CC BY
56
УДК 611.83:572.7
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИЕЛИНОВЫХ НЕРВНЫХ ВОЛОКОН БЕДРЕННО-ПОЛОВОГО НЕРВА © Копьёва В.М., Вишневская К.А., Ермакова Н.И.
Смоленский государственный медицинский университет, Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28 Резюме
Цель. Изучение морфологии бедренно-полового нерва поясничного сплетения человека с точки зрения строения миелиновых нервных волокон, миелиновой оболочки и диаметра аксонов в возрастном аспекте.
Методика. Изучены 72 отрезка бедренно-половых нервов людей обоего пола в возрасте от новорожденного до 91 года в 7 возрастных группах (классификация Л.К. Семеновой) на гистологических препаратах с окраской по Вейгерту-Палю. Для обработки результатов использовали метод информационного анализа с расчетом информационных характеристик: реальной, относительной энтропии и коэффициента избыточности.
Результаты. В результате анализа мы установили, что у новорожденных состав нервных волокон мало разнообразен, представлен волокнами мелкого и среднего размера с преобладанием малого размера, о чем свидетельствуют данные энтропии и индекса избыточности. В последующие возрастные периоды в нервах происходит увеличение разнообразия их волоконного состава, за счет появления средних и толстых миелиновых волокон. К 11-15 годам все миелиновые волокна приобретают миелиновую оболочку, что говорит о завершении процесса миелинизации.
Заключение. Данные толщины миелиновой оболочки и аксонов позволили выделить наиболее информативные для изучения возрастные периоды: от новорожденных до 11 лет, и с 12 лет и старше, дальнейшее более детальное деление для изучения данного нерва возможно, но мало целесообразно.
Ключевые слова: бедренно-половой нерв, морфология, нервные волокна, энтропия, коэффициент избыточности
AGE-RELATED CHANGES IN THE MORPHOMETRIC INDICES OF MYELINIC NERVE FIBERS OF
THE FEMORAL-GENITAL NERVE
Kopyova V.M., Vishnevskaya K.A., Ermakova N.I.
Smolensk State Medical University, 28, Krupskoj St., 214019, Smolensk, Russia
Abstract
Objective.To study the morphology of the femoral-pudendal nerve of the lumbar plexus person from the structural view point of the nerve fibers myelin, myelin sheath and axons diameter in the age aspect.
Methods. 72 segments of femoral-genital nerves of people of both sexes aged from newborn to 91 years in 7 age groups (classification of L. K. Semenova) were studied on histological preparations with color by Weigert-PAL. To process the results, the information analysis method was used to calculate the information characteristics: real, relative entropy, and redundancy factor.
Results. As a result of the analysis, we found that the composition of nerve fibers in newborns is not very diverse, represented by small and medium-sized fibers with a predominance of small size, as evidenced by the data of entropy and redundancy index. In the subsequent age periods, the variety of their fiber composition increases in the nerves, due to the appearance of medium and thick myelin fibers. By the age of 11-15 all myelin fibers acquire the myelin sheath, which indicates the end of the myelination process.
Conclusion. The thickness data of the myelin sheath and axon allowed us to identify the most informative age periods for study: from newborns to 11 years, and from 12 years and older, further more detailed division for the study of this nerve is possible, but it is not advisable.
Keywords: genitofemoral nerve, morphology, entropy, redundancy coefficient
Введение
Поясничное сплетение человека является наиболее уязвимым в силу его топографии и морфологии, о чем свидетельствуют исследования многих авторов: до 80% патологии периферической нервной системы приходится на поясничное сплетение. В современной литературе довольно подробно описана морфология поясничного сплетения в целом и строение отдельных его нервов в частности, за исключением бедренно-полового нерва. Бедренно-половой нерв является малоизученным, хотя интерес к этому нерву в практической медицине, учитывая его зоны иннервации, неуклонно растет, особенно в таких направлениях клинической медицины как: андрология, урология и гинекология, а информация о нем в доступной литературе очень скудная и неубедительная. Морфометрические показатели бедренно-полового нерва, а именно: состав его миелиновых нервных волокон, толщина их миелиновой оболочки, диаметр аксонов, а также возрастные изменения этих показателей является на сегодняшний день актуальной задачей.
Целью работы явилось изучение морфологии бедренно-полового нерва поясничного сплетения человека с точки зрения строения миелиновых нервных волокон, миелиновой оболочки и диаметра аксонов в возрастном аспекте.
Методика
Материалом послужили 72 отрезка бедренно-половых нервов взятых, соответственно, от 72 трупов людей обоего пола в возрасте от новорожденного до 91 года, жителей г. Смоленска причина смерти которых не связана с патологией нервной системы (изучение полового диморфизма не входило в задачи нашего исследования). Забор материала проводили в месте выхода нерва на поверхность большой поясничной мышцы,правого поясничного сплетения (для исключения фактора асимметрии). Гистологические препараты окрашивали по методике Вейгерта-Паля [4]. На гистологических препаратах измерения толщины миелиновых нервных волокон, их аксонов и толщины миелиновой оболочки осуществлялось с помощью винтового окулярного микрометра МОВ 1-15, а также линейки окулярмикрометра при объективе 40. Для каждого из них, в зависимости от применяемого увеличения, мы воспользовались переводными таблицами измерений нервных волокон.Подсчет миелиновых нервных волокон в пучках производили под микроскопом МБИ-1 с помощью бинокулярной насадки. Для абсолютного подсчета нервных волокон в окуляр была вмонтирована сетка, состоящая из квадратов с размером сторон 1 мм. При планомерном и последовательном перемещении препарата относительно сетки удалось наиболее точно подсчитать число миелиновых волокон всех калибров, находящихся в нерве, и определить их процентное содержание.
Все миелиновые нервные волокнаразделили по их толщине и толщине их миелиновой оболочки соответственно на три главные группы по общепринятой классификации.По толщине самих нервных волокон: тонкие нервные волокна до 3,9 мкм, средние - от 4 до 6,9 мкм и толстые - 7 мкм и выше. По толщине миелиновой оболочки нервные волокна были также разделены на три группы: к первой группе отнесены волокна, толщина миелиновой оболочки которых не превышает 1,9 мкм, ко второй - от 2 до 3,9 мкм, к третьей - от 4 мкм и более. В целях определения упорядоченности количества миелиновых нервных волокон и толщины их миелиновой оболочки использовали показатели информационного анализа - энтропии, как степени разнообразия и индекса избыточности, как фактора надежности и упорядоченности изучаемого материала.
Для расчета использовали метод информационного анализа, путем расчета информационных характеристик по приводимым ниже формулам:
т
Н=-£-Р1^2 Р1 реальной энтропии (Н),
1=1
H0=log2 т максимальной энтропии (Н0),
Ь=Н / Н0 относительной энтропии (Ь),
Я= 1 - Ь коэффициент избыточности (Я),
где Р! - доля размерной группы от общего количества; т - количество размерных групп.
Расчёты проводились по рекомендациям, предложенным А.С. Леонтюком с соавт. [8].Изучение информационных характеристик не требуют наличия определенного количества случаев в каждой возрастной группе и расчета коэффициента достоверности, поэтому данные вычисления нами не проводились.
Для обработки полученных результатов и их интерпретации материал был поделен на возрастные группы в соответствии с классификацией Л.К. Семеновой.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенные исследования показали, что в бедренно-половом нерве у лиц разного возраста присутствуют миелиновые волокна всех трех типов: тонкие, средние и толстые, причем последние появляются ближе к 3-летнему возрасту. Распределениематериалапо возрастным группам иполученные результаты отражены в табл. 1.
Таблица ¡.Возрастные особенности диаметров нервных волокон, аксонов и толщины миелиновой оболочки
Возрастная группа Диаметр нервного волокна Толщина миелиновой оболочки Диаметр аксона
Н Ъ Н Ъ Н Ъ
Раннее детство 0-3 лет 0,60971,361 0,38460,429 57,1061,54 0 0 100 0 0 100
Детство 4-10 лет 1,37021,3828 0,36440,4912 63,5650,88 0 0 00,2864 00,1806 81,94- 100
Подростковый 11-15 лет 1,41161,4406 0,85860,9088 14,159,12 0,79250,2864 0,50000,1806 50,081,94 0,84140 0,53080 47,94- 100
Юношеский 16-21 лет 1,48281,5663 0,93550,9882 6,451,18 0,34560 0,45450 54,55100 0,28640,5294 0,18060,3340 81,94- 66,60
Зрелый 22-55 лет 1,54721,571 0,97610,9911 2,390,89 0,67540,7044 0,45320,5075 54,6849,25 0,48670,4022 0,34250,2537 65,75- 74,63
Пожилой 56-75 лет 0,56520,5680 0,37750,3628 62,2563,72 0,95840,9183 0,60460,5624 39,5443,76 0,84060,5822 0,53030,3642 46,97- 63,58
Старческий 76-91 лет 0,45630,5552 0,16860,2875 83,1471,25 0,94710,7294 0,59750,3410 40,8865,90 0,59161,2011 0,37260,7577 62,74- 24,23
Установлено, что в группе раннего детства набор миелиновых нервныхволоконоднообразный, с преобладанием тонких миелиновых волокон- 82-85%,волокон среднего размера относительно мало - 15-18%, толстые волокна отсутствуют.
В детской группе наблюдается увеличение количества средних миелиновых волокон и появление до 10% толстых волокон. При этом относительная энтропия увеличивается, а коэффициент избыточности пропорционально снижается. Все волокна в этой группе имеют тонкую миелиновую оболочку и тонкий аксон (рис. 1).
Рис. 1. Преобладание тонких миелиновыхнервных волокон и тонкой миелиновой оболочки в детском возрасте. ОкраскаВейгерт-Паль, ув. ><400
В подростковой группе в нерве преобладают миелиновые волокна малого диаметра, они составляют 50-57%, волокна среднего диаметра - 36-40% и крупного - 10-14%. В этом возрасте у нерва обнаружены миелиновые волокна, имеющие оболочку средней толщины и аксоны среднего калибра.
В юношеской группе наблюдалась несколько иная картина: количество тонких миелиновых волокон в нерве составляет 38-55% средних 15-26% и толстых 27-40%. Миелиновые волокна имеют тонкую, или тонкую и среднюю оболочки. Большинство волокон (88-95%) имеет тонкий аксон и 5-12% волокон имеет аксон средней толщины.
В зрелом возрасте тонкие миелиновые волокна в нерве составляют 28-40%. средние 23-52% и толстые 25-40%. Здесь в нерве преобладают миелиновые волокна среднего и крупного калибра. Волокна (не зависимо от толщины нервного волокна), имеющие тонкую миелиновую оболочку, составляют 36-48%, среднюю - 24-32%. Волокон с тонким аксоном 81-85%, со средним 10-17% и с толстым 9%. На рисункевидно, что в этой возрастной группе волокна, в основном, имеют средний и крупный калибр (рис. 2).
Рис. 2. Преобладание среднего и крупного калибровнервных волоконс выраженной миелиновой оболочкой в зрелом возрасте. Окраска Вейгерт-Паль, ув. ><400
В пожилом возрасте (56-75 лет)резко увеличивается количество мелких миелиновых волокон варьирующих в пределах от 56 до 68%. Волокон среднего калибра от 14 до 21% и крупного калибра -от 16 до 32%. Большинство нервных волокон проводникового компонента бедренно-полового нерва имеют возрастные измененияразличной степени выраженности, от слабо реактивных до дегенеративных.
В старческом возрасте количество мелких миелиновых волокон нарастает до 74%. Волокон среднего калибра -от 14 до 17% и крупного калибра - от 12 до 21%. Здесь же можно наблюдать небольшое количество неизмененных миелиновыхнервных волокон. Волокон с тонкой миелиновой оболочкой в нерве содержится 67-74%, со средней 9-18% и с толстой - 5-8%. Волокон с тонким аксоном - 69-78%, со средним - 19-23% и с толстым - 2-6%. На фото отражена тенденция увеличения количества тонких миелиновых волокон, характерная для старческого возраста (рис. 3).
По данным зарубежных авторов [13-15]процесс миелинизации нервных волокон начинается во внутриутробном периоде и к моменту рождения далеко не завершен. Эти сведения не противоречат исследованиям отечественных ученых [1, 6]. В постнатальном периоде состав нервных волокон становится более разнообразным, то есть появляется вариабельность толщины миелиновой оболочки: появляются средние и толстые миелиновые волокна. При этом у детей с периода новорожденности до 10 лет наблюдается малое разнообразие нервных волокон, о чем свидетельствует низкая энтропия, что подтверждает данные многих авторов [8, 11]. Полученные нами результаты полностью совпадают с выводами этих авторов о низкой энтропии в данном возрасте, что морфологически проявляется однообразным набором миелиновых волокон, преимущественно тонкими. С другой стороны, коэффициент избыточности Я приближается к 100%, что говорит нам о надежности системы, имеющей высокие возможности к дальнейшему развитию.
Рис. 3. Снижение количества нервных волокон со средним и крупный калибр и выраженная тенденция к истончению миелиновой оболочки и уменьшению диаметров аксонов в старческом возрасте. Окраска Вейгерт-Паль, ув. ><400
Собственные данныесвидетельствуют о том, что в возрасте трех лет, то есть к концу периода раннего детства, начинает проявляться некоторое разнообразие, так как в этом возрасте наблюдается появление волокон среднего и единичных волокон крупного калибра, о чем свидетельствуют увеличение Ь и снижение Я. Эта тенденция возрастает до 15-16 лет с преобладанием в общем проценте случаев тонких волокон, кчему склоняются в своих выводах и большинство авторов [6, 11]. В периоде зрелости в нервах происходит изменение процентного соотношения волокон различного калибра, в связи с чем, их информационные показатели меняются. После 30 лет соотношение различных калибров нервных волокон относительно стабилизируется, о чем свидетельствуют данные Ь и Я, но уже с преобладанием средних и толстых миелиновых волокон.
В пожилом возрасте отмечается уменьшение разнообразия волокнистого состава, в связи с тем, что вновь появляются тонкие миелиновые волокна, уменьшается толщина миелиновой оболочки и аксонов, о чем показывают нам снижениеЬ и увеличение Я. При чем, количество тонких миелиновых волокон увеличивается, вероятно, за счет разрушения миелина, что подтверждается исследованиями Б.С. Дойникова [5], что старение нервного волокна начинается с изменения шванновских клеток, которое приводит к изменению в миелиновой оболочке.
Полученные результаты согласуются так же с данными других авторов [5, 7, 9, 12], что из всех компонентов старения нервного волокна, дегенеративные изменения, прежде всего, выявляются в миелиновой оболочке нерва, что приводит к ее уменьшению, дальнейшему разрушению, вплоть до гибели аксона и самой нервной клетки. В старческом возрасте начинается массовая деструкция миелина, в связи с этим еще больше нарастает количество тонких миелиновых волокон и они опять становятся преобладающими в общем наборе различных калибров нервных волокон. Это приводит к нарушению функции нервных волокон и самого нерва, которые проявляются снижением скорости проведения нервного импульса сочетается с проявлениями полиневрита, развитием склероза, в отдельных случаях, вплоть до угасания половой функции [3, 9, 10].
Заключение
Таким образом, в результате анализа информационных характеристик структуры состава миелиновых нервных волокон бедренно-полового нерва человека доказано, что у новорожденного состав миелиновых волокон однообразен (нерв состоит из мелких и средних по калибру волокон), Ь равна 0,3846-0,4290, Я равен 57,10-61,54%. В три года состав более разнообразный, так как появляются волокна разнообразных калибров: мелкого, среднего и крупного. Ь увеличивается до 0,8586, а Я снижается до 14,14%. С возрастом (до 22 лет) состав нервных волокон становится ещё более разнообразным, о чем свидетельствует увеличение Ь 0,9911 и снижение Я до 0,89%.В зрелом возрасте соотношение различных калибров нервных волокон стабилизируется; причем до 55 лет преобладают волокна крупного и среднего калибра;после 56 лет - мелкого калибра. Ь колеблется от 0,3775 до 0,3628, а Я от 62,25 до 63,72 %. В последующие годы (76-91 год) состав нервных
волокон становится менее разнообразным, энтропияснижается от 0,1686 до 0,2875, то есть большинство миелиновых волокон выстраиваются в один размерный ряд, аиндекс избыточностиувеличивается до 71,25-83,14%, но в данной возрастной группе эти показатели связаны уже с деструктивными изменениями миелина в нервных волокнах. Другими словами, наблюдаемая нами картина в старческом возрасте количественно сравнима с таковой в периоде раннего детства, но принципиально отличается качественно, так как у детей преобладание тонких миелиновых волокон связано с началом развития данной системы, а в старческом возрасте имеют место дегенеративные изменения, приводящие к инволюции.
В результате, анализ информационных характеристик толщины миелиновой оболочки и аксонов нервных волокон, позволил нам выделить два основных периода: первый - от новорожденного до 15 лет и второй - от 15 лет и старше. В первом возрастном периоде наблюдается отсутствие разнообразия (h равна 0, а R составляет 100%), так как здесь все миелиновые нервные волокна имеют тонкую миелиновую оболочку и тонкие аксоны. Во второй возрастной период в строении компонентов миелиновых волокон наблюдается разнообразие, которое индивидуально варьирует, о чем свидетельствуют данные информационных характеристик.
Литература (references)
1. Асатиани Д.Л., Кандилани П.Д. Миелоархитектоника периферических нервов в аспекте фило- и онтогенеза // Тезисы докладов 3-й Закавказской конференции морфологов. - Ереван, 1982. - С. 28-29. [AsatianiD.L., KandilaniP.D. Tezisi Dokladov 3-ej Zakavkazskoj konferenci imorfologov. Thethesis of the report of the 3rd Transcaucasian Conference of morphologists. - Erevan, 1982. - P. 28-29. (in Russian)]
2. Банин В.В., Быков В.Л. Российская гистологическая номенклатурная комиссия. - М.: Издательская группа «ГЭОТАР--Медиа». - 2009. -С. 43-48. [BaninV.V., BykovV.L. Rossijskaja gistologicheskaja nomenklaturnaj akomissija. Commission for Histological Nomenclature. - Moscow: Publishing group "GEOTAR-Media". - 2009. - P. 43-48. (inRussian)]
3. Головченко Ю.И. Структурно-функциональная характеристика заболеваний периферического отдела нервной системы // Врачебное дело. - 1983. - №6. - С. 92-98. [Golovchenko Y.I. Vrachebnoe delo. Medical Practice. - 1983. - N6. - P. 92-98. (in Russian)]
4. Гришина Л.П. Значение метода Вейгерта при изучении миелиновых оболочек // Врачебное дело. -1966. -№4. - С. 84-89. [GrishinaL.P. Vrachebnoe delo. Medical Practice. - 1966. -N4. - P. 84-89. (in Russian)]
5. Дойников Б.С. О патоморфологическом изменении волокон в периферической и центральной нервной системе в старческом возрасте // Сборник научных трудов. - М.: Медгиз.- 1955. - С. 112-113.[DoinikovB.S. Sbornik nauchnikh trudov. The collection of the scientific treatise. - Moscow: Medgiz. -1955. - P. 112-113. (in Russian)]
6. Зайцев Е.И. Количество и процентное содержание миелиновых нервных волокон разных диаметров в нервах нижней конечности // Внутриствольное строение периферических нервов / Под ред. А.Н. Максименкова. - Л.: Медлитература, - 1963. - С. 301-330 .[ZaitsevE.I. Vnutristvol'noe stroenie perifericheskikh nervov / Pod red. A.N. Maksimenkova. Intramuscular structure of peripheral nerves. -Leningrad: Medliteratura. -1963. - P. 301-330. (in Russian)]
7. Запрянова Э.Д., Сотников О.С., Сергеева С.С. и др. Реакция аксонов предшествует демиелинизации в экспериментальных моделях рассеянного склероза/ / Морфология. - 2002. - Т.122, Вып. 5. - С. 54-59. [Zapryanova E.D., Sotnikov O.S.,Sergeeva S.S. i dr. Morfologiya. Morphology. - 2002. - V.122, Iss.5. - P. 5459. (in Russian)]
8. Леонтюк А.С., Лысый Б .Б., Островская Т.И. и др. Информационный анализ миелоархитектоники периферических нервов // Теория информации в медицине. - Минск, 1974. - 220 с .[Leontyuk A.S., Lysyi B.B., Ostrovskaya T.I. i dr. Teoriya informatsii v meditsine.Theory of Information in Medicine. - Minsk, 1974. -220 p. (in Russian)]
9. Кокурина Т.Н., Сотников О.С., Новаковская С.А. и др. Взаимозависимые изменения аксона и шванновской клетки в процессе реактивной перестройки миелинового волокна // Морфология. - 2013. -Т.143, Вып.2. - С. 35-42. [Kokurina T.N., Sotnikov O.S., Novakovskaya S.A. i dr. Morfologiya. Morphology. -2013. - V.143, Iss.2. - P. 35-42. (in Russian)]
10. Развалов Д.В. Влияние электростимуляции на миелиновые волокна периферического отдела пересеченного седалищного нерва // I Всероссийская конференция студентов и аспирантов морфологических кафедр мед. вузов: Тезисы докладов. - СПб, 1998. - С. 112-114. [Razvalov D. V. I Vserossiiskaya konferentsiya studentov i aspirantov morfologicheskikh kafedr med. vuzov: Tezisi dokladov. I All-Russian conference of students and post-graduate students of morphological departments of honey. High School: Thesis of reports. - Saint-Petersburg, 1998. - P. 112-114. (in Russian)]
11. Стовичек Г.В. Закономерности морфогенеза нервных связей внутренних органов на этапах постнатального развития человека // Морфология. - 2004. - Вып.3. - С. 14-18. [Stovichek G.V. Morfologiya. Morphology. - 2004. - Iss.3. - P. 14-18. (in Russian)]
12. Adams W. Histochemical method for simultaneus demonstration of normal and degenerating myelin // Journal of Pathology and Bacteriology. - 1959. - V.77, N2. - P. 548-650.
13. Epand R.M. 1998 in Neuronal and glial proteins: structure, function and clinical application // Journal of Neuroscience. - 2012. - V.295.- P. 231-265.
14. Ma Q.P. Expression of capsaicin receptor (VRi) by myelinated primary afferent neurons in rats // Journal of Neuroscience. - 2002. - V. 319. - P. 87-90.
15. Scherer S.S., Arroyo J., Peles E. Functional organization of the nodes of Ranvie // Myelin Biology and disorders. - Amsterdam, Boston et al. Elsevier, AcadPress, 2004. - V.1. - P. 89-107.
Информация об авторах
Копьева Валентина Михайловна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Вишневская Клара Николаевна - старший преподаватель кафедры анатомии человека ФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России. E-mail: [email protected]
Ермакова Наталья Ивановна - кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры анатомии человекаФГБОУ ВО «Смоленский государственный медицинский университет» Минздрава России. E-mail: [email protected]
