Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления о структурно-функциональной организации коры большого мозга и таламуса у человека в норме и при хронической гипоксии-ишемии 13
1.1. Структурно-функциональная организация коры большого мозга и таламуса у человека в норме. Онтогенез коры большого мозга и таламуса 13
1.2. Структурно-функциональная реорганизация коры большого мозга и таламуса при гипоксии-ишемии у новорожденных (доношенных и недоношенных) 25
Глава 2. Материал и методы исследования 38
2.1. Материал исследования 38
2.2. Методы исследования . 40
2.3. Статистический анализ 46
Глава 3. Структурно-функциональная организация коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 48
3.1. Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, умерших анте- и интранатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 48
3.2. Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, умерших анте- и интанатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической гипоксии 55
3.3. Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у новорожденных со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, проживших 2-7 суток, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 62
3.4. Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, проживших 8 суток — 2 месяца, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии. 67
Глава 4. Организация клеточных группировок вентрального таламуса у плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 72
4.1. Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у плодов, умерших анте- и интранатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 72
4.2. Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у плодов, умерших анте- и интранатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 77
4.3. Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у новорожденных, умерших в течение 2-7 суток жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 80
4.4. Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у новорожденных и младенцев, проживших 8 суток - 2 месяца, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 82
Глава 5. Ультраструктурная характеристика нейронов, глиоцитов и межнейронных контактов в коре большого мозга пред- и постцентральной извилин и в вентральном таламусе у новорожденных и младенцев, умерших в первые два месяца жизни, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 85
Глава 6. Сравнительная характеристика антропометрических показателей и структурно-функциональной реорганизации коры большого мозга пред- и постцентральной извилин и вентрального таламусау плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 96
6.1 Антропометрические показатели и макроскопическое исследование головного мозга плодов, новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, умерших антеинтранатально и в первые 2 месяца жизни 96
6.2. Структурно-функциональная реорганизация цитоархитектоники коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, умерших антеинтранатально и в первые два месяца жизни, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии 99
6.3. Структурно-функциональная реорганизация вентрального таламуса у плодов, новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, умерших антеинтранатально и в первые два месяца жизни, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии. 103
6.4. Иммуногистохимическое исследование коры большого мозга пред- и постцентральной извилин и вентрального таламуса у плодов и детей, умерших анте-, интранатально и в первые два месяца жизни, со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии... 107
Глава 7. Обсуждение полученных результатов 108
Выводы. 121
Литература. 124
- Структурно-функциональная организация коры большого мозга и таламуса у человека в норме. Онтогенез коры большого мозга и таламуса
- Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, умерших анте- и интанатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической гипоксии
- Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у плодов, умерших анте- и интранатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии
- Структурно-функциональная реорганизация цитоархитектоники коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, умерших антеинтранатально и в первые два месяца жизни, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии
Введение к работе
Актуальность проблемы. Строение нейро-глио-сосудистых ансамблей отличается в различных отделах нервной системы и обусловлено их эволюционными, онтогенетическими, морфологическими и функциональными особенностями (Воеводин СМ., Захарова А.О., 1985; Чиженкова Р.А., 1986; Максимова Е.В., 1990; Цехмистренко Т.А., 1999; Барашнев Ю.И., Гаіїворонский И.В., 2005; Monk C.S., 2001). Фило- и онтогенез нервной системы базируется на представлении о первоначальном становлении элементарных структурных объединений, включающихся по мере созревания в более обширные, сложные и функционально пластичные модули (Антонова A.M., 1985). Важнейшим условием для воспроизведения информации и реализации интегративных процессов является организованное взаимодействие различных структурных элементов в нейронных сетях, которое обеспечивается их различной химической природой и гетерогенным метаболизмом (Краснощекова Е.И., 2007; Фарбер Д.А., 2009). Нервные клетки участвуют в деятельности различных по структуре нервных сетей, взаимосвязанная (иерархически соподчиненная) работа которых формирует психическую деятельность человека. Возрастные преобразования в нейронных сетях (ансамблях) являются морфологической основой когнитивных функций ребенка (Цехмистренко Т. А., 1997; Фарбер Д.А., 2009).
В настоящее время достигнуты существенные успехи и получены новые данные в экспериментальной и клинической неврологии, которые значительно изменили представления о развитии нервной системы плода, новорожденного и младенца, а также об особенностях патологических процессов в развивающейся нервной системе (Солонский А.В., 2007; Семченко В.В. и др., 2008; Сотников О.С., 2008; Пальчик А.Б., 2009).
В качестве основных факторов, вызывающих повреждение мозга, выделяют следующие: внутриутробная гипоксия, родовая травма, асфиксия в родах, нарушение мозгового кровообращения, инфекции и врожденные мальформации (Ковтун О.П., 2001; Заводнова О.С., 2008). Эпидемиологические исследования свидетельствуют о ведущей роли поражений головного мозга, возникающих в перинатальном периоде, которые после рождения приводят к дезадаптации, а в ряде случаев и к инвалидизации ребенка (Власюк В.В., 2009). В результате гипоксии и ишемии происходит реорганизация внутрикорковых структур, в большей степени изученная в соматосенсорной и соматомоторной коре и свидетельствующая о сохранении способности неокортекса к морфофункциональной перестройке (Пальчик А.Б., 2009). Также, известно, что парные образования мозга, в том числе таламус, отличающиеся по морфофункциональным признакам, могут играть неодинаковую роль как в нормальной жизнедеятельности организма, так и в возникновении, развитии и течении патологического процесса (Боголепов Н.Н., 1975; Кирющенков А.П., 1978; Бадалян Л.О., 1988; Сидорова И.С., 1999; Крыжановский Г.Н., 2002; Семенова К.А., 2007; White E.L. 1979). Структурные изменения таламуса описаны у детей, перенесших различного рода асфиксию (Акимов Г.А., 2001; Кузин А.В. и др., 2004; Амунц В.В., 2006).
Анализ литературных данных свидетельствует об отсутствии комплексных системных исследований цитоархитектоники развивающегося головного мозга человека при хроническом гипоксическом воздействии во внутриутробном периоде, что существенно ограничивает представления о пластических свойствах мозга, механизме постгипоксической энцефалопатии у детей и возможность разработки мер по профилактике и терапии этого состояния.
Цель исследования: показать структурные основы формирования цитоархитектоники коры большого мозга пред- и постцентральной извилин и вентрального таламуса плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии.
Задачи исследования:
-
Дать сравнительную характеристику клеточных группировок в коре большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, новорожденных и детей периода младенчества со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, перенесших хроническую внутриутробную гипоксию.
-
Провести сравнительный анализ цитоархитектоники в вентральном таламусе у плодов, новорожденных и детей периода младенчества со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии.
-
Выявить изменения ультраструктуры нейронов, синапсов, глиоцитов и нейропиля в коре большого мозга пред- и постцентральной извилин и вентрального таламуса новорожденных и младенцев, перенесших хроническую внутриутробной гипоксию.
Новизна исследования. Впервые, в результате проведенного сравнительного комплексного анализа организации клеточных группировок, межклеточного пространства, площади нейронов коры большого мозга пред- и постцентральных извилин, строения клеточных группировок, нейроглиальных отношений в вентральном таламусе у плодов, новорожденных и младенцев с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного периода (гестации) 28-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии, выявлено наличие широкого камбиального слоя в перивентрикулярной зоне, установлены особенности морфогенеза цитоархитектоники, локализации клеточных группировок, ориентации части нейронов (горизонтальная) в коре большого мозга и таламусе, отражающие их незрелость.
У детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков, умерших анте-, интранатально и в течение первых суток жизни со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, в поверхностных слоях коры большого мозга пред- и постцентральной извилин отмечается наслоение клеток друг на друга, отсутствует четкая дифференцировка на слои, выявляется низкая плотность пирамидных нейронов. В вентральном таламусе у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков, умерших анте- и интранатально, и у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, умерших в течение первых суток жизни, количество клеток, входящих в клеточные группировки, было меньше,
чем у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, умерших через 2-7 суток и через 8 суток - 2 месяца после рождения.
В постнатальном онтогенезе у детей со сроком внутриутробного развития 38-42 недели кора большого мозга приобретает шестислойное строение и более четкую дифференцировку клеточных элементов, наиболее выраженную через 8 суток - 2 месяца. У детей первых двух месяцев жизни, развивавшихся в условиях внутриутробной гипоксии, наблюдается прогрессирующее увеличение площади нейронов, клеточных группировок и ширины межклеточного пространства (за счет роста дендритных и аксональных отростков), усиление синаптогенеза, сопровождающееся усложнением синаптоархитектоники.
Межполушарная асимметрия проявляется преобладанием площади нейронов в коре мозга постцентральной извилины и площади клеточных группировок в коре мозга предцентральной извилины правого полушария развивающегося мозга у детей всех исследованных групп.
В ядрах вентрального таламуса в постнатальном периоде снижается общая численная плотность нейронов и глиоцитов у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, проживших 2-7 суток и 8 суток - 2 месяца; увеличивается нейроглиальный индекс в ядрах вентрального таламуса у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, проживших 8 суток - 2 месяца, в 1,3 по сравнению с детьми с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, умерших анте- и интранатально; у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, проживших 8 суток - 2 месяца в нейронах возрастает объем цитоплазмы в 1,7 раза с одновременным уменьшением ядерно-цитоплазматического отношения в 1,3 раза по сравнению с детьми с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развития 28-37 недель, умерших анте- и интранатально.
С увеличением возраста постнатального развития в коре мозга пред- и постцентральной извилин происходит прогрессирующее увеличение объема нейропиля и усложнение его структурной организации за счет разрастания дендритов, шипиков, аксонов, увеличения числа синаптических терминалей, гипертрофии и расщепления синапсов.
Результаты иммуногистохимического исследования с применением маркеров CD45RA свидетельствуют об отсутствии воспалительных процессов в коре большого мозга и таламусе у изученных плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии.
Практическое и теоретическое значение работы. Результаты исследования существенно расширяют представления о развитии, строении, механизмах пластичности и дифференцировки нейронов, глии, нейропиля в коре большого мозга предцентральной и постцентральной извилин, ядрах
вентрального таламуса у плодов, новорожденных и младенцев, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии, и могут быть использованы на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологии, патологической анатомии, перинатологии медицинских вузов при изучении вопросов онтогенеза, морфологии органов центральной нервной системы плодов, новорожденных и младенцев в условиях хронической гипоксии. Положения, выносимые на защиту:
-
В коре большого мозга пред- и постцентральной извилин у детей с задержкой внутриутробного развития и нормотрофиков со сроком внутриутробного развитая 28-42 недели, умерших антенатально, интранатально и в первые два месяца жизни, отмечается замедление созревания пирамидных нейронов, гетерогенность формирования клеточных группировок, увеличение площади нейронов, клеточных группировок, ширины межклеточного пространства и рост структурных компонентов нейропиля, усложнение синаптоархитектоники, формирование межполушарной асимметрии.
-
В вентральном таламусе у детей с различными сроками гестации во внутриутробном и постнатальном периоде среди измененных клеток преобладают гиперхромные несморщенные нейроны, наблюдается дезорганизация строения клеточных группировок; с увеличением постнатального срока жизни снижается общая численная плотность нейронов, глиоцитов, разрастаются нервные глиальные отростки в нейропиле; наибольший нейроглиальный индекс отмечается в позднем постнатальном периоде и младенчестве.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научном конгрессе «Бехтерев - основоположник нейронаук: творческое наследие, история и современность» (Казань, 2007); IX конгрессе Международной Ассоциации морфологов (Бухара, 2008); Международной гистологической конференции «Морфогенез в эволюции, индивидуальном развитии и эксперименте» (Тюмень, 2008); на Всероссийской научной конференции «Нейробиологические аспекты морфогенеза и регенерации» (Санкт-Петербург, 2008); ежегодной конференции диагностической медицинской ассоциации (Минск, 2009); Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию российского общества патологоанатомов (Санкт-Петербург, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 5 - в журналах перечня ВАК.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, 7 глав собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Общий объем диссертации составляет 147 страниц машинописного текста, фактические данные иллюстрированы 64 рисунками, 14 таблицами. Указатель литературы включает 246 источников, из них иностранных - 49. Весь материал, представленный в диссертации, получен и проанализирован лично автором.
Структурно-функциональная организация коры большого мозга и таламуса у человека в норме. Онтогенез коры большого мозга и таламуса
Основные процессы формирования головного мозга у человека и других млекопитающих происходят до рождения, в течение эмбриогенеза — периода онтогенеза, начинающегося оплодотворением и заканчивающегося рождением. У человека этот период продолжается около 40 недель и составляет примерно 1% от средней продолжительности жизни в развитых странах [77, 223] Установлено, что влияние характера эмбриогенеза на последующее развитие головного мозга неизмеримо больше его временной доли во всем онтогенетическом развитии. Интерес к эмбриональному периоду связан со стремлением выяснить принцип организации и взаимосвязи формирующихся нервных и глиальных клеток, их контактов, поскольку от этого в дальнейшем зависят сложнейшие функции головного мозга [30, 37, 38, 67, 78, 79, 129, 147, 150, 151]
Доказана чрезвычайно важная роль ранних этапов постнатального периода онтогенеза в развитии мозга [147]. Развитие и свойства головного мозга определяется прежде всего генетическим факторами. Уровень общей когнитивной способности человека зависит от генетических факторов на 40-80% [147]. Несмотря на доказанность роли генетического фактора в регуляции развития мозга, имеющиеся данные о геноме человека свидетельствуют о многократном превышении числа синапсов над числом генов и, как следствие, о том, что гены не могут жестко контролировать развитие, структуру и функционирование более триллиона синапсов. Маловероятно, что специфичность каждого синапса программируется определенным участком гена [60, 93, 116, 159, 184]
Существует еще один фактор, способный осуществить развитие деструктивно-атрофических процессов в тканях мозга плода, это при том, что он является физиологически обусловленным и необходимым для правильного течения, как пре- так и постнатального онтогенеза. В последнее время все чаще используется термин «апоптоз» — запрограммированная гибель клеток (от греческого apoptosis —листопад). Годом признания апоптоза как физиологического явления считается 1972 год, когда английские исследователи представили убедительные морфологические тому доказательства [216]. В 1966 году J. Sanders высказал предположение о том, что старение и гибель клеток в эмбрио- и морфогенезе является результатом активации особой генетической программы, запускаемой специфическими внутриклеточными и внешними сигналами [233]. Отличительным морфологическим проявлением апоптоза является коллапс ядра. После получения сигнала, призывающего клетку подвергнуться апоптозу, в, ней происходит целый ряд биохимических и морфологических изменений. В отличии от некроза, при апоптозе клетка сморщивается, теряя в течение нескольких минут до 1/3 своего объема. "Усыхание" хорошо выражено как в культуре клеток, так и в тканевых срезах, где апоптотическая клетка отделяется от соседних клеток. Хроматин, который в норме представлен открытыми и конденсированными областями (гетеро- и эухроматин), становится суперконденсированным, принимает форму полумесяца (подковы) по периферии ядра. Клетки продолжают сокращаться принимая форму, удобную для фагоцитирования их макрофагами (или соседними клетками) [9, 83, 233]. Последние, в свою очередь, ответственны за удаление апоптотических клеток из тканей крайне «деликатным» способом. Изменения на уровне мембран клеток могут наблюдаться морфологически в виде появления специфических мембранных выпячиваний или пузырей, которые часто завершают апоптотический процесс. Небольшие пузырьки часто называют «апоптозными тельцами» [233]. На данном этапе клетка еще жива. Далее еще живые апоптозные тельца утилизируются, содержимое клетки не попадает во внеклеточную среду и не вызывает воспалительных явлений. Таким образом, уничтожение клеток путем апоптоза обеспечивает минимальное повреждение тканей и является более «деликатным» по сравнению с некротическим механизмом гибели [233, 239].
В 1996 году было показано, что процессы развития мозга и формирования межнейронных сетей, обеспечивающих его функционирование, строго контролируются генетической программой. При появлении неправильно размещенных нейронов, не обеспечивающих своих связей, они уничтожаются. Апоптоз необходим для развивающегося мозга, с одной стороны, - для отбора и уничтожения избыточных клеток, с другой, — для уничтожения поврежденных клеток или таких клеток, развитие которых пошло другим путем [9, 60, 84, 93, 107, 117, 118, 221].
Предполагается, что программируемую клеточную смерть инициируют митохондрии, а также ферменты каспазы. Когда стресс-сигналы, вызванные отсутствием необходимых факторов роста или воздействием вредных факторов, достигают критического максимума, митохондрии либо разрываются, либо повреждаются, обеспечивая свою смерть и высвобождая при этом набор факторов, приводящих в движение ферменты — каспазы. Активированные каспазы расщепляют белки мембран и ядер клеток, создавая картину апоптоза [61, 62, 118]. Одной из особенностей дифференцированных нейронов является синтез исключительно большого числа различных белков, не менее половины которых имеет мозгоспецифичный характер экспрессии. Экспрессия различных генов определяет при этом присущий каждому виду нейронов спектр медиаторов, рецепторов, ферментов их синтеза и распада, то есть важнейшие функциональные и цитохимические функции данных клеток [62,118].
Центральная нервная система закладывается и развивается из элементов наружного зародышего листка — эктодермы. К концу второй недели внутриутробного развития на дорсальной стороне зародыша появляется нервная пластинка, представленная узкими цилиндрическими клетками, обособленная от некоркового эпителия [96, 144, 145, 205]. В течение пренатального развития центральная нервная система преобразовывается из тонкого слоя неспецифичной ткани в сложную систему, которая может обрабатывать информацию [39, 40].
В настоящее время определены важнейшие процессы, из которых слагается формирование мозга в эмбриональном периоде. К ним относятся: 1) дифференцировка части клеток эктодермы в нейроэктодерму, 2) размножение клеток нейроэктодермы и их дифференцировка в нейробласты и глиобласты, 3) миграция нейробластов и глиобластов в зоны окончательного нахождения, 4) образование из нейробластов и глиобластов различных типов нейронов и глиоцитов, 5) установление синаптических связей между нейронами, 6) запрограммированная гибель части клеток — апоптоз, 7) миелинизация нервных волокон. Количественные характеристики каждого из этих процессов, различное соотношение между ними определяют массу мозга и его частей, число и характер связей между нейронами и глиальными клетками, отдельными типами нейронов, и, в итоге, функциональные особенности органа [96, 104, 105, 109]
Морфологическая характеристика клеточных группировок коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, умерших анте- и интанатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической гипоксии
При изучении антропометрических данных и при макроскопическом исследовании головного мозга детей I группы установлено, что три ребенка имели признаки задержки внутриутробного развития, кора большого мозга дифференцировалось слабо; во II группе задержка внутриутробного развития отмечалась в одном случае, толщина корковой пластинки большого мозга составляла 3±1 мм (табл. 5). Антропометрические данные, макроскопическое исследование головного мозга детей III группы показали задержку внутриутробного развития у двоих детей, нечеткую дифференцировку коры большого мозга; в IV группе задержка внутриутробного развития отмечалась у одного ребенка, толщина корковой пластинки большого мозга равнялась 3±1 мм. При анализе антропометрических показателей, макроскопическом исследовании головного мозга детей V группы задержка внутриутробного развития регистрировалась у двоих детей, толщина корковой пластинки большого мозга была 5±1 мм; в VI группе задержка внутриутробного развития отмечалась в одном случае, толщина корковой пластинки равнялась 5±1 мм.
В I группе в головном мозге отмечались признаки внеклеточного отека, пролиферации глии, дисциркуляторных изменений, широкий камбиальный слой, выпадение нейронов у троих детей, очаги некрозов у двоих детей, наличие псевдожелезистых структур обнаружено у одного ребенка (табл. 6). Во II группе в головном мозге признаки отека, выпадения нейронов наблюдались во всех исследуемых нами случаях, очаги пролиферации глии, некроза отмечались в трех случаях, наличие широкого камбиального слоя и псевдожелезистых структур обнаружены в двух секционных случаях. В III группе в головном мозге широкий камбиальный слой наблюдался в двух случаях, признаки отека и дисциркуляторных изменений отмечались у четырех детей; очаги некроза, выпадения нейронов, наличие псевдожелезистых структур обнаружены в одном случае. В IV группе в головном мозге широкий камбиальный слой встречался у одного ребенка; признаки отека, выпадение нейронов, пролиферации глии, очаги некроза обнаружены во всех секционных случаях; дисциркуляторные изменения отмечались в четырех случаях, псевдожелезистые структуры обнаруживались у троих детей. В V группе во всех исследуемых случаях отмечены признаки отека и выпадения нейронов. Широкий камбиальный слой, очаги некроза, пролиферация глии отмечались в шести случаях, псевдожелезистые структуры обнаружены у троих детей. В VI группе в двух случаях найдены псевдожелезистые структуры, в трех встречались очаги некрозов; признаки отека, выпадения нейронов; дисциркуляторные изменения найдены в четырех случаях, в пяти случаях отмечалась пролиферация глии. Мы провели сравнительный анализ строения предцентральной и постцентральной извилин коры большого мозга в правом и левом полушариях во всех изученных нами секционных случаях. Установлено, что площадь нейронов предцентральной извилины в правом полушарии в 1,1 раза больше площади нейронов в левом полушарии (/? 0,01). Площадь нейронов постцентральной извилины правого и левого полушарий практически статистически значимо между собой не отличались (табл. 7).
Площадь клеточных группировок в коре предцентральной извилины правого полушария в 1,1 раза больше площади клеточных группировок левого полушария (р 0,001). Площадь клеточных группировок в коре постцентральной извилины в правом полушарии в 1,1 раза больше аналогичного показателя левого полушария (р 0,05) (табл. 8).
Ширина межклеточного пространства прецентральной извилины в левом полушарии в 1,5 раза больше, чем в правом полушарии (/? 0,05). Ширина межклеточного пространства постцентральной извилины в левом полушарии в 1,25 раза больше, чем в правом полушарии (р 0,05) (табл. 9). По данным дисперсионного анализа (ANOVA Краскела-Уоллиса) результатов морфометрического исследования площадей профильных полей клеточных группировок выявлены статистически значимые различия в предцентральной (критерий Н=92,3;р 0,001) и в постцентральной извилинах (критерий Н=198,5;р 0,001).
При парном сравнительном анализе установлено, что наибольшая площадь полей клеточных группировок была выявлена у детей VI группы в предцентральной извилине, это в 1,7 раза больше показателя прецентральной извилины I группы. Величины III группы были наименьшими, в I группе они были больше чем в III группе в 1,1 раза. Площадь клеточных группировок в IV группе была больше показателей II группы в 1,3 раза (р 0,001).
В постцентральной извилине коры большого мозга самая большая площадь клеточных группировок наблюдалась у детей IV группы, что в 2,05 раза больше чем у детей I группы (р 0,001). В постцентральной извилине наименьшая площадь также выявлена у детей II группы, в I группе показатели больше II группы в 1,3 раза (р 0,001). Показатели клеточных группировок IV группы постцентральной извилины коры больших полушарий больше показателей постцентральной извилины II группы в 2,7 раза (р 0,001) (табл. 10). При парном сравнительном анализе площадей нейронов коры большого мозга в предцентральной извилине наибольшие показатели выявлялись в IV и V группах (показатели были равны друг другу), что в 1,7 раза больше по сравнению с I группой (р 0,001). В коре предцентральной извилины наименьшая площадь нейронов отмечалась в III группе, показатель площади нейронов в I группе был больше показателя III группы в 0,7 раза 0X0,001).
Морфологическая характеристика клеточных группировок вентрального таламуса у плодов, умерших анте- и интранатально, и новорожденных, умерших в первые сутки жизни, со сроком внутриутробного развития 38-42 недели, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии
Известно, что восстановление мозга ребенка, особенно недоношенного, может происходить за счет реактивации радиальной глии в герминативных зонах. После хронического или острого гипоксического повреждения в субвентрикулярной зоне переднего мозга и в зубчатой извилине нарастает клеточная пролиферация, и эти клетки фенотипически являются формой радиальной глии. Обилие радиальной глии может быть следствием этой пролиферации и снижения ее превращения в астроциты. После поражения мозга возможно «омоложение» астроцитов и их реверсия в радиальную глию, которая поворачивает все процессы в сторону генерации нейронов [121, 206, 207]. Наши исследования показали более высокое содержание суммарной глии в таламусе во внутриутробном периоде со сроком гестации 28-37 и 38-42 недели, а также у детей первых суток жизни со сроком гестации 28-37 недель и 38-42 недели по сравнению с детьми более старшего возраста, что, возможно, и связано с выше изложенным фактом.
Изучение размеров площади нейронов показало, что при хронической внутриутробной гипоксии, обусловленной хронической плацентарной недостаточностью, возраст ребенка не влияет на увеличение площади нейронов коры большого мозга. Площадь ядер и цитоплазмы нейронов таламуса у детей в сроках внутриутробного развития 28-42 недели, умерших анте-, интранатального и в первую неделю жизни, имеют практически одинаковые показатели, а в сроке 8 дней — 2 месяца - н наблюдается двукратное увеличение данных показателей. Хроническая плацентарная недостаточность, в нашем представлении, вызывает появление большого числа клеток с реактивными и дегенеративными изменениями (большое количество гиперхромных несморщенных нейронов, а также наличие гиперхромных сморщенных клеток и клеток-теней, лизис цитоплазмы и ядер клеток), что подтверждает данные Л.П. Перетятко и С.А. Бородич [40, 113, 122, 232].
Функциональные изменения клеток таламуса проявляются в виде преобладания во всех исследуемых группах гиперхромных несморщенных нейронов. В возрасте 1 неделя — 2 месяца жизни их число занимает более половины (56% и 53%) от всей численной плотности нейрональной популяции. Подобные «находки» отмечались авторами на других гипоксически-ишемических моделях (острая гипоксия). [2, 103, 112, 161, 168, 172]. Так, В.А. Неговский после 5-минутной тотальной остановки системного кровотока в отдаленном постгипоксическом периоде отмечал появление нейронов с вакуолизированной цитоплазмой и очаги выпадения нейронов. Максимальное содержанием гиперхромных несморщенных нейронов отмечается через 14-90 суток после остановки системного кровотока [103].
Таким образом, при острой и хронической гипоксии нейроны реагируют однонаправленно - снижением функциональной активности. В зависимости от условий функционирования нейроны с начальными признаками гипер- и гипохромии либо становятся нормохромными, либо реактивно изменяются и превращаются в клетки-тени (гипохромные) и сморщенные гиперхромные. Измененные несморщенные нейроны находятся в защитном парабиотическом состоянии торможения всех метаболических и биосинтетических процессов, их можно рассматривать как объект потенциально коррегирующего лечения [161]. Однако общая численная плотность нейрональной популяции в нашем исследовании изменялась в зависимости от срока гестации и срока жизни. Число гиперхромных несморщенных клеток увеличивалось пропорционально возрасту ребенка и достигало максимума в сроке жизни 8 суток — 2 месяца, в это же время отмечался наибольший нейроглиальный индекс (один нейрон контактировал с тремя глиоцитами) — то есть протекторное действие глиоцитов наиболее выражено в самом позднем сроке после перенесенной хронической внутриутробной гипоксии. Общая численная плотность нейронов колебалась у детей, погибших внутриутробно или проживших первые сутки жизни с гестационным сроком 28-42 недели, а после первой недели жизни имела тенденцию к снижению. Преобладание гиперхромным нейронов без признаков сморщивания является важным нейрофизиологическим фактом, так как данный тип нейронов служит клеточным резервом для гистофизиологической реабилитации мозга и восстановление (возможно нетипичной) интегративно-пусковой деятельности [103]. Таким образом, возможно, что при благоприятном течении заболевании функции головного мозга у изученных нами детей могли быть восстановлены с минимальными потерями.
Данные лабораторного исследования Г.С. Голосной [60] показали связь процессов апоптоза с нейроторфическими и ростковыми факторами при гипоксически-ишемическом поражении мозга. Эти результаты доказали значимость влияния нейропептидов и ростковых факторов для нормальной и патологической деятельности мозга: новорожденные, испытавшие хроническую внутриутробную гипоксию и острую асфиксию в родах, с морфофункциональной незрелостью и малым гестационным возрастом имели самое низкое содержание нейротрофического фактора BDNF, обладающего протективным действием на нервные клетки. Такие дети неспособны адекватно переносить гипоксический стресс, и, вероятнее всего, это одна из причин развивающегося тяжелого гипоксически-ишемического повреждения мозга. Показано, что уровень маркера апоптоза DR5 (проапоптатический фактор) у умерших детей с различными морфологическими поражениями нервной ткани был увеличен в 2,5-3 раза по сравнению с детьми с минимальными поражениями нервной ткани, и увеличивался в 15 раз по сравнению с нормой у детей с внутрижелудочковыми кровоизлияниями и при сочетании внутрижелудочковых кровоизлияний с перивентрикулярнои леикомаляциеи [60]. Таким образом, в нашем исследовании на численную плотность нейронов - ее уменьшение, мог влиять процесс апоптоза, пусковым моментом для которого явилась гипоксия. На выбор механизма смерти клеток при ишемии мозга влияет также зрелость нервных клеток. При перевязке сонных артерий и гипоксии у новорожденных крыс ингибитор каспаз BAF уменьшает размер инфаркта мозга более чем на 50 %, что свидетельствует об особом значении апоптоза в повреждении незрелой ткани [9]. По результатам наших наблюдений, в головном мозге имели место лишь мелкоочаговые периваскулярные кровоизлияния и мелкие зоны некрозов в перивентрикулярной зоне. Огромную значимость в развитии процесса апоптоза имеет недостаточность трофического обеспечения мозга. Экспозиция кортикальных нейронов с небольшими концентрациями ионизирующего кальция индуцирует морфологическое повреждение аксонов и запускает последующий апоптоз [9, 81, 234]. В связи с тем, что все исследуемые нами дети испытывали хроническую плацентарную недостаточность и, как следствие, недостаток питательных веществ, возможно фактор апоптоза активизировался в отдаленном постгипоксическом периоде и привел к выраженной редукции численной плотности нейронов[9].
Структурно-функциональная реорганизация цитоархитектоники коры большого мозга пред- и постцентральной извилин у плодов, новорожденных и младенцев со сроком внутриутробного развития 28-42 недели, умерших антеинтранатально и в первые два месяца жизни, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии
При аноксии мозга имеет место нарушение ионного гомеостаза нейронов и глиальных клеток, которое структурно проявляется в виде ультраструктурных изменений микроциркуляторного русла, отека-набухания нейронов, набухания периваскулярной астроглии в то время, пока изменения экстрацеллюлярного пространства еще отсутствуют [199]. Процессы отека межклеточного пространства и гибели нейронов возможно также связаны с нарушением качественной дизрегуляции — выбросом глутамата глиальными клетками в межнейрональную среду, что приводит к эксайтоксичности и гибели нейронов [85, 86].
Выявленные нами межполушарные различия подтверждают то мнение, что признаки межполушарной асимметрии начинают проявляться уже в периоде новорожденности [22, 131]. Площадь нейронов в коре мозга правого полушария постцентральной извилины больше площади нейронов в коре мозга левого полушария, площадь клеточных группировок коры мозга предцентральной извилины правого полушария больше площади клеточных группировок левого полушария. Возможно, скорость передачи нервного импульса в правом полушарии предцентральной извилины компенсируется увеличением как площади клеточных группировок, так и небольшим расстоянием между клетками. В постцентральной извилине компенсация скорости проведения нервного импульса, вероятно, увеличивается только за счет уменьшения расстояния между нейронами.
В результате исследования Т.В. Белогрудь Т.В. с соавторами [22] речедвигательных полей 44 и 45 по всем изученным показателям: плотность нейронов, плотность глии, плотность нейронов, окруженных глией, - в раннем постнатальном периоде межполушарных различий не было обнаружено. Разрабатывается концепция о цитоархитектонических признаках межполушарной структурной асимметрии корковых полей мозга человека. Выделены два типа основных признаков: стабильные и колеблющиеся. Стабильные признаки (как, например, объем корковых полей, число нейронов, величина профильного поля нейронов) формируются к моменту рождения ребенка и характеризуют левополушарную доминантность центра речи в течение всего постнатального онтогенеза. Колеблющиеся признаки асимметрии (как, например, плотность нейронов, число нейронов, окруженных сателлитной глией, нейро-глиальный индекс и др.) преобладают у новорожденного ребенка в правом полушарии. В течение раннего постнатального онтогенеза они меняют знак доминантности, и к 1-2 годам эти признаки четко превалируют в левом полушарии. Эта концепция свидетельствует о сложном пути формирования цитоархитектонической асимметрии корковых формаций мозга человека. [22, 227]. Ряд авторов считает, что межполушарные отличия имеют четкую зависимость с полом. Однако не следует говорить об асимметрии функции мозга новорожденного, когда многие функции нервной системы еще не сформированы [72]. На основании выше изложенного, следует, что наши данные нельзя трактовать однозначно, и они требуют дальнейшего изучения.
Электронно-микроскопическое исследование показало сохранение синтеза РІЖ при тотальной ишемии головного мозга [45]. В эксперименте на белых крысах после моделирования острой 15-ти минутной внутриутробной тотальной ишемии головного мозга было установлено, что у новорожденных животных кратковременная тотальная внутриутробная ишемия приводила к развитию в сенсомоторной коре большого мозга полиморфных структурных изменений межнейрональных связей. Количество неспецифических (десмосомоподобных) контактов увеличивалось в 1,5-2,5 раза по сравнению с контролем. Это вероятно усиливало механическую прочность межнейронных связей и нарушало процессы миграции созревающих нейронов [157]. Внутриутробная ишемия у крыс приводит к выраженному компенсаторному увеличению общей численной плотности неспецилизированных десмосомных контактов, деструкции значительной функционально зрелых синапсов [161, 163].
Перенесенное в эмбриогенезе ишемическое воздействие приводит к редукции числа синаптических контактов в результате задержки синаптогенеза и деструктивной реакции зрелых синапсов преимущественно по светлому типу, наиболее выраженной в раннем постнатальном периоде [40]. В нашем исследовании появлялись синапсы с дивергентым типом, во всех исследуемых группах наблюдался светлый тип деструкции синапсов. Набухание митохондрий многих корковых нейронов в нашем исследовании может служить подтверждением деэнергизации нейрона [40]. Таким образом, найденные нами ультраструктурные изменения нейронов при хронической плацентарной недостаточности у детей имели неспецифический характер и были характерны для других ишемических и гипоксических повреждений нейронов [34, 35, 36, 161, 208, 210, 241].
В настоящее время спектр применения иммуногистохимического метода достаточно широк. Основная панель маркеров применяется для дифференциальной диагностики неоплазий: лимфомы, меланомы, герминогенные опухоли, карциномы (опухоли молочной железы, опухоли простаты, эндокринные опухоли, мезателиомы, нейроэндокринные опухоли), саркомы (опухоли мышечной ткани, опухоли сосудистого генеза, опухоли оболочек перичерических нервов), нейроглиальные опухоли. А также целесообразно применение данного метода для изучения апоптоза и клеточной пролиферации, которые играют важную роль в нормальном развитии и обновлении тканей, в иммунном ответе и в развитии таких патологий как онкология и СПИД [98].
Нами не обнаружены научные источники по применению иммуногистохимических методов у детей для исключения энцефалитов в головном мозге, что является важным для постановки диагноза внутриутробной инфекции. При окраске гематоксилином и эозином и по методу Ниссля были видны очаги выпадения нейронов и очажки лимфоидной инфильтрации коры больших полушарий и таламуса. Исследования ряда авторов показали, что во всех отделах мозга воспалительные изменения (лейкоцитарная инфильтрация, инкрустация нейронов) наблюдается только при выраженной дегенерации нейронов. Вместе с тем, клинико-лабораторные исследования подтверждают факт воспалительного повреждения мозговой ткани в виде определения большого количества цитокинов у детей с различной степенью тяжести энцефалопатии [51,161].
В нашем исследовании положительное иммунотипирование клеток лимфоидного ряда, экспрессирующих на себе рецепторы CD45, выявлялось лишь в просветах сосудов мозговой оболочки и отсутствовало непосредственно в нервной ткани. По данным литературы, проникновение иммунокомпетентных клеток в мозговую ткань свидетельствует о повышении проницаемости гематоэнцефалического барьера, что приводит в дальнейшем к воспалительному повреждению мозговой ткани за счет стимуляции выработки иммунокомпетентых клеток нервными клетками [51]. Таким образом, нами установлено отсутствие воспалительных явлений в коре больших полушарий и таламусе у изученных нами детей, развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии. Этот факт подтверждает положение о том, что элементы воспалительного инфильтрата не входят в исследуемые нами клеточные группировки. По всей вероятности скопления клеточных элементов в периваскулярных зонах и самой ткани мозга относится к реакции глии, а не лимфоцитов.
