Морфологічні особливості ядер гіпоталамуса під впливом глутамату натрію та його відміні (експериментальне дослідження)
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2025.3.37-45Ключові слова:
нервова тканина, нейрон, щур, глутамат натрію.Анотація
Актуальність. Актуальність вивчення впливу глутамату натрію на нейрони гіпоталамуса зумовлена його широким застосуванням у сучасній харчовій промисловості та можливим впливом на центр регуляції апетиту та енергетичного балансу. Оскільки глутамат є головним збуджуючим нейромедіатором у мозку, його надмірне споживання може сприяти порушенням нейроендокринної регуляції, зокрема в гіпоталамусі, що має важливе значення для розвитку ожиріння і пов’язаних з ним порушень обміну речовин і гормональної функції. Мета. Втановити особливості структурної організації ядер гіпоталамуса за умов впливу глутамату натрію та його відміни в експерименті. Методи. Використано гістологічні, морфометричні, електронно-мікроскопічні та статистичні методи. Результати. Виявлено зміни у морфометричних параметрах пірамідних та овальних нейронів — збільшення поперечних і повздовжніх діаметрів перикаріонів та ядер, а також їхнього об’єму. На ультраструктурному рівні відзначено підвищену осміофілію нейроплазми, вакуолізацію ендоплазматичної сітки, редукцію мітохондріальних крист, збільшення кількості лізосом та появу осміофільних грудок ліпофусцину. Підсумок. Результати дослідження свідчать, що тривале введення глутамату натрію призводить до виражених морфологічних змін у ядрах гіпоталамуса, які зберігаються навіть після відміни препарату.
Посилання
Sarma S, Sockalingam S, Dash S. Obesity as a multisystem disease: Trends in obesity rates and obesity-related complications. Diabetes Obes Metab. 2021;23(1):3-16. doi: 10.1111/dom.14290.
Fruh SM. Obesity: Risk factors, complications, and strategies for sustainable long-term weight management. J Am Assoc Nurse Pract. 2017;29(1):S3-S14. doi: 10.1002/2327-6924.1251.
Wang W, Zhou X, Liu Y. Characterization and evaluation of umami taste: A review. TrAC Trends Anal Chem. 2020;127:115876. doi: 10.1016/j.trac.2020.115876.
Morita R, Ohta M, Umeki Y, Nanri A, Tsuchihashi T, Hayabushi H. Effect of monosodium glutamate on saltiness and palatability ratings of low-salt solutions in Japanese adults according to their early salt exposure or salty taste preference. Nutrients. 2021;13(2):577. doi: 10.3390/nu13020577.
Tanaka S, Yoneoka D, Ishizuka A, Adachi M, Hayabuchi H, Nishimura T, et al. Modelling of salt intake reduction by incorporation of umami substances into Japanese foods: A cross-sectional study. BMC Public Health. 2023;23(1):516. doi: 10.1186/s12889-023-15322-6.
Satoh-Kuriwada S, Shoji N, Miyake H, Watanabe C, Sasano T. Effects and mechanisms of tastants on the gustatory-salivary reflex in human minor salivary glands. Biomed Res Int. 2018;2018:3847075. doi: 10.1155/2018/3847075.
Kochmar M, Golosh Ju, Hetsko O. Effect of monosodium glutamate on organs of the digestive system in humans and rats. Visnyk problem biolohii i medytsyny. 2022;(3):58-69. doi: 10.29254/2077-42144.
Yachmin AI, Kononov BS, Yeroshenko GA, Bilash SM, Bilash VP. [A measure of the effect of complex food additives on rat’s adaptive responses. Svit medytsyny ta biolohii]. 2020;(1):232-5. Ukrainian. doi: 10.26724/2079-8334-2020-1-71-232-235-2022-3-166-58-69.
Pongking T, Haonon O, Dangtakot R, Onsurathum S, Jusakul A, Intuyod K, et al. A combination of monosodium glutamate and high-fat and high-fructose diets increases the risk of kidney injury, gut dysbiosis and host-microbial co-metabolism. PLoS One. 2020;15(4):0231237. doi: 10.1371/journal.pone.0231237.
Harapko T, Mateshuk-Vatseba L. Effects of MSG on the lymph nodes of the albino rat: ultrastructural and morphometric studies. Eur J Anat. 2021;25(1):75-81.
Anil H, Harmanci K. Evaluation of contact sensitivity to food additives in children with atopic dermatitis. Postepy Dermatol Alergol. 2020;37(3):390-395. doi: 10.5114/ada.2020.96112.
Mondal M, Sarkar K, Nath PP, Paul G. Monosodium glutamate suppresses the female reproductive function by impairing the functions of ovary and uterus in rat. Environ Toxicol. 2018;33(2):198-208. doi: 10.1002/tox.22508.
Thongsepee N, Martviset P, Chantree P, Sornchuer P, Sangpairoj K, Prathaphan P, et al. Daily consumption of monosodium glutamate pronounced hypertension and altered renal excretory function in normotensive and hypertensive rats. Heliyon. 2022;8(10):10972. doi: 10.1016/j.heliyon.2022. e10972.
Fuchsberger T, Yuste R, Martinez-Bellver S, Blanco-Gandia MC, Torres-Cuevas I, Blasco-Serra A, et al. Oral monosodium glutamate administration causes early onset of Alzheimer’s disease-like pathophysiology in APP/PS1 mice. J Alzheimers Dis. 2019;72(3):957-75. doi: 10.3233/JAD-190274.
Van Drunen R, Eckel-Mahan K. Circadian rhythms of the hypothalamus: From function to physiology. Clocks Sleep. 2021;3(1):189-226. doi: 10.3390/clockssleep3010012.
Harding E, Franks N, Wisden W. Sleep and thermoregulation. Curr Opin Physiol. 2020;15:7-13. doi: 10.1016/j.cophys.2019.11.008.
Morrison SF, Nakamura K. Central mechanisms for thermoregulation. Annu Rev Physiol. 2019;81:285-308. doi: 10.1146/annurev-physiol-020518-114546.
Qin C, Li J, Tang K. The paraventricular nucleus of the hypothalamus: Development, function, and human diseases. Endocrinology. 2018;159(9):3458-72. doi: 10.1210/en.2018-00453.
Mehay D, Silberman Y, Arnold AC. The arcuate nucleus of the hypothalamus and metabolic regulation: An emerging role for renin–angiotensin pathways. Int J Mol Sci. 2021;22(13):7050. doi: 10.3390/ijms22137050
Crivii C, Clichici S, Filip A, authors; Uwaifo GI, editor. Anatomy and Topography of the Hypothalamus. Anatomy, Dysfunction and Disease Management. Cham: Humana Press; 2021. 528 p. doi: 10.1007/978-3-030-62187-22.
Morton GJ, Meek TH, Schwartz MW. Neurobiology of food intake in health and disease. Nat Rev Neurosci. 2014;15(6):367-78. doi: 10.1038/ nrn3745.
De Souza CT, Araujo EP, Bordin S, Ashimine R, Zollner RL, Boschero AC, et al. Consumption of a fat-rich diet activates a proinflammatory response and induces insulin resistance in the hypothalamus. Endocrinology. 2005;146(10):4192-9. doi: 10.1210/en.2004-1520.
Thaler JP, Yi CX, Schur EA, Guyenet SJ, Hwang BH, Dietrich MO, et al. Obesity is associated with hypothalamic injury in rodents and humans. J Clin Invest. 2012;122(1):153-62. doi: 10.1172/ JCI59660.
Beytut E, Yilmaz S, Aksakal M, Polat S. The possible protective effects of vitamin E and selenium administration in oxidative stress caused by high doses of glucocorticoid administration in the brain of rats. J Trace Elem Med Biol. 2018;45:131-5. doi: 10.1016/j.jtemb.2017.10.005.
Rebelos E, Hirvonen J, Bucci M, Pekkarinen L, Nyman M, Hannukainen JC, et al. Brain Free Fatty Acid Uptake Is Elevated in Morbid Obesity, and Is Irreversible 6 Months after Bariatric Surgery: A Positron Emission Tomography Study. Diabetes Obes Metab. 2020;22(7):1074-82. doi: 10.1111/dom. 13996.
Sergi D, Williams LM. Potential Relationship between Dietary Long-Chain Saturated Fatty Acids and Hypothalamic Dysfunction in Obesity. Nutr Rev. 2020;78(4):261-77. doi: 10.1093/nutrit/ nuz056.
Haddad-Tóvolli R, Dragano NRV, Ramalho AFS, Velloso LA. Development and Function of the Blood-Brain Barrier in the Context of Metabolic Control. Front Neurosci. 2017;11:224. doi: 10.3389/ fnins.2017.00224.
Mendes NF, Velloso LA. Perivascular macrophages in high-fat diet-induced hypothalamic inflammation. J Neuroinflammation. 2022;19(1):136. doi: 10.1186/s12974-022-02519-6.
Lee CH, Kim HJ, Lee YS, Kang GM, Lim HS, Lee SH, et al. Hypothalamic Macrophage Inducible Nitric Oxide Synthase Mediates Obesity-Associated Hypothalamic Inflammation. Cell Reports. 2018;25(4):934-46. doi: 10.1016/j.celrep.2018.09. 070.
Lee CH, Shin SH, Kang GM, Kim S, Kim J, Yu R, et al. Cellular source of hypothalamic macrophage accumulation in diet-induced obesity. J Neuroinflammation. 2019;16(1):221. doi: 10.1186/ s12974-019-1607-0.
Barlampa D, Bompoula MS, Bargiota A, Kalantaridou S, Mastorakos G, Valsamakis G. Hypothalamic inflammation as a potential pathophysiologic basis for the heterogeneity of clinical, hormonal, and metabolic presentation in PCOS. Nutrients. 2021;13(2):520. doi: 10.3390/nu13020520.
Timper K, Denson JL, Steculorum SM, Heilinger C, Engström-Ruud L, Wunderlich CL, et al. IL-6 improves energy and glucose homeostasis in obesity via enhanced central IL-6 trans-signaling. Cell Rep. 2017;19(2):267-80. doi: 10.1016/j.celrep. 2017.03.043.
Mendes NF, Jara CP, Zanesco AM, Araújo EP. Hypothalamic microglial heterogeneity and signature under high fat diet–induced inflammation. Int J Mol Sci. 2021;22(5):2256. doi: 10.3390/ ijms22052256.
Douglass JD, Dorfman MD, Fasnacht R, Shaffer LD, Thaler JP. Astrocyte IKKβ/NF-κB signaling is required for diet-induced obesity and hypothalamic inflammation. Mol Metab. 2017;6(4):366-73. doi: 10.1016/j.molmet.2017.01.010.
Cansell C, Stobbe K, Sanchez C, Le Thuc O, Mosser CA, Ben-Fradj S, et al. Dietary fat exacerbates postprandial hypothalamic inflammation involving glial fibrillary acidic protein-positive cells and microglia in male mice. Glia. 2021;69(1):42-60. doi: 10.1002/glia.23882.
Carraro RS, Souza GF, Solon C, Razolli DS, Chausse B, Barbizan R, et al. Hypothalamic mitochondrial abnormalities occur downstream of inflammation in diet-induced obesity. Mol Cell Endocrinol. 2018;460:238-45. doi: 10.1016/j.mce.2017.07.029.
Valdearcos M, Douglass JD, Robblee MM, Dorfman MD, Stifler DR, Bennett ML, et al. Microglial inflammatory signaling orchestrates the hypothalamic immune response to dietary excess and mediates obesity susceptibility. Cell Metab. 2017;26(1):185-97. doi: 10.1016/j.cmet.2017.05.005.
Kim JD, Yoon NA, Jin S, Diano S. Microglial UCP2 mediates inflammation and obesity induced by high-fat feeding. Cell Metab. 2019;30(5):952-62. doi: 10.1016/j.cmet.2019.08.010.
Zhang J, Xiong H, authors; Xiong H, Gendelman HE, editors. Brain tissue preparation, sectioning, and staining. Current laboratory methods in neuroscience research. Springer Protocols Handbooks. New York: Springer; 2014. 3-30 p. doi: 10.1007/978-1-4614-8794-41.
Suvarna K, Layton C, Bancroft J, authors. Theory and practice of histological techniques. 8th. London: Churchill Livingstone; 2018. 672 p.
Feldman A, Wolfe D, authors; Day CE, editor. Tissue processing and hematoxylin and eosin staining. Histopathology: methods and protocols. New York: Humana Press; 2014:31-43. doi: 10.1007/978-1-4939-1050-23.
Pilati N, Barker M, Panteleimonitis S, Donga R, Hamann M. A rapid method combining Golgi and Nissl staining to study neuronal morphology and cytoarchitecture. J Histochem Cytochem. 2008;56(6):539-50. doi: 10.1369/jhc.2008.950246.
Klüver H, Barrera E. A method for the combined staining of cells and fibers in the nervous system. J Neuropathol Exp Neurol. 1953;12(4):400-8. doi: 10.1097/00005072-195312040-00008.
Aldana Marcos HJ, Ferrari CC, Benitez I, Affanni JM. Standardization of fixation, processing and staining methods for the central nervous system of vertebrates. Biocell. 1996;20(3):265-72. PMID: 9031593.
Hani SA, Al-Haidari MH, Saboba MM. Neuronal types in the human anterior ventral thalamic nucleus: a Golgi study. Cell Mol Neurobiol. 2007;27(6):745-55. doi: 10.1007/s10571-007-9161-1.
Horalskyi LP, Khomych VT, Kononskyi OI. [Fundamentals of histological technique and morphofunctional research methods in normal and pathological conditions]. Zhytomyr: Polissia; 2011. 288 p. Ukrainian. http://ir.znau.edu.ua/handle/123456789/ 3788.
Everitt BS, author. Medical statistics from A to Z: a guide for clinicians and medical students. Cambridge: Cambridge University Press; 2006, 2021. 256 p.
Petrie A, Sabin C, authors. Medical statistics at a glance. 4th. Chichester (UK): Wiley Blackwell; 2019:52-96.
Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Off J Eur Union. 2010;53(L276):33-79. Available from: https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:276:0033:0079:en:PDF.
Marinou KA, Dontas IA. European Union legislation for the welfare of animals used for scientific purposes: areas identified for further discussion. Animals. 2023;13(14):2367. doi: 10.3390/ ani13142367.
Zakon Ukrainy. Pro zakhyst tvaryn vid zhorstokogo povodzhennia [Law of Ukraine on the protection of animals from cruelty]. Vidomosti Verkhovnoi Rady Ukrainy (VVR). 2006;27:230. Available from: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/ show/3447-15.
Torres A, Rivera B, Polanco C, Jara C, Tapia-Rojas C. Phosphorylated tau as a toxic agent in synaptic mitochondria: implications in aging and Alzheimer’s disease. Neural Regen Res. 2022;17(8):1645-51. doi: 10.4103/1673-5374. 332125.
Harapko T, Mateshuk-Vatseba L, Goncharuk-Khomyn M, Bekesevych A, Lytvak Y. Changes in the structural organization of lymph nodes and biochemical indicators of blood due to the action of sodium glutamate. J Int Dent Med Res. 2020;13(4):1578-84.
Hresko N, Kyryk Kh, Bekesevych A, Podoliuk M, Tanchyn I. [Changes in endothelial cells of the hemomicrocirculatory bed of the colon at the submicroscopic level under prolonged exposure to nalbuphine in experiment]. Visnyk problem biolohii i medytsyny. 2024;(2):24-6. Ukrainian. doi: 10.29254/ 2523-4110-2024-2-173/addition-24-26.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
