CC BY
115
©СА. Лобанов, Т.Ф. Емелева, А.В. Данилов, Е.В. Данилов, С.К. Асаева, Г.Ф. Арсланова, 2006 УДК 612.827
С.А. Лобанов, Т.Ф. Емелева, А.В. Данилов, Е.В. Данилов, С.К. Асаева, Г.Ф. Арсланова МОЗЖЕЧОК И ВНЕШНИЕ ФАКТОРЫ
Башкирский государственный педагогический университет, Уфа
Целью работы явилось исследование морфофункционалъных особенностей мозжечка при суммарном действии факторов внешней среды: гиподинамии, алкоголя и пониженной температуры.
Материал и методы, Проведены комплексные гистологические, гистохимические, электронно-микроскопические исследования мозжечка.
Суммарное действие факторов среды оказывает существенное влияние на мозжечок. Выявлены дистрофические и дегенеративные изменения. Прослежена динамика содержания гликозаминогликанов, выявлено изменение их соотношения. Этот феномен прослеживается как в клетках, так и межклеточном матриксе. Электронная микроскопия показала структурно функциональные изменения внутриклеточных структур, их динамику. Отмечены выраженные расстройства микроциркуляции мозжечка.
Ключевые слова: мозжечок, нейроны, гистоцитохимия, гликозаминогликаны, микроциркуляция, гипокинезия, гипотермия.
SA Lobanov, T.F. Emeleva, A.V. Danilov, E.V. Danilov, S.K. Asaeva,G.F. Arslanova CEREBELLUM AND EXTERNAL FACTORS
The purpose of work was research morph Junctionalfeatures ofa cerebellum at total action of factors ofan environment: hypody-namics, alcohol and the lowered temperature.
Material and methods. Electronic-microscopic complexgistochemical, gistological researches of a cerebellum are lead
Overall influence of environmental factors affects vitally on a cerebellum. Dystrophic and degenerative changes have been discovered. The dynamics of glycosaminoglicans and alteration oftheir correlation have been discovered. This phenomenon is observed both in cells and in intercellular matrix. Electronic microscopic analysis has shown functional and structural changes in intercellular structures and their dynamics. An acute form of cerebellum microcirculation disorder has been recorded.
Key words: a cerebellum, neurons, gistocytochemistry, glycosaminoglicans, microcirculation, lowered temperature.
Факторы внешней среды на нервную систему в целом, а на мозжечок в частности оказывают не только позитивно, но и негативное влияние [1,2,4,5]. Это ведет к структурным и функциональным изменениям как в самом мозжечке, так и в иннервируемых им тканях [1,3]. Целью работы явилось исследование морфофункциональных особенностей мозжечка при суммарном действии факторов внешней среды: гиподинамии, алкоголя и пониженной температуры.
Материал и методы
Для изучения были проведены комплексные исследования мозжечка: (гистологические - окраска препаратов гематоксилин-эозином, метиленовой и толуидиновой синью, гистохимические - окраска препаратов альциановым синим при разных рН и молярностях с последующим метилированием и ферментативным контролем, электронная микроскопия и электронная гистохимия).
Результаты и обсуждение Анализ результатов показал, что в первые трое суток основная масса нервных клеток и нервных проводников остается практически без видимых изменений (рис.1). Однако в этот период по данным электронно-микроскопических исследований прослеживаются нервные волокна с пограничными изменениями в виде наплывов нейроплазмы, неровностей контуров и участков дисхромазии. Проведенные комплексные морфологические исследования позволили установить, что уже в ранние сроки исследования на 3 - 7-е сутки после воздействия факторов внешней среды ведущими являются сосудистые изменения. В этот период диаметр кровеносных сосудов микроциркуляторного русла широко варьирует. Для капилляров этих участков моз-
Рис 1. Мозжечек крысы. Тела клеток-зерен и олигодендроцит. Клетки плотно прилежат друг к другу. Ядра клеток зерен содержат глыбки гетерохроматина. Их цитоплазма образует узкий ободок. Олигодендроцит имеет более плотную цитоплазму, ор-ганеллы плохо заметны. ЭМФ х8.000
жечка была характерна выраженная дилатация. Ядра большинства эндотелиальных клеток были сочными, набухшими и увеличенными в объеме. У большинства капилляров микроциркуляторного русла мозжечка ядерная оболочка имела бухтообразные углубления и выпячивания, в результате чего их ядра на срезах имели фестончатые края. Стенка капилляров была отечной, набухшей, местами утолщенной. В цитоплазме эндотелиальных клеток наблюдалось большое количество пиноци-тозных пузырьков разных размеров. Пиноцитозные пузырьки заполняли удлиненные ворсинки эндотелия и выросты его, направленные в просвет сосуда. В цитоплазме эндотелиоцитов располагаются митохондрии разной формы и величины. Среди них преобладают митохондрии, увеличенные в разме-
pax, отечные, набухшие. В части митохондрий прослеживался разрыв внутренней мембраны. Пластинчатый комплекс располагался около ядра и был увеличен в размерах. В просвете цистерн комплекса выявляется относительно гомогенный хлопьевидный материал.
Со стороны перицитов наблюдается реактивное состояние. В их цитоплазме отмечается выраженный пиноцитоз. Мембрана ядра на срезе также имела фестончатый вид. Ультраструктурные данные и морфометрические исследования позволили проследить явления гипертрофии эндотелиальной клетки и перицита. В этот период в некоторых •участках шшкечка выявляются макрофаги, в щ\-TQwivaauft дотофьук. соцйЛжатся ООДУЮлШЪКЫА образования разной электронной плотности. Макрофаги имели выросты цитоплазмы разной длины и ширины, которыми они соприкасались с кровеносными капиллярами. Эти структурные и функциональные изменения по мере увеличения сроков эксперимента переходили в стойкие, находящие морфологическое выражение в дистрофических изменениях сосудов.
Анализ результатов гистохимических исследований позволил выявить, что в течение первой недели эксперимента в ткани мозжечка крыс прослеживалось уменьшение содержания несульфатиро-ванных гликозаминогликанов. В это же время содержание сульфатированных гликозаминогликанов возрастало. Необходимо подчеркнуть, что среди них преобладали хондроитин-сульфаты, которые были подвержены не только действию ферментов, но и метилированию. Проведенные морфометрические исследования электронных микрофотографий клеток мозжечка позволяют отметить увеличение площади их комплекса Гольджи (КГ), за счет расширения уже к 3-м суткам эксперимента.
Содержимое этого комплекса имело повышенную электронную плотность. Объем эндоплазмати-ческого ретикулума (ЭПР) имел тенденцию к увеличению в течение первых 7-ми суток. Среди его
Рис. 2. Мозжечек крысы. Эксперимент 7-е сутки. Олегодевдро-цит. Он темнее нейрона. В ядре высокая концентрация хроматина, в цитоплазме большое количество мелких плотных гранул, КГ, ЭПР, митохондрии, единичные лизосомы. ЭМФ. Х5.000.
элементов к 3-м суткам преобладала шероховатая сеть, усыпанная рибосомами. Однако уже к 7-м суткам содержание рибосом на мембранах эндоп-лазматической сети стало значительно меньше. Митохондрии в этот период были разной формы и величины. Среди них к 7-м суткам стали преобладать относительно крупные митохондрии удлиненной формы с просветленным матриксом (рис.2).
К 14 - 30-м суткам в мозжечке экспериментальных крыс наряду с острым набуханием наблюдаются изменения нейронов и клеток глии, для которых характерно, что их контуры становятся неправильными, нечеткими, появляются участки, где клеточная оболочка слаоо различима. Ядра некоторых
клеток подвергалась расплавлению, она становится сотовидной, или ячеистой. В мозжечке в этот период преобладают гиперхромные деформированные *и сморщенные нейроны. В цитоплазме таких нейронов отмечаются различной степени вакуолизации клеток.
Гистохимические исследования мозжечка показали, что содержание гликозаминогликанов на 14 -30-е сутки в основной своей массе имело тенденцию к снижению. Однако можно отметить, что содержание высокосульфатированных гликозаминог-ликанов сохранялось практически без изменений. Данные морфометрических исследований, полученные в этот период, позволяют отметить активное состояние комплекса Гольджи. Площадь этого образования практически не уменьшалась в течение первых двух недель эксперимента. Существенное уменьшение площади прослеживалось к 30-м суткам. Эндоплазматический ретикулум клеток мозжечка имел тенденцию к уменьшению уже после 7 суток эксперимента. Площадь, занимаемая митохондриями, и их количество снижались после 7х суток проведенного исследования.
На 14 - 30-е сутки дистрофические изменения со стороны кровеносных сосудов микроциркуля-торного русла нарастают, что приводит к возникновению кровоизлияний и нарушению кровоснабжения разных участков мозжечка. При этом можно отметить, что в разных участках мозжечка наблюдаются изменения различной степени выраженности со стороны кровеносных сосудов микроцирку-ляторного русла. В одних случаях они проявлялись в виде диапедезных кровоизлияний, в других в виде разрыхлений и утолщений стенок кровеносных сосудов. То есть обнаруженные патоморфологические изменения в мозжечке стали носить уже постоянный характер.
На основании данных морфологических исследований можно констатировать, что указанные факторы внешней среды оказывают негативный эффект на нервную систему, вызывая в ней дистрофические изменения нейронов. Длительное воздействие этих факторов приводит к изменениям цитоархитектоники коры мозжечка, выражающимся в уменьшении количества нейроцитов на едини-
цу площади молекулярного и гранулярного слоев мозжечка. При этом гибель нейронов и клеток глии возрастает по мере увеличения сроков воздействия.
Морфологические исследования показывают, что в некоторых участках мозжечка наблюдается смещение части грушевидных нейронов в гранулярный слой. Возле таких нейронов отмечается увеличение количества клеток глии. Использование комплекса нейрогистологических и гистохимических исследований при хроническом воздействии факторов внешней среды в цитоплазме ней-роцитов позволило обнаружить изменения тинкто-риальных свойств. При этом были выявлены набухание тела и ядра и децентрализация последнего, утолщение отростков, центральный, тотальный, периферический и очаговый хроматолиз, вакуолизация цитоплазмы. В одной части клеток отмечались явления гипертрофии и ее атрофии. В другой - ишемические изменения и пикноз нейронов, ка-риоцитолиз, появление клеток-теней и гибель нейронов. Со стороны ядрышка отмечались изменение его размеров и расположения и нередко его распад. Количество пикноморфных нейроцитов в различные сроки воздействия неодинаково. Оно возрастает по мере увеличения продолжительности эксперимента. Нейроны характеризуются пониженным функциональным состоянием, так как в них существенно уменьшается содержание рибосом, расположенных как на мембранах эндоплазматической сети, так и в самой цитоплазме. Наиболее выраженные деструктивные изменения наблюдаются при 30- суточном воздействии этих факторов. Они сочетаются с заметным увеличением количества гипохромных клеток.
При 30- суточном воздействии указанных негативных факторов у некоторых нейронов молекулярного и ганглионарного слоев наблюдались характерные изменения по типу гидропической дистрофии, которые сопровождались также тотальным хроматолизом. В условиях нарастания степени гидратации клеток развивались фибриллолизис, плазмолиз и кариолизис, завершающиеся гибелью нейронов.
У части, экспериментальных животных в ткани мозжечка были выявлены существенные структур -
ные изменения, которые в основном обнаруживались при увеличении времени исследования, то есть к концу 30-х суток. Так, на 30-е сутки происходило снижение интенсивности импрегнации фибриллярных структур. Во многих нейронах наблюдается нарушение целостности аксона, его зернистый распад преимущественно прослеживался в дистальных отделах, то есть в местах наибольшей концентрации синаптических образований. Одновременно происходило варикозное набухание денд-ритов и гиперимпрегнация нейрофибриллярного аппарата. Конечной стадией деструкции компонентов аксодендритического комплекса являлись нарушение целостности отростков, их зернистый распад, который сопровождается глубокими нарушениями в организации нейрофибриллярного аппарата. Нейрофибриллы при этом приобретали аргиро-фобность, теряли пространственную упорядоченность, набухали и агрегировались. В части отростков клеток прослеживались явления фибриллоли-зиса, который выражался в фрагментации, распаде нейрофибрилл, образовании на их месте аргиро-фильной пыли. Такие изменения наблюдаются, главным образом, при суммарном действии комплекса этих внешних факторов в течение 30 суток.
Наряду с этим у крыс экспериментальной группы определялись не только дистрофические изменения, но и сопутствующие им компенсаторноприспособительные сдвиги со стороны нейронов и нейроглии.
Заключение
Таким образом, хроническое суммарное воздействие факторов внешней среды вызывает во всех компонентах нейроцитов мозжечка широкий спектр морфологических изменений - от физиологических и пограничных до деструктивных. Эти процессы продолжаются во времени и имеют сложный фазный характер. В ранние сроки в капиллярах мозжечка отмечается высокая функциональная активность эндотелиальных клеток и перицитов. По-видимому, они непосредственным образом участвуют в удалении продуктов распада межклеточного матрикса, нервных и глиальных клеток.
Литература
1. Акопян В.П. Гипокинезия и мозговое кровообращение. - М.: Медицина, 1998.
2. Кравцова А.И. Электронно-микроскопическое изучение коры мозжечка мышей в норме и при
недостатке белка и калорий в пище. Автореф. дис. ... канд. биолог, наук. - М.,- 1986.- 18 с.
3. Лобанов С.А., Емелева Т.Ф. Мозжечок и стресс: Монография. - Уфа: Вагант, 2005.-112 с.
4. Мелик-Мусян А.Б., Фанарджян В.В. Гистологическая идентификация клеток Лугаро в коре мозжечка кошки // Журн. Морфология. - 1997. - Т. 112, - №4. - С. 42-45.
5. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга в ранние периоды онтогенеза // Соросовский образовательный журнал.- 2000. - Т. 6, N 1. - С.73-78.
