CC BY
7
в строительстве коммунистического общества. Активной деятельностью на всех участках хозяйственной и культурной жизни страны, материнской заботой о детях они вносят неоценимый вклад в общественное развитие. Пример советских женщин зовет женщин всего мира к борьбе за мир, демократию и социализм.
Поступила 20/V 1975 г.
УДК 616.831-099-02:614.72
М. X. Хачатурян, Н. Г. Фельдман
О КОРРЕЛЯЦИИ МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ НОРМИРОВАНИИ ИХ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
ААосковский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Задачей настоящей работы явилось сопоставление сдвигов в электрофизиологических показателях функционального состояния обонятельниго, двигательного и зрительного анализаторов и микроструктуры их нервных элементов под влиянием атмосферных загрязнений. С этой целью проведено параллельное электроэнцефалографическое и нейрогистологическое обследование белых крыс, подвергавшихся круглосуточному ингаляционному действию малых концентраций амилового спирта на разных сроках экспозиции.
Изменение состояния зрительного анализатора выявлялось при 4-часовом хроническом ингаляционном действии метилового и децилового спирта как электрофизиологическими методами, так и методами световой и электронной микроскопии. Сдвиги в функциональном состоянии и микроструктуре обонятельного, двигательного и зрительного анализаторов наступали также и при круглосуточном ингаляционном хроническом воздействии пропилового и бутилового спирта.
Затравку животных проводили динамическим способом при сроках экспозиции для разных серий от 1 до 4,5 мес. Средние концентрации для каждого срока экспозиции представлены в таблице.
В каждой серии опытов, определявшейся 1 сроком экспозиции, 3 крысам из группы вживляли 3 пары нихромовых электродов диаметром 0,5 мм, которые располагались над обонятельной луковицей, двигательной и зрительной областями коры головного мозга. Регистрацию электрограмм и их автоматический частотный и амплитудный анализ проводили комплексом приборов фирмы «Orion». Во время обследования животные находились в темной, не пропускавшей звуков экранированной камере. Фоновую активность каждой области регистрировали в течение 20 с биполярным способом трижды в течение опыта. В дальнейшем производили пересчет полученных величии на 5-секундные отрезки времени для условий, когда сигнал в 50 мкВ вызывал отклонение пера на 10 мм. Каждую форму обследования повторяли не менее 3 раз.
Всего проведено 306 опытов, в которых зарегистрировано около 1400 электрограмм и 1500 растров. При статистической обработке использовано около 15 тыс. вариантов.
После окончания физиологических исследований всех крыс забивали декапитацией. Сетчатку глаза и головной мозг фиксировали 2 способами — по методу Грос — Биль-шовского — Лаврентьева в АФА (алкоголь, формалин, мышьяковистая кислота в равных частях) с последующим помещением в 12% нейтральный формалин и импрегнацией азотно-кислым серебром и хлорным золотом. Срезы резали на замораживающем микротоме толщиной 20—30 мкм и в этиловом спирте с окраской крезил-виолетом или тионином и гематоксилин-эозином толщиной 10 мкм.
Воздействие амилового спирта в течение месяца в названных выше концентрациях приводило к изменению функционального состояния обонятельного и зрительного анализаторов у всех опытных групп животных по сравнению с контрольными. У животных 3-й и 2-й групп происходило снижение амплитуды р-и a-ритмов, выделенных из электрокортикограммы зрительной области, а у крыс 1-й группы — увеличение амплитуды Д-ак-тнвности. В электрограмме обонятельной луковицы у всех групп животных
сочетались обе реакции — уменьшение амплитуды быстрых и увеличение амплитуды медленных волн. Выраженность этой реакции находилась в прямой зависимости от концентрации амилового спирта. По современным представлениям, такое изменение активности может рассматриваться как следствие заторможенного состояния мозга.
После 2-месячной экспозиции состояние торможения регистрировалось в зрительном анализаторе у животных 3-й и 1-й групп и в обонятельном — у крыс 3-й группы. Оно проявлялось так же, как описано выше, и, кроме того, в виде снижения амплитуды суммарной электрограммы и всех выделенных из нее ритмов. При этом уменьшение вольтажа электрокортико-граммы сопровождалось увеличением временных параметров первичных ответов. У крыс 2-й группы, помимо того, выявлялось активированное состояние обоих анализаторов, а у животных 1-й группы только обонятельного. Об этом свидетельствует увеличение амплитуды регистрируемых электрограмм, которое в одних случаях сопровождалось увеличением амплитуды ее быстрых и уменьшением медленных ритмов, а в других — ростом всех диапазонов ритмов.
После 4,5 мес затравки у животных 3-й и 2-й групп обнаружена более низкая амилитуда суммарных электрограмм и электрограмм выделенных ритмов. У животных 1-й группы активность зрительной области коры головного мозга практически не изменялась. Обонятельная луковица находилась в активированном состоянии у всех животных. Об этом свидетельствует снижение амплитуды а-0-Д-ритмов, а у крыс 3-й группы, кроме того, увеличение амплитуды 7-ритма.
При первом обследовании не было выявлено изменений функционального состояния двигательного анализатора. Увеличение продолжительности воздействия амиловым спиртом до 2 мес привело к активации двигательной области коры головного мозга у животных 3-й и 2-й групп. У крыс 3-й группы это подтверждалось увеличением амплитуды энцефалограммы и электрограмм ритмов всех диапазонов, за исключением А-ритма. В то же время у животных 2-й группы увеличивалась амплитуда -у-Р-а-ритмов. Амплитуда медленных ритмов при этом не менялась (8-ритм) или даже несколько снижалась (Д-ритм). У животных 1-й группы незначительно уменьшались все параметры энцефалограммы. Экспозиция амилового спирта в течение 4,5 мес оказывала более сильное действие. У животных 3-й группы активированное состояние двигательного анализатора сменялось заторможенным — наблюдалось незначительное снижение амплитуды 7-ритма и увеличение Д-ритма. Более выраженное торможение регистрировалось у животных 2-й и 1-й групп: у них увеличивались амилитуда сдвигов и диапазон медленных ритмов, вовлекаемых в процесс. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что наиболее выраженное изменение функционального состояния отмечается в двигательном анализаторе.
Изменение микроструктуры изученных анализаторов также начинало выявляться при первом обследовании. Структура нервных клеток и волокон, как и функциональное состояние, не восстанавливалась до конца затравки. На протяжении всего времени действия амилового спирта во всех изученных образованиях отмечались клетки с различными видами хроматолиза, гиперхромные и гипохромные нейроны, а также клетки с другими изменениями структуры. Параллельно со строением нервных клеток менялось и состояние нервных волокон — они становились извитыми, часто были видны варикозные утолщения и наплывы протоплазмы. Характер
Концентрации амилового спирта (в иг/и*), действию которых подвергали животных Г I в разные сроки экспозиции
Группа животных Продолжительность экспозиции (мес/днн)
1/36 2/56 4.5/142
1-Я 2-я 3-я 8.5 0,12 0,08 10,3 0,09 0,058 6.1 0,15 0,052
и интенсивность изменений, зависели от действующей концентрации и сроков экспозиции, причем больше страдали мелкие клетки. Подтверждена прямая зависимость между интенсивностью поражения нервных центров и временем их развития в онто- и филогенезе. Наиболее четкие данные были получены в отношении зрительного анализатора. Так, переднее четверохолмие изменялось под влиянием амилового спирта меньше по сравнению с наружным коленчатым телом и зрительной корой, в нейронах которых были обнаружены тяжелые дистрофические процессы уже после месячной затравки малой концентрацией амилового спирта.
Несомненный интерес представляет сопоставление чувствительности изученных анализаторов на основе структурных изменений. С этой целью мы сопоставили сроки экспозиции амилового спирта и его концентрации, которые приводили к гибели части нервных клеток. Наиболее четко такая зависимость проявилась при сравнении зрительного и двигательного анализаторов. В зрительном анализаторе после месячной экспозиции наблюдалось выпадение нейронов только при действии большой концентрации, причем оно обнаруживалось в филогенетически молодых образованиях — наружном коленчатом теле и коре больших полушарий. При действии малой концентрации выпадение нейронов в коре головного мозга происходило только после 2-месячной экспозиции, тогда как выпадение нейронов четвертого, пятого и шестого слоев в двигательной области коры головного мозга происходило при действии малой концентрации амилового спирта в течение месяца; иначе говоря, чувствительность зрительного и двигательного анализаторов к действию амилового спирта оказалась не одинаковой как по электрофизиологическим, так и по нейрогистологическим показателям. Мы не считаем возможным сопоставлять чувствительность этих 2 анализаторов с обонятельным, поскольку изменение в нем чувствительности происходит иначе, чем, допустим, в зрительном — обонятельная кора наименее чувствительна к изучаемому воздействию. Следует остановиться еще на одном виде изменений нервных клеток — увеличении объема как всей нервной клетки, так и ее ядра, ядрышка и отростков. Объем ядра увеличивался в отдельных митральных нейронах обонятельной луковицы при месячной экспозиции малой концентрации. При действии средней концентрации увеличивался объем как ядра, так и ядрышка, а под влиянием большой концентрации выявлялось и увеличение диаметра нервных волокон, что может служить косвенным показателем увеличения объема нервной клетки (Agduhг). В двигательной коре увеличение диаметра отростков нервных клеток происходило при действии малой концентрации. Наиболее четкое изменение размеров тел и отростков нервных клеток, а также ядра и ядрышка регистрировалось во всех анализаторах при 4,5 мес воздействия всеми концентрациями амилового спирта.
Основными проявлениями жизнедеятельности нервной клетки служат возбуждение и торможение и так же, как электрофизиологически эти состояния отражаются в изменении частоты и амплитуды электрограмм изучаемых нервных образований, гистологически они могут проявляться, например, в увеличении или в ослаблении интенсивности окраски Нисслев-ского вещества, в уменьшении или увеличении размеров клеток. Но торможение может быть охранительным, способствующим накоплению энергетических ресурсов клетки (например сонное) и запредельным, связанным с тем, что ресурсы клетки израсходованы и она находится на грани гибели. Торможение может развиваться и в том случае, когда клетка находится в бездеятельном состоянии. Ее энергетические ресурсы велики, но она все же гибнет. По-видимому, именно поэтому одна и та же структура нервной клетки может наблюдаться при наличии функциональных сдвигов и при патологических состояниях. Это подтверждают и наши данные. Так, электрофизиологические показатели свидетельствуют о том, что после месячной экспозиции амилового спирта обонятельный и зрительный анализаторы находятся в заторможенном состоянии. Но это торможение предшествует
возбуждению; следовательно, функциональные сдвиги не являются сильными (П. В. Симонов). В то же время микроструктура нервных клеток, если ее трактовать с позиций Ниссля, указывает на глубокие патологические сдвиги во многих нейронах. Вероятнее всего, они свидетельствуют о развитии торможения независимо от того, предшествует ли оно возбуждению или следует за ним.
Нам кажется интересным и тот факт, что около гипохромных нейронов может происходить увеличение числа глиальных клеток. Возможно, что такие клетки выполняют функцию синергистов, снабжающих нервную клетку пластическими веществами, как это показано в многочисленных исследованиях, проведенных в лаборатории М. М. Александровской, либо отмечаются антагонистические отношения, заканчивающиеся явлениями нейронофагии.
Как уже указывалось выше, в ходе затравки увеличивался объем нервных клеток и волокон. По литературным данным (С. К. Лапин), это может быть следствием их усиленного функционирования. Однако в начальных стадиях затравки подобную усиленную функцию можно связать с увеличением объема поступающей в организм импульсации, тогда как при больших сроках экспозиции усиленное функционирование нейронов может быть объяснено также развитием компенсаторных процессов, обусловленных гибелью части нейронов. Необходимо отметить также, что активация зрительной области коры головного мозга у животных 2-й группы после 2-месячной экспозиции амилового спирта совпадает с тем, что к описанным явлениям добавляется нарушение структуры слоев сетчатки глаза. В тех случаях, когда более сильное воздействие вновь вызывает развитие тормозного состояния, к изменениям в строении слоев сетчатки добавляется обеднение проводящего отдела зрительного анализатора нервными волокнами. Сейчас можно говорить только о совпадении этих явлений во времени, а не об их причинно-следственной зависимости, поскольку полученные данные касаются лишь одного анализатора и одного токсического вещества.
Таким образом, исследование свидетельствует о тесной корреляции между сроками и интенсивностью сдвигов в функциональном состоянии и структуре изученных анализаторов.
Сопоставление функциональных и структурных изменений в нервной системе указывает на целесообразность использования в гигиенических работах, связанных с изучением хронического действия токсических веществ, электроэнцефалографических методов для оценки состояния центральной нервной системы.
ЛИТЕРАТУРА. Александровская М. М., ГейнисманЮ. Я., Мац В. Н. Глио-нейрональные соотношения при усиленном функционировании нейронов по данным морфологических исследований. — Ж- «невропатол. и психиатр.», 1965, № 2, с. 161. —Лапин С. К- Морфология и морфогенез приспособительных и компенсаторных процессов в нервной системе. Автореф. дне. докт. М., 1969. —Симонов П. В. Три фазы в реакциях организма на возрастающий стимул. М., 1962. — A g d u h r. Ztschr. f. d ges. Neurol, u. Psychiol, 1918, 16 (2), 146.
Поступила 21/11 1975 r.
CORRELATION OF THE MORPHOLOGICAL AND FUNCTIONAL CHANGES CAUSED IN THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM BY THE ACTION OF TOXIC SUBSTANCES IN THEIR HYGIENIC STANDARDIZATION IN THE ATMOSPHERE
M. Kh. Khachaturyan, N. G. Feldman
Hygienic investigations connected with the standardization of substances should be carried out with due regard for data on functional morphology. A comparison of functional and structural changes points to the expediency of using encephalography methods for assessing the state of the central nervous system in hygienic investigations connected with the standardization of the chronic action of toxic substances.
