CC BY
10Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
УДК 616.092.4 https://doi.org/10.33619/2414-2948/81/17
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ЖИВОТНЫХ ПОД ВЛИЯНИЕМ БАРОКАМЕРНОЙ ГИПОКСИИ
©Алдашукуров Ы. А., ORCID: 0000-0003-4922-4673, Ошский государственный университет,
г. Ош, Кыргызстан, aldashukurov77@mail.ru ©Тухватшин Р. Р., ORCID: 0000-0003-0525-9604, д-р мед. наук, Киргизская государственная медицинская академия им. И.К. Ахунбаева, г. Бишкек, Кыргызстан, rtuhvatshin@rambler.ru
MORPHOLOGICAL CHANGES IN THE BRAIN IN ANIMALS UNDER THE INFLUENCE OF PRESS CHAMBER HYPOXIA
©Aldashukurov Y., ORCID: 0000-0003-4922-4673, Osh State University, Osh, Kyrgyzstan, aldashukurov77@mail.ru ©Tukhvatshin R., ORCID: 0000-0003-0525-9604, Dr. habil, I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy, Bishkek, Kyrgyzstan, rtuhvatshin@rambler.ru
Аннотация. Предметом исследования стало изучение головного мозга лабораторных крыс. Целью исследования является изучение морфологических изменений нейронов головного мозга у животных под воздействием острой гипоксии. Изучение этой проблемы представляет значительный интерес с точки зрения познания физиологических закономерностей интегративного ответа организма на воздействие экстремальных факторов окружающей среды. Несмотря на более чем столетнюю историю систематического изучения гипоксии, в этой области до сих пор существует ряд принципиальных вопросов, требующих ответа. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что в строме оказались отек и набухания, отек перицеллюлярный, в виде пустот вокруг клеточных элементов, как нервных, так и нейросекреторных. Дистрофические изменения серого вещества коры головного мозга отмечаются в верхней зоне, то есть в зоне, расположенной ближе к мягкой мозговой оболочке. Признаки повреждения нейроцитов встречались во всех слоях мозжечка и видны как в клетках молекулярного, ганглионарного, так и зернистого слоев. Поражения сосудистой стенки проявлялись в виде гомогенизации сосудистой стенки, когда структура стенки не прослеживалась. Именно в таких тканях сосуда отмечались выраженные параваскулярные отеки, небольшие экстравазаты. Изменения в сосудах более крупного калибра не так ярко выражены, хотя они также полнокровны и застойны. В ткани мозга также выражен периваскулярный и перицелюлярный отек.
Abstract. In this paper, the subject of research is the study of the brain of laboratory rats. The aim of the study is to study the morphological changes in brain neurons in animals under the influence of acute hypoxia. The study of this problem is of considerable interest from the point of view of understanding the physiological patterns of the body's integrative response to the impact of extreme environmental factors. Despite more than a century of systematic study of hypoxia in this area, there are still a number of fundamental questions that need to be answered. The results of the experimental studies showed that, in the stroma, there were edema and swelling, pericellular edema, in the form of voids around the cellular elements, both nervous and neurosecretory. Dystrophic changes in the gray matter of the cerebral cortex are noted in the upper zone, that is, in the zone located closer to the pia mater. Signs of damage to neurocytes were found in all layers of the cerebellum and are visible both in the cells of the molecular, ganglionic, and granular layers.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
The lesions of the vascular wall were manifested as homogenization of the vascular wall, when the structure of the wall was not traced. It was in such tissues of the vessel that pronounced paravascular edema and small extravasations were noted. Changes in vessels of a larger caliber are not so pronounced, although they are also full-blooded and stagnant. Perivascular and pericellular edema is also expressed in the brain tissue.
Ключевые слова: кора, мозжечок, гипоталамус, гипоксия, дистрофия, нейроны.
Keywords: cortex, cerebellum, hypothalamus, hypoxia, dystrophy, neurons.
Гипоксия - типовой патологический процесс, характеризующийся снижением содержания кислорода в крови (гипоксемией) и тканях, развитием комплекса вторичных неспецифических метаболических и функциональных расстройств, а также реакцией адаптации [5]. В настоящее время много внимания уделяется изучению интервально-ритмической тренировки организма. Из всех органов наиболее чувствительными к нехватке в организме кислорода являются головной мозг и сердце [6]. В то же время под влиянием гипоксии имеют место вариации биоэлектрической активности коры головного мозга, а при подъеме на высоту происходят изменения многих показателей электрокардиограммы. Есть сведения, однозначно свидетельствующие о существовании взаимосвязи между такими показателями, как биоэлектрическая активность нейронов и значение напряжения кислорода [7]. Однако этих данных недостаточно для достоверного утверждения о существовании прямой положительной корреляции между концентрацией кислорода в коре головного мозга и динамикой электрокортикограммы, вследствие того что они относятся к импульсной электрической активности отдельных нейронов, и этот факт имеет большое значение [8].
Цели и задачи: изучить морфологических изменений нейронов головного мозга у животных под воздействием острой гипоксии. Получить сведения о изменение структур нейронов головного мозга у животных под воздействием барокамерной гипоксии на высоте 6000 метров над уровнем море.
Материалы и методы исследования Эксперименты были проведены на 16 белых лабораторных крысах с соблюдением Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации от 2000 г. Все животные были разделены на 2 группы. Первую контрольную группу составили 8 крыс, во вторую экспериментальную группу вошли 8 крыс получившие острую гипоксию. Моделирование острой гипоксии осуществлялось в барокамере. Подъем животных длился 15 минут, с постепенным повышением высоты со скоростью 5-6 метров в секунду до 6000 метров над уровнем моря [1]. Содержались в стандартных условиях вивария масса животных к началу эксперимента составляла 150-220 г. Уход и содержание экспериментальных животных были стандартными - 12 часовой период освещения при комнатной температуре (18-22°С). В течение всего периода проведения экспериментов крысы содержались в пластмассовых контейнерах размером 60* 30* 20 по 8 животных в каждой [2].
Методика подготовки гистологических срезов проводилась в республиканской лаборатории патологической анатомии. Крыс забивали под нембуталовым наркозом в соответствии с этическими нормами, декапитировали, извлекали мозг и помещали в морозильник на один день. После этого выделяли срезы коры головного мозга, мозжечка и гипоталамуса [3]. Фиксировали в 10-15% формалине в течение 24 часа, в спирт-формалине — 24 часа, в жидкости Карнуа — 2-4 часа, в 96 % спирте — 24 часа. Затем заливали в парафин
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
и наклеивали в колодки. Из парафиновых блоков изготавливали микроскопические срезы толщиной 5-7 микрон и окрашивали серебрение по Футу на предметном стекле. Окраску проводили по схеме: 1) окрашивали при комнатной температуре; 2) споласкивали в водопроводной воде 1-2 минуты; 3) дифференцировали чистым 96 % спиртом; 4) просветляли в эвкалиптовом масле; 5) промывали ксилолом; 6) заключали в бальзам [4].
Результаты и обсуждение
Головной мозг экспериментальных животных данной группы вначале был изучен макроскопически. В отличие от нормы мозг подопытных животных полнокровный, вещество мозга плотно заполнял полость черепа, поверхность его сглажена, мягкая мозговая оболочка прозрачная, более плотно прилегает к ткани мозга. При выделении гипоталамической области для гистологического исследования отмечается резкое полнокровие сосудов сосудистого сплетения желудочков и некоторое повышение количества спинномозговой жидкости в желудочках. При вскрытии их жидкость выходила с напором, хотя полости желудочков были не расширены. Очаговых изменений не было. Данные изменения свидетельствовали о более выраженной реакции сосудов головного мозга на гипоксию.
Мягкая мозговая оболочка представлена прослойками продольно расположенных коллагеновых и эластических волокон, между которыми видны уплощенные единичные клетки. Структура волокон в целом сохранена, однако в отдельных наблюдениях отмечается очаговое утолщение оболочки, где структура волокон не просматривается.
Серое вещество коры головного мозга представлено несколькими слоями нейроцитов и их отростками, которые видны при окраске по Футу. Нейроциты различной формы и размеров, в зависимости от зоны локализации и по структуре незначительно отличаются от нормы. Чаще всего нейроциты подвергались дистрофическим изменениям в верхней зоне, то есть в зоне расположенной ближе к мягкой мозговой оболочке. Здесь чаще, чем в других зонах, встречались нервные клетки с явными признаками повреждения в виде изменения размеров и количества гранул самих нейроцитов. В отдельных нервных клетках сохранилась только клеточная оболочка в виде тонкой мембраны, при отсутствии ядра и хроматина. Надо обратить внимание, на то, что деструктивные изменения в нейроцитах более выражены в тех случаях, когда выражен перицелюллярный отек. В верхней части серого вещества коры также выражен отек — набухание, в 3-х наблюдениях этой группы отмечалось выраженное сетчатое разрежение с выпадением вещества мозга (Рисунок 1).
Нейроциты глубоких слоев коры головного мозга сохранились намного лучше, чем аналогичные клетки поверхностных слоев. Здесь четко просматриваются большие пирамидальные нейроциты и многоформныенейроциты. Дистрофические изменения в них выражены значительно слабее и проявляются в виде вакуолизации цитоплазмы или в некоторой смазанности клеточных мембран. В отличие от нейроцитов, локализованных под мягкой мозговой оболочкой вокруг пирамидальных и гиганто-пирамидальных нейроцитов, не отмечено перицелюллярного отека (Рисунок 2).
При окраске по Футу отчетливо просматриваются отростки пирамидальных и гиганто-пирамидальных нейроцитов без каких-либо изменений. Местами отростки как бы прерываются и создается впечатление разрушения их. Проследить отростки нейроцитов невозможно на всем их протяжении, так как они представляют образования, имеющие извилистый ход. Структура мозжечка сохранена и отчетливо просматриваются все слои нейроцитов корковой части органа. В отличие от коры головного мозга, в клетках коры мозжечка изменения дистрофического характера выражены значительно слабее.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
Рисунок 1. Морфологическое состояние Рисунок 2. Морфологическое состояние
гиппокампа при гипоксии. Деструкция мозжечка при гипоксии. Гигантопирамидальный
нейроскреторных клеток. Окраска Г+Э. слойнейроцитов. Отек глии. Окраска Г+Э.
Увеличение х 460 Увеличение х 460
Оболочка мозжечка, так же, как и коры, представлена прослойками соединительнотканных волокон различной толщины, структура которых на всем протяжении отчетливо просматривается. В единичных клетках коры отмечается явления дистрофии в виде смазанности клеточных оболочек, перицелюллюярных отеков, изменения размеров и число хроматина в нейроцитах.
Какой-либо закономерности в проявлениях дистрофии не обнаруживались, признаки повреждения нейроцитов встречались во всех слоях и видны как в клетках молекулярного, ганглионарного, так и зернистого слоев.
Перицеллюлярный отек наиболее отчетливо выражен вокруг корзинчатых нейроцитов. Большая часть данных клеток обычного строения, однако встречаются и нейроциты значительно уменьшенные в размерах.
Оценить данное явление как вариант нормы и как следствие воздействия гипоксии затруднительно. Видимо это вариант нормы, так как корзинчатые мелкие клетки сохранили все «атрибуты» данных клеток, включали до нескольких отростков. Изменения в сосудистой системе и связанные с ней сдвиги в ткани мозга были наиболее выраженными и яркими во всей морфологической картине. Они имели место во всех 8-ми наблюдениях и были однотипными. Вне зависимости от зоны гипоталамуса, кровеносные сосуды резко полнокровны, причем, чем меньше диаметр сосудов, тем выраженное полнокровие. Сосуды небольшого калибра и капилляры растянуты, стенки их истончены, эндотелий местами слущен. Просвет сосудов выполнен обычной кровью, но в отдельных сосудах только плазма без форменных элементов.
В 4 наблюдениях в капиллярах просматривались склеившиеся эритроциты «сладж -феномен», что не наблюдалось в предыдущей группе. Поражения сосудистой стенки проявлялись в виде гомогенизации сосудистой стенки, когда структура стенки не прослеживалась. Именно в таких ткани сосуда отмечались выраженные параваскулярные отеки, а в 3х случаях из 8ми с краев, небольшие экстравазаты. Изменения в сосудах более крупного калибра не так ярко выражены, хотя они также полнокровны и застойны. В ткани мозга данной группы также выражен периваскулярный и перицелюлярный отек.
Таким образом, просматривается четкая связь нарушений кровенаполнения и изменения сосудистых стенок с отеком и кровоизлиянием в их строме. Отмечено, что сосудистые
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
изменения, связанные с гипоксией, развиваются быстрее. Таким образом, недостаток кислорода приводит к более выраженным и ранним изменениям, прежде всего в сосудистом русле. А изменения в ткани мозга вторичны.
При гистологическом исследовании выявлены изменения количественного соотношения функционально активных, крупных нейросекреторных клеток и малоактивных мелких клеток. Причем в функционально активных клетках картина разная; в одних обычное содержимое гранул в гипоталамусе, в других их количество увеличено. Число мелких функционально малоактивных клеток визуально больше, чем в контрольной группе. Обращает внимание однородность в цитоплазме малых клеток, различность в клеточной мембраны. Отмечается нарушения локализации и соотношения клеток и стромы, то есть дискомплексация ткани. Несмотря на изменение секреторных и нервных клеток, все же превалирующее количество клеток обычного строения.
Состояние нейросекреторных и других клеток с отклонениями от нормы можно оценить как дистрофические, то есть как проявление поломки, которые охватили, прежде всего функционально активную часть клеточных элементов, причем реакция была неоднозначной; в одних — признаки активации, усиления функции, увеличения числа гранул; в других - явления дегрануляции, или слияние гранул, укрупнения и гомогенизация их. В малых клетках такие изменения практически не выражены.
Выводы
При острой гипоксии более выраженные патологические структурные сдвиги отмечаются в гипоталамусе, особенно в его нейросекреторной части.
Структурные сдвиги в строме выражены слабее, чем в сосудах и секреторных элементах. Основными, выходящими на передний план, изменениями в строме оказались отек и набухания, отек перицеллюлярный, в виде пустот вокруг клеточных элементов, как нервных, так и нейросекреторных. Обращает внимания, что явления дистрофии в виде дегрануляции, распада ядер, более выражены в клетках, вокруг которых значительный отек. Видимо повреждение клеток и перицелюллярный отек взаимосвязаны. Помимо перицелюллярного отека имел место и отек стромы, который выражен в разных зонах гипоталамуса по-разному. Местами отмечается «выпадение» участков ткани мозга или их разрежение, либо отсутствие структурных элементов.
Список литературы:
1. Гущин Я. А., Мужикян А. А. Влияние фиксирующих жидкостей на микроскопическую структуру органов мелких лабораторных животных // Международный вестник ветеринарии. 2014. №3. С. 88-95.
2. Гущин Я. И., Мужикян А. А. Влияние различных методов эвтаназии на гистологическую картину легких мелких лабораторных животных // Международный вестник ветеринарии. 2014. №4. С. 96-104.
3. Кумара Г. Л. Иммуногистохимические методы. М., 2011. 223 с.
4. Мужикян А. А., Макарова М. Н., Гущин Я. А. Особенности патологоанатомического исследования группы экспериментальных животных // Международный вестник ветеринарии. 2014. №1. С. 75-80.
5. Мужикян А. А., Макарова М. Н., Гущин Я. А. Особенности гистологической обработки органов и тканей лабораторных животных // Международный вестник ветеринарии. 2014. №2. С. 103-109.
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №8. 2022
https://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/81
6. Молов А. А., Шхагумов К. Ю., Борукаева И. Х., Абазова З. Х., Костюченко Л. Н. Адаптация головного мозга и сердца к недостатку кислорода // Современные проблемы науки и образования. 2019. №2. С. 133-133.
7. Рыбакова А. В., Макарова М. Н. Санитарный контроль экспериментальных клиник (вивариев) в соответствии с локальными и международными требованиями // Международный вестник ветеринарии. 2015. №4. С. 81-89.
8. McInnes E. (ed.). Pathology for toxicologists: principles and practices of laboratory animal pathology for study personnel. - John Wiley & Sons, 2017.
References:
1. Gushchin, Ya. A., & Muzhikyan, A. A. (2014). Vliyanie fiksiruyushchikh zhidkostei na mikroskopicheskuyu strukturu organov melkikh laboratornykh zhivotnykh. Mezhdunarodnyi vestnik veterinarii, (3), 88-95. (in Russian).
2. Gushchin, Ya. I., & Muzhikyan, A. A. (2014). Vliyanie razlichnykh metodov evtanazii na gistologicheskuyu kartinu legkikh melkikh laboratornykh zhivotnykh. Mezhdunarodnyi vestnik veterinarii, (4), 96-104. (in Russian).
3. Kumara, G. L. (2011). Immunogistokhimicheskie metody. Moscow. (in Russian).
4. Muzhikyan, A. A., Makarova, M. N., & Gushchin, Ya. A. (2014). Osobennosti patologoanatomicheskogo issledovaniya gruppy eksperimental'nykh zhivotnykh. Mezhdunarodnyi vestnik veterinarii, (1), 75-80. (in Russian).
5. Muzhikyan, A. A., Makarova, M. N., & Gushchin, Ya. A. (2014). Osobennosti gistologicheskoi obrabotki organov i tkanei laboratornykh zhivotnykh. Mezhdunarodnyi vestnik veterinarii, (2), 103-109. (in Russian).
6. Molov, A. A., Shkhagumov, K. Yu., Borukaeva, I. Kh., Abazova, Z. Kh., & Kostyuchenko, L. N. (2019). Adaptatsiya golovnogo mozga i serdtsa k nedostatku kisloroda. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, (2), 133-133. (in Russian).
7. Rybakova, A. V., & Makarova, M. N. (2015). Sanitarnyi kontrol' eksperimental'nykh klinik (vivariev) v sootvetstvii s lokal'nymi i mezhdunarodnymi trebovaniyami. Mezhdunarodnyi vestnik veterinarii, (4), 81-89. (in Russian).
8. McInnes, E. (Ed.). (2017). Pathology for toxicologists: principles and practices of laboratory animal pathology for study personnel. John Wiley & Sons.
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 02.0 7.2022 г. 07.0 7.2022 г.
Ссылка для цитирования:
Алдашукуров Ы. А., Тухватшин Р. Р. Морфологические изменения головного мозга у животных под влиянием барокамерной гипоксии // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8. №8. С. 135-140. https://doi.org/10.33619/2414-2948/81/17
Cite as (APA):
Aldashukurov, Y., & Tukhvatshin, R. (2022). Morphological Changes in the Brain in Animals Under the Influence of Press Chamber Hypoxia. Bulletin of Science and Practice, 8(8), 135-140. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/81/17
