CC BY
20
13. Wang, S. Comparison between the effects of hydrochlorothiazide and indapamide on the kidney in the hypertensive patients inadequately controlled with
losartan / S. Wang, J. Li, X. Zhou [et al.]. - Text: immediate // Journal Human Hypertension. - 2017. -Vol. 31. - N12. - P. 848-854.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 616.831.31-005.4.-092.913:618.33
Е. И. БОНЬ, Н. Е. МАКСИМОВИЧ, С. М. ЗИМАТКИН
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА КРЫС С СУБТОТАЛЬНОЙ И ТОТАЛЬНОЙ ИШЕМИЕЙ
Гродненский государственный медицинский университет, Гродно, Республика Беларусь
E. I. BON, N. E. MAKSIMOVICH, S. M. ZIMATKIN
MORPHOLOGICAL DISORDERS IN THE NEURONS OF THE RATS HIPPOCAMPUS WITH SUBTOTAL AND TOTAL ISCHEMIA
Grodno State Medical University, Grodno, Republic Belarus
РЕЗЮМЕ
Цель - сравнительный анализ гистологических изменений нейронов гиппокампа крыс в условиях субтотальной и тотальной ишемии.
Методика. Эксперименты выполнены на 20 самках беспородных белых крыс. Субтотальную церебральную ишемию моделировали путем перевязки обеих общих сонных артерий в условиях внутривенного тиопенталового наркоза. Тотальную церебральную ишемию моделировали путем декапитации. Забор головного мозга производился спустя один час и одни сутки после моделирования церебральной ишемии.
Результаты. При сравнительном анализе гистологических нарушений нейронов в условиях субтотальной и тотальной ишемии выявлено уменьшение их размеров и изменение формы, развитие перицеллюлярного отека. Выявленные при субтотальной ишемии спустя 1 сутки изменения в целом аналогичны нарушениям в группе с тотальной ишемией в течение 1 часа, но менее выражены.
Заключение. Полученные данные о гистологических изменениях нейронов коры головного мозга при субтотальной и тотальной церебральной
ишемии важны для дальнейшего изучения патогенеза ишемических повреждений головного мозга, создавая морфологическую базу для установления механизмов перехода нейронов из одного функционального состояния, обратимого, в другое - необратимое.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ГИППОКАМП, НЕЙРОНЫ, ИШЕМИЯ.
ABSTRACT
Objective. Comparative analysis of histological changes in neurons of the rats hippocampus under conditions of subtotal and total ischemia.
Methods. The experiments were performed on 20 females of outbred white rats. Subtotal cerebral ischemia was modeled by ligation of both common carotid arteries under conditions of intravenous thiopental anesthesia. Total cerebral ischemia was modeled by decapitation. Brain was taken one hour and one day after modeling cerebral ischemia.
Results. A comparative analysis of histological disorders of neurons in the conditions of subtotal and total ischemia revealed a decrease in their size and a change in shape, the development of pericellular edema. The changes detected during subtotal ischemia after 1 day
are generally similar to the disorders in the group with total ischemia within 1 hour, hut less pronounced.
Conclusion. The obtained data on histological changes in neurons of the cerebral cortex during subtotal and total cerebral ischemia are important for further study of the pathogenesis of ischemic brain damage, creating a morphological basis for establishing the mechanisms of transition of neurons from one functional state, reversible, to another, irreversible
KEY WORDS: HIPPOCAMPUS, NEURONS, ISCHEMIA.
ВВЕДЕНИЕ
Лидирующие позиции в структуре заболеваемости и смертности во всем мире занимают сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания. Ежегодно в мире от сердечно-сосудистых заболеваний умирает около 7 миллионов, а от це-реброваскулярных - около 6 миллионов человек [27]. В России частота инсульта колеблется от 460 до 560 случаев на 100 000 населения [1]. До 85 % всех инсультов обусловлено ишемией головного мозга (ИГМ), что предполагает необходимость проведения дальнейших исследований в этом направлении. Даже кратковременная ИГМ ведет к глубоким повреждениям нервной ткани по причине недостаточной оксигенации нейронов, снижения энергообразования, нарушения транспорта потенциал-определяющих ионов, изменения кислотно-основного состояния, эксайтотоксичности, окислительного стресса и апоптоза [9, 10]. При ИГМ происходит дистрофия нейронов, в которой выделяют несколько фаз. Вначале возникают молекулярные и ультраструктурные изменения, в большинстве случаев обратимые. Затем наблюдаются обратимые морфологические нарушения, которые включают умеренный гиперхроматоз и незначительное набухание нейронов. В заключение возникает ряд необратимых дистрофических нейронов, которые проявляются сморщиванием и выраженным набуханием нейронов с их последующим апоптозом и некрозом [7]. Ранее проведенные исследования по изучению морфологических нарушений нейронов головного мозга при субтотальной ишемии выявили уменьшение размеров их перикарионов
и увеличение количества гиперхромных и ги-перхромных сморщенных нейронов [3, 8]. Субтотальная ИГМ моделируется путем перевязки обеих общих сонных артерий (ОСА), несущих до 90 % крови к головному мозгу. Представляет интерес изучение в сравнительном аспекте морфологических изменений при субтотальной и тотальной ИГМ (ТИГМ). Последняя представляет собой полное прекращение его кровоснабжения по обеим сонным и обеим базилярным артериям.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - сравнительный анализ гистологических изменений нейронов поля СА1 гиппокампа крыс в условиях субтотальной и тотальной ишемии.
МЕТОДИКА
Эксперименты выполнены на 20 самках беспородных белых крыс массой 230 ± 20 г с соблюдением требований Директивы Европейского парламента и Совета № 2010/63/EU от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей. Субтотальную ИГМ моделировали путем перевязки обеих ОСА в условиях внутривенного тиопентало-вого наркоза (40-50 мг/кг) - группа СИГМ (n = 6). Тотальную церебральную ишемию моделировали путем декапитации - группа ТИГМ (n = 6). Забор ГМ производился спустя один час и одни сутки после компрессии ОСА. Контрольную группу составили ложнооперированные крысы аналогичных пола и массы - контроль (n = 6). После декапитации кусочки головного мозга фиксировали в жидкости Карнуа. Серийные парафиновые срезы окрашивали 0,1 % толуидиновым синим по методу Ниссля и на выявление рибонуклеопротеинов (РНП) по Эйнарсону.
Изучение гистологических препаратов, их микрофотографирование, морфометрию и денситометрию осадка хромогена в гистологических препаратах проводили с помощью цифровой видеокамеры (Leica DFC320, Германия), микроскопа Axioscop 2 plus (Zeiss, Германия) и программы анализа изображения ImageWarp (Bitflow, США). Локализацию гиппокампа в гистологических препаратах определяли с помощью стереотаксического атласа [2]. У каждого животного оценивали не менее 30 нейронов пятого слоя теменной коры, что обеспечивало достаточный объем выборки для последующего анализа. В парафиновых срезах определяли количество больших
даэдшш
кМ Vsis^VMY
А - контроль, Б - СИГМ 1 час, В - СИГМ 1 сутки, Г - ТИГМ1 час, Д - ТИГМ 1 сутки.
СИГМ - субтотальная ишемия
головного мозга. ТИГМ - тотальная ишемия головного мозга
Рисунок - Нейроны пирамидного слоя поля СА1 гиппокампа крыс. Цифровая микрофотография. Окраска по Нисслю. Ув. объектив х 40.
пирамидных нейронов на единицу площади срезов коры ГМ. Среди общего количества различали клетки по интенсивности окраски цитоплазмы (хроматофилии): нормохромные - умеренно окрашенные, гиперхромные - темные, гиперхромные сморщенные - очень темные, с деформированными перикарионами, гипохромные - светлоокрашенные, клетки-тени - почти прозрачные, а также гиперхромные сморщенные нейроны с перицел-люлярным отеком. Подсчитывали количество клеток каждого типа на 1 мм2 ткани мозга. Для изучения размеров и формы перикарионов нейронов измеряли их площадь, форм-фактор и фактор элонгации.
Полученные данные анализировали методами непараметрической статистики с помощью программы Statistica 10.0 для Windows (StatSoft, Inc., США). Результаты представлены в виде Me (LQ; UQ), где Me - медиана, LQ - значение нижнего квартиля; UQ - значение верхнего квартиля. Различия между показателями контрольной и опытной групп считали достоверными при р < 0,05 (Mann -Whitney U-test) [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При изучении изменения хроматофилии цитоплазмы нейронов у крыс с СИГМ спустя 1 час отмечалось уменьшение количества нор-мохромных нейронов на 35 % (р < 0,05), а спустя
1 сутки - на 62 % (р < 0,05), по сравнению с показателями в контрольной группе. В группе ТИГМ они полностью отсутствовали (рис.).
Это сопровождалось увеличением количества патологических форм нейронов: гиперхромных сморщенных, нейронов с перицеллюлярным отеком и клеток-теней.
При одночасовой ИГМ, по сравнению с показателями в контроле, в группе СИГМ количество гиперхромных нейронов увеличилось на 77 %, гиперхромных сморщенных - на 95 % (р < 0,05), клеток-теней - на 100 % (р < 0,05). У крыс с ТИГМ количество гиперхромных нейронов уменьшилось на 40 % (р < 0,05), в то время как количество гиперхромных сморщенных нейронов возросло на 99 % (р < 0,05), клеток-теней - на 100 % (р < 0,05), появились отечные набухшие нейроны (р < 0,05). При этом количество гиперхромных нейронов в группе ТИГМ было на 86 % меньше (р < 0,05), а гиперхромных сморщенных нейронов - на 82 % больше (р < 0,05), по сравнению с показателями в группе СИГМ.
При суточной ИГМ, по сравнению с показателями в контрольной группе, в группе СИГМ количество гиперхромных нейронов увеличилось на 71 %, гиперхромных сморщенных клеток - на 75 % (р < 0,05), клеток-теней - на 100 % (р < 0,05), в условиях ТИГМ гиперхромных нейронов не наблюдалось,
количество гиперхромных сморщенных нейронов и клеток-теней существенно не отличалось от контрольных значений, но большую долю клеточной популяции составили нейроны с перицеллюляр-ным отеком (2680 (2479; 3082) на 1 мм2).
Количество нейронов с перицеллюлярным отеком в группе СИГМ было меньше на 85 % (р < 0,05), по сравнению с показателями в группе ТИГМ.
Кроме изменений хроматофилии изучали изменения размеров (площадь (Б)) и формы (форм-фактор, фактор элонгации) нейронов.
При одночасовой ИГМ, по сравнению с показателями в контрольной группе, у крыс с СИГМ и ТИГМ отмечали уменьшение Б перикарионов на 49 % (р < 0,05) и 51 % (р < 0,05), форм-фактора - на 22 % (р < 0,05) и 33 % (р < 0,05), и увеличение фактора элонгации на 20 % (р < 0,05) и 33 % (р < 0,05), соответственно (табл.).
При этом, по сравнению с показателями в группе СИГМ, в группе ТИГМ Б нейронов существенно не менялась, форм-фактор уменьшился на 14 % (р < 0,05), а фактор элонгации увеличился на 17 % (р < 0,05). Это свидетельствует о более выраженном водно-электролитном дисбалансе и более глубоких повреждениях цитоскелета нейронов у крыс с ТИГМ.
При ИГМ продолжительностью одни сутки в группе СИГМ и ТИГМ Б нейронов уменьшилась на 68 % (р < 0,05) и на 76 % (р < 0,05), форм-фактор - на 33 % (р < 0,05) и на 45 % (р < 0,05), а фактор элонгации возрос на 30 % (р < 0,05) и на 48 % (р < 0,05) соответственно.
По сравнению с одночасовой ИГМ, в группе СИГМ Б нейронов при суточной ИГМ уменьшилась на 37,5 % (р < 0,05), а в группе ТИГМ - на 52 % (р < 0,05), форм-фактор уменьшился на 25 % (р < 0,05) в группе СИГМ, а в группе ТИГМ -изменений данного показателя не отмечалось (р > 0,05). Фактор элонгации же увеличился в группе СИГМ спустя 1 сутки ишемии на 12 % (р < 0,05), по сравнению с одночасовой СИГМ, а в группе ТИГМ - на 22 % (р < 0,05). Эти результаты свидетельствуют о прогрессировании нарушений систем регуляции водно-электролитного баланса клетки и усугублении повреждения ци-тоскелета нейронов.
Изменение содержания рибонуклеопротеинов
В условиях ИГМ в цитоплазме нейронов гип-покампа крыс выявлено значительное увеличение содержания в обеих группах РНП (табл.). При одночасовой ИГМ, по сравнению со значениями в контрольной группе, у крыс с СИГМ содержание РНП увеличилось на 39 % (р < 0,05), в группе ТИГМ - на 58 % (р < 0,05).
При суточной ИГМ у крыс с СИГМ и ТИГМ содержание РНП увеличилось на 47 % (р < 0,05), по сравнению со значениями в контрольной группе.
При этом содержание РНП в группе ТИГМ было больше на 32 % (р < 0,05), по сравнению со значениями у крыс с СИГМ при одночасовой ишемии. Значимых различий между значениями РНП в группах СИГМ и ТИГМ при суточной ИГМ не наблюдалось (р > 0,05).
Морфологические изменения (уменьшение размеров и деформация перикарионов нейронов, появление нейронов с периферическим отеком), выявленные в условиях ТИГМ спустя 1 сутки после моделирования церебральной ишемии, в целом аналогичны нарушениям в группе СИГМ при 1-часовой ишемии, но более выражены. Так, в группе ТИГМ после 1-часовой ишемии отсутствовали нормохромные нейроны, практически не встречались гиперхромные, большую долю клеточной популяции составляли гиперхромные сморщенные нейроны. В соответствии с данными литературы изменения размеров и формы нейронов обусловлены водно-электролитными нарушениями, а также денатурацией белков ци-тоскелета нейронов [4, 11].
Полученные результаты согласуются с данными предыдущих исследований, в которых также отмечалось уменьшение размеров и сморщивание нейронов в коре больших полушарий головного мозга крыс в условиях одночасовой СИГМ [3, 8].
Спустя сутки после моделирования тотальной церебральной ишемии наблюдалось превалирование нейронов с перицеллюлярным отеком, тогда как в группе СИГМ такие клетки составили только 16 % от общего количества нейронов.
При тотальной церебральной ишемии нейроны с начальными признаками гиперхромии
Таблица - Размеры (площадь), показатели, характеризующие форму перикарионов нейронов теменной коры крыс и содержаниерибонуклеопротеинов (РНП) в цитоплазме нейронов, Ме
Группы Площадь, мкм2 Форм-фактор, ед. Фактор элонгации, ед. Содержание РНП, ед.
Контроль 109 (100; 122) 0,9 (0,9; 0,9) 1,2 (1,1; 1,2) 0,16 (0,14; 0,165)
СИГМ 1 час 56 (55; 57)* 0,7 (0,7; 0,8)* 1,5 (1,5; 1,6)* 0,26 (0,23; 0,28)*
1 сутки 35 (28; 46)* 0,6 (0,6; 0,7)* 1,7 (1,7; 1,8)* 0,3 (0,3; 0,3)*
ТИГМ 1 час 54 (50; 60)*+ 0,6 (0,5; 0,6)* 1,8 (1,8; 1,9)* 0,38 (0,37; 0,4)*+
1 сутки 26 (24; 28)*+ 0,5 (0,5; 0,6)* 2,3 (2; 2,4)*+ 0,3 (0,27; 0,37)*
Примечания: * - р < 0,05 различия достоверны по сравнению с показателями в контроле;* - р < 0,05 по сравнению с показателями в группе СИГМ; СИГМ - субтотальная ишемия головного мозга; ТИГМ - тотальная ишемия головного мозга.
спустя 1 час ИГМ превращаются в сморщенные гиперхромные нейроны с последующим коллик-вационным и коагуляционным некрозом или апоптозом спустя 1 сутки [4].
Гиперхромные нейроны расцениваются как гипоксически-измененные клетки [4, 6, 11]. Появление сморщенных темных клеток при гипок-сических и аноксических состояниях является универсальным проявлением патологических состояний нейронов, отражающим тяжесть повреждения вследствие глубокого энергодефицита, вызванного повреждением мембран, изменением водно-электролитного баланса и кислотно-основного состояния, ведущих к необратимым последствиям [4, 6, 7].
На электронно-микроскопическом уровне в цитоплазме гиперхромных сморщенных нейронов наблюдается уплотнение органелл. При этом их ядро уменьшено в объеме, что приводит к увеличению плотности расположения свободных рибосом (соответственно и повышению концентрации РНП) и гиперхроматозу. Отмечается смещение ядрышка к периферии ядра и увеличение концентрации РНП вследствие их выхода из ядрышка и преобладание свободных рибосом над связанными. В гиперхромных сморщенных нейронах подавляются обменные процессы, в ядре блокируется выведение рибонуклеопротеинов в цитоплазму [11]. Эти изменения являются причиной более интенсивного поглощения красителя [4, 6, 7, 11].
Для поздних этапов ишемии головного мозга характерно развитие отека нейронов, пикноза ядер, деструкции органелл, распада нейрофи-брилл и нейропиля [6, 7].
Наблюдаемые изменения нейронов (сморщивание и выраженное набухание) относятся к необратимым дистрофическим нарушениям и являются признаком некроза [7].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, при сравнительном анализе гистологических нарушений нейронов поля СА1 гиппокампа крыс в условиях субтотальной и тотальной ишемии выявлено уменьшение их размеров и изменение формы, развитие пери-целлюлярного отека. Выявленные при СИГМ спустя 1 сутки изменения в целом аналогичны нарушениям в группе с ТИГМ в течение 1 часа, но менее выражены. Так, при ТИГМ продолжительностью 1 час отсутствовали не только нормохромные, но и гиперхромные нейроны, большую долю клеточной популяции составляли гиперхромные сморщенные нейроны. Спустя сутки у крыс с ТИГМ наблюдалось превалирование нейронов с периферическим отеком, тогда как в группе СИГМ они составили только 16 % от общего количества.
Полученные данные о гистологических изменениях нейронов коры головного мозга при субтотальной и тотальной церебральной ишемии важны для дальнейшего изучения патогенеза ишемических повреждений головного мозга, создавая морфологическую базу для установления механизмов перехода нейронов из одного функционального состояния, обратимого, в другое - необратимое.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Батин, Н. В. Компьютерный статистический анализ данных : учебно-методическое пособие /
Н. В. Батин. - Минск : Институт подготовки научных кадров Национальной академии наук Беларуси, 2008. - 235 с. - ISBN978-985-6820-13-0. -Текст: непосредственный.
2. Бонь, Е. И. Микроскопическая организация изокор-текса крысы/Е. И. Бонь, С. М. Зиматкин. - Текст: непосредственный // Новости медико-биологических наук. - 2017. - № 4. - С. 80-88.
3. Бонь, Е. И. Морфофункциональные нарушения в гиппокампе крыс при субтотальной ишемии / Е. И. Бонь, Н. Е. Максимович, С. М. Зиматкин. -Текст: непосредственный//Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - 2018. -№ 1. - С. 24-29.
4. Зиматкин, С. М. Темные нейроны мозга / С. М. Зиматкин, Е. И. Бонь. - Текст: непосредственный //Морфология. - 2017. - № 6. - С. 81-86.
5. Каркищенко, Н. Н. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Н. Н. Каркищенко, С. В. Грачева. - Москва : Профиль-2С, 2010. - 241 с. - ISBN 978-5-903950-10-2. - Текст: непосредственный.
6. Семченко, В. В. Постаноксическаяэнцефалопатия/ В. В. Семченко, С. С. Степанов, Г. В. Алексеева. -
УДК 611.37
Омск: Ом. гос. мед. акад., 1999. - 448 с.: ил. - ISBN 5-87367-101-Х. - Текст: непосредственный.
7. Ярыгин, Н. Е. Патологические и приспособительные изменения нейрона / Н. Е. Ярыгин, Н. Н. Ярыгин. -Москва : Медицина, 1973. - 190 с. - Текст: непосредственный.
8. Bon, L. I. Effects of experemental cerebral ishemia on metabolic characteristics of parietal cortex neurons /L. I. Bon, N. Ye. Maksimovich, S. M. Zimatkin. - Text: immediate // Bioprocess Engineering. - 2018. - N 2 (1). - P. 1-5.
9. Chen, H. The role of Na-K-Cl co-transporter in cerebral ischemia / Н. Chen. - Text: immediate //Neurol. Res. - 2005. - Vol. 27. - P. 280-286.
10. Clemens, J. A. Cerebral ischemia:gene activation, neuronal injury, and the protective role of antioxidants / J. A. Clemens. - Text: immediate // Free Radic. Biol. Med. - 2000. - Vol. 28. - P. 1526-1531.
11. Gallyas, F. Supravital microwave experiments support that the formation of «dark» neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system /
F. Gallyas, J. Pal, P. Bukovics. - Text : immediate // Brain Research. - 2009. - N1270. - P. 152-156.
12. Paxinos, G. The Rat Brain in stereotaxic coordinates /
G. Paxinos, C. Watson. - Academic Press, Australia, 1998. - 242 p. - Text: immediate.
И. И. КАГАН1, А. М. АДЕГАМОВА2
ПРИЖИЗНЕННАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ТОПОГРАФИИ ОБОДОЧНОЙ КИШКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТЕЛА
1 - ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России
2 - Оренбургская областная клиническая больница, Оренбург
I. I. KAGAN1, A. M. ADEGAMOVA2
INDIVIDUAL VARIABILITY OF THE COLON TOPOGRAPHY IN DEPENDENCE FROM THE SPACE POSITION OF THE BODY
1 - FSBEI HE «Orenburg State Medical University» of the Ministry of Health of Russia
2 - Orenburg Regional Clinical Hospital, Orenburg
РЕЗЮМЕ
В статье представлен статистический анализ ирригограмм 34 больных без признаков патологии ободочной кишки, полученных при горизонтальном и вертикальном положениях тела. Установлено, что при изменении положения тела
с горизонтального на вертикальное наблюдаются индивидуально различные смещения вниз поперечной ободочной кишки, правого и левого изгибов от минимального в пределах от менее одного позвонка до высоты тел трех позвонков. Все варианты таких смещений происходят
