CC BY
10
Since 1999
The journal of scientific articles
Health
& millennium
Education
УДК 616.091.8:612.82:616.8.-009.24 http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-9-42-45
СТРУКТУРНЫЕ ОСНОВЫ НАРУШЕНИЙ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ ПРИ РАЗНОЙ СУДОРОЖНОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА В ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОМ ПЕРИОДЕ ТЯЖЕЛОЙ СОЧЕТАННОЙ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ Соколов Е.Ю. Клиника «ФриЛайф», г. Москва, Российская Федерация Аннотация. Изучены высшая нервная деятельность, когнитивные функции, цитоархитектоника коры головного мозга, гиппокампа, таламуса, миндалевидного комплекса и мозжечка у 168 белых крыс после тяжелой черепно-мозговой травмы (моделирование по Ноблу-Коллипу под наркозом). В I группу вошли животные без судорожных пароксизмов, в группу II - с судорожными пароксизмами. Материал забирали через 1, 7 и 30 суток после травмы. Проанализирована выраженность церебральной недостаточности в тестах «открытое поле» и условный рефлекс пассивного избегания. Серийные фронтальные срезы головного мозга окрашивали гематоксилином-эозином и иммуноги-стохимически для выявления р-53. Выявлено длительное снижение ориентировочно-исследовательской деятельности и памяти у травмированных крыс более выраженное у животных с высокой судорожной активностью мозга. Установлено, что у крыс с высокой судорожной активностью мозга посттравматические повреждения нейрональ-ной сети (увеличение количества некробиотически измененных нейронов, дефицит их общей численной плотности) более значимы, чем у крыс с низкой судорожной активностью мозга. Отмечена активация процессов апоптоза: увеличение экспрессии белка р53, которое было более значимым у крыс с высокой судорожной активностью мозга. Ключевые слова: черепно-мозговая травма, судорожная активность мозга, когнитивные функции. STRUCTURAL FOUNDATIONS OF VIOLATIONS OF COGNITIVE FUNCTIONS WITH DIFFERENT SHEET ACTIVITY OF THE BRAIN IN POST-TRAUMMATIC PERIOD OF HEAVY CONJUNCED CRANE-BRAIN TRAUMA Sokolov E.Yu. «FreeLife» Clinic, Moscow, Russian Federation Annotation. We studied the higher nervous activity, cognitive functions, cytoarchitecture of the cerebral cortex, hippocampus, thalamus, amygdaloid complex and cerebellar of the 168 white rats after severe traumatic brain injury (simulation Noble-Collip under anesthesia). The I group included animals without convulsive paroxysms and in the group II -with convulsive paroxysms. The material was collected on 1, 7 and 30 days after injury. Severity of cerebral insufficiency in test "open field" and conditioned reflex ofpassive avoidance. Serial frontal brain sections were stained using hematoxylin-eosine and immunohistochem-istry for detection of p-53. Prolonged decrease approximately research activity and memory in injured rats was more pronounced in animals with a low type of higher nervous activity. It was detected, that in rats with high brain seizure activity the posttraumatic neuronal network damage (the increase in the amount of necrobiotically altered neurons, and deficit in their total number density) was more significant, than in rats with low brain seizure activity. Activation of apoptosis processes was noted: the increase in р53 protein expression, which was more significant in rats with high brain seizure activity, were revealed. Key words: traumatic brain injury, brain seizure activity, cognitive functions.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Лихтерман Л.Б. Лечение черепно-мозговой травмы и ее последствий // Справочник поликлинического врача. 2014. №4. С. 42-44. [2] Методологические аспекты хирургической тактики у пострадавших с тяжёлой сочетанной черепно-лицевой травмой с учётом тяжести травматической болезни / Ю.А. Щербук, Д.Ю. Мадай, С.В. Гаврилин [и др.] // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2014. № 3. С. 4954. [3] Немкова С.А., Заваденко Н.Н., Нестеровский Ю.Е. Когнитивные нарушения у детей с последствиями REFERENCES [1] Likhterman LB Treatment of craniocerebral trauma and its consequences // Handbook of a polyclinic physician. 2014. №4. Pp. 42-44. [2] Methodological aspects of surgical tactics in victims with severe combined craniofacial trauma in view of the severity of traumatic disease / Yu.A. Shcherbuk, D.Yu. Maday, S.V. Gavrilin [and others] // Bulletin of Surgery named after I.I. Grekova. 2014. № 3. P. 49-54. [3] Nemkova SA, Zavadenko NN, Nesterovsky Yu.E. Cognitive impairment in children with consequences of
---■—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
черепно-мозговой травмы // Вопросы практической педиатрии. 2015. № 3. С. 48-57.
[4] Комплексная оценка неврологических и нейропсихо-логических изменений у больных с посттравматическими когнитивными нарушениями / М.М. Одинак, С.В. Воробьев, А.Ю. Емелин, А.Ю. Емельянов // Медицина катастроф. 2015, № 2. С. 41-4.
[5] Факторы риска посттравматической эпилепсии у взрослых / И.Л. Каймовский, А.В. Лебедева, Р.Ш. Му-таева [и др.] // Журнал неврологии и психиатрии. Эпилепсия. 2013. № 4. С. 25-28.
Введение. Черепно-мозговая травма характеризуется своей массовостью, техногенностью и антропо-генностью, является одной из основных причин смертности и инвалидизации населения [1]. В последние два десятилетия отмечены стремительный рост травматизма с возрастанием удельного веса тяжёлых, преимущественно множественных и сочетанных травм [2]. Отмечается неуклонный рост последствий ЧМТ, значительную часть которых составляют когнитивные нарушения [3, 4]. Одним из наиболее серьезных осложнений ЧМТ является посттравматическая эпилепсия. В России ЧМТ - основная причина (27,7%) локализаци-онно-обусловленных эпилепсий, а пациенты, перенёсшие ЧМТ, имеют высокий риск развития посттравматических судорог, которые могут приводить к дальнейшим повреждениям уже травмированного мозга (5). Однако, большинство исследований при ЧМТ посвящено общим закономерностям нарушений работы головного мозга, без учета индивидуальных особенностей высшей нервной деятельности и оценки судорожной активности мозга. Целью исследования явилось экспериментальное обоснование необходимости учета судорожной активности головного мозга при нарушениях высшей нервной деятельности и её структурных основ в результате тяжелой сочетанной черепно-мозговой травмы (ТСЧМТ).
Материал и методы. Эксперименты проведены на 168 белых крысах самцах массой 210-240 г. в соответствии с этическими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (принятой в Страсбурге 18.03.1986 г. и подтвержденной в Страсбурге 15.06.2006г.), а также в соответствии с требованиями приказов №1179 МЗ СССР от 11.10.1983 г., №267 МЗ РФ от 19.06.2003г. ТСЧМТ моделировали по способу Нобла-Коллипа под нембуталовым наркозом (внутрибрюшинно 30 мг/кг). Летальность составила 51,3%. У 34,6% выживших крыс в течение 1-го часа развивались генерализованные тонико-клонические судороги. Крысы, выжившие после моделирования ТСЧМТ, составили 2 группы: 1 группа без судорожного синдрома в посттравматическом периоде, 2 - с судорожными пароксизмами.
craniocerebral trauma // Questions of practical pediatrics. 2015. № 3. P. 48-57.
[4] Complex evaluation of neurological and neuropsychological changes in patients with posttraumatic cognitive impairment / M.M. Odinak, S.V. Vorobyev, A.Yu. Emelin, A.Yu. Emelyanov // Medicine of catastrophes. 2015, No. 2. P. 41-4.
[5] Risk factors for post-traumatic epilepsy in adults / ILKay-movskii, AVLebedeva, R.Sh. Mutaeva [and others] // Journal of Neurology and Psychiatry. Epilepsy. 2013. № 4. P. 25-28.
Контролем служили крысы без ТСЧМТ (n=10). Исследования проводили на 1, 7, 30 сутки с момента нанесения травмы. Поведение животных исследовали в тесте «открытое поле» с оценкой уровня двигательной активности (количество горизонтальных перемещений), ориентировочно-исследовательских реакций (количество вертикальных перемещений - стоек) эмоциональной лабильности (по интенсивности и продолжительности груминга - умывание, чесание, вылизывание). Состояние «когнитивных функций» (память) у крыс, оценивали с помощью метода УРПИ (условный рефлекс пассивного избегания), основанного на выработке реакции избегания электрокожного болевого раздражения, предъявляемого в предпочитаемом грызунами тёмном отсеке челночной камеры. Обучение животных УРПИ проводится в двухкамерной установке, состоящей из затемнённого и освещённого отсеков, соединенных дверцей. После перехода в темный отсек животное подвергали 2-х кратному неизбегае-мому электроболевому раздражению переменным током (20-30 мА, 1с, 50 Гц), силу которого подбирали индивидуально по порогу вокализации крыс. Регистрировали продолжительность латентного периода по времени пребывания крысы в светлом отсеке. Тестирование животных при отключенном электрическом токе проводили через сутки после обучения. Рефлекс считали выработанным, если латентный период составлял не менее 180 секунд. По окончании поведенческих тестов животных выводили из эксперимента под эфирным наркозом путем обескровливания. Мозг извлекали из полости черепа, макроскопически оценивали состояние мозговых оболочек, рельефа, наличие кровоизлияний, локализацию видимых очагов ушиба, фиксировали в 10%-ном растворе формалина, вырезали фронтальные блоки, которые обрабатывали по стандартной методике. Серийные срезы толщиной 4-5 и 7-10 мкм готовили на микротоме «Reichert» (США) и окрашивали гематоксилин-эозином. Изучали цито- и миелоархитектонику коры головного мозга, таламуса, миндалевидного комплекса, гиппокампа, коры мозжечка. Определяли общую численную плотность нейронов, количество нормохромных, гипер- и гипо-хромных нейронов и клеток-теней.
---■—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 43 ~
Иммуногистохимически, непрямым пероксидазным методом по стандартному протоколу (DAKO, Дания) определяли экспрессию белка р53. Для морфометриче-ского исследования использовали программу ImageJ 1.46. Статистическую обработку проводили с использованием «Statistica 8,0 for Windows». Анализ характера распределения данных осуществляли построением гистограмм с проверкой на нормальность по критерию Шапиро-Уилка. При сравнении характеристик массивов использовались параметрические (Стью-дента) и непараметрические (Манна Уитни, Фишера) критерии. Критический уровень значимости р принимался равным 0,05.
Результаты и обсуждение. Животные тяжело переносили ТСЧМТ. Сразу после ее нанесения
Поведение и когнитивные фун
наблюдалось угнетение сознания вплоть до глубокой комы от нескольких минут до нескольких часов, отсутствовали корнеальные и роговичные рефлексы, отмечались кровотечения из ушей, горла, носа, наблюдались непроизвольные акты дефекации и мочеиспускания. В 34,6% случаях развивались тонико-клонические судороги. При оценке поведения и психомоторной активности с использованием метода «открытое поле» выявлено, что у крыс обеих групп через 1 сутки после моделировании ТСЧМТ двигательная активность, как горизонтальная, так вертикальная была снижена. Число пробежек и вертикальных стоек в 1 группе крыс уменьшилось почти в 1,4 и 1,8 раза, во 2 группе в 2,4 и 2,8 раз по сравнению с контролем (табл. 1).
Таблица 1
|ии у крыс после ТСЧМТ (М±m)
Показатели Группа 1 (без судорог) Группа 2 (судороги) Контроль
Время после травмы (сутки) Время после травмы (сутки)
1 7 30 1 7 30
ГА 42,2±1,6*Л 50,2±0,7*Л 54,2±2,7Л 23,9±1,1* 26,2±1,0* 21,0±0,6* 57,3±1,7
ВА 5,3±0,4*А 9,7±0,7Л 8,4±0,5Л 3,3±0,5* 3,8±0,1* 3,2±0,3** 9,3±0,3
Груминг 18,3±1,1*Л 20,2±1 ,0*Л 16,7±0,4*Л 23,7±0,8* 29,8±1,1* 31,3±0,3* 7,3±0,5
УРПИ 37,2±1,6*Л 59,9±1 ,2*Л 39,0±1,5*Л 20,9±1,6* 35,1 ±1,4* 15,3±1,7*
УРПИ контроль 179,8±2,2 159,2±1,9 89,3±1,5 179,8±2,2 159,2±1,9 89,3±1,5
Примечание: * - различия с показателями контроля, Л - между группами, р <0,05
Животные были заторможены, малоподвижны, у них преобладали эмоции страха и напряжения. Доминирующим актом поведения являлся груминг, интенсивность и продолжительность которого превышала контрольные значения у крыс 1 группы в 2,8 раза, во 2 группе - в 3,2 раза. При сравнении данных показателей между 1 и 2 группами прослеживалось более значимое изменение показателей во 2 группе (табл. 1). Оценка состояния когнитивных функций у крыс, с помощью метода УРПИ выявила, что способность к хранению информации была снижена в обеих группах животных, но более значимо во 2 группе: крысы слабо воспроизводили сформированный накануне навык, время их пребывания в безопасном отсеке камеры составляло в 1 группе - 20,7%, во 2 группе - 11,6% от контрольных значений. Через 7 суток после ТСЧМТ произошло частичное восстановление поведенческой деятельности животных обеих групп, выражающееся в увеличении общей двигательной активности и числа горизонтальных перемещений (табл. 1). При этом сохранялся высокий уровень эмоциональной напряженности - продолжительность и интенсивность груминга у животных обеих групп возросли. Процессы восстановления функций высших отделов мозга в динамике болезни более интенсивно протекали у крыс 1 группы с низкой судорожной активностью мозга (табл. 1). Животные данной группы имели более высокий уровень
центральной моторной и исследовательской активности, при более низком эмоциональном напряжении в сравнении с крысами 2 группы с высокой судорожной активностью мозга. Проверка сохранения УРПИ у крыс, перенесших ТСЧМТ, показала, что на 7 сутки посттравматического периода наблюдалось частичное восстановление объема памяти, более значимое в 1 группе. Время их пребывания в светлом отсеке камеры увеличилось на 22,7 секунды (во 2 группе на 14,2 сек.) в сравнении с первыми сутками посттравматического периода. Несмотря на это, объем памяти продолжал оставаться ниже контрольных значений. Крысы, перенесшие ТСЧМТ, в 2,7 раза (1 группа) и 4,5 раз (2 группа) чаще забывали о грозящей им опасности, чем контрольные животные. Через 1 месяц после ТСЧМТ показатели ориентировочно-исследовательского поведения у крыс 1 группы соответствовали контрольным значениям. Однако нарушения в эмоциональной составляющей поведения животных 1 группы сохранялись, интенсивность груминга продолжала превышать контрольный уровень. У крыс 2 группы восстановления показателей моторной активности не произошло, а эмоциональная напряженность в динамике болезни возросла. Через 1 месяц после травмы крысы 2 группы полностью утратили УРПИ. Животные 1 группы частично сохраняли способность к хранению информации, показатели УРПИ у них в 2,6 раза превышали
---■—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 44 ~
аналогичные во 2 группе, хотя составляли лишь 43,6% от контрольных значений.
В ходе морфологического исследования установлено, что у всех травмированных животных имели место подкожные гематомы различной величины при отсутствии нарушений целостности костей черепа. На значительном протяжении мозга обнаруживалось отслоение мягких мозговых оболочек, их набухание за счет скопления массы эритроцитов. При этом в группах сравнения анатомические последствия травмы были типичными для ТСЧМТ - кровоизлияния под оболочки мозга, множественные мелкие, средние и реже крупные очаги геморрагического размягчения мозговой ткани без определенной локализации. При светооптическом исследовании через 1 сутки после травмы во всех изученных отделах мозга животных обеих групп выявлялась диффузно-очаговая гибель нейронов путем колликвационного и коагуляционного некроза и апоптоза: увеличение экспрессии проап-оптического белка р53. При этом гибель нейронов путем апоптоза была менее значима. Через 7 суток структурные проявления посттравматического некроза и апоптоза нейронов характеризовались максимальной выраженностью в перифокальных зонах очагов повреждения. К 30 суткам дефицит общей численной плотности нейронов нарастал. Судорожная активность головного мозга в посттравматическом периоде существенно влияла на динамику морфологических показателей. У крыс 1 группы общая численная плотность нейронов после травмы в исследованных отделах головного мозга была статистически значимо на 10-20%
выше, чем во 2 группе. Содержание нормохромных нейронов у животных 1 группы снижалось на 10-40%, в то время как во 2 группе животных на 20-70%.
Заключение. Таким образом, проведённые исследования позволили установить, что у экспериментальных животных, перенёсших ТСЧМТ, наблюдаются поведенческие и когнитивные нарушения. Сопоставление выявленных нарушений по выраженности и длительности эффекта продемонстрировало, что в наибольшей степени нарушаются такие формы поведения как исследовательская активность, способность к пространственной ориентации, эмоциональная составляющая поведения. Параллельно этому регистрируется ухудшение способности животных к сохранению приобретённого навыка избегания болевого раздражения, свидетельствующее о нарушении процессов памяти. Выраженность посттравматической энцефалопатии была более значима у животных с высокой судорожной активностью мозга, а процессы восстановления функций высших отделов мозга более интенсивно протекали у крыс с отсутствием судорожных параксиз-мов в посттравматическом периоде. Структурно-функ-циональныой основой нарушения поведения у крыс с разной судорожной активностью мозга после ТСЧМТ явились кариоцитолизис и коагуляционный некроз, активизация механизмов апоптоза во всех изученных отделах головного мозга с максимальной выраженностью в очагах повреждения и перифокальных зонах у крыс со спонтанным двигательным возбуждением и судорожными пароксизмами.
---■—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
