CC BY
61
УДК 611.813.8:612.273.2:599.323.4
РЕАКТИВНЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕДНЕГО ЦИНГУЛЯРНОГО ПОЛЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС ПОСЛЕ ОСТРОЙ ГИПОКСИИ © Монид М.В.1,3, Дробленков А.В.1, Сосин Д.В.2, Шабанов П.Д.3
1Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Россия, 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская
2Смоленская государственная медицинская академия, Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28 3Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Россия, 194044, Санкт-Петербург, ул. Ак. Лебедева, 6
Резюме: Исследовали гистологические срезы V и VI слоев прегенуального цингулярного поля взрослых крыс через 7 суток после окклюзии обеих общих сонных артерий, а также срезы интактных животных, окрашенные методом Ниссля и на глиальный фибриллярный кислый белок астроцитов (ГФАП). Установлено, что концентрация тел дистрофически измененных нейронов и астроцитов вблизи разрастающихся кровеносных капилляров и рост числа сателлитных форм глии является адаптационным механизмом и условием выживания клеточных элементов головного мозга в условиях жесткой гипоксии.
Ключевыге слова: нейроны, астроциты, глиоциты, гипоксия, реактивные изменения
REACTIVE MORPHOLOGICAL CHANGES OF THE RAT BRAIN ANTERIOR CINGULATE CORTEX AFTER ACUTE HYPOXIA
Monid M.V.13, Droblenkov A.V.1, Sosin D.V.2, Shabanov P.D.3
1St. Petersburg State Pediatric Medical University, Russia, 194100, St. Petersburg, Litovskaya St., 2 2Smolensk State Medical Academy, Russia, 214019, Smolensk, Krupskaya St., 28 3Military Medical Academy named after S.M. Kirov, Russia, 190044, St. Petersburg, Ac. Lebedev St., 6
Summary: The histological sections of V and VI anterior cingulate cortex layers of rats were investigated in 7 days after arteria carotis communis bilateral occlusions and these regions of naïve animals as a control. The sections were painted by the Mallory method and on glial fibrillar acid protein (GFAP). The concentration of distrophic changed neurons and astrocytes bodies near to expanding of blood capillaries and increasing of number of the glia satellites were established to develop as a adaptation mechanism and to be a condition of the survival of the brain cell elements to rigid hypoxia conditions.
Key words: neurons, astrocytes, gliocytes, hypoxia, reactive changes
Введение
Необходимость разработки экспериментальных моделей ишемического инфаркта мозга для изучения патогенеза и способов его последующей коррекции диктуется широким распространением ишемических поражений головного мозга. Эффективность лекарственных препаратов до настоящего времени изучалась, как правило, с помощью функционального тестирования крыс после перевязки общих сонных артерий [5, 6]. Однако информативность этой методики, безусловно, может стать большей благодаря данным о реактивных изменениях клеточных элементов головного мозга.
Целью исследования было установить основные реактивные пластические изменения клеточных элементов переднего цингулярного поля головного мозга на модели экспериментальной циркуляторной гипоксии.
Методика
Объектом исследования был головной мозг половозрелых крыс линии Вистар массой 300-320 г, полученные из питомника Рапполово РАМН (Ленинградская область). Контролем служили интактные (п=4) и ложнооперированные животные (п=4). Экспериментальным крысам (п=5) под наркозом производили билатеральную окклюзию общих сонных артерий. VI и V слои третьего цингулярного поля гистологически исследовали у контрольных животных и через 7 сут после перевязки сонных артерий в опытной группе. В трех последовательных квадратах площадью 0,01 мм2 у каждой особи (п=12) определяли расстояние тел жизнеспособных нейронов от стенки
31
капилляра в пределах окружности радиусом 20 мкм, количество глиоцитов иа один нейрон, количество эндотелиоцитов (при окраске методом Ниссля), расстояние тел астроцитов от стенки капилляра (при окраске на глиальный фибриллярный кислый белок), особенности строения этих клеточных элементов [3, 4]. Морфометрию проводили с помощью программы Imagescope (Rus). Различия средней величины и ее ошибки (х ± S-) считали значимыми при р<0,05.
Результаты исследования
Тела большинства нейронов исследованных слоев цингулярной коры у интактных крыс были неизмененными. Они содержали хроматофильную субстанцию, обладали отчетливыми ровными контурами клеточной и ядерной поверхности. Единичные нейроны выглядели гипохромными и теневидными. Все нейроциты находились на разном расстоянии от сосудов, клетки сателлитной формы глии были единичными (табл. 1,2).
Таблица 1. Изменения долевого соотношения субпопуляций нейронов и морфометрических параметров нейронов У—У1 слоев 3-го цингулярного поля коры головного мозга крыс на площади 0,01 мм2 (X ± ) после перевязки обеих сонных артерий
Группа крыс Количество и доля нейронов в популяции (П = 12) Площадь тел нейронов, мкм2 Расстояние тел нейронов до стенки капилляра, мкм2
неизменённых дистрофически измененных теневидных Суммарное количество нейронов
мало-изменённых гипо-хромных мало-изменённых гипо-хромных
гипо-хромных пикно-морфных
Интакт-ные 18,1±0,8 82,5±2,0 % 1,2±0,3 5,0±1,4% 0,8±0,2 3,7±1,1% 1,9±0,2 8,8±1,1% 22,0±1,0 100% 89,4±3,7 (п=23) 70,2±6,9 (п=7) 7,9±1,5 (п = 48) 7,0±1,8 (п = 8)
Ложная операция 19,3±0,8 86,1±1,9 % 0,8±0,3 3,9±1,3% 0,6±0,2 2,5±0,8% 1,8±0,2 7,4±0,9% 22,3±1,0 100% 91,2±4,6 (п=25) 86,5±5,0 (п=17) 8,8±0,9 (п=50) 6,3±1,6 (п=12)
Гипоксия 0,1±0,1* 0,3±0,3% * 3,4±0,5* 15,1±2,0* 8,5±0,9* 37,0±2,9* 10,8±0,7* 47,6±2,2* 22,9±1,1 100% - 172,3±9,1 (п=17)* 2,1±1,0* (п = 20)
Примечание: * р<0,05 в сравнении с параметрами мозга у интактных крыс
Таблица 2. Изменения количества и морфометрических параметров астроцитов У-У1 слоев 3-го
цингулярного поля коры головного мозга крыс на площади 0,01 мм2 (х ± ) после перевязки обеих сонных артерий
Группа крыс Количество при окраске на GFAP (п = 12) Расстояние до стенки капилляров, мкм (п = 12) при окраске Площадь тел, мкм2 (19< П >30) Длина отростков, мкм (28< п >53)
по Нисслю на GFAP
Интактные 5,0±0,6 7,8±2,0 10,2 ± 2,1 42,6±2,7 13,3±0,6
Ложная операция 4,8±0,5 10,3±1,9 8,9±1,8 44,4±2,2 13,6±0,6
Гипоксия 4,1±0,6 1,9±1,1* 0,7±0,6* 58,7±6,4* 15,7±1,1 **
Примечание: * Р<0,05 в сравнении с параметрами мозга у интактных крыс
При гипоксии в глубоких слоях цингулярной коры были выявлены участки отсутствия нейронов и их теневидные формы, расположенные чаще на значительном расстоянии от капилляров. Большинство нейронов были набухшими гипохромными и сморщенными гиперхромными, расстояние между ними и стенкой капилляров сократилось (рис.).
Глиоцито-нейрональный индекс и число эндотелиоцитов существенно возросли. Периваскулярные мембраны, образованные отростками астроцитов, были повреждены, расстояние между телами дистрофически измененных астроцитов и стенкой капилляров значительно уменьшилось (р<0,05).
32
Обсуждение результатов
Классическими признаками ишемического сморщивания [3], при котором отмечались гиперхромия ядра и гипохромия цитоплазмы, наблюдались только у некоторых клеток, расцененных как «пикноморфные». Остальные нейроны, согласно [2-4], обладали признаками острого набухания, лизиса, склероза (покноморфные, гиперхромные). Значительное увеличение числа клеток-сателлитов в условиях жесткой гипоксии следует расценивать как чувствительную компенсаторную неспецифическую глиальную реакцию, которая наблюдается при разных патологических состояниях, например, алкогольной абстиненции [2], при злоупотреблении наркотическими средствами опийной группы, как последствие стресса и гипоксии [1]. Девятикратное увеличение глиоцито-нейронального индекса может свидетельствовать о напряженной передаче перикарионам нейронов РНК, аминокислот, трофических веществ и факторов роста. Концентрация тел жизнеспособных нейронов и астроцитарной глии вблизи кровеносных капилляров может быть обусловлена как появлением участков «выпадения» клеток при распаде «апоптотических телец» [7], так и благодаря их перемещению в пространстве.
Рис. Реактивные изменения клеточных элементов V - VI слоев прегенуальной цингулярной коры крыс через 7 сут экспериментальной гипоксии. Окраска методом Ниссля. Ок. х10, об. х63. Вставки (а, б) - увеличенные фрагменты в левой верхней части микрофотографии. Окраска вставок: методом Ниссля (а) и на ГФАП с докраской гематоксилином (б).
Обозначения: Н - малоизмененные нейроны; дистрофически измененные нейроны: гипохромные - Д, пикноморфные гиперхромные -П; Т - теневидные нейроны; олигодендроциты - черные стрелки, астроциты - красные стрелки, микроглиоциты - звездочки; Э - эндотелиоциты; - малые щипцы, фш - медиальный пучок переднего мозга. Квадратной рамкой (пунктир) ограничена площадь исследования, равная 0,01 мм2. Центр окружности (пунктир) радиусом 20 мкм совмещен со стенкой кровеносного капилляра, ближайшей к телу нейрона и астроцита
Заключение
Таким образом, нейроны при длительной циркуляторной гипоксии характеризуются спектром выраженных патологических изменений, включающих стадии процесса пикнотизации и лизиса. Концентрация жизнеспособных элементов вблизи разрастающихся кровеносных капилляров и рост числа сателлитных форм глии является адаптационным механизмом и условием выживания клеточных элементов головного мозга в условиях жесткой гипоксии.
Литература
1. Богомолов Д.В. Судебно-медицинская диагностика наркотической интоксикации по морфологическим данным: Автореф. дис.....д-ра мед. наук. - М., 2001. - 29 с.
2. Дробленков А.В. Дифференциальная диагностика отравления этанолом, алкогольной абстиненции и хронической алкогольной интоксикации по изменениям нейронов и макроглицоитов коры головного мозга // Суд.-мед. экспертиза. - 2010. - Т.53, №4. - С. 28-32.
3. Жаботинский Ю.М. Нормальная и патологическая морфология нейрона. - М.: Наука, 1965. - 323 с.
4. Литвинцев Б.С., Одинак М.М., Гайкова О.Н. и др. Клинико-морфологическая характеристика неврологических проявлений наркомании // Профилактич. клинич. медицина. - 2011. - Т.39, №2. - С. 99104.
5. Пошивалов В.П. Эгологический атлас для фармакологических исследований на лабораторных грызунах. - М., 1978. - Деп. в ВИНИТИ, № 3164-78.
6. Шабанов П.Д., Зарубина И.В., Султанов В.С. К механизму действия полипренолов при ишемии головного мозга // Мед. акад. журнал. - 2011. - Т.11, №2. - С. 24-31.
7. Charriaut-Marlangue C., Margaill I., Represa A. J. Apoptosis and necrosis after reversible focal ischemia: an in situ DNA fragmentation analysis // Cereb. Blood. Flow Metab. - 1996. - V.16. - P. 186-194.
Информация об авторах
Монид Максим Викторович - соискатель кафедры фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Министерства Обороны России. E-mail: [email protected]
Дробленков Андрей Всеволодович - доктор медицинских наук, доцент кафедры гистологии Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета Минздрава России. E-mail: [email protected]
Сосин Денис Владимирович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Шабанов Петр Дмитриевич - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Министерства Обороны России, заведующий отделом нейрофармакологии НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН им. С.В. Аничкова. E-mail: [email protected]
