CC BY
10
DOI 10.26724/2079-8334-2019-1-67-149 УДК 611.98:616.831-005
УЛЬТРАСТРУКТУРШ ЗМ1НИ С1ДНИЧОГО НЕРВА У ЩУР1В З ГЕМОРАГ1ЧНИМ ШСУЛЬТОМ
e-mail: [email protected]
У експеримент дослiджували змiни у Ыдничому HepBi пiсля моделювання локального геморапчного iнсульту. 1нсульт щурiв лiнii Wistar моделювали шляхом введення аутологiчноi кровi у праву гемiсферу. На 10 i 30 добу експерименту лiвий i правий сщничий нерв щурiв дослiджували методом електронноi мiкроскопii. Встановлено бшатеральну дегенерацiю у сiдничому нерв^ головним чином шляхом пошкодження мieлiнових нервових волокон. На 10 добу дiаметр мieлiнових волокон у лiвому i правому нервi зменшився на 20,5% i 18,3% порiвняно з контролем (р<0,05), а на 30 добу - на 21,6% i 9,96% (р<0,05). Безмieлiновi нервовi волокна характеризувалися збшьшенням дiаметру на 22,4% i 13,4% (p <0.05) на 10 добу, а на 30 добу - на 19,1% i 31,4% (р<0,05). Аналiз ультраструктури та морфометрп нервових волокон показав розвиток нейродегенеративних змш, яю полягали у деформаци i атрофи мieлiнових нервових волокон i набряку безмieлiнових волокон.
Kjik)40bí слова: Ыдничий нерв, геморапчний шсульт, нейродегенеращя.
Робота виконана у рамках комплексноi НДР "Органи нервовоi, iuyHHüi та сечостатевоi системы в умовах експериментального пошкодження ", № державнойреестраци 0112U001413.
1нсульт е одшею з головних причин швалщносп у свт. Патоф1зюлопчш порушення при шсульт мають певну перюдизащю i тому вивчення законом1рностей 'х розвитку е актуальним для вивчення можливостей вщновлення втрачених функцш [1]. Зокрема, вщомо, що перш1 2-3 мюящ вщ ешзоду шсульту е найбшьш сприятливим у вщновленш втрачених рухових функцш [10]. Подальш1 позитивш змши можлив1 у термши вщ 3 до 6 мюяця, а дат ефектившсть вщновлення р1зко зменшуеться. Через 12 мюящв шсля шсульту зменшення р1вня парезу вважаеться малоймов1риим [7]. При цьому р1вень функцп нерв1в i тим бшьше морфолопчш змши у перифершних нервах описано лише фрагментарно. Поодиною публшацп описують дем1елш1зуюч1 i дегенеративш змши у литковому нерв1 хворих з шсультом, що дозволило зробити висновок про розвиток первинноi атрофи нервових волокон у перифершних нервах кшщвок [6]. Причини первинноi дегенерацп у публшацп не встановлено, але висунуто припущення про можливий розвиток транссинаптично' дегенерацп', шемп, знижений аксоплазматичного транспорту або ефект компресп нерва у паретичнш кшщвщ.
З огляду на щ даш результати морфолопчних дослщжень дозволять встановити причини вщтермшованих моторних розлад1в кшщвок та визначити структурш основи для 'х запобпання та активацп вщновних процес1в.
Метою роботи було дослщити ультраструктурш змши у сщничому нерв1 щур1в на тт геморапчного шсульту.
Матерiал i методи дослщження. В експеримент у щур1в-самщв лшп Wistar (середня вага 220-250 г.) моделювали геморапчний шсульт у правш гем1сфер1 шляхом введення аутокров^ як це описано у статт [8]. Пюля маншуляцш у щур1в вщм1чено ознаки невролопчних розлад1в, парез задшх кшщвок, слабкост, пасивну поведшку. У експеримент включено 3 групи щур1в: штактш щури (група 1, n=10), щури з шсультом на 10 добу спостереження (група 2, n=12) i щури з шсультом на 30 добу спостереження (група 3, n=10). Виведення щур1в з експерименту здшснювали шляхом введення летально' дози тюпенталу натр1ю. Сщничий нерв дослщжували методом електронно' мшроскопп. Фрагменти нерва фшсували у 2,5% розчиш глютарового альдегщу на фосфатному буфер1 з дофшсащею в 1% забуфероному розчиш чотирьохокису осм1ю (OsÜ4). Зневоднення проводили у зростаючих концентращях етанолу (700, 800, 900, 1000) та ацетош. Зразки просочували та заливали у сумш епоксидних смол епон-аралдиту (Epon 812, Araldite 502) [2]. 1з епоксидних блоюв виготовляли нашвтоню та ультратоню зр1зи на ультратом1 Reihart. Для прицшьно' ор1ентацп нашвтоню зр1зи забарвлювали толу'диновим сишм. Контрастування ультратонких зр1з1в проводили 2% розчином ураншацетату та цитратом свинцю. Ультратоню зр1зи дослщжували та фотографували тд електронним мшроскопом Tescan Mira 3 LMU (Чех1я). Морфометричним методом дослщжували змши д1аметру м1елшових та безм1елшових волокон. Д1аметр отримували як середне значення довгого i короткого д1аметру дослщжувано' ультраструктури (окремого нервового волокна).
Статистичну ощнку проводили за непараметричним критер1ем Крускала-Уоллюа. Результати морфометричних вишрювань наведено у вигляд1 мед1ани i квартельних штервашв [Q1-Q3] [2]. Виб1рки даних анашзували з використанням програмного забезпечення Origin Lab version 8.0.
© 1.М. Довгань, 2019
Результати дослщження та Тх обговорення. Ультраструктурна оргашзащя сщннчого нерва щурiв досить детально дослщжена i описана у багатьох наукових публшащях [3,11]. Морфолопчна органiзацiя сiдничого нерва представлена кластерами нервових волокон, якi органiзованi у фасцикули нерва (рис. 1:1). Фасцикули сщничого нерва групи 1 побудоваш з щшьно органiзованих мieлiнових i безмieлiнових волокон. Безмieлiновi волокна оргашзоваш кластерами вiд 4 до 15 осьових цилiндрiв. Морфометричним методом кiлькiсно ощнили лiнiйнi розмiри нервових волокон у штактному сiдничому нервi. Середнiй дiаметр мieлiнових волокон був у межах 8,03 [6,99-9,33] мкм, а безмieлiнових волокон (лише осьових цилiндрiв) - 0,89 [0,74-1,08] мкм.
Рис. 1:4. Сщничий нерв контрольно! i дослщних груп щурiв. 1 - поперечний перерiз iнтактних мiелшових нервових волокон у груш 1 (х6400); 2 - деформащя i дезорганiзацiя мiелшових оболонок нервових волокон у правому нервi групи 2 (х3200); 3 - штактш безмieлiновi нервовi волокна у лiвому нервi щурiв групи 2 (х7800); 4 - атрофiя осьового цилiндра нервового волокна у правому нервi групи 3 (х12600); оц - осьовi цилiндри у мieлiнових волокнах; мо - мieлiнова оболонка; кв - колагеновi волокна; ян - ядро нейролемоцита. Електронограма.
У груш 2 загальна морфолопчна оргашзащя фасцикул1в нерва була не порушеною, але нервов1 волокна мали виражеш порушення м1елшово! оболонки. Змши полягали у гострому набряку та порушенш ламелярно! оргашзацн м1елшу, деформащею осьового цилвдра (рис. 1:2). Аксолема бшьшост осьових цилшдр1в мала змшений контур внаслщок фокально! деформацн м1елшово! оболонки, в деяких встановлено ущшьнення аксоплазми.
Безм1елшов1 нервов1 волокна мали менш виражеш змши (рис. 1:3). Встановлено ознаки набряку аксоплазми та деструкщю елеменпв цитоскелету. Нейролемоцити характеризувались ознаками функщонально! активацп, що ультраструктурно виражалось у збшьшенш розм1ру ядра,
переважанш еухроматину та скупчень полюом в цитоплазма Зус^чали OKpeMi нейролемоцити з ознаками набряку цитоплазми або апоптозу. Стромальш елеменпв нерва, зокрема колагеновi волокна i фiбробласти, не змшеш. Суттево! рiзницi мiж ступенем дезоргашзацп мiелiновоl оболонки у нервових волокнах мiж правим i лiвим нервом не виявлено. Середнiй дiаметр мiелiнових волокон був у межах 6,43 [5,09-7,28] мкм у лiвому нервi i 6,56 [5,89-7,25] мкм у правому нервь Дiаметр безмiелiнових волокон був статистично значуще бiльшим вщ контрольних значень - 1,09 [0,97-1,29] мкм у лiвому нервi (р<0,05) i 1,01 [0,865-1,12] мкм у правому нервi (р<0,05). Мiж нервами порiвняння виявило статистично значущу рiзницю (р<0,05).
У групi 3 стушнь дезоргашзацп мiелiнових оболонок мав суттеву варiабельнiсть мiж окремими групами нервових волокон у межах фасцикутв нерва. В одних волокнах виявлено гостре фокальне роздшення ламел мiелiну, а в шших розшарування ламел було незначним але тотальним щодо всього поперечного перерiзу нервових волокон. У першому випадку осьовi цилiндри зазнали деформацп, ущiльнення аксоплазми та редукщя органел (рис. 1:4). А в другому дiаметр осьових цилiндрiв був майже не змшений. Це може свщчити про рiзну динамiку дистрофiчних змiн осьових цилiндрiв i нейролемоципв. Дiаметр мiелiнових волокон у лiвому нервi становив 6,29 [5,57-7,20] мкм i 7,23 [6,17-8,23] мкм у правому нервi (p<0,05). Встановлено статистично значуще зменшення дiаметру мiелiнових нервових волокон у лiвому нервi порiвняно з правим (p<0,05).
Безмiелiновi волокна, подiбно до групи 2 не мали виражених порушень. Осьовi цитндри мали кабельну органiзацiю i щшьно контактували з нейролемоцитами. В аксоплазмi наявнi мiкротрубочки, м^охондрп i поодиною везикули. В окремих безмiелiнових нервових волокнах вiдмiчено ознаки набряку аксоплазми та деструкщю елементiв аксоскелету, що вiдобразилось на результатах морфометричного анатзу. Мiж нервами порiвняння виявлено статистично значущу рiзницю (у лiвому нервi 1,06 [0,91-1,30] мкм, у правому нервi 1,17 [0,93-1,47] мкм).
Змши у сiдничому нервi не обмежувалися порушенням мiелiнових нервових волокон. Вiдмiчено мiграцiю i дегрануляцiю мастоцитiв, змши стшки кровоносних судин. Ендотелiй артерюл i капiлярiв був рiзко збшьшеним i характеризувався активним пiноцитозом. Дегранулящя мастоцитiв у лiвому нервi була бшьш вираженою порiвняно з правим. Змши мастоципв можна оцiнювали як регюнарну iмунну та метаболiчну реакщю на пошкодження мiелiнових нервових волокон. Ui резидентнi iмуннi клiтини присутш поруч iз судинами у перифершних нервах та головному мозку, де вщграють ключову роль у розвитку запального процесу вiд шщацп до хрошчного перебiгу [9]. Мастоцити сприяють м^ацп i шфшьтрацп моноцитiв/макрофагiв для реатзацп !х фагоцитарно1 функцп, зокрема утитзацп продуктiв деструкцп мiелiнових оболонок, дегенерованих нервових волокон [4]. Але щ змiни е вторинними, тодi як атрофiя осьового цитндра е первинною причиною деструктивних змш у мiелiнових нервових волокнах, наслщком транснейронально1 дегенерацп.
На 0CH0Bi результатв електронно! мшроскопп встановлено прогресуючi нейродегенартивш змiни у ciдничoму неpвi на rai iнcульту. У неpвi вщбуваеться iнфiльтpацiя i дегpануляцiя маcтoцитiв як прояв шщацп запально! реакцп.
1. Al-Bagdadi F, Schumacher J, Carter J, Toth F, Henry RW. Determining direction of axonal flow in the equine ramus communicans by ultrastructural examination of the plantar nerves 2 months after transecting the ramus. Microsc Microanal. 2018; 24(1): 64-68.
2. Kvitnitskaya-Ryzhova TYu, Lugovskoy SP, Klymenko PP, Mykhalsky SA, Khablak GV, Toporova EK. The effects of gene therapy with PEI-pDNA complex containing human preproinsulin gene on structural and ultrastructural characteristics of several organs in mice of different ages at experimental diabetes mellitus. Cell and organ transplantology, 2018; 6(1): 48-56.
3. Li D-Y, Meng L, Ji N, Luo F. Effect of pulsed radiofrequency on rat sciatic nerve chronic constriction injury: A Preliminary Study. Chinese Medical Journal, 2015; 128(4), 540-544.
4. Liang X, Cai H, Hao Y, Sun G, Song Y, Chen W. Sciatic nerve repair using adhesive bonding and a modified conduit. Neural Regeneration Research, 2014; 9(6): 594-601.
5. Medic N, Lorenzon P, Vita F, Trevisan E, Marchioli A, Soranzo MR, Fabbretti E, Zabucchi G. Mast cell adhesion induces cytoskeletal modifications and programmed cell death in oligodendrocytes. J Neuroimmunol, 2010; 218: 57-66.
6. Pollock M, Nukada H, Allpress S, Calder C, Mackinnon M. Peripheral nerve morphometry in stroke patients. J Neurol Sci. 1984; 65(3): 341-352.
7. Ruppert E, Kilic-Huck U, Wolff V, Tatu L, Ghobadi M, Bataillard M, Bourgin P. Restless legs syndrome as a first manifestation of a cerebral infarct. journal of clinical sleep medicine : JCSM : Official Publication of the American Academy of Sleep Medicine, 2014; 10(9), 1037-1038.
8. Savosko SI, Chaikovsky JB, Pogorela NKh, Makarenko AN. Features of histostructural changes in rat cerebral cortex in hemorrhagic stroke modeling. International Journal of Physiology and Pathophysiology, 2013; 4(2): 113-121.
9. Skaper SD, Facci L, Zusso M, Giusti P. Neuroinflammation, Mast Cells, and Glia: Dangerous Liaisons. The Neuroscientist, 2017, 23(5): 478-498.
10. Tsur A. Common peroneal neuropathy in patients after first-time stroke. Isr Med Assoc J. 2007; 9(12): 866-869.
11. Yuan X-J, Wei Y-J, Ao Q, Gong K, Wang J-Y, Sun Q-S, Zhang L, Zheng ZC, Chen L. Myelin ultrastructure of sciatic nerve in rat experimental autoimmune neuritis model and its correlation with associated protein expression. International Journal of Clinical and Experimental Pathology, 2015; 8(7), 7849-7858.
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НЕРВА У КРЫС С ГЕМОРРАГИЧЕСКИМ ИНСУЛЬТОМ Довгань И.М.
В эксперименте исследовали изменения в седалищном нерве после моделирования локального геморрагического инсульта. Инсульт крысам линии Wistar моделировали путём введения аутологической крови в правую гемисферу. На 10 и 30 сутки эксперимента левый и правый седалищный нерв крыс исследовали методом электронной микроскопии. Установлено билатеральную дегенерацию в седалищном нерве, главным образом путем повреждения миелиновых нервных волокон. На 10 сутки диаметр миелиновых волокон в левом и правом нерве уменьшился на 20,5% и 18,3% в сравнении с контролем (р<0,05), а на 30 сутки - на 21,6% и 9,96% (р<0,05). Безмиелиновые нервные волокна характеризовались увеличением диаметра на 22,4% и 13,4% (р<0.05) на 10 сутки, а на 30 сутки - на 19,1% и 31,4% (р<0,05). Анализ ультраструктуры и морфометрии нервных волокон показал развитие нейродегенеративных изменений, которые заключались в деформации и атрофии миелиновых нервных волокон и отёка безмиелиновых волокон.
Ключевые слова: седалищный нерв, геморрагический инсульт, нейродегенерация.
Стаття надшшла 29.03.18 р.
ULTRASTRUCTURAL CHANGES IN RAT SCIATIC
NERVE AFTER HEMORRHAGIC STROKE Dovgan I.M.
The changes in the sciatic nerve after local hemorrhagic stroke modeling were studied. The hemorrhagic stroke in Wistar rats was modeled through the autologous blood injection into internal capsule of the right cerebral hemisphere. On 10th and 30th day after stroke the left and right sciatic nerves were studied using the electron microscopy. The bilateral nerve degeneration with the strong damage of myelinated nerve fibers was established. The diameter of myelin fibers in the left and right nerves decreased by 20.5% and 18.3% (p <0.05) compared with the control on the day 10, and by 21.6% and 9.96% (p <0.05) on the day 30. The diameter of unmyelinated nerve fibers increased by 22.4% and 13.4% (p <0.05) on the day 10, and by 19.1% and 31.4% (p <0.05) on the day 30. The analysis of nerve fibers ultrastructure and morphometrical study showed the development of neurodegenerative changes, which consisted deformation and atrophy of myelinated nerve fibers, and edema of unmyelinated fibers.
Key words: sciatic nerve, hemorrhagic stroke, neurodegeneration.
Рецензент Старченко I.I.
DOI 10.26724/2079-8334-2019-1-67-152 UDC 616.61:599.323.4
RENAL VASCULAR ENDOTHELIUM RESPONSE IN RATS WITH GLOMERULONEPHRITIS IN CRYOCONSERVED PLASCENT IMPLANTATION
Today, literature data testify to a growth in pathology of the autoimmune genesis. Among the formidable forms of autoimmune pathology, glomerulonephritis is recorded. The purpose of our work was to study the impact of a single injection of cryopreserved placenta on the vascular endothelium status of the kidney in experimental autoimmune glomerulonephritis. In animals of both groups on the 7th day of the experiment, vascular dilatation, uneven enlargement of their lumens, vascular congestion and numerous small erythrostates, with thrombosis and hemorrhages were revealed. In the experimental group of animals, moderate and small focal perivascular lymphocyte infiltration of the stroma was observed, against which the phenomenon of weak atrophy of the tubular epithelium was observed. There are almost no signs of fibrosis and sclerotic changes in interstitial connective tissues. In the control group, on the 30th day of the experiment, there were numerous spread areas sclerosal interstitium with signs of diffuse lymphohistocytic infiltration, against the background of which, there were significant dystrophic cell changes and clear phenomena of tubular epithelium atrophy. In peritubular hemocapillaries, signs of the vascular wall sclerosing and erythrostasis were revealed. In animals of the experimental group, some expansion of interstitium with signs of perivascular edema was found, as well as moderate lymphohistocytic infiltration of the stroma, on the background of which small foci of the tubular epithelium atrophy and isolated areas of interstitium sclerosis were identified. Most of the renal tubules had dystrophic changes in the epithelial cells.
Keywords: kidney, autoimmune glomerulonephritis, rats, cryopreserved placenta.
The work is a fragment of the research project "Experimental-morphological study of the cryopreserved placenta transplants and other exogenous factors effects on the morphofunctional status of internal organs", state registration No. 0113U006185.
Literature data today testify to the growth of pathology that has an autoimmune genesis. Among the formidable forms of autoimmune pathology is glomerulonephritis [1, 2, 4]. The study of the kidneys vascular endothelium condition, which is the first ultrafiltration layer in the capillaries of the glomeruli, is a topical problem, since structural complications with autoimmune inflammation cause disorders of the kidneys homeostasis [5, 6].
© A.A. Kapustyanska, 2019
