CC BY
16
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕСТРОЙКА ЦЕНТРАЛЬНОЙ
НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОДНОКРАТНЫХ
ПРЕДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК НА ФОНЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОЗОНИРОВАНИЯ КРОВИ
Е.Р. Эрастов
ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород
Abstract
This research is conducted on 46 mongrel male dogs. Results of a research showed that there is no single way of morpho-functional reorganization of such various departments of the central nervous system as the segmentary device, extrapyramidal system and the screen center. In spite of the fact that single physical loadings are more tough impact, than the influence of ozone, some morpho-functional indicators significantly change only under the influence of ozone.
Keywords: the central nervous system, single physical loads, the ozonized isotonic solution
Настоящее исследование проведено на 46 беспородных собаках-самцах. Результаты исследования показали, что не существует единого пути морфофункциональной перестройки таких различных отделов двигательного анализатора как сегментарный аппарат, экстрапирамидная система и экранный центр. Несмотря на то, что однократные предельные двигательные нагрузки являются более жестким воздействием, чем озонирование крови, некоторые морфофункциональные показатели существенно изменяются исключительно под действием озона.
Ключевые слова: центральная нервная система, однократные двигательные нагрузки, озонированный изотонический раствор
Переход живых систем на синтез макроэргических соединений при помощи кислорода явился одним из ключевых этапов эволюции живого [16]. Воздействие на молекулярные и субклеточные структуры, а также клетки, ткани и органы такого сильного окислителя, каким является озон, в начале нового тысячелетия приобретает особую актуальность [19]. Показано, что озон существенно влияет на живые системы как в газообразном, так и в растворенном виде [10].
Все больше и больше исследователей и клиницистов используют системное применение озона в широком диапазоне его концентраций [6], все больше и больше находится медицинских сфер, где озонотерапия является не только второстепенным, но самым что ни на есть действенным методом лечения [3, 4,7,8, 13, 21]. Особенно информативны изменения, происходящие в организме под воздействием озона на фоне уже имеющегося состояния кислородного долга.
Нервная система, отличающаяся крайней, часто фатальной чувствительностью к гипоксии, явилась, на наш взгляд, очень интересной моделью для выявления основных направлений воздействия такой аллотропной модификации кислорода, какой является озон.
Одна из отличительных черт нашей работы заключалась в том, что в ее основу положена концепция индивидуальности каждого организма, поскольку использованные в ней двигательные нагрузки дозировались каждому животному индивидуально в зависимости от состояния кардиореспираторного аппарата в момент эксперимента [11].
Материал и методы
Работа произведена на 46 беспородных собаках-самцах в соответствии с приказом Минвуза СССР № 742 от 13.11.84 «Об утверждении правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» и № 48 от 23.01.85 «О контроле за проведением работ с использованием экспериментальных животных».
Для получения более однородного морфологического материала мы соблюдали следующие условия:
1) объектом исследования избрали беспородных собак, отбор которых ограничили по полу (использовали только самцов) и возрасту - 2-3 года;
2) эксперимент и взятие материала проводили исключительно в первую половину дня;
3) все животные содержались в стандартных условиях вивария, получали одинаковое питание и использовались в эксперименте после карантина и снятия обстановочного рефлекса.
Известно, что при предельных нагрузках возникает тканевая гипоксия и дефицит кислородного долга значительно нарастает. В связи с этим и был проделан эксперимент, позволяющий оценить действие такого мощного окислителя, каким является озон, в сочетании с предельной двигательной нагрузкой, и вычленить те изменения, которые связаны с самостоятельным воздействием озона. В течение 10 дней подряд животным вводили по 250-300 мл озонированного изотонического раствора внутривенно капельно при концентрации озона 250-300 мкг на литр. Суммарная доза озона, получаемая животными, в среднем составила 600-800 мкг.
После выполнения последнего эксперимента животному внутривенно вводили 10% раствор тиопентала натрия (из расчета 0,5 мл на кг массы тела). Взятие материала проводили через 30 минут после остановки сердца. При помощи безопасной бритвы извлекали кору головного мозга (поле Prc1), участок среднего мозга на уровне верхнего двухолмия и четвертый поясничный сегмент спинного мозга. Каждый из взятых отделов разлагали на 2 кусочка. Первый кусочек помещали в 12% раствор формалина для дальнейшей заливки в блоки. Второй кусочек использовали для электронномикроскопического исследования. Специально заточенной иглой для инъекций диаметром 1,0 мм пунктировали кору, крупноклеточную часть красного ядра (КЯ) и передний рог спинного мозга. Полученный при пункции столбик серого вещества помещали в глутаралдегид.
Кусочки нервной ткани, предназначенные для морфометрии, после стандартной спиртовой проводки помещали в парафинцеллоидиновые блоки, которые в дальнейшем резали на санном микротоме (толщина срезов 7 мк) и окрашивали по Нисслю крезиловым фиолетовым.
На препаратах, окрашенных по Нисслю, на микроскопе МБИ-6 при помощи окулярмикрометра МОВ-1-15хУ42 (увеличение 750) проводили количественную и качественную оценку нервных и глиальных клеток. На электроннограммах размерами 9х12 качественно оценивали состояние ультраструктур нейронов, сателлитной глии и нейропиля переднего рога спинного мозга, крупноклеточной части КЯ и пятого слоя моторной коры.
В таблице 1 представлено распределение животных по экспериментальным группам.
Таблица 1. Распределение животных по экспериментальным группам
№ Название экспериментальной группы Количество животных
1. Интактныеживотные 26
2. Однократные предельные нагрузки 10
3. Однократные предельные нагрузки на фоне предварительного озонирования крови 10
Изучали четвертый поясничный сегмент спинного мозга - мотонейроны вентролатерального ядра и интернейроны VII пластины по Рекседу, нейроны крупноклеточной части красного ядра (КЯ) и пирамидные клетки V слоя моторной коры.
Результаты и их обсуждение
Объемы мотонейронов принимали значения от 8083,10+180,52 до 11592,67+552,93 мкм .По сравнению с интактными собаками объем мотонейронов был больше на 2,84 % (р>0,05). Интересно, что большой разброс морфометрических показателей был обнаружен и в элементах афферентного звена спинальной рефлекторной дуги, в частности, в нейронах спинномозговых узлов [12]. По сравнению с животными, получившими однократные предельные двигательные нагрузки без предварительного озонирования крови, обнаружено уменьшение этого показателя на 30,4 % (р<0,01).
Со времени открытия единой нейроглиальной метаболической системы [14] интерес к взаимоотношениям нейронов и глии неуклонно растет. Взаимоотношения между нервными и глиальными клетками крайне сложны и непрерывно изменяются на протяжении онтогенеза [2,9]. Сателлиты выполняют крайне важную обеспечивающую функцию и выступают в роли клеток-посредников между нейроном и микроциркуляторным руслом. Глиальные клетки представляют собой структуры с активным метаболизмом [18,20]. Они выполняют, кроме обеспечивающей, опорную и секреторную функции, а также участвуют в восстановлении и регенерации. Сателлитами нервных клеток в
подавляющем большинстве случаев являются олигодендроциты, хотя среди них встречаются и астроциты [5].
Наши исследования показали, что глиальный индекс мотонейронов спинного мозга принимал значения от 1,64 до 2,40, при среднем значении, составившем 1,98+0,07. Таким образом, колебания этого показателя, свидетельствующего о функциональной активности нейрона, оказались достаточно выражены. Интересно, что глиальный индекс значительно варьировал и у интактных собак. Литературные данные также свидетельствуют о выраженном полиморфизме этого параметра [1]. По сравнению с интактными собаками он больше на 36,6 % (р<0,05). Динамика этого показателя по сравнению с предыдущей экспериментальтальной группой не была достоверной - обнаружено увеличение глиального индекса на 11 % (р>0,05). По сравнению с группой животных, которым дозировали однократные предельные двигательные нагрузки, глиальный индекс оказался больше на 13,8% ф<0,01). Таким образом, озонирование крови, так же как и воздействие однократных двигательных нагрузок, способствует увеличению глиального индекса.
Объемы интернейронов принимали значения от 2149,76+73,71 мкм до
"5
3322,99+186,93 мкм . По сравнению с интактными собаками и с животными, получившими однократные предельные двигательные нагрузки без предварительного озонирования крови, средний показатель был меньше на 27,9 % ф<0,01) и на 26,3 % ( p>0,05) соответственно.
Глиальный индекс промежуточных нервных клеток спинного мозга варьировал от 0,76 до 1,28 при среднем показателе, составившем 1,00+0,06. По сравнению с интактными собаками он больше на 20,5 % (р<0,05). Динамика этого показателя у промежуточных нервных клеток спинного мозга выражена в меньшей степени, чем у двигательных, что сваязано с второстепенной ролью интернейронов в обеспечении локомоторного акта. Интернейроны не связаны напрямую с органом-мишенью, а выполняют функцию «буфера» на уровне отдельных сегментов спинного мозга, осуществляя, в частности, возвратное торможение. В настоящее время убедительно доказано, что контроль нейрональных тормозных сетей спинного мозга может быть различным и зависит от типа двигательного задания и возраста, и существенно изменятся у лиц с двигательными нарушениями [15]. По сравнению с группой животных, которым дозировали однократные предельные двигательные нагрузки, он больше на 8,7% (р>0,05).
Красное ядро, являющееся ведущим центром экстрапирамидной системы, детально изученное нейрофизиологами, до сих пор еще представляет собой «белое пятно» с точки зрения цитоархитектоники. Существует очень мало морфологических исследований, в которых бы нервные клетки красного ядра подвергались детальному морфометрическому анализу. В предыдущих исследованиях мы уже касались проблем морфофункциональной организации этого сложного образования при воздействии озонирования крови [17]. Объемы нейронов крупноклеточной части КЯ колебались от 6382,69+571,38 до
"5
10690,45+579,86 мкм . Характерно, что максимальное значение объема крупноклеточной части КЯ обнаружено у той же собаки, которая лидировала и
по величине объема двигательного нейрона спинного мозга. По сравнению с интактными собаками, средний показатель был больше на 5,09 % ( р>0,05), а по сравнению с животными, получившими однократные предельные двигательные нагрузки - меньше на 22,3 % (р>0,05).
Глиальный индекс варьировал от 1,32 до 2,24. Средний показатель составил 1,72+0,08. Таким образом, колебания этого показателя, свидетельствующего о функциональной активности нейрона, оказались достаточно выражены. По сравнению с интактными собаками он больше на 33,3 % (р<0,05), а с группой животных, которым дозировали однократные предельные двигательные нагрузки - на 17,8% (р<0,01).
Морфофункциональная перестройка нейронов моторной коры несколько отлична от таковой у других нервных клеток.
Объемы пирамидных нейронов принимали значения от 21170,49 + 1132,51 до 27875,10+ 632,30 мкм . По сравнению с интактными собаками средний показатель больше на 8,46 % (р<0,01), а по сравнению с животными, получившими однократные предельные двигательные нагрузки - меньше на 10,6 % ( p<0,05).
Таблица 2. Морфометрические показатели элементов ЦНС животных, получивших однократные предельные двигательные нагрузки на фоне _озонирования крови_
Название Мотонейроны Интернейроны Нейроны Пирамидные
экспери- спинного мозга спинного мозга крупноклеточной нейроны V слоя
ментальной части КЯ моторной коры
группы Объем Глиаль- Объем Глиаль- Объем Глиаль- Объем Глиаль-
3 ный 3 ный 3 ный 3 ный
мкм индекс мкм индекс мкм индекс мкм индекс
Интактные 9039,20 1,45 3966,77 0,83 8451,29 1,29 23839,30 2,03
животные +337,44 +0,06 +137,48 +0,03 +380,73 +0,07 +947,53 +0,12
Однократные 13362,50 1,74 3612,45 0,92 7228,52 1,15 28607,50 2,23
предельные двигательные +140,84 ** +0,06** +596,98 +0,04 +425,87 +0,08 +919,87** +0,12
нагрузки
Однократные 9296,28 1,98+ 2860,45 1,00 8881,31 1,72 25855,50 3,20
предельные двигательные +361,25 0,07** +21,70** +0,06* +403,94 +0,08 +643,00 +0,14**
нагрузки на фоне
предварительного
озонирования
крови
«*» - р<0,05 по сравнению с интактной группой, «**» - р<0,01 по сравнению с интактной группой
Средний показатель глиального индекса составил 3,20+0,14 при разбросе от 2,72 до 4,00. По сравнению с интактными собаками он больше на 57,6 % (р<0,01), а с группой животных, которым дозировали однократные предельные двигательные нагрузки - на 43,5% (р<0,01).
Выводы
Результаты исследования свидетельствуют, что не существует единого пути морфофункциональной перестройки таких различных отделов двигательного анализатора как сегментарный аппарат, экстрапирамидная система и экранный центр. Выполняющие различные функции, крайне отличающиеся по уровню интеграции, эти ведущие уровни организации локомоторного аппарата при различных воздействиях внешней среды и ведут себя по-разному.
Однократные предельные двигательные нагрузки являются более жестким воздействием, чем озонирование крови, и отмеченная нами морфофункциональная перестройка (особенно на ультраструктурном уровне!) связана прежде всего с ними, а не с воздействием озона.
Однако тот факт, что такой важнейший функциональный показатель нейроглиальной системы, как глиальный индекс, свидетельствующий о связях нейрона с микроциркуляторным руслом, во всех изучаемых структурах возрастает именно под воздействием озонированного изотонического раствора, свидетельствует об адаптогенном действии этого фактора внешней среды.
Выраженная селективность воздействия озона на структуры нервной системы приводит нас к мысли о целесообразности дальнейших экспериментов с использованием различных доз этого сильнейшего окислителя.
Список литературы
1. Боголепова И.Н., Антюхов А.Д. Нейроглиальные особенности строения базомедиального ядра амигдалы у мужчин и женщин // Морфологические ведомости. 2011. №2. С. 14-19.
2. Боголепова И.Н., Малофеева Л.И. Особенности развития речедвигательных полей 44 и 45 в левом и правом полушариях мозга человека в раннем постнатальном онтогенезе // Морфология. 2000. Т.117, Вып. 2. С. 13-18.
3. Васильева Е.С., Куликова Н.Г. Озонотерапия. Особенности применения в реабилитации, дерматологии и косметологии // Вестник последипломного медицинского образования. 2017. №4. С. 74.
4. Густов А.В. Озонотерапия в неврологии. Нижний Новгород: Изд-во НижГМА, 2012. 192 с.
5. Дзамоева Э.И., Лазриев И.Л. Ультраструктура нейроглии //Общая физиология нервной системы. Л.: Наука, 1979. С. 547- 554.
6. Конторщикова К.Н., Солопаева И.М., Перетягин С.П. Влияние озона на состояние печени при экспериментальном хроническом гепатите // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1996. Т. 122, №8. С. 238-240.
7. Кошелева И.В., Голембиовская И.В. Лечебные и реабилитационные возможности биоокислительной терапии // Практическая хирургия и косметология. 2015. №1. С. 86-95.
8. Медицинский озон и препараты бактериофагов как важное звено в комплексной терапии хронического неспецифического эндометрита / Г.О. Гречканев, Т.М. Мотовилова, Т.С. Качалина и др. // Российский вестник акушера-гинеколога. 2016. Т. 16, вып.5. С.46-49.
9. Оржеховская Н.С. Нейроно-глиальные отношения в некоторых полях лобной области мозга у детей на различных этапах жизни // Морфология. 2000. Т. 117, вып. 2. С. 22-25.
10. Сравнительный анализ действия газообразного и растворенного озона на состояние про- и антиоксидантных систем крови in vitro / А.Г. Соловьева, С.П. Перетягин, А.А. Мартусевич и др. // Биорадикалы и антиоксиданты. 2016. Том 3, №1. С.18-21.
11. Сорокин А.П., Стельников Г.В., Вазин А.Н. Адаптация и управление свойствами организма. М.: Медицина, 1977. 263 с.
12. Фетисов С.О., Алексеева Н.Т., Никитюк Д.Б. Качественная морфологическая оценка состояния нейронов спинномозговых узлов при регенерационном процессе в гнойной ране кожи // Журнал анатомии и гистопатологии. 2015. Т. 4, № 1. С. 60-66.
13. Технологии озонотерапии в системе активного хирургического лечения обожжённых / С.П. Перетягин, И.Ю. Арефьев , А.А. Стручков и др. // Биорадикалы и антиоксиданты. 2017. Том 4, №3. С. 9-11.
14. Хиден Х. Биохимические и функциональные взаимоотношения между нейро- ном и глие. // Генетический аппарат клетки и некоторые аспекты онтогенеза. М.: Наука, 1968. С.116-139.
15. Челноков А.А. Нейрональные тормозные сети спинного мозга (научный обзор) //Novainfo.ru. 2016. Т.3, №42. С. 23-47.
16. Шопф В.Д. Геологические доказательства оксигенного фотосинтеза и биотические изменения в ответ на «великую кислородную революцию» 2400 -2200 млн. лет назад (обзор) // Биохимия. 2014. Т.79, вып.3. С. 233-238.
17. Эрастов Е.Р. Морфофункциональная организация нейронов красного ядра при воздействии однократных двигательных нагрузок до «отказа» на фоне предварительного воздействия озонированного изотонического раствора // Биорадикалы и антиоксиданты. 2016. Том 3, №1. С.44 -47.
18.Cuadras J. Are glial cells involved in neurone membrane recycling // J. of Electron Microscopy. 1985. Vol. 34, №4. P. 419- 421.
19. Ozone therapy: clinical and basic evidence of its therapeutic potential / L. Re, M.N. Mawsouf, S. Menendez et al. // Вестник физиотерапии и курортологии, 2008. Т. 13., Вып.5. С. 16-25.
20. Kennedy G.E., Fok-Seang J. Studies on the development, antigenic phenotype and function of human glial cells in tissue culture // Brain. 1986. Vol.109, №6. Р. 1261 - 1278.
21. Schwartz A. Ozone and ozonated growth factors in the treatment of disc herniation and discartrosis of lumbar spine // Биорадикалы и Антиоксиданты. 2016. Том 3, №3. С. 154.
