganglia. Motavkin P.A. Arkh Patol. 1959; 21 (1). P. 34–44.
1961
• On so-called neurosymplasts or syncytial cellular formations in
sensory intervertebral cranial ganglia. Motavkin P.A. Arkh Patol.
1961; 23 (10). P. 42–46.
1964
• Innervation of the blood vessels of the spinal cord. Motavkin P.A.
Arkh Anat Gistol Embriol. 1964; 46. P. 56–64.
1965
• Innervation of spinal cord blood vessels. Motavkin P.A. Fed Proc
Transl Suppl. 1965; 24 (5). P. 804–808.
1968
• Afferent innervation of the arteries in the medulla oblongata.
Motavkin P.A., Tikhvinskaia B.T. Arkh Anat Gistol Embriol. 1968;
55 (10). P. 69–74.
• Tween-esterase in sensory and motor neurons in the rabbit. Mo­
tavkin P.A., Kononova T.A. Dokl Akad Nauk SSSR. 1968; 182 (5).
P. 1212–1214.
1969
• Incapsulated receptors of the medulla oblongata and spinal cord
arteries. Mo­tavkin P.A., Tikhvinskaia B.T. Bull Exp Biol Med. 1969;
67 (1). P. 84–87.
• Characteristic nerves of the human spinal cord. Mo­tavkin P.A., Belikov A.A. Arkh Anat Gistol Embriol. 1969; 57 (12). P. 66–71.
1970
• Cholinergic nervous apparatus of pia mater and brain blood ves‑
sels. Mo­tavkin P.A., Dovbysh T.V. Bull Exp Biol Med. 1970; 70 (7).
P. 113–136.
1971
• Histochemical characteristics of acetylcholinesterase of the nerves
innervating the brain vessels. Mo­tavkin P.A., Dovbish T.V. Acta
Morphol Acad Sci Hung. 1971; 19 (2). P. 159–173.
• Fluorescence microscopic evaluation of the state of RNA of pro‑
toneurons under conditions of retrograde reaction. Mo­tavkin P.A.,
Baranov V.F. Arkh Anat Gistol Embriol. 1971; 61 (7). P. 70–73.
• Histochemical characteristics of acetylcholinesterase in vascular
nerves of the brain. Mo­tavkin P.A., Dovbysh T.V. Arkh Anat Gistol
Embriol. 1971; 61 (10). P. 91–97.
1972
• Dual effector innervation of the cerebral arteries. Mo­tavkin P.A.,
Dovbysh T.V. Zh Nevropatol Psikhiatr Im. S.S. Korsakova. 1972;
72 (7). P. 1007–1011.
• Nervous apparatus of the human spinal ependyma during postna‑
tal development. Mo­tavkin P.A., Bakhtinov A.P. Arkh Anat Gistol
Embriol. 1972; 62 (5). P. 26–32.
1973
• C holinergic innervation of the human brain arteries. Mo­
tavkin P.A., Osipova L.P. Z Mikrosk Anat Forsch. 1973; 87 (3).
P. 365–378.
• Cholinergic and adrenergic nerves in the extramedullary arteries
of the spinal cord. Mo­tavkin P.A., Palashchenko L.D. Acta Morphol
Acad Sci Hung. 1973; 21 (3). P. 227–238.
* Приводится в соответствии с текстовой базой портала PubMed
(www.pubmed.gov).
• Postnatal development of human spinal cord ependymal innerva‑
tion. Mo­tavkin P.A., Bakhtinov A.P. Neurosci Behav Physiol. 1973;
6 (3). P. 253–259.
• Acetylcholinesterase in the nerves of the arteries and the pia mater
of the spinal cord. Mo­tavkin P.A., Palashchenko L.D. Arkh Anat
Gistol Embriol. 1973; 65 (11). P. 72–78.
1974
• Histochemical characteristics of acetylcholinesterase and mono‑
amine oxidase in rat superior sagittal sinus nerves in ontogenesis.
Mo­tavkin P.A., Karedina V.S. Arkh Anat Gistol Embriol. 1974; 66
(5). P. 5–10.
1975
• A comparative characteristic of effector innervation of cerebral
arteries in mammals and humans. Mo­tavkin P.A., Vlasov G.S., Palashchenko L.D. Acta Morphol Acad Sci Hung. 1975; 23 (2). P. 157–164.
1976
• Cholin- and adrenergic components of the vegetative innervation of
the dura mater. Mo­tavkin P.A., Karedina V.S., Mukhina G.M. Arkh
Anat Gistol Embriol. 1976; 70 (1). P. 36–41.
• Effector innervation of melanophores of the arteries of the base
of the brain. Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 1976; 81 (2).
P. 244–246.
• Histophysiologic characteristics of the effector innervation of the
arteries of the base of the brain during rat ontogenesis. Mo­tavkin P.A.,
Vlasov G.S. Arkh Anat Gistol Embriol. 1976; 71 (7). P. 41–46.
1977
• Choline acetyltransferase in the neural plexus of the main artery of
cat›s brain. Mo­tavkin P.A., Vlasov G.S., Lomakin A.V., Mukhina G.M.
Arkh Anat Gistol Embriol. 1977; 72 (1). P. 40–43.
• New type of axon in nerves of arteries in the base of vertebrate
brains. Mo­tavkin P.A., Chertok V.M., Bozhko G.G. Dokl Akad Nauk
SSSR. 1977; 236 (3). P. 736–737.
• Effect of adrenomimetics and sympatholytics on the adrenergic
neural fibers and mast cells of the dura mater. Mo­tavkin P.A., Kare­
dina V.S., Mukhina G.M., Chertok V.M. Arkh Anat Gistol Embriol.
1977; 72 (5). P. 26–32.
• Changes in the large granular vesicles in sympathetic nerve end‑
ings under the influence of several pharmacologic agents. Mo­
tavkin P.A., Chertok V.M., Bozhko G.G. Bull Exp Biol Med. 1977;
83 (6). P. 700–701.
1978
• Adrenergic and cholinergic components of the innervation of the arter‑
ies of the base of the bird brain. Mo­tavkin P.A., Markina-Palashchenko
L.D., Selivanov A.I. Arkh Anat Gistol Embriol. 1978; 75 (7). P. 46–51.
• Choline acetyltransferase in the nerve plexuses of the basilar
artery of the cat brain. Mo­tavkin P.A., Vlasov G.S., Lomakin
A.V., Mukhina G.M. Arkh Anat Gistol Embriol. 1978; 74 (5).
P. 32–35.
• Histochemistry and choline acetyltransferase in cat spinal cord
and spinal ganglia. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Arkh Anat Gistol
Embriol. 1978; 75 (9). P. 52–56.
1979
• Nerve ultrastructure of the arteries of the brain stem. Mo­tavkin P.A.,
Chertok V.M. Arkh Anat Gistol Embriol. 1979; 76 (1). P. 13–19.
• Effect of acetylcholine on the mast cells of the dura mater. Mo­
tavkin P.A., Chertok V.M., Shulga S.D. Bull Exp Biol Med. 1979; 87
(5). P. 489–491.
• Programmed monitoring in the teaching of histology and embryol‑
ogy. Mo­tavkin P.A. Arkh Anat Gistol Embriol. 1979; 77 (10). P. 86–87.
1980
• Histochemistry of choline acetyltransferase in the spinal cord and
spinal ganglia of the cat. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Neurosci Behav
Physiol. 1980; 10 (4). P. 307–310.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Curriculum Vitae
• Pontine cholinergic nuclei of the human brain. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Arkh Anat Gistol Embriol. 1980; 79 (11). P. 23–28.
1981
• Cholinergic neurons of the human midbrain. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Arkh Anat Gistol Embriol. 1981; 80 (4). P. 5–11.
• Adrenergic innervation of the pial arteries of the human brain.
Mo­tavkin P.A., Pigolkin Yu.I. Arkh Anat Gistol Embriol. 1981; 81
(9). P. 45–49.
1982
• Morphological studies of the regulatory mechanisms of intracere‑
bral blood circulation. Mo­tavkin P.A., Chertok V.M., Pigolkin Yu.I.
Arkh Anat Gistol Embriol. 1982; 82 (6). P. 42–49.
• Age characteristics of the efferent innervation of the arteries of the
human pia mater. Pigolkin Yu.I., Chertok V.M., Mo­tavkin P.A. Arkh
Anat Gistol Embriol. 1982; 83 (8). P. 14–23.
• Histochemical diagnosis of the neurons of cholinergic synaptic
transmission. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Bull Exp Biol Med. 1982;
94 (12). P. 89–90.
1983
• Cholinergic neurons in the nuclear formations of the human fetal
medulla oblongata. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Arkh Anat Gistol
Embriol. 1983; 84 (1). P. 24–31.
• Cholinergic and adrenergic innervation of human intracerebral
arteries in ontogenesis. Chertok V.M., Pigolkin Yu.I., Mo­tavkin P.A.
Arkh Anat Gistol Embriol. 1983; 84 (2). P. 22–29.
• Dynamics of postmortem changes in the adrenergic nerve fibers
of the cerebral arteries. Mo­tavkin P.A., Chertok V.M., Pigolkin Yu.I.
Bull Exp Biol Med. 1983; 95 (5). P. 96–98.
1984
• Localization of choline acetyltransferase in human brain stem
neurons. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Bull Exp Biol Med. 1984; 97
(3). P. 373–375.
• Topography of cholinergic neurons in the brain stem of the human
fetus. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Arkh Anat Gistol Embriol. 1984;
87 (12). P. 12–20.
1985
• Surface of the vascular plexuses of human cerebral ventricles. Mo­
tavkin P.A., Selivanov A.I., Ivanenko M.G. Arkh Anat Gistol Embriol.
1985; 88 (2). P. 23–28.
• Localization of biogenic monoamines in the dura mater of the rat
brain. Mo­tavkin P.A., Karedina V.S., Kozhevnikova T.A. Arkh Anat
Gistol Embriol. 1985; 88 (5). P. 11–16.
• Small granule-containing cells of the central nervous system of
the bivalve mollusk Patinopectin yessoensis (Jay). Mo­tavkin P.A.,
Varaksin A.A. Arkh Anat Gistol Embriol. 1985; 88 (6). P. 13–16.
• Age characteristics of the efferent innervation of the pia mater arter‑
ies in the human brain. Pigolkin Yu.I., Chertok V.M., Mo­tavkin P.A.
Neurosci Behav Physiol. 1985; 15 (4). P. 343–350.
• Adrenergic neuromuscular junctions in the cerebral arteries of
birds. Mo­tavkin P.A., Bozhko G.G. Arkh Anat Gistol Embriol. 1985;
89 (11). P. 26–34.
1986
• Olfactory epithelium of marine fishes in scanning electron micros‑
copy. Doroshenko M.A., Mo­tavkin P.A. Acta Morphol Hung. 1986;
34 (3). P. 143–155.
• Surface structure of the olfactory organ of marine teleosts. Doroshenko M.A., Mo­tavkin P.A. Arkh Anat Gistol Embriol. 1986; 91
(10). P. 38–47.
1987
• L ocalization of the peptide Hydra morphogen in the pontine
neurons of the human brain. Varaksin A.A., Vinogradov V.A., Mo­
tavkin P.A., Zverkov I.V., Tishchenko V.A. Arkh Anat Gistol Embriol.
1987; 93 (9). P. 34–36.
1988
• Peptidergic and monoaminergic innervation of the gonads in the ho‑
lothurian Cucumaria japonica. Mo­tavkin P.A., Voronova G.P., Khotimchenko Yu.S. Arkh Anat Gistol Embriol. 1988; 94 (3). P. 78–85.
• Localization of alcohol and aldehyde dehydrogenases in the human
spinal cord and brain. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E., Konovko O.O.,
Zimatkin S.M. Arkh Anat Gistol Embriol. 1988; 95 (11). P. 32–38.
117
1989
• Immunochemical identification of vasopressin in neurons and in
granule-containing cells of the human cerebral blood vessels. Mo­
tavkin P.A., Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I. Arkh Anat Gistol Embriol.
1989; 96 (5). P. 18–23.
• Biogenic monoamines of the brain and spinal cord pia mater in ver‑
tebrates. Mo­tavkin P.A., Pigolkin Yu.I., Lomakin A.V., Kreymer D.I.
Zh Evol Biokhim Fiziol. 1989; 25 (5). P. 572–577.
• Receptor glomeruli and their ultrastructural organization in the
arteries and pia mater of the brain and spinal cord of humans. Mo­
tavkin P.A., Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I., Chertok V.M. Arkh Anat
Gistol Embriol. 1989; 97 (9). P. 14–19.
1990
• The cholinergic function of the bipolar neurons of the human
cerebral cortex. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E. Tsitologiia. 1990; 32
(7). P. 691–694.
• Cholinergic pyramidal Betz’s and Meynert’s neurons in human
cerebral cortex. Mo­t avkin P.A., Okhotin V.E., Sulimov G.Yu.
Zh Nevropatol Psikhiatr Im S.S. Korsakova. 1990; 90 (10).
P. 14–16.
• Cholinergic innervation of the endocrine cells of the blood vessels
of the human brain. Mo­tavkin P.A., Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I.
Folia Morphol (Praha). 1990; 38 (3). P. 312–314.
• Catecholamines and indolalkylamines of the pia mater and spinal
cord in vertebrates. Mo­tavkin P.A., Pigolkin Yu.I, Lomakin A.V.,
Deridovich I.I. Folia Morphol (Praha). 1990; 38 (3). P. 315–320.
• Cholinergic innervation of vasopressin-containing cells of the
blood vessels of the brain in man. Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I.,
Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 1990; 109 (1). P. 67–69.
• Localization of alcohol- and aldehyde dehydrogenase in the human
spinal cord and brain. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E., Konovko O.O.,
Zimatkin S.M. Neurosci Behav Physiol. 1990; 20 (1). P. 79–84.
• Leu-enkephalin localization in brain capillaries. Lomakin A.V., Mo­
tavkin P.A. Dokl Akad Nauk SSSR. 1990; 310 (5). P. 1263–1265.
• Vasopressin in tissue basophils of the dura mater of white rats. Lomakin A.V., Kan G.A., Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 1990;109
(6). P. 583–584.
• Immunochemical identification of vasopressin in neurons and
granule-containing cells of blood vessels of the human brain. Mo­
tavkin P.A., Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I. Neurosci Behav Physiol.
1990; 20 (4). P. 348–352.
• Localization of leu enkephalin in animal and human brain stem.
Mo­tavkin P.A., Lomakin A.V. Arkh Anat Gistol Embriol. 1990; 99
(7). P. 49–54.
• Cholinergic pyramidal neurons of the motor region of human
neocortex. Mo­tavkin P.A., Okhotin V.E., Sulimov G.Yu. Arkh Anat
Gistol Embriol. 1990; 99 (8). P. 34–39.
• Receptor glomeruli and their ultrastructural organization in the
arteries and pia mater of the human brain and spinal cord. Mo­
tavkin P.A., Lomakin A.V., Pigolkin Yu.I., Chertok V.M. Neurosci
Behav Physiol. 1990; 20 (5). P. 471–475.
• Intraspinal organ in man. Mo­tavkin P.A., Bakhtinov A.P. Arkh Anat
Gistol Embriol. 1990; 99 (10). P. 5–19.
1992
• The cholinergic reactivity of the tissue basophils in the dura mater of
the brain of white rats. Lomakin A.V., Kozhevnikova T.A., Mo­tavkin P.A.
Fiziol Zh SSSR Im I.M. Sechenova. 1992; 78 (6). P. 33–38.
1993
• Localization of aspartate aminotransferase in structures of a human
sensory neuron. Okhotin V.E., Kalinichenko S.G., Pigolkin Yu.I., Mo­
tavkin P.A. Neurosci Behav Physiol. 1993; 23 (4). P. 364–370.
1995
• Aspartate aminotransferase of the human cerebellar cortex. Kalinichenko S.G., Okhotin V.E., Mo­tavkin P.A. Tsitologiia. 1995; 37
(9–10). P. 910–914.
1996
• Neurosecretory activity and the dynamics of the lipid content in the
CNS neurons in the bivalve mollusk, Gray’s musse (Crenomytilus
grayanus Dunker). Reunova O.V., Kalinina G.G., Mo­tavkin P.A.
Morfologiia. 1996; 110 (4). P. 75–82.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
118
• The neurochemical characteristics of the neurons in the human
hippocampal formation. Diuzen I.V., Okhotin V.E., Kalinichenko
S.G., Mo­tavkin P.A. Morfologiia. 1996; 110 (6). P. 49–54.
1997
• The monoaminergic innervation of the mediastinal pleura in hu‑
man fetuses. Mo­tavkin P.A., Zuga M.V., Baranov V.F., Eliseeva E.V.,
Nevzorova V.A. Morfologiia. 1997; 111 (1). P. 43–46.
• NO-ergic function of the Lugaro and Golgi cells in the rabbit
cerebellar cortex. Kalinichenko S.G., Okhotin V.E., Mo­tavkin P.A.
Tsitologiia. 1997; 39 (2–3). P. 159–163.
• Neurosecretory activity and dynamics of the lipid content of CNS
neurons in Gray’s mussel, a bivalve mollusk. Reunova O.V., Kalinina G.G., Mo­tavkin P.A. Neurosci Behav Physiol. 1997; 27 (5).
P. 524–532.
1998
• Neurochemical characteristics of neurons of the human hippocam‑
pal formation. Duizen I.V., Okhotin V.E., Kalinichenko S.G., Mo­
tavkin P.A. Neurosci Behav Physiol. 1998; 28 (1). P. 94–100.
• Cholinergic neurons of the human motor cortex. Okhotin V.E.,
Kalini­chenko S.G., Mo­tavkin P.A. Morfologiia. 1998; 113 (1). P. 29–33.
• Nitroxidergic neurons in the white matter of the human hip‑
pocampal formation. Diuzen I.V., Kalinichenko S.G., Oxotin V.E.,
Mo­tavkin P.A. Morfologiia. 1998; 113 (1). P. 47–51.
• Activity of various energy metabolism enzymes in the rat placenta
after treatment with acetone. Kovaleva I.V., Mo­tavkin P.A. Tsi‑
tologiia. 1998; 40 (4). P. 313–316.
• The morphological bases for the cholinoreactivity of the mast cells
of the respiratory organs. Zuga M.V., Mo­tavkin P.A. Morfologiia.
1998; 114 (4). P. 72–77.
• Nitric oxide and its importance in the regulation of pulmonary
function. Mo­tavkin P.A., Zuga M.V. Morfologiia. 1998; 114 (5).
P. 99–111.
1999
• Nitric oxide synthetase in the injured sensory neuron. Mo­tavkin P.A.,
Shumatova T.A., Andreeva N.A., Baranov V.F. Bull Exp Biol Med.
1999;128 (10). P. 463–465.
• Cholinergic neurons in the motor areas of the human cerebral
cortex. Okhotin V.E., Kalinichenko S.G., Mo­tavkin P.A. Neurosci
Behav Physiol. 1999; 29 (2). P. 227–231.
• Nitric oxidergic function of chromaffin cells of respiratory organs.
Andreeva N.A., Shumatova T.A., Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med.
1999; 127 (8). P. 238–240.
2000
• Nitric oxide production by normal and injured neurons of No‑
dose ganglion and Nucleus dorsalis of Vagus nerve. Mo­tavkin P.A.,
Shumatova T.A., Andreeva N.A., Tikhansky S.N. Tsitologiia. 2000;
42 (2). P. 170–175.
• Nitroxidergic neurons in respiratory organs. Andreeva N.A.,
Shumatova T.A., Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 2000; 129 (2).
P. 222–224.
• Nitric oxidergic neurons of the respiratory organs. Mo­tavkin P.A.,
Andreeva N.A., Shumatova T.A. Morfologiia. 2000; 117 (1). P. 10–13.
2001
• Dynamics of NADPH-diaphorase activity in raphe neurons during
chronic treatment with opiates. Dyuizen I.V., Mo­tavkin P.A., Sho­
rin V.V. Bull Exp Biol Med. 2001; 132 (3). P. 918–920.
2002
• Significance of nitric oxide function in development of cardiac
hypertrophy under condition of experimental renal hypertension.
Tishchenko O.V., Eliseeva E.V., Mo­tavkin P.A. Tsitologiia. 2002; 44
(3). P. 263–269.
• Nitric oxide formation by chromaffinocytes of respiratory
system and its importance for catecholamine exocytosis. Mo­
tavkin P.A., And­ree­v a N.A., Eliseeva E.V. Morfologiia. 2002;
121 (1). P. 80–83.
Тихоокеанский медицинский журнал, 2012, № 2
• Nitric oxide synthase in neurons of the vagal nucleus dorsalis and
ganglion nodosum and its changes following acetylcholine inhala‑
tion in the norm and in experimental bronchial asthma. Eliseeva
E.V., Romanova N.E., Baranov V.F., Mo­tavkin P.A. Morfologiia. 2002;
122 (4). P. 32–36. Russian.
2003
• Ethanol-oxidizing and NO-synthesizing enzymes in monoam‑
inergic nuclei of human brain. Konovko O.O., Dyuizen I.V., Mo­
tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 2003; 136 (2). P. 202–205.
2004
• Nitric oxide synthase in neurons in the nucleus dorsalis and gan‑
glion nodosum of the vagus nerve and changes during inhalation of
acetylcholine in normal conditions and in experimental bronchial
asthma. Eliseeva E.V., Romanova N.E., Baranov V.F., Mo­tavkin P.A.
Neurosci Behav Physiol. 2004; 34 (1). P. 73–78.
• Induction of NO-synthase and acetaldehyde dehydrogenase in
neurons of human cerebellar cortex during chronic alcohol intoxi‑
cation. Konovko O.O., Morozov Y.E., Kalinichenko S.G., Dyuzen I.V.,
Mo­tavkin P.A. Bull Exp Biol Med. 2004; 137 (2). P. 211–214.
• Induction of NO-synthase and glial fibrillary acidic protein in
astrocytes of the temporal cortex in rats with audiogenic epilepti‑
form reaction. Kalinichenko S.G., Dudina Yu.V, Dyuizen I.V., Mo­
tavkin P.A. Morfologiia. 2004; 125 (3). P. 68–73.
2005
• Induction of NO-synthase and glial acidic fibrillary protein
in astrocytes in the temporal cortex of the rat with audiogenic
epileptiform reactions. Kalinichenko S.G., Dudina Y.V., Dyuizen I.V., Mo­tavkin P.A. Neurosci Behav Physiol. 2005; 35 (6).
P. 629–634.
2006
• Role of nitric oxide in apoptosis of retinal neurons in human fetuses.
Matveeva N.Yu., Kalinichenko S.G., Pushchin I.I., Mo­tavkin P.A.
Morfologiia. 2006; 129 (1). P. 42–49.
2007
• Neurogliaform cells: neurochemistry, spatial arrangement, and their
role in the neocortical inhibitory system. Kalinichenko S.G., Dudina
Yu.V., Mo­tavkin P.A. Tsitologiia. 2006; 48 (6). P. 508–514.
• The role of nitric oxide in the apoptosis of neurons in the retina
of the human fetal eye. Matveeva N.Yu., Kalinichenko S.G., Pushchin I.I., Mo­tavkin P.A. Neurosci Behav Physiol. 2007; 37 (2).
P. 111–118.
• Innervation of the brain: what is innervated by what. Mo­tavkin P.A.
Morfologiia. 2007; 131 (1). P. 82–84.
• The 50th anniversary of the Histology Department of the Vladi‑
vostok Medical University. Mo­tavkin P.A. Morfologiia. 2007; 132
(6). P. 88–92.
Портал PubMed (www.pubmed.gov) – онлайновая
текстовая база данных медицинских и биологических
публикаций, сформированная на основе раздела «био‑
технология» Национальной медицинской библиотеки
США (US National Library of Medicine National Institutes
of Heals), содержит более 20 млн резюме, статей и
ссылок на оригинальные научные источники. PabMed,
представленная в Интернете с января 1996 г., является
бесплатной версией базы данных MEDLINE, которая
размещает источники, начиная с 1949 г. В MEDLINE
собраны статьи из медицинских журналов и других
периодических изданий, включенные в крупнейшие
международные базы данных (Scorpus, Web of Science
и др.). Около 9000 описаний вводятся в MEDLINE
еженедельно, более 500000 – в год.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Curriculum Vitae
119
УДК 019.952:001.817
Диссертации на соискание ученой степени доктора наук,
консультированные П.А. Мотавкиным
1. Кудряшева А.Д. Некоторые вопросы диагностики
и лечения отслойки сетчатки с гистологическим
обоснованием криопексии. Саратов, 1970.
2. Борисова М.А. Висцеральная патология, патогенез,
диагностика и лечение псевдотуберкулеза (дальне‑
восточной скарлатиноподобной лихорадки). Мос‑
ква, 1971.
3. Шевцов В.М. Гиперплазия мягкого неба. Ленинград,
1973.
4. Щепин В.А. Влияние активных липидов и некоторых
витаминов морских беспозвоночных на экспери‑
ментальную липимию. Ленинград, 1977.
5. Каминский Ю.В. Сравнительная морфогистохими‑
ческая характеристика поражения центральной и
периферической нервной системы при болезнях
соединительной ткани с иммунными нарушениями.
Новосибирск, 1977.
6. Лаптух В.В. География офтальмологии северо-вос‑
тока СССР. Москва, 1984.
7. Черток В.М. Гистофизиология нервно-сосудистого
аппарата мягкой оболочки и вещества головного
мозга. Новосибирск, 1985.
8. Маркина Л.Д. Функциональная морфология экстра‑
медуллярных артерий головного мозга позвоноч‑
ных животных и человека. Москва, 1985.
9. Колдаев В.М. Экспериментальные модификации
острых микроволновых эффектов. Москва, 1987.
10. Каредина В.С. Морфологическая оценка фундамен‑
тальных связей в системе моноаминергических струк‑
тур твердой мозговой оболочки. Ленинград, 1989.
11. Хотимченко Ю.Г. Моноаминергическая и холинер‑
гическая регуляция размножения у иглокожих и
двустворчатых моллюсков. Москва, 1989.
12. Бахтинов А.П. Постнатальный гистогенез эпенди‑
мы спинного мозга человека. Москва, 1991.
13. Евдокимов В.В. Морфологическая оценка гамет и
продуктивные возможности гидробионтов при
размножении их в моно- и поликультуре. Влади‑
восток, 1991.
14. Пиголкин Ю.И. Функциональная морфология нервно‑
го аппарата кровеносных сосудов спинного мозга в
норме и при механической травме. Ленинград, 1991.
15. Красников Ю.А. Сравнительная морфология веноз‑
ных коллекторов головного мозга позвоночных.
Владивосток, 1992.
16. Вараксин А.А. Регуляторные пептиды и половые
стероиды в регуляции размножения двуствор‑
чатых моллюсков и морских ежей. Владивосток,
1994.
17. Ломакин А.В. Морфологические основы механизмов
регуляции кровеносных сосудов мозжечка. Влади‑
восток, 1994.
18. Лукьянова О.Н. Молекулярные биомаркеры состоя‑
ния морских беспозвоночных в условиях антропо‑
генного загрязнения. Владивосток, 1994.
19. Невзорова В.А. Нитроскидергические механиз‑
мы регуляции бронхов и их значение в патогенезе
бронхиальной астмы и хронического бронхита.
Владивосток, 1997.
20. Рева Г.В. Трофическое обеспечение развивающегося
глаза человека. Владивосток, 1999.
21. Шуматов В.Б. Эпидуральная аналгезия морфином
и значение NO-ергических механизмов в форми‑
ровании антиноцицептивного эффекта. Москва,
1999.
22. Шуматова Т.А. Значение нитроксидергических
механизмов в развитии респираторного дистресссиндрома взрослых. Владивосток, 2000.
23. Елисеева Е.В. Морфологические основы нитроксид­
ергической регуляции органов дыхания. Владивос‑
ток, 2001.
24. Калиниченко С.Г. Нейроны коры мозжечка: ней‑
рохимическая и пространственная организация.
Владивосток, 2003.
25. Коновко О.О. Образование оксида азота в нейронах
центральной нервной системы в норме и при алко‑
гольной интоксикации. Владиво