Супраэпендимное нервное сплетение крыс в раннем постнатальном онтогенезе

Нервное сплетение, расположенное на апикальной поверхности эпендимы желудочков головного мозга, может являться важным звеном во внебарьерной передаче сигнала и регуляции состава спинномозговой жидкости, но на сегодняшний день остается малоизученным объектом центральной нервной системы.

Цель. Изучить признаки функциональной активности супраэпендимного нервного сплетения в раннем постнатальном развитии с использованием методов иммуногистохимии.

Материалы и методы. В качестве материала для иммуногистохимического исследования использовали фронтальные срезы головного мозга половозрелых крыс и крыс на 1, 7 и 10-е сутки постнатального развития (n = 16). Для выявления супраэпендимных волокон и структур, обладающих синаптической активностью, применяли антитела к тирозингидроксилазе, триптофангидроксилазе и синаптофизину.

Результаты. В супраэпендимном сплетении новорожденных крыс не было отмечено реакции ни на один из использованных маркеров. Содержащие синаптофизин гранулы или волокна с четкообразными утолщениями на поверхности эпендимных клеток впервые выявлялись к концу первой недели постнатального развития. На этом же сроке проявлялась реакция на триптофангидроксилазу. Волокна и гранулы располагались повсеместно вдоль стенок боковых и третьего желудочков, за исключением зоны инфундибулярного углубления. Только к 10-м суткам постнатального развития на апикальной поверхности эпендимы выявлялись гранулы, иммунопозитивные к тирозингидроксилазе. С помощью двойной иммунофлуоресцентной реакции показано, что области распределения триптофангидроксилазы и синаптофизина совпадают. При этом ни в одном из изученных сроков нейронов на поверхности эпендимы не было обнаружено.

Заключение. Уже к концу первой недели постнатального развития супраэпендимное нервное сплетение проявляет способность к синаптической передаче и синтезу серотонина. К 10-м суткам постнатального развития супраэпендимные нервные волокна могут участвовать в катехоламинергической нейротрансмиссии.

1. Martínez P.M., de Weerd H. The fine structure of the ependymal surface of the recessus infundibularis in the rat. Anat Embryol (Berl). 1977 Dec; 151(3): 241–265. https://doi.org/10.1007/BF00318929. PMID: 603079

2. Richards J.G., Lorez H.P., Colombo V.E., et al. Demonstration of supra-ependymal 5-HT nerve fibres in human brain and their immunohistochemical identification in rat brain. J Physiol (Paris). 1981; 77(2–3): 219–224. PMID: 7026769

3. Rodríguez P., Bouchaud C. The supra-ependymal innervation is not responsible for the repression of tight junctions in the rat cerebral ependyma. Neurobiology (Bp). 1996; 4(3): 185–201. PMID: 9044345

4. Richards J.G., Lorez H.P., Colombo V.E., et al. Supraependymal nerve fibres in human brain: correlative transmission and scanning electron microscopical and fluorescence histochemical studies. Neuroscience. 1980; 5(8): 1489–1502. https://doi.org/10.1016/0306-4522(80)90011-1. PMID: 7402482

5. Lorez H.P., Richards J.G. Supra-ependymal serotoninergic nerves in mammalian brain: morphological, pharmacological and functional studies. Brain Res Bull. 1982 Jul-Dec; 9(1–6): 727–741. https://doi.org/10.1016/0361-9230(82)90179-4. PMID: 6184136

6. Michaloudi H.C., Papadopoulos G.C. Catecholaminergic and serotoninergic fibres innervate the ventricular system of the hedgehog CNS. J Anat. 1996 Oct; 189(Pt 2): 273–283. PMID: 8886949

7. Разенкова В.А., Кирик О.В. Синаптофизин в супраэпендимных структурах головного мозга крысы. Цитология. 2023; 65(4): 348–353. https://doi.org/10.31857/S0041377123040107. EDN: ZKYDBB

8. Troshev D., Bannikova A., Blokhin V., et al. Striatal neurons partially expressing a dopaminergic phenotype: functional significance and regulation. Int J Mol Sci. 2022 Sep; 23(19): 11054. https://doi.org/10.3390/ijms231911054. PMID: 36232359

9. Robinson S.R., Noone D.F., O’Dowd B.S. Ependymocytes and supra-ependymal axons in rat brain contain glutamate. Glia. 1996 Aug; 17(4): 345–348. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1136(199608)17:4<345::AID-GLIA9>3.0.CO;2-Y. PMID: 8856331. EDN: AVNPVY

10. Hennou S., Khalilov I., Diabira D., et al. Early sequential formation of functional GABA(A) and glutamatergic synapses on CA1 interneurons of the rat foetal hippocampus. Eur J Neurosci. 2002 Jul; 16(2): 197–208. https://doi.org/10.1046/j.14609568.2002.02073.x. PMID: 12169102

11. Колос Е.А., Григорьев И.П., Коржевский Д.Э. Маркер синаптических контактов – синаптофизин. Морфология. 2015; 147(1): 78–82. EDN: TIJLST

12. Sarnat H.B., Born D.E. Synaptophysin immunocytochemistry with thermal intensification: a marker of terminal axonal maturation in the human fetal nervous system. Brain Dev. 1999 Jan; 21(1): 41–50. https://doi.org/10.1016/s0387-7604(98)00068-0. PMID: 10082252

13. Leclerc N., Beesley P.W., Brown I., et al. Synaptophysin expression during synaptogenesis in the rat cerebellar cortex. J Comp Neurol. 1989 Feb; 280(2): 197–212. https://doi.org/10.1002/cne.902800204. PMID: 2494237

14. Ovtscharoff W., Bergmann M., Marquèze-Pouey B., et al. Ontogeny of synaptophysin and synaptoporin in the central nervous system: differential expression in striatal neurons and their afferents during development. Brain Res Dev Brain Res. 1993 Apr; 72(2): 219–225. https://doi.org/10.1016/0165-3806(93)90186-e. PMID: 8485845

15. Dehorter N., Vinay L., Hammond C., Ben-Ari Y. Timing of developmental sequences in different brain structures: physiological and pathological implications. Eur J Neurosci. 2012 Jun; 35(12): 1846–1856. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2012.08152.x. PMID: 22708595. EDN: PGKMRJ

16. Naskar S., Narducci R., Balzani E., et al. The development of synaptic transmission is time-locked to early social behaviors in rats. Nat Commun. 2019 Mar; 10(1): 1195. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09156-3. PMID: 30867422. EDN: REVGHL

17. Li X., Wang S., Zhang D., et al. The periaxonal space as a conduit for cerebrospinal fluid flow to peripheral organs. Proc Natl Acad Sci USA. 2024 Nov; 121(45): e2400024121. https://doi.org/10.1073/pnas.2400024121. Epub 2024 Nov 1. PMID: 39485799. EDN: AQVPEZ

18. Meister B., Hökfelt T., Tsuruo Y., et al. DARPP-32, a dopamine- and cyclic AMP-regulated phosphoprotein in tanycytes of the mediobasal hypothalamus: distribution and relation to dopamine and luteinizing hormone-releasing hormone neurons and other glial elements. Neuroscience. 1988 Nov; 27(2): 607–622. https://doi.org/10.1016/0306-4522(88)90292-8. PMID: 2905789

19. Murtazina A.R., Bondarenko N.S., Pronina T.S., et al. A comparative analysis of CSF and the blood levels of monoamines as neurohormones in rats during ontogenesis. Acta Naturae. 2021 OctDec; 13(4): 89–97. https://doi.org/10.32607/actanaturae.11516. PMID: 35127152. EDN: VKGBIM

20. Tong C.K., Cebrián-Silla A., Paredes M.F., et al. Axons take a dive: specialized contacts of serotonergic axons with cells in the walls of the lateral ventricles in mice and humans. Neurogenesis (Austin). 2014 Jan; 1(1): e29341. https://doi.org/10.4161/neur.29341. PMID: 26413556

21. Cupédo R.N.J. The surface ultrastructure of the habenular complex of the rat. Anat Embryol (Berl). 1977 Dec; 152(1): 43–64. https://doi.org/10.1007/BF00341434. PMID: 605996

22. Cupédo R.N.J., de Weerd H. Serotonergic intraventricular axons in the habenular region. Phagocytosis after induced degeneration. Anat Embryol (Berl). 1980; 158(2): 213–226. https://doi.org/10.1007/BF00315907. PMID: 7356178

23. Sugiyama E., Guerrini M.M., Honda K., et al. Detection of a high-turnover serotonin circuit in the mouse brain using mass spectrometry imaging. iScience. 2019 Oct; 20: 359–372. https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.09.036. Epub 2019 Sep 27. PMID: 31614319

24. Kalinina T.S., Dygalo N.N. Development of the noradrenergic system of the rat brain after prenatal exposure to corticosterone. Biology Bulletin. 2013; 40(6): 545–549. https://doi.org/10.1134/S1062359013040043. EDN: SKZMQN

25. Сухарева Е.В., Калинина Т.С., Булыгина В.В., Дыгало Н.Н. Тирозингидроксилаза мозга и ее регуляция глюкокортикоидами. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016; 20(2): 212–219. https://doi.org/10.18699/VJ16.156. EDN: WLVJZL

26. García-González D., Khodosevich K., Watanabe Y., et al. Serotonergic projections govern postnatal neuroblast migration. Neuron. 2017 May; 94(3): 534–549.e9. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.04.013. PMID: 28472655

27. Chang V.N., Ogelman R., Vargas R.S., Oh W.C. Serotonergic modulation of excitatory synapse development and plasticity. Mol Cells. 2026 May; 49(5): 100346. https://doi.org/10.1016/j.mocell.2026.100346. Epub 2026 Mar 10. PMID: 41819288. EDN: PXVANM

28. Udoh U.G., Bruno J.R., Osborn P.O., Pratt K.G. Serotonin strengthens a developing glutamatergic synapse through a PI3Kdependent mechanism. J Neurosci. 2024 Feb; 44(6): e1260232023. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1260-23.2023. PMID: 38169457. EDN: TKWRLG

29. Razenkova V.A., Korzhevskii D.E. Catecholaminergic structures of the rat subfornical organ. Cell and Tissue Biology. 2022; 16(6): 568–575. https://doi.org/10.1134/S1990519X22060062. EDN: NLALOY