scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-18-4-94-101scbmt-1434Research ArticleРЕЛЕВАНТНОЕ И АЛЬТЕРНАТИВНОЕ БИОМОДЕЛИРОВАНИЕRELEVANT AND ALTERNATIVE BIOMODELLINGУльтраструктурная характеристика аксодендритических и аксосоматических синапсов в орбитофронтальной коре белых лабораторных крыс на фоне малобелковой пищи после острого звукового воздействияUltrastructural Characteristics of Axodendritic and Axosomatic Synapses in the Orbitofrontal Cortex of White Laboratory Rats Associated with Low-Protein Food after Acute Sound ExposureСултанлыМ. Э.SultanlyM. E.

Султанлы Мая Эльхан гызы

AZ1100, Баку, ул. Шариф-заде, 2

Maya E. Sultanly

AZ1100, Baku, Sharif-zade Str., 2

msultanli80@gmail.comНаучно-исследовательский институт физиологии им. акад. А. Караева Национальной академии наук АзербайджанаАзербайджанResearch Institute of Physiology named after Acad. A. Karaev of the National Academy of Sciences of AzerbaijanAzerbaijan20221212202218494101Copyright © Султанлы М.Э., 20222022Султанлы М.Э.Sultanly M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1434

Цель работы – изучить состояние аксодендритических (ADS) и аксосоматических (ASS) синапсов в I–IV слоях орбитофронтальной коры (ОФК) половозрелых белых лабораторных крыс в условиях балансированной и малобелковой пищи после острого звукового воздействия. Опыты выполнены на 64-х белых нелинейных половозрелых лабораторных крысах-самцах массой 180–230 г (8 – интактных, 56 – экспериментальных). После непрерывного звонка интенсивностью 120 дБ в течение 120 с 56 крыс разделены на 2 группы: с балансированной пищей (контрольная – 28) и малобелковой пищей (основная – 28); с двумя подгруппами, в каждой из них: стресс-устойчивые (по 12) и стресс-неустойчивые (по 16 животных). Приём воды – без ограничений. Животные из эксперимента выведены на 10-е, 20-е, 30-е и 40-е сут после звукового воздействия. Параллельно с гистологическими и иммуногистохимическими анализами образцы I–IV слоёв ОФК изучены также трансмиссионной электронной микроскопией. Электронно-микроскопические изменения строения ADS и ASS выявлены во всех слоях ОФК. Отмечены нарушения тонкой структуры как пресинаптического, так и постсинаптического полюсов. Максимальная выраженность ультраструктурных изменений присуща ADS поверхностного (I, молекулярного), наружного зернистого (II), пирамидного (III) и внутреннего зернистого (IV) слоёв ОФК. Дезорганизация ASS отмечена преимущественно в контактах, постсинаптический полюс которых сформирован телами мелких пирамидных нейронов III слоя, а также пирамидных и звёздчатых нейронов IV слоя ОФК. Во всех сроках наблюдений нарушения тонкой организации наиболее выражены у стресс-неустойчивых животных основной группы опытов, особенно на 10-е и 20-е сут после воздействия. Острое звуковое воздействие инициирует нарушения тонкой организации аксодендритических и аксосоматических синапсов в I–IV слоях ОФК белых лабораторных крыс. Очаговая деструкция части отмеченных синапсов у крыс с малобелковой пищей после острого аудиогенного стресса имеет необратимый характер.

This paper investigates the state of axodendritic (ADS) and axosomatic (ASS) synapses in orbitofrontal cortex (OFC) layers I-IV of adult white laboratory rats associated with balanced and low-protein food after acute sound exposure. Experiments were performed on 64 white non-linear sexually mature laboratory male rats weighing 180–230 g (eight intact, 56 experimental). After a continuous call with an intensity of 120 db for 120 seconds, 56 rats were divided into two groups: those receiving balanced (control – 28) and low-protein food (basic – 28). Each of these two groups was divided into two subgroups: stress-resistant (12 animals in each) and stress-unstable animals (16 animals in each). Water intake was unlimited. The animals were removed from the experiment on the 10th, 20th, 30th, and 40th day after sound exposure. Along with histological and immunohistochemical analysis, the samples of OFC layers I–IV were studied by transmission electron microscopy. Electron microscopic changes in the structure of ADS and ASS were found in all OFC layers. Violations of the fine structure of both the presynaptic and postsynaptic poles were noted. The maximum severity of ultrastructural changes was observed in the ADS of the surface (I, molecular), outer granular (II), pyramidal (III), and inner granular (IV) OFC layers. ASS disorganization was noted mainly in contacts, the postsynaptic pole of which was formed by the bodies of small pyramidal neurons of layer III, as well as pyramidal and stellate neurons of layer IV of the OFC. During all periods of observation, violations of fine organization were most pronounced in stress-unstable animals of the main experimental group, especially on the 10th and 20th day after exposure. Acute sound exposure initiates disturbances in the fine organization of axodendritic and axosomatic synapses in OFC layers I–IV of white laboratory rats. Focal destruction of a part of the noted synapses in rats with a low-protein diet after acute auditory stress is irreversible.

орбитофронтальная корамозгэлектронная микроскопиякрысастрессмалобелковая пищаorbitofrontal cortexbrainelectron microscopyratstresslow-protein foodReferencesКузнецова Г.Д. Аудиогенные судороги у крыс разных генетических линий. Журнал ВНД. 1998;48(1):143–152.Kuznetsova G.D. Audiogennye sudorogi u krys raznykh geneticheskikh liniy [Audiogenic seizures in rats of different genetic lines]. Zhurnal VND [Journal of Higher Nervous Activity]. 1998;48(1):143–152. (In Russian).Никитина Е.А. Функциональные ансамбли в мозге человека и животных. Физиология человека. 2021;47(5):118–127.Nikitina E.A. Funktsional’nye ansambli v mozge cheloveka i zhivotnykh [Functional ensembles in the brain of humans and animals]. Fiziologiya cheloveka [Human physiology]. 2021;47(5):118–127. (İn Russian). DOI: 10.31857/S0131164621050039.Полетаева И.И., Зорина З.А. Формирование поведения животных в норме и патологии. К 100-летию со дня рождения Л.В. Крушинского. М.: Языки славянских культур, РФФИ, 2013:489.Poletaeva I.I., Zorina Z.A. Formirovanie povedeniya zhivotnykh v norme i patologii. K 100-letiyu so dnya rozhdeniya L.V. Krushinskogo [Formation of animal behavior in normal and pathological conditions. To the 100th anniversary of the birth of L.V. Krushinsky]. Moscow: Yazyki slavyanskikh kul’tur, RFFI Publ., 2013:489. (İn Russian).Dalley J.W., Cardinal R.N., Robbins T.W. Prefrontal executive and cognitive functions in rodents: Neural and neurochemical substrates. Neurosci. Biobehav. Rev. 2004;28(7):771–784. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2004.09.006.Dalley J.W., Cardinal R.N., Robbins T.W. Prefrontal executive and cognitive functions in rodents: Neural and neurochemical substrates. Neurosci. Biobehav. Rev. 2004;28(7):771–784. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2004.09.006.Fuster J.M. The prefrontal cortex. Fourth Ed. London, Burlington, San Diego: Academic Press, 2008:410.Fuster J.M. The prefrontal cortex. Fourth Ed. London, Burlington, San Diego: Academic Press, 2008:410.Guidelines for accommodation and care of animals (article 5 of the convention) approved by the multilateral consultation. Strasbourg, 2006, cons. 123.Guidelines for accommodation and care of animals (article 5 of the convention) approved by the multilateral consultation. Strasbourg, 2006, cons. 123.Harris K.M., Weinberg R.J. Ultrastructure of synapses in the mammalian brain. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2012;4(5):a005587. DOI: 0.1101/cshperspect.a005587.Harris K.M., Weinberg R.J. Ultrastructure of synapses in the mammalian brain. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2012;4(5):a005587. DOI: 0.1101/cshperspect.a005587.Holmgren C., Harkany T., Svennenfors B., Zilberter Y. Pyramidal cell communication within local networks in layer 2/3 of rat neocortex. J. Physiol. 2003;551(1):139–153. DOI: 10.1113/jphysiol.2003.044784.Holmgren C., Harkany T., Svennenfors B., Zilberter Y. Pyramidal cell communication within local networks in layer 2/3 of rat neocortex. J. Physiol. 2003;551(1):139–153. DOI: 10.1113/jphysiol.2003.044784.Kuo J. Electron microscopy: methods and protocols. Tokyo: Humana Press, 2007:625.Kuo J. Electron microscopy: methods and protocols. Tokyo: Humana Press, 2007:625.National Research Council (US) Subcommittee on Laboratory Animal Nutrition. Nutrient Requirements of Laboratory Animals: Fourth Revised Ed. Washington, DC: National Academies Press, 1995. DOI: 10.17226/4758.National Research Council (US) Subcommittee on Laboratory Animal Nutrition. Nutrient Requirements of Laboratory Animals: Fourth Revised Ed. Washington, DC: National Academies Press, 1995. DOI: 10.17226/4758.Nikinorov M., Urbanek-Karlowska B., Karlowska K. Protein deficient diets. Activity of selected enzymes of protein and carbohydrate metabolism. Toxicology. 1973;1(4):263–276. DOI: 10.1016/0300-483x(73)90033-4.Nikinorov M., Urbanek-Karlowska B., Karlowska K. Protein deficient diets. Activity of selected enzymes of protein and carbohydrate metabolism. Toxicology. 1973;1(4):263–276. DOI: 10.1016/0300-483x(73)90033-4.Springer Handbook of Microscopy. Ed. by P. Hawkes, J.C.H. Spence. Springer Nature Switzerland AG, 2019:1543.Springer Handbook of Microscopy. Ed. by P. Hawkes, J.C.H. Spence. Springer Nature Switzerland AG, 2019:1543.Watson C., Paxinos G. The rat brain in stereotaxis coordinates. London, San Diego: Academic Press, 2007:456.Watson C., Paxinos G. The rat brain in stereotaxis coordinates. London, San Diego: Academic Press, 2007:456.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.