CC BY
54
МЕДИКО-БМОЛОГИНЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Морфофункциональная характеристика стриопаллидарной системы при однократном воздействии ионизирующим излучением в дозе 0,5 Гр
Н.А.Насонова1, В.П.Федоров1, Р.В.Афанасьев2, Г.Н.Беспалюк3, А.Н.Борщёв3
1Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.Бурденко, кафедра анатомии человека (зав. кафедрой- проф. В.П.Федоров);
2Государсгвенный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ (нач. института - чл.-кор. РАН, акад. РАМН, проф. И.Б.Ушаков);
3Российский государственный медицинский университет, кафедра военной и экстремальной медицины, Москва (начальник кафедры - доц. Г.Н.Беспалюк)
В работе изучался характер структурно-функциональных изменений, возникающих в стриопаллидарной системе под влиянием ионизирующего излучения в малых дозах с целью определения морфофункциональных предпосылок для формирования соответствующих санитарно-гигиенических нормативов и организации мероприятий, направленных на снижение уровня вредных производственных факторов.
Ключевые слова: стриопаллидарная система, ионизирующее излучение, малые дозы, структурно-функциональные изменения
The morphology-functional characteristics of striopallydary system at momentary effect by ionizing radiation in 0,5 Gr doze
N.A.Nasonova1, V.P.Fedorov1, R.V.Afanasyev2, G.N.Bespalyuk3, A.N.Borschyov3
N.N.Burdenko Voronezh State Medical Academy, Department of Human Anatomy (Head of the Department - Prof. V.P.Fedorov);
2State Scientific Research and Test Institute of Military Medicine, Ministry for Defence of Russian Federation, Moscow (Chief of the Institute - Corresponding Member of RAS, Acad. of RAMS, Prof. I.B.Ushakov); 3Russian State Medical University, Department of Military and Extreme Medicine, Moscow (Head of the Department - Ass. Prof. G.N.Bespalyuk)
I The character of structural and functional changes taking place in the striopallidar system under the influence of ionizing radi-
ation in small doses with the aim of determination of conditions for the formation of proper sanitary and hygienic regulations and
for the organization of arrangement directed on the decrease of detrimental industrial factors was under study in this work. Key words: striopallydary system, radiation, small doses, sanitary and hygienic regulations
Одним из наиболее сложных и недостаточно изученных направлений в радиобиологии является исследование действия малых доз ионизирующего излучения. Накопленные к настоящему времени данные не объясняют в полной мере патологическую картину повреждений, особенно в нервной системе. Абсолютное большинство ликвидаторов аварии на ЧАЭС и населения загрязненных территорий подвер-
Для корреспонденции:
Борщёв Александр Николаевич, кандидат медицинских наук, начальник цикла кафедры военной и экстремальной медицины Российского государственного медицинского университета Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон: (495) 434-1088 E-mail: anb1962@bk.ru
Статья поступила 07.11.2007 г., принята к печати 30.06.2008 г.
глись облучению в дозах, превышающих или незначительно превышающих пороговые и отвечающих критериям так называемых «малых» доз [1-5].
Актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью изучения характера структурно-функциональных изменений, наступающих в стриопаллидарной системе под влиянием ионизирующего излучения в малых дозах с целью выявления морфофункциональных предпосылок для формирования соответствующих санитарно-гигиенических нормативов ПДУ и ПДК; организации мероприятий, направленных на снижение уровня вредных производственных факторов, и, как следствие, профилактики и лечения развивающихся заболеваний и их осложнений.
Целью исследования было изучение морфофункциональных изменений стриопаллидарной системы при воздействии
Н.А.Насонова и др. / Вестник РГМУ, 2008, №6, с. 89-91
общего однократного облучения у-фотонами в дозе 0,5 Гр в ранние и отдаленные сроки пострадиационного периода.
Материалы и методы
Эксперимент выполнен на 186 половозрелых беспородных крысах-самцах массой 200-230 г в возрасте 1,5-2 мес (к началу эксперимента). В связи с методическими условиями эксперимента животные были объединены в 31 группу по 6 крыс в каждой.
Исследование проводилось спустя 1,7 ч; 5,0 ч; 1; 3; 7; 14; 30 сут; 6 мес; 1 г. и 1,5 г. после однократного облучения. Мощность дозы облучения составила 50 сГр/ч. Дозиметрический контроль равномерности облучения осуществлялся клиническим дозиметром 27 012, стержневая камера которого располагалась в поле облучения. Неравномерность до-зового поля составляла ± 15%. Животных всех групп выводили из эксперимента декапитацией.
Ядра стриопаллидарной системы (хвостатое ядро и бледный шар) исследовались на фронтальных срезах головного мозга крыс. Проводилось изучение тинкториальных свойств нейроцитов [6], активности окислительно-восстановительных ферментов (СДГ, ЛДГ и Г-6-ФДГ) [7], а также проницаемости эндотелия микроциркуляторного русла [8].
При анализе гистологических и гистохимических препаратов проводили описание микроскопической картины состояния клеток, сосудов, характера гистохимической реакции. Для объективной оценки экспериментального материала потребовалось широкое использование биометрических методик.
Полученные результаты обрабатывались методами дис-крипционной статистики.
Результаты исследования и их обсуждение
По характеру морфофункциональных изменений нервных клеток стриопаллидарной системы при однократном воздействии ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр в пострадиационном периоде нами выделено 3 стадии: 1) начальных проявлений; 2) выраженных изменений; 3) восстановления.
В стадию начальных проявлений, которая продолжалась до 5 ч после воздействия, происходило изменение в соотношении различных типов нейронов стриопаллидарной системы. Отмечалось снижение количества нормохромных нейроцитов за счет увеличения гиперхромных и гипохромных нейроцитов. Активность окислительно-восстановительных ферментов (СДГ, ЛДГ, Г-6-ФДГ) в отличие от других показателей через 100 мин снижалась по отношению к контролю: в хвостатом ядре - на 18,6, 17,7 и 53,2% соответственно, в бледном шаре - на 19,4, 18 и 57,9% соответственно.
Таким образом, в стадию начальных проявлений при действии ионизирующего излучения в нейронах стриопалли-дарной системы преобладают реактивные изменения, которые в настоящее время расцениваются как пограничные, сопровождающиеся незначительным снижением биоэнергетических процессов [9].
Нервные клетки с реактивными изменениями отличаются большим разнообразием. К ним относятся клетки с измененными величиной, формой и тинкториальными свойствами.
При этом нейроциты сохраняют свои основные признаки: целостность ядра и ядрышка. В наших исследованиях наиболее часто встречались нервные клетки с изменением тинк-ториальных свойств цитоплазмы по гипо- и гиперхромному типам.
Гипохромные нейроциты отличались светлой окраской цитоплазмы из-за уменьшения количества базофильного вещества, РНК и белка. При этом цитоплазма имела неравномерную окраску, что соответствует различным видам хроматолиза: очагового, центрального, периферического. Кроме того, тигроид образовывал глыбки с диффузным, околоядерным или периферическим расположением. Ядра в гипохромных нейроцитах светлые, обычно увеличены в объеме и нередко располагаются эксцентрично. Увеличение количества гипохромных клеток, по-видимому, свидетельствует о предшествующей их высокой активности и связано с диссоциацией и распадом рибонуклеопротеидов, снижением количества РНК и общего белка.
Гиперхромные нервные клетки отличались повышенным содержанием тигроида, РНК и белка, что обусловливает интенсивную окраску по методу Ниссля их цитоплазмы и отростков. Однако в таких клетках иногда наблюдались очаги хроматолиза. У них были хорошо различимы контуры ядра и ядрышка. Увеличение числа гиперхромных клеток свидетельствует о возрастании функциональной активности нейронов стриопаллидарной системы; оно компенсирует недостаточность функциональной активности гипохромных клеток.
Морфологические изменения нейроцитов, составляющих вторую группу, являются патологическими. К ним относятся клетки с гипохромной гидропической нейронодистрофией, сопровождающейся отеком и вакуолизацией цитоплазмы, а также коагуляционным (пикноморфные клетки) и коллик-вационным (клетки-тени) нейрононекрозом. Наиболее частым проявлением дегенеративных процессов являются пикноморфные клетки. Они образуются в результате кариоци-топикноза, имеют веретенообразную форму и небольшие размеры. Цитоплазма и ядро таких клеток гомогенизированы, интенсивно окрашены, и в ряде случаев не обнаруживается граница ядра. В отличие от дистрофических некротические изменения являются необратимыми. Клетка-тень характеризуется как бледная тень в виде неправильного образования в результате кариоцитолизиса.
Экспериментальное изучение структурно-функциональных изменений нервной ткани в различных отделах ЦНС под влиянием некоторых антропогенных факторов, в том числе и малых доз ионизирующего излучения, позволило выявить типовые формы морфологической изменчивости нейроглии - аль-теративные и адаптационные. Альтеративные изменения включают гидропическую дистрофию в виде перинейрональ-ного и периваскулярного отека с последующим колликваци-онным некрозом олигодендро- и астроцитов (в меньшей степени микроглии), которые возникают в более ранние, чем аналогичные изменения нейронов, сроки. К адаптационным изменениям относятся пролиферация, гипертрофия, гипоплазия глиоцитов и организация очагов некроза [10].
Таким образом, наличие клеток с реактивными и деструктивными изменениями, проявляющимися уже в ранние сроки после воздействия, свидетельствует о высокой чувстви-
Морфофункциональная характеристика стриопаллидарной системы при воздействии ионизирующим излучением в дозе 0,5 Гр
тельности нервной системы к действию ионизирующего излучения.
Во вторую стадию, продолжавшуюся до 14-х суток пострадиационного периода, наступали более выраженные изменения в нейроцитах стриопаллидарной системы, которые сопровождались иным соотношением различных типов клеток к 5 ч и 3 сут. с преобладанием гиперхромных нейронов и увеличением числа нейронов с признаками коагуляцион-ного некроза.
Активность ЩФ периодически снижалась и повышалась на всем протяжении 2-й стадии.
Динамика активности СДГ в различных отделах стриопаллидарной системы на протяжении стадии выраженных изменений характеризовалась снижением активности через 5 ч и периодом повышения (на 1-7-е сутки), однако она оставалась ниже исходного значения. Динамика активности ЛДГ хвостатого ядра и бледного шара на протяжении стадии выраженных изменений (5 ч - 14-е сутки) характеризовалась периодами однонаправленного повышения выше исходных значений. Наиболее высокое значение активности Г-6-ФДГ, превышающее уровень контроля, отмечалось на 3-и сутки в бледном шаре. Таким образом, изменения активности ферментов в пострадиационном периоде в различных отделах стриопаллидарной системы носили фазный характер. Динамика активности СДГ и ЛДГ в хвостатом ядре и бледном шаре характеризовалась периодами относительного повышения через 14 сут пострадиационного периода. Снижение активности СДГ, ЛДГ и Г-6-ФДГ через 100 мин после облучения сочеталось с повышением активности Г-6-ФДГ на 3-и сутки пострадиационного периода.
Выводы
Таким образом, во 2-ю стадию при действии облучения в дозе 0,5 Гр в нейронах стриопаллидарной системы возникают умеренно выраженные альтеративные (деструктивные) изменения, проявляющиеся в виде коагуляционного и кол-ликвационного нейрононекроза, а также умеренного снижения проницаемости стенки капилляров в сочетании с развитием адаптационных (компенсаторно-приспособительных) изменений. Снижение активности ЩФ в эндотелии капилляров, наблюдавшееся в этом периоде, носит фазный характер и при одновременном патологическом изменении структуры астроцитов является морфологическим критерием изменения транспортной функции гематоэнцефалического
барьера. Также можно предположить, что снижение активности ключевого фермента биоэнергетического обмена, участвующего в извлечении энергии в цикле лимонной кислоты (СДГ), наблюдавшееся на протяжении пострадиационного периода в различных отделах стриопаллидарной системы, компенсируется на 7-е сутки (бледный шар) и 3-и сутки (хвостатое ядро) увеличением активности пентозофосфат-ного пути превращения углеводов.
В третью стадию, продолжавшуюся от 14-х суток до полутора лет, происходила постепенная нормализация в соотношении различных морфологических типов нейронов хвостатого ядра и бледного шара, активности ЩФ, окислительно-восстановительных ферментов до уровня биологического контроля.
Литература
1. Василенко И.Я. Малые дозы ионизирующей радиации // Мед. радиол. -1991.- №1. - С.48-51.
2. Зозуля Ю.А., Винницкий А.Р. Влияние малых доз ионизирующей радиации на головной мозг: структурные проявления и диагностика. - В кн.: Актуальные и прогнозируемые нарушения психического здоровья после ядерной катастрофы в Чернобыле. Материалы международной конференции, Киев, 24-28 мая, 1995. - Киев: Ассоциация «Врачи Чернобыля», 1995. - С.50.
3. Ильин Л.А. Регламенты радиационного воздействия, лучевые нагрузки и медицинские последствия Чернобыльской аварии // Мед. радиол. - 1991. -№12.- С.9-18.
4. Панченко О.А., Табачников С.И., Кутько И.И. Психические расстройства у участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС // Журн. неврол. и психиатр. - 1996. - №5. - С.34-37.
5. Скавыш В.А. Клинико-психопатологическая оценка нервно-психических расстройств у лиц, участвовавших в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. - М., 1993.- 34 с.
6. Nissl F. Uber die sogenannten Granula der Nervenzellen // Neurol. Central. -1884.- V.13. - №9.- P.676-685.
7. Быков Э.Г. Способ повышения качества микропрепаратов после постановки реакции азосочетания в цитохимии гидролаз. Рац. предложение №1129. -Воронеж: ВГМА, 1989.
8. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. - М.: Медицина, 1990. - 384 с.
9. Федоров В.П., Петров А.В., Степанян Н.А. Экологическая нейроморфология. Классификация типовых форм морфологической изменчивости ЦНС при действии антропогенных факторов // Журн. теор. и практич. мед. - 2003. -Т.1. - №1. - С.62-65.
10. Федоров В.П., Петров А.В. Морфологическая изменчивость нейроглии в ЦНС при действии антропогенных факторов. - В кн.: Новое в изучении пластичности мозга. Сборник научных трудов. - М., 2000. - С. 90.
