CC BY
19
2. Anticoagulant and antiplatelet usage associates with mortality among hemodialysis patients / K. E. Chan, J. M. Lazarus, R. Thadhani, R. Hakim. - Text: unmediated // J. Am. Soc. Nephrol. - 2009. - № 20. - Р. 872-881.
3. Григорьев, Э. Н. Формирование постоянного сосудистого доступа для программного гемодиализа синтетическим сосудистым протезом из политетрафторэтилена (ПТФЭ) на сосуды подвздошной области / Э. Н. Григорьев, У. Г. Карсакбаев. -Текст непосредственный // Медицинский журнал Западного Казахстана. - 2011. - № 3 (31). - С. 80-81.
® Вклад авторов:
В. С. Тарасенко - анализ полученных данных, редактирование текста статьи.
Э. Н. Григорьев - концепция, дизайн исследования, проведение хирургического лечения, анализ полученных данных. Соблюдение этических стандартов: исследование одобрено локально-этическим комитетом ФГБОУ ВО ОрГМУ МЗ РФ. Финансирование: нет.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
# BIOMEDICAL AND BASIC RESEARCH
УДК 616.831.31-005.4.-092.913:618.33 _
Е. И. БОНЬ, Н. Е. МАКСИМОВИЧ
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ НЕЙРОНОВ ТЕМЕННОЙ КОРЫ И ГИППОКАМПА КРЫС ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИШЕМИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Гродненский государственный медицинский университет, Республика Беларусь
E. I. BON, N. E. MAKSIMOVICH
COMPARATIVE ANALYSIS OF MORPHOLOGICAL DISTURBANCES OF THE NEURONS OF THE RATS PARIETAL CORTEX AND HIPPOCAMPUS IN DIFFERENT TYPES OF EXPERIMENTAL BRAIN ISCHEMIA
Grodno State Medical University, Republic of Belarus
ш резюме
Ишемия головного мозга является частой причиной развития дегенеративных изменений нейронов. С целью изучения последствий влияния ишемии различной степени тяжести на состояние нейронов коры головного мозга проведен сравнительный анализ морфологических изменений нейронов теменной коры и гиппокампа крыс с различными видами экспериментальной ишемии головного мозга (частичной, субтотальной, тотальной, ступенчатой субтотальной). Наименьшие изменения в нейронах теменной коры и гиппокампа крыс наблюдались при частичной ишемии головного мозга и при ступенчатой субтотальной ишемии с максимальным временным интервалом между перевязками общих сонных артерий. Напротив, более грубая патология
отмечена при одномоментной субтотальной и тотальной ишемии. Так, спустя 1 сутки субтотальной церебральной ишемии в обеих изучаемых структурах коры головного мозга появились нейроны с перицел-люлярным отеком 536 (536; 636,5) на 1 мм2. При тотальной церебральной ишемии они составили большую долю клеточной популяции (2680 (2479; 3082) / мм2), тогда как нормохромные нейроны отсутствовали. Выявленные изменения схожим образом проявились в обоих отделах головного мозга, но в теменной коре, как наиболее чувствительной к гипоксии, были более выраженными и проявлялись раньше.
ключевые слова: ЦЕРЕБРАЛЬНАЯ ИШЕМИЯ,
- „
ТЕМЕННАЯ КОРА, ГИППОКАМП, НЕЙРОНЫ.
и summary
Cerebral ischemia often causes degenerative changes in neurons. In order to study the consequences of the effect of ischemia of varying severity on the state of neurons in the cerebral cortex, a comparative analysis of morphological changes in neurons in the parietal cortex and hippocampus of rats with various types of experimental cerebral ischemia (partial, subtotal, total, subtotal stepwise) was carried out. The smallest changes in the neurons of rats' parietal cortex and hippocampus were observed with partial cerebral ischemia and with stepwise with a maximum time interval between ligation of the common carotid arteries. On the contrary, more severe pathology was noted with simultaneous subtotal and total ischemia. So, after 1 day of subtotal cerebral ischemia, neurons with pericellular edema 536 (536; 636.5) per mm2 appeared in both studied structures of the cerebral cortex. In total cerebral ischemia, they constituted a large proportion of the cell population (2680 (2479; 3082) / mm2), while normochromic neurons were not registered. The revealed changes were similarly manifested in both parts of the brain, but in the parietal cortex, as the most sensitive to hypoxia, they were more pronounced and manifested early.
key words: CEREBRAL ISCHEMIA, PARIETAL CORTEX,
-
HIPPOCAMUS, NEURONS.
Изучение головного мозга в норме и патологии является актуальным и перспективным направлением современной науки и в связи с этим частой темой диссертационных исследований. Проблема инсультов и вообще повреждения головного мозга является очень актуальной.
Ранним проявлением возникновения отека является появление признаков нарушения микроциркуляции: стаз, плазматическое пропитывание и некробиотические изменения стенок кровеносных сосудов головного мозга, повышение их проницаемости, выход плазмы в перика-пиллярное пространство.
Ведущими звеньями патогенеза ишемической гипоксии головного мозга является энергодефицит, а также избыток продуктов метаболизма, накапливающихся в зоне ишемии, что обусловливает снижение пластических процессов, развитие в нейронах дистрофических, атрофических и некротических изменений.
Нарушения нейронов влекут за собой тяжелые неврологические последствия, затрагивающие и весь организм
в целом, влияющие на трудоспособность и продолжительность жизни. Это определяет важность детального изучения возникающих изменений на клеточном уровне.
Вышепоставленные задачи диктуют необходимость моделирования церебральной патологии в эксперименте.
Согласно литературным данным, при ишемии головного мозга, вызванной компрессией обеих общих сонных артерий у крыс, в неокортексе выявлено уменьшение размеров нейронов, изменение их формы (многоугольная, вытянутая, расширение и извитость апикального отростка), появление сателлитоза и нейронофагии.
В гиппокампе также отмечаются дезорганизация клеточных слоев и значительное увеличение размеров перикарионов нейронов, потеря четкости их контуров и деформация. Наблюдается хроматолиз, кариопикноз, набухание ядер и их смещение на периферию перикариона, апоптотические изменения.
Кроме того, в условиях ишемии значительно возрастает количество патологических форм нейронов - гиперхром-ных, гиперхромных сморщенных, гипохромных нейронов и клеток-теней [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8].
Вместе с тем количественный анализ изменений размеров формы и степени хроматофилии цитоплазмы нейронов при различных моделях экспериментальной церебральной ишемии, в особенности при ступенчатой ишемии, позволяющей оценить адаптацию головного мозга к гипоксии, не проводился.
Разнообразные модели ишемии головного мозга позволяют оценить реакцию нейронов на гипоксию, а также и их адаптационные резервы. Изменения формы и размеров тел нервных клеток, хроматофилия, то есть степень окрашивания цитоплазмы тионином по методу Ниссля много говорят и о функциональной активности нейронов и их способности к поддержанию нормальной жизнедеятельности иннервируемого органа и обеспечении процессов высшей нервной деятельности. В ранее проведенных исследованиях изучена морфология нервных клеток экранных формаций головного мозга крыс при частичной, субтотальной, тотальной и субтотальной ступенчатой ишемии головного мозга, но интересным и важным является анализ этих нарушений в сравнительном аспекте.
цель исследования - изучение изменений морфологии нейронов теменной коры больших полушарий головного мозга и гиппокампа крыс при различных моделях церебральной ишемии в сравнительном аспекте.
материалы и методы исследования
Исследование было проведено на беспородных белых крысах (84 самца, масса - 240 ± 20 г). Лабораторные животные находились в условиях вивария в соответствии с требованиями, предъявляемыми к содержанию крыс, использующихся для научных экспериментов [9].
При моделировании частичной ишемии головного мозга (ЧИГМ) перевязывали одну общую сонную артерию (ОСА).
При моделировании субтотальной ишемии головного мозга (СИГМ) перевязывали обе ОСА.
При моделировании ступенчатой субтотальной ишемии головного мозга (ССИГМ) перевязывали две ОСА. Подгруппа 1 - с интервалом 7 суток. Подгруппа 2 -
3 суток. Подгруппа 3 - 1 сутки.
При моделировании тотальной ишемии головного мозга производили декапитацию.
Забор головного мозга осуществляли через 1 час и 1 сутки после перевязки ОСА при ЧИГМ или второй ОСА при СИГМ и ССИГМ, или декапитации при ТИГМ в каждой из групп. В каждой из групп забирался материал от 6 крыс.
Крысы с ложной операцией составили контрольную группу. Взятие материала осуществляли через аналогичные сроки после ложной операции.
Сопоставляли изменение размеров (площадь (S)) и формы (форм-фактор, фактор элонгации) нейронов, а также степени хроматофилии их цитоплазмы при ИГМ продолжительностью 1 час и 1 сутки.
Во время забора материала извлекался головной мозг для фиксации в растворе Карнуа, для последующего мор-фометрического исследования. Изготовлялись парафиновые срезы. Для их изготовления использовали микротом (Leica RM 2125 RTS, Германия). Затем полученные срезы, после нанесения на предметное стекло и окрашивания тионином по методу Ниссля, изучали под микроскопом. Для установления расположения структур коры головного мозга на изготовленных гистологических препаратах применяли стереотаксический атлас.
Для получения микрофотографий и оценки размеров и формы тел нервных клеток использовали микроскоп Axioscop 2 plus (Zeiss, Германия) с видеокамерой (LeicaD-FC320, Германия) и компьютерную программу ImageWarp (Bitflow, США).
Для оценки выраженности ишемического повреждения коры головного мозга в условиях ИГМ изучали изменения размеров и формы перикарионов нейронов, а также степени
окраски их цитоплазмы (хроматофилию). Изменение размеров нейронов оценивали на основе их площади, форму перикарионов нейронов оценивали с помощью форм-фактора (4nS/P2 - показатель сферичности и складчатости), фактора элонгации - показатель сферичности (Dmax/Dmin) c помощью программы анализа изображения ImageWarp (Bitflow, США). Площадь нейронов (S) и вытянутость их тел свидетельствуют о состоянии цитоскелета и водно-электролитного баланса, который может нарушаться при ишемии головного мозга.
В гистологических препаратах определяли различные виды нейронов в зависимости от окрашивания их цитоплазмы, то есть хроматофилии. Так, в исследовании все нейроны подразделили на 5 групп: нормохромные, клетки с перицеллюлярным отеком, клетки-тени, гиперхромные и гиперхромные сморщенные.
Полученные результаты обрабатывали, используя непараметрическую статистику, Statistica 10.0 для Windows (StatSoft, Inc., США). В таблицах данные представлены как Me (медиана), LQ (нижний квартиль), UQ (верхний квартиль) [10].
результаты исследования
По сравнению с контролем, при ЧИГМ через 1 час изменений размеров и формы перикарионов нейронов не отмечалось (р > 0,05) (рис. 1). Однако в этой группе как в теменной коре, так и в гиппокампе отмечено уменьшение количества нормохромных нейронов на 18 % (р < 0,05) и на 16 % (р < 0,05), а также увеличение количества ги-перхромных нейронов на 65 % (р < 0,05) и на 69 % (р < 0,05) соответственно (рис. 2, 3, 4).
Отсутствие выраженных морфологических изменений при моделировании ЧИГМ у крыс объясняется компенсацией кровообращения по виллизиевому кругу. Различий в выраженности отмеченных изменений в теменной коре и гиппокампе не наблюдалось (р > 0,05).
Изменение площади перииарионов нейронов у крыс с ишемией головного мозга, %
■ Изменение количества нормохромных нейронов у крыс с ишемией головного мозга, %
У животных с 1-часовой СИГМ нейроны теменной коры и гиппокампа были меньше в размере, чем в контрольной группе, на 52 % (р < 0,05) и 48 % (р < 0,05) соответственно. Фактор элонгации был больше на 20 % (р < 0,05) в обоих изучаемых отделах, а форм-фактор уменьшился на 11 % в теменной коре (р < 0,05) и на 22 % - в гиппокампе (р < 0,05). По сравнению с группой ЧИГМ, у крыс с СИГМ площадь нейронов была меньше на 57 % в теменной коре (р < 0,05), на 42 % - в гиппокампе (р < 0,05). При этом вытянутость перикарионов нейронов (фактор элонгации) увеличилась на 20 % (р < 0,05) в каждом из отделов коры, а их округлость (форм-фактор) уменьшилась на 11 % в теменной коре (р < 0,05) и на 22 % - в гиппокампе (р < 0,05). При продолжительности ишемического периода 1 сутки нарушения усугублялись: по сравнению с контрольной группой площадь нейронов уменьшилась на 61 % (р < 0,05) в теменной коре и на 68 % (р < 0,05) - в гиппокампе. Эти изменения были гораздо более выраженными, чем в группе ЧИГМ, продолжительностью
1 сутки: площадь нейронов в группе СИГМ уменьшилась на 53 % в теменной коре (р < 0,05), на 61 % - в гиппокампе (р < 0,05). По сравнению с суточной ЧИГМ, при СИГМ фактор элонгации увеличился на 33 % (р < 0,05) и на 30 % (р < 0,05) соответственно, а форм-фактор уменьшился на 33 % как в теменной коре (р < 0,05), так и в гиппокампе (р < 0,05).
По сравнению с контрольной группой, спустя 1 час СИГМ количество гиперхромных нейронов в теменной коре увеличилось на 79 % (р < 0,05), гиперхромных сморщенных нейронов - на 80 % (р < 0,05), клеток-теней - на 60 % (р < 0,05), что больше, чем у крыс с ЧИГМ на 39 % (р < 0,05), 85 % (р < 0,05) и на 80 % (р < 0,05) соответственно. В гиппокампе количество гиперхромных нейронов увеличилось на 77 % (р < 0,05), гиперхромных сморщенных клеток -на 95 % (р < 0,05), клеток-теней на 100 % (р < 0,05), что больше, чем при ЧИГМ на 27 % (р < 0,05), 85 % (р < 0,05)
С, -г 1 Гиперхромные
V 1{ ^ ^ сморщенный ■■ ■ Ш . неиронь4, к 4
? . * ш
ны
■' - . ^ . -
• -ШШ 1. ••
Д V -
Гиперхромные ■ ■ ^¿'сморщенные. ! + * ▼'№ироны
Рис. 3 - Нейроны пятого слоя теменной коры головного мозга крыс. Продолжительность ишемического периода -1 час.
А - контроль, Б - ЧИГМ (преобладание нормохромных нейронов), В - 1-я подгруппа ССИГМ (преобладание гиперхромных нейронов), Г - СИГМ (преобладание гиперхромных и гиперхромных сморщенных нейронов), Д - ТИГМ (отсутствие нормохромных нейронов, преобладание гиперхромных сморщенных нейронов). Цифровая микрофотография. Окраска по Нисслю. Ув. объектив х40
Чтт ' .¿-1М 1
■ & А 1
- ЪИ&У /I • * ф ; * £ -
Нормохромные ^ ,
нейРоны ,
• 1 й^йУ^1 .У^г, 1
л». 'V* I
ъ Гиперхромные
П
сморщенные нейроны
чЛ ■ :
Д
г Л' Ъ Р ^
■ V
Клетки
* с перицеллюлярным
/ отеком
9 ■ *
Рис. 4 - Нейроны пятого слоя теменной коры головного мозга крыс. Продолжительность ишемического периода -1 сутки.
А - контроль, Б - ЧИГМ (преобладание нормохромных нейронов), В - 1-я подгруппа ССИГМ (преобладание ги-перхромных нейронов), Г - СИГМ (преобладание гиперхром-ных сморщенных нейронов и клеток с перицеллюлярным отеком), Д - ТИГМ (отсутствие нормохромных нейронов, преобладание клеток с перицеллюлярным отеком). Цифровая микрофотография. Окраска по Нисслю
и на 67 % (р < 0,05) соответственно. Отличий по количеству патологических форм нейронов между изучаемыми отделами коры не было (р > 0,05).
К 1 суткам СИГМ в обеих изучаемых структурах появились нейроны с перицеллюлярным отеком 536 (536; 636,5) на 1 мм2. При этом в теменной коре их количество было больше, чем в гиппокампе на 25 % (р < 0,05).
У крыс с ССИГМ морфологические изменения имели большую выраженность, чем при ЧИГМ, но меньшую, чем при СИГМ. Наименее выраженные изменения размеров и формы нейронов отмечались в 1-й подгруппе (интервал между перевязками ОСА - 7 суток). Площадь нейронов, по сравнению с контролем, уменьшилась в теменной коре на 39 % (р < 0,05), в гиппокампе - на 28 % (р < 0,05), фактор элонгации увеличился на 8 % (р < 0,05), форм-фактор уменьшился на 11 % (р < 0,05).
При сравнении группы ЧИГМ и 1-й подгруппы ССИГМ установлено, что форма перикарионов нейронов в обоих изучаемых отделах не отличалась (р > 0,05).
Спустя 1 сутки размеры нейронов в этой подгруппе были больше на 36 % (р < 0,05) в теменной коре и на 60 % (р < 0,05) - в гиппокампе, чем при СИГМ, а по сравнению с ЧИГМ - меньше на 27 % (р < 0,05) в теменной коре. В гип-покампе размеры перикарионов нейронов не отличались от размеров в группе ЧИГМ (р > 0,05).
Во второй (промежуток между перевязками ОСА - 3 суток) и третьей (промежуток между перевязками ОСА -1 сутки) подгруппах уменьшение размеров и деформация перикарионов нейронов были более выражены, чем в первой подгруппе, р < 0,05.
По сравнению с контролем, во 2-й подгруппе площадь нейронов уменьшилась на 53 % (р < 0,05) в теменной коре и на 40 % - в гиппокампе (р < 0,05), фактор элонгации увеличился на 14 % (р < 0,05), а форм-фактор уменьшился на 22 % (р < 0,05) в обоих изучаемых отделах (р < 0,05).
По сравнению с ЧИГМ в теменной коре площадь нейронов была меньше на 57 % (р < 0,05), а в гиппокампе - на 31 % (р < 0,05), форм-фактор - на 22 % (р < 0,05) и на 17 % (р < 0,05) соответственно. Фактор элонгации увеличился на 14 % в теменной коре (р < 0,05) и на 22 % - в гиппокампе (р < 0,05).
По сравнению с группой СИГМ, размеры нейронов в теменной коре не изменялись, а в гиппокампе площадь во 2-й подгруппе ССИГМ была на 15 % больше (р < 0,05). Форм-фактор не изменялся, а фактор элонгации увеличился на 7 % у крыс с СИГМ как в теменной коре (р < 0,05), так и в гиппокампе (р < 0,05).
По сравнению с характеристиками нейронов в контроле, площадь перикарионов нейронов в 3-й подгруппе была меньше на 60 % (р < 0,05) в теменной коре и на 47 % -в гиппокампе (р < 0,05). Форм-фактор уменьшился на 11 % (р < 0,05), а фактор элонгации увеличился на 20 % в обоих изучаемых отделах (р < 0,05).
По сравнению с группой ЧИГМ, площадь нейронов в 3-й подгруппе при продолжительности ишемического периода 1 час была меньше на 65 % (р < 0,05) в теменной коре и на 40 % - в гиппокампе (р < 0,05). Форм-фактор не изменился (р > 0,05), а фактор элонгации увеличился на 20 % (р < 0,05) в обоих изучаемых отделах.
В 3-й подгруппе изменения размеров и формы нейронов спустя 1 час не отличались от таковых при СИГМ (р > 0,05), но при продолжительности ишемического периода 1 сутки площадь нейронов была больше на 15 %, чем при СИГМ, в теменной коре (р < 0,05) и на 39 % -в гиппокампе (р < 0,05).
По мере сокращения промежутка между перевязками ОСА от 7 суток в первой подгруппе до 1 суток в третьей подгруппе отмечались более выраженные изменения размеров нейронов (их уменьшение), р < 0,05, и формы (увеличение фактора элонгации и уменьшение форм-фактора), р < 0,05, а также отмечалось усугубление изменений хро-матофилии их цитоплазмы.
При ССИГМ по мере сокращения временного интервала между перевязками ОСА происходило уменьшение количества нормохромных нейронов (р < 0,05) и увеличение количества гиперхромных сморщенных нейронов (р < 0,05). Максимальное количество гиперхромных сморщенных нейронов наблюдалось в 3-й подгруппе (с интервалом между перевязками ОСА 1 сутки), особенно в теменной коре - 804/мм2 (р < 0,05), что на 42 % больше, чем в 1-й подгруппе (р < 0,05). Кроме того, в 3-й подгруппе через 1 сутки после перевязки второй ОСА в теменной коре появлялись клетки с периферическим отеком (р < 0,05), которые присутствовали у крыс с СИГМ уже через 6 часов ишемического периода. Спустя 1 сутки их количество у крыс с СИГМ было больше в теменной коре на 53 % (р < 0,05).
У крыс с ТИГМ отмечались наиболее выраженные изменения размеров, формы и степени хроматофилии цитоплазмы нейронов.
При ТИГМ продолжительностью 1 час происходило уменьшение размеров нейронов на 74 % в теменной коре (р < 0,05) и на 50 % - в гиппокампе (р < 0,05), а при продолжительности ишемического периода 1 сутки площадь
нейронов уменьшилась на 83 % (р < 0,05) и на 76 % (р < 0,05) соответственно, что больше, чем при 1-часовой ТИГМ. По сравнению с 1-часовой ТИГМ, площадь нейронов в теменной коре уменьшилась на 34 % (р < 0,05), а в гиппо-кампе - на 42 % (р < 0,05). Также отмечалось усугубление изменений формы нейронов. При продолжительности ишемического периода 1 час фактор элонгации увеличился на 35 % (р < 0,05), в то время как форм-фактор уменьшился на 34 % (р < 0,05) как в теменной коре, так и в гиппокампе. По сравнению с 1-часовой ишемией, при суточной ТИГМ фактор элонгации увеличился на 25 % в теменной коре (р < 0,05) и на 22 % - в гиппокампе (р < 0,05).
У животных с ТИГМ продолжительностью 1 час большинство клеток в обоих изучаемых отделах коры составляли гиперхромные сморщенные нейроны (их количество, по сравнению с контролем, увеличилось на 96 %, р < 0,05).
У крыс с 1-часовой ТИГМ появлялись отечные набухшие нейроны (р < 0,05). Количество гиперхромных сморщенных нейронов в группе ТИГМ было на 80 % больше (р < 0,05), а клеток-теней - на 30 % меньше (р < 0,05), чем в группе СИГМ.
Спустя 1 сутки ишемического периода в популяции нейронов стали преобладать клетки с перицеллюлярным отеком (р < 0,05). Нормохромные нейроны при этом отсутствовали (р < 0,05), гиперхромные нейроны в единичном количестве наблюдались только при 1-часовой ТИГМ (р < 0,05).
По сравнению с группой СИГМ, при суточной ТИГМ количество гиперхромных сморщенных нейронов и клеток-теней было меньше на 70 % (р < 0,05). Большую долю клеточной популяции составили нейроны с перицеллюлярным отеком (2680 (2479; 3082) / мм2), тогда как в группе СИГМ такие клетки составили только 16 % от общего количества нейронов.
обсуждение результатов
Согласно данным литературы, при ишемии часто наблюдается более интенсивная окраска цитоплазмы нейрона, так называемая гиперхромия. Существует мнение, что сама по себе гиперхромия без нарушения конфигурации тела нейрона не может свидетельствовать о патологии клетки и говорит лишь о функциональной напряженности. Но при моделировании тяжелых форм церебральной ишемии, например тотальной или односуточной субтотальной, существенно увеличивается число сморщенных нейронов, которые, помимо темной окраски цитоплазмы, имеют и деформированный перикарион. Все это говорит и о деструкции органелл, нарушении метаболизма и, в свою
очередь, очевидно, связано с нарушением функциональной активности клетки [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18].
Для церебральной ишемии характерно появление гиперхромных и гиперхромных сморщенных нейронов. Появление сморщенных темных клеток при гипоксических и аноксических состояниях является универсальным проявлением патологических состояний нейронов, отражающим тяжесть повреждения вследствие глубокого энергодефицита, вызванного повреждением митохондрий, изменением водно-электролитного баланса и кислотно-основного состояния, ведущих к необратимым последствиям для клетки.
Сам процесс сморщивания проявляется прежде всего уменьшением перикарионов нейронов, они утрачивают свойственную им округлую форму и становятся угловатыми. Происходит дегенеративная атрофия нейронов, биологический смысл которой заключается в приспособлении к длительной консервации в неблагоприятных условиях.
Сморщивание нейронов возникает, вероятно, в результате резкого нарушения его водно-солевого обмена и потери значительного количества воды. При этом цитоплазма и ядро клетки уменьшаются в объеме, что приводит к увеличению плотности расположения в них органелл и, в частности, рибосом и гиперхроматозу.
Из-за сниженного синтеза белка на экспорт и его транспорта в терминали участие этих нейронов в деятельности коры мозга, по-видимому, будет уменьшено. Нейро-фибриллы обычно склеиваются, и тогда клетки начинают диффузно и очень интенсивно прокрашиваться тионином. Нейроны с перицеллюлярным отеком, по-видимому, также образуются в результате грубых трофических нарушений на фоне тяжелой гипоксии. Согласно данным литературы, на поздних этапах ишемии наблюдается набухание нейронов, сопровождающееся растворением хроматофиль-ного вещества, огрубением, распадом и расплавлением нейрофибрилл, пикнозом ядер, утолщением и распадом отростков. Нейропиль вакуолизируется и фрагментиру-ется, претерпевая зернисто-глыбчатый распад, а миелин растворяется, вследствие чего по ходу нервных волокон начинают выявляться капельки липидов. Синапсы набухают, разрушаются и исчезают [6, 8, 15, 16, 17, 18].
В настоящей работе нами получены данные об изменениях морфологии нейронов, согласующиеся с вышеизложенными данными литературы. Вместе с тем проведен и сравнительный анализ изменений при ишемии разной степени тяжести и оценка возможности адаптации нейронов к недостатку кислорода.
В целом наименьшие морфологические изменения нейронов отмечены в группах ЧИГМ и 1-й подгруппе ССИГМ, с интервалом между перевязками ОСА 7 суток. Очевидно, что при данных способах моделирования ИГМ происходят адаптационные процессы, которые препятствуют развитию выраженных морфологических изменений и позволяют нейронам приспособиться к условиям умеренной гипоксии.
Так, например, при ЧИГМ отсутствие выраженных морфологических изменений крыс объясняется компенсацией кровообращения по виллизиевому кругу.
При ССИГМ, когда временной интервал (7 суток между перевязками) достаточен для развития адаптивных процессов, повышается продуктивность митохондриального дыхания [11], а также, возможно, происходит активация продукции монооксида азота и гипоксией индуцированного фактора.
Моделирование более тяжелых видов ишемического повреждения приводит к выраженным морфологическим изменениям нейронов теменной коры и гиппокампа головного мозга крыс - уменьшению их размеров, деформации перикарионов, увеличению степени хроматофилии нейронов с одновременным их сморщиванием и последующей гибелью.
В наибольшей степени данные нарушения были выражены в 3-й подгруппе ССИГМ с самым коротким интервалом между перевязками, составившим 1 сутки, и в группе ТИГМ.
выводы
При анализе изменения морфологии нейронов в теменной коре и гиппокампе головного мозга крыс видно, что, при усугублении степени тяжести церебральной ишемии происходит прогрессирующее увеличение количества гиперхромных сморщенных нейронов и нейронов с пери-целлюлярным отеком. Наиболее явные морфологические изменения (уменьшение размеров и деформация перика-рионов нейронов) наблюдались в условиях ТИГМ спустя 1 сутки. Схожие с ТИГМ, однако менее грубые нарушения выявлены при суточной СИГМ и в подгруппе ССИГМ с интервалом между перевязками ОСА 1 сутки.
Изменения в теменной коре и гиппокампе носили однонаправленный характер, но в теменной коре, наиболее чувствительной к недостатку кислорода, они были более выраженными.
Полученные данные создают фундаментальную базу для последующей детализации патогенеза ишемическо-го повреждения головного мозга и поисков эффективной коррекции данной патологии.
и литература:
1. Sveinsson, O. A. Cerebral ischemia/infarction - epidemiology, causes and symptoms/ O. A. Sveinsson, O. Kjartansson, E. Valdimarsson. -Text: unmediated // Laeknabladid. - 2014. - Vol. 100 (5). - P. 271-279.
2. Qian, H. Postischemic Housing Environment on Cerebral Metabolism and Neuron Apoptosis after Focal Cerebral Ischemia in Rats / H. Qian, H. Zhang, L. Yin, J. Zhang. - Text: unmediated // Curr Med Sci. - 2018. - Vol. 38 (4). - P. 656-665.
3. Gao, Y. Pathological mechanism of focal cerebral ischemia and reperfusion injuries in mice / Y. Gao, L. L. Wen, X. Yang, J. Wang. - Text: unmediated // Biol Regul Homeost Agents. - 2019. - Vol. 33 (5). - P. 1507-1513.
4. Zhang, L. Focal embolic cerebral ischemia in the rat / L. Zhang, R. Zhang, Q. Jiang. - Text: unmediated // Nat Protoc. - 2015. -Vol. 10 (4). - P. 539-547.
5. Rahaman, P. Histology of Brain Trauma and Hypoxia-Ischemia / P. Rahaman, M. Del Bigio. - Text: unmediated // Acad Forensic Pathol. -2018. - Vol. 8 (3). - P. 539-554.
6. Bailey, D. M. The brain in hypoxia; curiosity, cause and consequence / D. M. Bailey. - Text: unmediated// Bailey Exp Physiol. - 2016. -Vol. 101 (9). - P. 1157-1159.
7. Морфологические изменения нейронов головного мозга крыс при двух-, четырехсосудистой моделях ишемического повреждения головного мозга крыс и их коррекция тадалафилом в эксперименте / О. В. Мартынова [и др.]. - Текст: непосредственный // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 6. - С. 56-61.
8. Рукан, Т. А. Морфофункциональные изменения нейронов фронтальной коры головного мозга в условиях его ишемии-репер-фузии / Т. А. Рукан, Н. Е. Максимович. С. М. Зиматкин. - Текст: непосредственный //Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2012. - № 4. - С. 35-38.
9. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes: text with EEA relevance 20.10.2010. - Strasbourg: Official Journal of the European Union, 2010. - 46 p. - Text: unmediated.
10. Батин, Н. В. Компьютерный статистический анализ данных: учебно-методическое пособие / И. В. Батин. - Минск: Институт подготовки научных кадров Национальной академии наук Беларуси, 2008. - 235 с - ISBN 978-985-6820-13-8. -Текст : непосредственный.
11. Бонь, Е. И. Изменение иммунореактивности АТФ-синтазы и хроматофилии цитоплазмы нейронов теменной коры мозга крыс в условиях ступенчатой церебральной ишемии / Е. И. Бонь, Н. Е. Максимович, С. М. Зиматкин. - Текст: непосредственный // Оренбургский медицинский вестник. - 2020. - № 4. - С. 26-31.
12. Бонь, Е. И. Морфологические нарушения нейронов гиппокампа крыс с субтотальной и тотальной ишемией / Е. И. Бонь, Н. Е. Максимович, С. М. Зиматкин. - Текст: непосредственный// Оренбургский медицинский вестник. - 2020. - № 2. - С. 41-46.
13. Capo, I. Interpretation of dark neurons in experimental model of ischemia, neurointoxication and brain infection /1. Capo, D. Lalosevic. -Text: unmediated // Med Pregl. - 2011. - Vol. 64 (1-2). - P. 101-106.
14. Kherani, Z. Pharmacologic analysis of the mechanism of dark neuron production in cerebral cortex / Z. Kherani, R. Auer. - Text: unmediated//Acta Neuropathol. - 2008. - Vol. 116 (4). - P. 447-452.
15. 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: unmediated // Brain Res. - 2009. - Vol. 1270. - P. 152-156.
16. Семченко, В. В. Постаноксическая энцефалопатия / В. В. Семченко, С. С. Степанов, Г. В. Алексеева. - Омск, 1999. - 448 с. -Текст : непосредственный.
17. Ярыгин, Н. Е. Патологические и приспособительные изменения нейрона / Н. Н. Ярыгин, Н. Е. Ярыгин. - Москва: Медицина, 1973. - 190 с. - Текст : непосредственный.
18. Акимов, Г. А. Нервная система при острых нарушениях кровообращения / Г. А. Акимов. - Москва: Медицина, 1971. - 263 с. -Текст : непосредственный.
® Вклад авторов:
Е. И. Бонь - проведение экспериментов, цитофотометрическая и статистическая обработка материала, написание статьи.
Н. Е. Максимович - разработка модели, планирование эксперимента, редактирование статьи.
Е. В. ЛИСКОВА, С. Б. КИРГИЗОВА, Т. А. ФАТЕЕВА, Д. Р. ХРАПУНОВА
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ ОСТРЫХ РЕСПИРАТОРНЫХ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России
E. V. LISKOVA, S. B. KIRGIZOVA, T. A. FATEEVA, D. R. KHRAPUNOVA
FORECASTING OF BACTERIAL COMPLICATIONS IN ACUTE RESPIRATORY VIRAL INFECTIONS USING A MATHEMATICAL MODEL
FSBEI HE «Orenburg State Medical University» of the Ministry of Health of Russia
Соблюдение этических стандартов: оперативные вмешательства осуществляли в условиях адекватной анальгезии в соответствии с этическими нормами, рекомендованными комиссией по гуманному обращению с экспериментальными животными (приказ ректора Гродненского государственного медицинского университета от 27.12.2006 г. № 125).
Финансирование: нет. УДК 579.24
я резюме
Проведено исследование микросимбиоценоза верхних дыхательных путей пациентов с осложненным и не-осложненным течением острой респираторной вирусной инфекции. Установлено, что наличие возникающих бактериальных осложнений преимущественно связано с увеличением частоты встречаемости бактерий видов Staphylococcus aureus и Klebsiella рпеитоп1ае, обладающих набором факторов патогенности. На основе полученных данных построена математическая модель, позволяющая прогнозировать развитие бактериальных осложнений у пациентов с острыми респираторными вирусными инфекциями с долей вероятности 94 %.
ключевые слова: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ,
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ,
„
ОРВИ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
и summary
The study of microsymbiocenosis of the upper respiratory tract of patients with complicated and uncomplicated acute respiratory viral infection was carried out. It has been established that the presence of emerging bacterial complications is mainly associated with an increase in the frequency of occurrence of bacteria of the species Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae, which have a set of pathogenic factors. Based on the data obtained, a mathematical model has been built that allows predicting the development of bacterial complications in patients with acute respiratory viral infections with a probability of 94 %.
key words: MATHEMATICAL MODEL, FORECASTING, / -
BACTERIAL COMPLICATIONS, ARVI, BIOLOGICAL PROPERTIES.
Острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) остаются одной из актуальнейших медицинских и социальных проблем нашего общества в силу высокой заболеваемости, риска развития тяжелых осложнений, обострений хронических болезней и, как следствие, летальности, особенно у лиц пожилого возраста [1, 2]. Массовые поражения людей, инициированные вирусами гриппа и вирусами иных таксономических групп, с сезонной периодичностью продолжают отмечаться практически во всех странах мира и до настоящего времени являются неуправляемыми инфекциями [3, 4]. Способы борьбы с ними не достигли высоких результатов [5].
Известно, что респираторные вирусы являются фактором риска развития бактериальных осложнений [6]. Бактериальные осложнения при острых респираторных вирусных инфекциях зачастую определяются составом респираторной микробиоты в момент вирусной инфекции [7]. Идет поиск объективных и надежных тестов для прогнозирования бактериальных осложнений при острых респираторных вирусных инфекциях [8].
Показано, что микрофлора носа и миндалин при острой респираторной вирусной инфекции характеризуется снижением численности видов представителей нормальной микрофлоры и увеличением выделения микроорганизмов Staphylococcus aureus и Klebsiella рпеитоше, обладающих высоким патогенно-персистентным потенциалом [9].
