Сравнение динамики УПП и липофусцина в полушариях головного мозга при нормальном и ускоренном старении

Исследовав динамику межполушарной моторной асимметрии при ускоренном старении, мы показали, что у ускоренно стареющих мышей моторная асимметрия отличается от контрольной увеличенным количеством левшей, т.е. при ускорении старения происходит инверсия типа межполушарной асимметрии. Такое "полевение" популяции можно рассматривать как показатель неодинаковой скорости старения полушарий, наиболее отчетливо проявляющейся при ускорении старения. Однако более глубокие причины инверсии ФМА при ускоренном (радиационном) старении нуждались в дополнительном исследовании. Чтобы внести ясность в понимание причин инверсии ФМА на следующем этапе было проведено сравнение показателей нейрофизиологического и биохимического уровней – УПП и липофусцина при нормальном и ускоренном старении.

В работе было использовано 70 мышей-самок линии СВА в возрасте 2, 7, 14 и 26 месяцев. Всего было 5 групп мышей по 10 животных в каждой группе. В возрасте 2 месяца была одна контрольная группа, в возрасте 7 месяцев было две группы контрольных мышей и одна группа – экспериментальных. В возрасте 14 месяцев была одна группа контрольная, другая – с экспериментальными (облученными) животными и в возрасте 26 месяцев была одна группа с контрольными животными.

После измерения УПП в полушариях головного мозга определяли концентрацию липофусцина в гомогенатах коры с помощью метода синхронного сканирования люминесценции. На представленном графике (рис. 9) видно, что в процессе нормального старения мышей УПП претерпевает многофазные изменения, близкие по типу к динамике потенциала при нормальном старении крыс (рис. 9, верхний график).

Рис.9 .Динамика уровня постоянного потенциала (вверху) и концентрации липофусцина (внизу) в правом полушарии головного мозга мышей при нормальном (1) и ускоренном (2) старении.

В раннем возрасте (2 мес.) значение УПП максимально, в возрасте 7 и 26 месяцев УПП имеет минимальные значения. Показатели УПП в экспериментальных группах достоверно отличаются от контрольных. Снижение УПП наблюдается как в возрасте 7 месяцев, так и в возрасте 14 месяцев.

Особенно сильно это снижение выражено в возрасте 14 месяцев: у экспериментальных животных УПП снижен в 37,4 раза, что ассоциируется как с представлением об энергодефиците позднего возраста, так и с пострадиационным энергодефицитом. Межполушарная разность потенциала сохраняется в течение всего периода онтогенеза (рис.10, верхний график), однако у ускоренно стареющих животных она радикально отличается от контрольных.

Рис.10. Динамика межполушарной разности потенциала (вверху) и межполушарной разности липофусцина (внизу) при нормальном (1) и ускоренном (2) старении.

Особенно сильно это отличие выражено в возрасте 7 месяцев: при ускорении старения межполушарная разность потенциалов УПП (d-s) мВ на 106% больше, чем в контроле! Таким образом, мы наблюдаем инверсию межполушарных различий, иначе говоря, если в контроле у большинства животных в возрасте 7 месяцев доминантным было левое полушарие, определяющее правостороннюю поворотную тенденцию, то при ускорении старения доминантным стало правое полушарие, что привело к показанному ранее "полевению" популяции.

Динамика концентрации липофусцина в полушариях головного мозга мышей при нормальном старении также синхронизирована с изменением УПП и носит многофазный М-образный характер (рис. 10, нижний график). Концентрация ЛФ максимальна в 7 и 26 месяцев и минимальна в 14 месяцев. Межполушарная разность концентрации липофусцина – биохимический градиент – также сохраняется в течение всего периода онтогенеза, при этом концентрация ЛФ в правом, субдоминантном для большинства животных, полушарии остается выше, чем в левом, почти во всех возрастных группах, кроме группы двухмесячных мышей (рис. 10, нижний график). Этот результат подтверждает сделанные ранее выводы о том, что накопление ЛФ – немонотонная функция возраста и различная концентрация его в полушариях свидетельствует о различии в скорости старения полушарий. Поскольку ЛФ является внутриклеточным депо кислорода, его накопление и утилизация в процессе онтогенеза может рассматриваться как приспособление к гипоксии в молодом и старческом возрасте. Как известно, ЛФ представляет собой одну из адаптивных метаболических систем, поэтому динамика его концентрации в онтогенезе отражает возрастные изменения функционального состояния и энергозатрат головного мозга и сбалансирована с активностью ферментов антиоксидантной защиты. Аналогично полученным ранее результатам исследования динамики потенциала при нормальном старении крыс, УПП уменьшается при снижении сопротивления мембран нервных и глиальных клеток, (увеличении проницаемости мембран) сопровождающим процессы ПОЛ. Сходство динамики УПП с динамикой активности защитных ферментов также свидетельствует о том, что все исследованные процессы являются составными частями единой адаптивной системы.

Концентрация ЛФ в полушариях головного мозга ускоренно стареющих, под влиянием радиационного облучения, мышей снижена в два раза в возрастной группе 7 месяцев. В то же время у экспериментальных животных в 14 месяцев концентрация ЛФ не отличается от контроля. Таким образом, на примере ЛФ можно наблюдать возрастные различия скорости старения полушарий головного мозга. Можно предположить, что уменьшение концентрации ЛФ у экспериментальных животных в возрасте 7 месяцев связано с высокой антиоксидантной активностью ферментов, характерной для этого возраста.

Как видно из рисунка, межполушарная разность концентрации ЛФ (d-s) в возрасте 7 месяцев у экспериментальных животных снижается, переходя в отрицательное значение, таким образом, наблюдается инверсия биохимического концентрационного межполушарного градиента, так же, как и нейрофизиологического, т.е. межполушарной разности потенциалов. Очевидно, что биохимическая инверсия является одной из причин поведенческой инверсии, т.е. лежит в основе "полевения" популяции животных после применения модели ускоренного старения.

С помощью корреляционного анализа в контрольных группах разного возраста были выявлены достоверные корреляционные связи между УПП и ЛФ, подтверждающие положение о единой многоуровневой системе межполушарной асимметрии (таблица 1). Однако в группах ускоренно стареющих животных корреляционные связи между показателями нейрофизиологического и биохимического уровней отсутствуют: ускорение старения приводит к разрыву связей, т. е. нарушению согласованности между уровнями ФМА, что ассоциируется с возрастным нарушением интегративной деятельности мозга.

Таблица 1.