Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 12
1.1. Структурно-функциональная характеристика и ангиоархитектоника
коры лобной области и хвостатого ядра белых крыс в норме 12
1.2. Факторы, влияющие на степень тяжести повреждения мозга при нарушении кровообращения 16
1.3. Биохимические изменения нервной ткани, происходящие при нарушении кровотока 19
1.4. Энергетический обмен в центральной нервной системе при нарушении кровотока в головном мозге 22
1.5. Изменения компонентов нейро-глио-сосудистого комплекса мозга при нарушении кровотока 24
Глава 2. Материалы и методы исследования 37
ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований 48
3.1. Характеристика нейро-глио-сосудистых отношений в коре лобной области и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 48
3.2. Выявление активности сукцинатдегидрогеназы как маркера митохондрий и цикла Кребса в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 72
3.3. Иммуногистохимическая характеристика лобной области коры и хвостатого ядра белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 88
3.3.1. Экспрессия каспазы-3 в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 88
3.3.2. Экспрессия белка р53 в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 94
3.3.3. Экспрессия GFAP в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 100
3.4. Оценка нейрофизиологического статуса у белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии 106
ГЛАВА 4. Обсуждение полученных результатов 113
Выводы 130
Практические рекомендации 131
Список сокращений 132
Список литературы
- Биохимические изменения нервной ткани, происходящие при нарушении кровотока
- Изменения компонентов нейро-глио-сосудистого комплекса мозга при нарушении кровотока
- Выявление активности сукцинатдегидрогеназы как маркера митохондрий и цикла Кребса в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии
- Экспрессия GFAP в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии
Введение к работе
Актуальность темы. В течение последних десятилетий одной из проблем практической неврологии являются сосудистые нарушения, приводящие к инвалидизации трудоспособного населения и характеризующиеся высоким уровнем смертности. Согласно данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации цереброваскулярная патология занимает второе место в структуре смертности от болезней системы кровообращения, что составляет 39%. (Румянцева С.А., Н.Г. Беневольская, 2006; Лушникова С.А., 2014; Стародубцева О.С., Бегичева С.В., 2012; Стаховская Л.В., Котов С.В., 2013; Суслина З.А., Пирадова М.А., 2009 и др.). Зачастую течение хронического сосудистого поражения головного мозга сопровождается острым развитием мозгового инсульта, равно как и у пациентов, перенесших инсульт, наблюдается нарастание сосудистого поражения головного мозга, в связи с чем, бывает сложно разграничить острые и хронические формы цереброваскулярной патологии (Камчатнов П.Р., Зайцев К.А., Денисов Д.Б., 2011). Несмотря на большое количество публикаций, касающихся разных сторон освещения проблемы нарушений мозгового кровообращения (Батышева, Т.Т. и др., 2007; Бойко А.Н., Сидоренко Т.В., Кабанов А.А., 2004; Ганнушкина И.В., 2007; Румянцева С.А., Афанасьев В.В., Силина Е.В., 2009; Суслина З.А., Пирадов М.А., Домашенко М.А., 2014; Яхно H.H., Дамулин И.В., Захаров В.В., 2002; Яхно Н.Н., Захаров В.В., 2001; Хлопонин П.А., Ганцгорн Е.В., Хлопонин Д.П., 2015 и др.), многие вопросы до настоящего времени остаются малоизученными. Клинико-морфологическое изучение данной проблемы позволит глубже раскрыть процессы, происходящие при нарушении мозгового кровообращения.
Степень разработанности темы исследования. На сегодняшний день недостаточно изучены качественные и количественные изменения нейронов, нейроглии и микрососудов:
-
В лобном отделе коры больших полушарий;
-
В лобной коре и подкорковых центрах в сравнительном аспекте;
-
Вне зоны ишемического очага и прилегающей пенумбры;
-
При ишемии легкой и средней степени тяжести;
-
Изменения взаимоотношений нейронов, нейроглии и микрососудов в разные временные интервалы после нарушения мозгового кровообращения.
Изучение этих вопросов даст более глубокое понимание патогенеза возникновения клинических неврологических синдромов, их взаимосвязи с морфологическими изменениями, происходящими при прогрессировании острой и хронической сосудистой патологии мозга, выбору наиболее оптимальной тактики лечения в зависимости от степени тяжести процесса.
Цель и задачи. Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей структурной организации нейронов, нейроглии, микрососудов коры лобной области и хвостатого ядра белых крыс в разные сроки при транзиторной и перманентной экстравазальной окклюзии левой общей сонной артерии (ОСА).
Задачи исследования:
-
Выявить структурно-функциональные особенности нейронов, нейроглии и микрососудов в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в разные сроки при транзиторной и перманентной экстравазальной окклюзии левой общей сонной артерии.
-
Сравнить активность сукцинатдегидрогеназы в аналогичных зонах на 1-е, 3-и, 7-е, 14-е, 30-е сутки транзиторной и перманентной окклюзии левой ОСА.
-
Оценить вероятность апоптотических процессов на основании изучения экспрессии каспазы-3 и белка р 53 в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс на 3-и, 14-е, 30-е сутки перманентной экстравазальной окклюзии левой ОСА.
-
Изучить интенсивность экспрессии глиального фибриллярного кислого белка в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс с 3-х по 30-е сутки перманентной окклюзии левой ОСА.
5. Оценить нейрофизиологический статус белых крыс в соответствии с динамикой изменений нейро-глио-сосудистых отношений в коре лобной области и хвостатом ядре в разные сроки при транзиторной и перманентной экстравазальной окклюзии левой ОСА.
Научная новизна. Впервые проведен сравнительный комплексный анализ состояния нейро-глио-сосудистых ансамблей в коре лобной области и хвостатом ядре головного мозга белых крыс в норме, после транзиторной и на фоне перманентной экстравазальной окклюзии левой общей сонной артерии. В ходе работы установлена последовательность и характер изменений в молекулярном, наружном зернистом, пирамидном, внутреннем зернистом, ганглионарном, полиморфном слоях коры лобной области и хвостатом ядре белых крыс в ранние и отдаленные сроки после транзиторной и на фоне перманентной экстравазальной окклюзии левой ОСА. Впервые в лобной области коры и хвостатом ядре у белых крыс установлено соотношение изменений нейро-глио-сосудистых отношений и динамики поведенческих тестов, оценивающих неврологический дефицит у животных в разные сроки при транзиторной и перманентной экстравазальной окклюзии левой ОСА. Гистологические, гистохимические, иммуногистохимические методики позволили установить количественные и качественные изменения в нейро-, глио-, ангиоархитектонике, соотнести их с динамикой энергетического обмена, апоптотической активностью в рассматриваемых областях головного мозга белых крыс в разные временные интервалы. Дополнительное исследование нейрофизиологического статуса животных дало возможность сопоставить морфологические изменения, происходящие в головном мозге белых крыс с нарушениями высшей нервной деятельности и неврологическим дефицитом, возникающими в ходе эксперимента. Результаты исследования показали, что наиболее выраженные изменения нейро-глио-сосудистых комплексов происходят в пирамидном слое коры лобной области. Активность СДГ в лобной области коры и в хвостатом ядре снижена во всех исследованных зонах, но преимущественно в максимально энергопотребляющих областях: хвостатом ядре и наружных слоях коры лобной области (I–III слои). Иммуногистохимические подходы позволили проследить уровень экспрессии каспазы-3 и белка р53 на 3-и, 14-е, 30-е сутки перманентной окклюзии левой ОСА, что может свидетельствовать о волнообразно изменяющейся апоптотической активности нейронов. Обнаружена максимальная экспрессия каспазы-3 на 14-е сутки во всех исследованных областях. При этом выработка р53 на фоне перманентной окклюзии левой ОСА существенно не меняется, но максимум его экспрессии в коре лобной области приходится на 30-е сутки, в хвостатом ядре – на 3-и сутки. Уровень экспрессии глиального фибриллярного кислого белка на фоне перманентной окклюзии левой общей сонной артерии постепенно повышается, достигая максимума к 30-м суткам, что свидетельствует о замещающем глиозе, происходящем в коре лобной области и хвостатом ядре вследствие снижения численности нейронов.
Методология и методы исследования. Исследование проведено в виде сравнительного экспериментального изучения трех групп белых крыс (на фоне транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии, ложноперированных животных). Использованы классические морфологические (окрашивание по Нисслю, импрегнация по Гольджи-Бюбенету с наливками колларголом), гистохимические (исследование активности СДГ по методу Нахласа), иммуногистохимические (изучение экспрессии каспазы-3, GFAP, белка р53) методики. Оценивался нейрофизиологический статус (метод «открытого поля», определение динамики неврологического статуса). Полученные результаты статистически обработаны методом вариационной статистики.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты данной работы расширяют представление о морфологии нейро-глио-сосудистых отношений при нарушении артериального кровотока в головном мозге. Предпринятое исследование является важным для понимания патогенеза изменений, происходящих в нейронах, глиальных клетках, сосудах коры лобной области и хвостатом ядре белых крыс в разные сроки после транзиторной и
перманентной экстравазальной окклюзии левой ОСА. Изложенные факты могут послужить основой для разработки патогенетически обоснованных подходов коррекции отрицательных последствий артериальной ишемии мозга в зависимости от сроков процесса, позволят выявить необходимую точку приложения для фармакологического или иного воздействия в каждый из исследованных временных промежутков после нарушения артериального кровотока в головном мозге. Будут полезны при проведении экспериментальных исследований в гистологии, анатомии, фармакологии, нейрофизиологии и неврологии. Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах гистологии при изучении разделов «нервная система, сосудистая система, нервная ткань», физиологии, неврологии медицинских вузов.
Положения, выносимые на защиту.
-
Транзиторная и перманентная окклюзия левой ОСА вызывают изменения структурно-функциональной организации коры лобной области и хвостатого ядра белых крыс, более выраженные при перманентной окклюзии.
-
В лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс при транзиторной и перманентной окклюзии левой ОСА происходит снижение активности СДГ разной степени выраженности в сравнении с контролем на всех сроках эксперимента, что свидетельствует об изменениях энергетического метаболизма.
-
В сравнении с контролем при перманентной окклюзии левой ОСА усиливается экспрессия каспазы-3 и белка р53 в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс на 3-и, 14-е, 30-е сутки эксперимента.
-
При перманентной окклюзии левой ОСА увеличивается экспрессия GFAP в коре лобной области и хвостатом ядре белых крыс, максимум которой наблюдается в поздние сроки эксперимента.
-
Транзиторная и перманентная окклюзия левой ОСА у белых крыс вызывают нарушения в нейрофизиологическом статусе.
Степень достоверности и апробация результатов. Все научные положения и выводы обоснованы применением системного анализа поставленной проблемы, современных методов нейробиологии, достоверной выборкой исследуемых животных, большим объемом фактического материала, который подвергнут адекватному статистическому анализу.
Достоверность полученных результатов обеспечена использованием в работе достаточного количества методов исследования, которые соответствуют целям и задачам. Данные, полученные с помощью классических морфологических, гистохимических, иммуногистохимических методик, дополнены оценкой нейрофизиологического статуса животных. Использовано необходимое количество наблюдений. Положения, выводы и рекомендации сформулированные в диссертации, подкреплены фактическими данными, наглядно представленными в таблицах и рисунках.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на IX конгрессе
международной ассоциации морфологов (Узбекистан, Бухара, 2008), юбилейной научно-
практической конференции «Фундаментальные науки – практике» (Ижевск, 2008), VI съезде
анатомов, гистологов и эмбриологов России (Саратов, 2009), Х, ХIII, ХIV и ХV межвузовских
научно-практических конференциях молодых ученых и студентов «Современные аспекты
медицины и биологии» (Ижевск, 2010, 2013, 2014, 2015), III эмбриологическом симпозиуме
Всероссийского научного общества анатомов, гистологов, эмбриологов «ЮГРА-ЭМБРИО-2011
«Закономерности эмбрио-фетальных морфогенезов у человека и позвоночных животных»
(Ханты-Мансийск, 2011), III межрегиональной заочной научно-практической конференции
«Фундаментальные науки – практике» (Ижевск, 2011), межрегиональной научно-практической
конференции «Актуальные проблемы детской патологической анатомии» (Ижевск, 2013),
объединенном ХII конгрессе МАМ и VII Съезде ВНОАГЭ (Тюмень, 2014), межрегиональной
научно-практической конференции, посвященной 25-летию организации БУЗ УР
«Республиканское патологоанатомическое бюро МЗ УР» «Актуальные вопросы патологической
анатомии» (Ижевск, 2014); VII международной научно-практической конференции: «Отечественная наука в эпоху изменений: постулаты прошлого и теории нового времени» (Екатеринбург, 2015), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития адаптивной физической культуры и физкультурно-оздоровительных технологий» (Чайковский, 2015). Апробация работы проведена на совместном заседании кафедр гистологии эмбриологии и цитологии; биологии с экологией; анатомии человека; микробиологии, вирусологии и иммунологии 19.06.2015 года.
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 4 статьи и 4 тезисных сообщения рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, приложения. Библиография включает 260 источников, в том числе 140 отечественных и 120 зарубежных. Диссертация содержит 23 таблицы, 74 рисунка, из которых 62 микрофотографии.
Биохимические изменения нервной ткани, происходящие при нарушении кровотока
Хвостатое ядро – одно из наиболее крупных подкорковых образований головного мозга. Хвостатое ядро и скорлупа у низших млекопитающих являются одним целым, а у высших млекопитающих разделяются на две структуры. У человека и высших приматов наиболее крупным ядром является скорлупа, а у других высших млекопитающих – хвостатое ядро [93]. У крысы хвостатое ядро представлено лишь головкой, у хищных и приматов – головкой, телом и хвостом [92].
Около 96% хвостатого ядра представлено шипиковыми нейронами средней величины (2014 мкм), имеющими овоидную форму и с длинным аксоном [195, 196]. В 1% случаев встречаются другие шипиковые нейроны, имеющие размеры 1415 мкм, также с длинным аксоном и 5-8 дендритами. Самый большой размер (4030 мкм) – у бесшипиковых нейронов. Они имеют много дендритов и короткий аксон. По данным ряда авторов [58, 59, 180], общим в организации стриатума и других подкорковых образований являются ансамблевые группировки, похожие на островки.
Функциональное значение хвостатого ядра проявляется в процессах сенсомоторной интеграции и организации произвольных двигательных актов. Также это образование играет существенную роль в охранительном торможении, при регуляции уровня активности головного мозга [93]. Разрушение этого ядра ведет к гиперактивности, агрессивности, нарушению сна [92]. При поражении стриатума выявляются нарушения исполнительных функций, программирования, трудности концентрации внимания, снижение мотивации и способности к обучению, эмоциональные расстройства [34, 165]. В отличие от других структур головного мозга, базальные ядра не связаны с восходящими сенсорными путями, и основным источником информации для них являются различные зоны коры больших полушарий. Корковая афферентация поступает в систему базальных ядер главным образом через стриатум [10, 129]. Каждая из областей коры проецируется на строго определенные зоны стриатума. В частности, префронтальная кора – на головку хвостатого ядра [136].
Кровоснабжение головного мозга млекопитающих подчиняется определенным закономерностям. Существует две главные пары сосудов: внутренние сонные и позвоночные артерии. Выше уровня шейных позвонков, позвоночные артерии объединяются в базальную артерию. Внутренняя сонная артерия в числе своих ветвей имеет переднюю и среднюю мозговые артерии, первая из которых разветвляется в мозолистом теле и внутренней поверхности полушария, вторая – на наружной поверхности полушария [18].
Артериальный круг, расположенный на основании головного мозга, напоминает такой же у человека. Он представляет собой сосудистое кольцо, окружающее гипофиз и зрительный перекрест. Образован внутренними сонными, ростральными и каудальными мозговыми артериями. Внутренние сонные артерии разделены на каудальные и назальные соединительные артерии, которые отдают средние мозговые артерии на уровне перекреста зрительных нервов. Назальные соединительные артерии сливаются в непарную назальную мозговую артерию или следуют параллельно отдельными стволами, соединяясь между собой постхиазматической ветвью, которая напоминает переднюю соединительную артерию у человека. Каудальные соединительные артерии сливаются с каудальными мозговыми артериями, являющимися ветвями основной артерии. Постхиазматическая и каудальные соединительные артерии являются значимыми анастомозами между системами сонных и позвоночных артерий. Артериальный круг обеспечивает кровоснабжение мозга при нарушениях притока крови по отдельным магистралям [90, 125].
У крысы есть отличия в ветвлении и диаметре артерий, образующих артериальный круг. Например, может быть вариант снабжения каудальной мозговой артерии из базилярной артерии; иногда сонная и базилярная части каудальной соединительной артерии приблизительно одинакового диаметра, или бывает вариант снабжения каудальной мозговой артерии, главным образом, из внутренней сонной артерии [90]. Наибольшие различия в строении артериального круга проявляются в вариации наличия постхиазматической артерии, а также в различии их морфометрических характеристик и двусторонней диссимметрии анатомического строения и количественных показателей.
Таким образом, артериальный круг у крыс по анатомии и источникам формирования имеет сходство с Виллизиевым кругом большого мозга человека. Назальные соединительные артерии аналогичны передним мозговым артериям человека, постхиазматическая ветвь – передней соединительной артерии, каудальные соединительные артерии – задним соединительным, а каудальные мозговые артерии соответствуют задним мозговым [125].
Кровеносные капилляры центральной нервной системы отличает отсутствие соединительнотканного окружения. Имеются два типа клеток, формирующих кровеносные капилляры. Это эндотелиоциты и перициты. Эндотелиоциты имеют апикальную и базальную поверхности. Перициты группируются вокруг сосудов и контролируют диаметр просвета и движение крови в сосуде. В крупных сосудах эта роль принадлежит гладким миоцитам [149]. Эндотелий артерий у млекопитающих имеет типичное для этих сосудов строение: хорошо развитый цитоскелет, обильно представленные контакты различных типов, хорошо развитую базальную мембрану. Поверхностнее лежит слой циркулярно расположенных гладких миоцитов, формирующих среднюю оболочку. Более поверхностно выделяется адвентиция, являющаяся продолжением субарахноидального пространства [226, 219].
Изменения компонентов нейро-глио-сосудистого комплекса мозга при нарушении кровотока
По сравнению с вышеописанным сроком наблюдалось увеличение (р 0,05) NS и Dмс (табл. А10, А11) во всех исследованных зонах. В пирамидном и ганглионарном слоях увеличились (р 0,05) Max La и Min La (табл. А.10), НГО (табл. А.8), Sn уменьшалась (р 0,05), а ЯЦО – увеличивалось (табл. А.6). В хвостатом ядре увеличивалось (р 0,05) относительное содержание измененных нейронов (табл. А.5).
Перманентная окклюзия левой ОСА и вывод животных из эксперимента на 14-е сутки (II группа). Во всех слоях лобной области коры выражены явления перинейронального отека. Нейроны наружного зернистого слоя гиперхромны. Относительное содержание нейронов с морфологическими изменениями в сравнении с группой более раннего срока сохраняется на достаточно высоком уровне и составляет в пирамидном слое 49,0±1,9%, в ганглионарном слое 46,7±0,6%. Чаще всего измененные нейроны пирамидного (13,6±0,7%) и ганглионарного (10,0±0,7%) слоев увеличены и характеризуются вакуолизированной цитоплазмой, ЯЦО достоверно снижено (табл. А.6). Крупные вакуоли оттесняют ядро на периферию (рис. 3.1.14Б, 3.1.15Б). Встречаются и другие виды измененных нейронов (рис. 3.1.16Б).
В хвостатом ядре (рис. 3.1.17Б) тоже чаще встречаются изменения нейронов по типу вакуолизации (14,7±0,7%), достоверно увеличены Sn и ЯЦО (табл. А.7). Относительное содержание нейронов с морфологическими изменениями составляет 51,6±1,2%. Во всех исследованных областях нейроны расположены неравномерно, с зонами «выпадения» и замещением их глиальными элементами (рис 3.1.18Б). Плотность нейронов достоверно меньше (р 0,05) по сравнению с группой контроля во всех исследованных областях и составляет: в пирамидном слое 38,3±1,8 (в контроле 51,9±2,1); в ганглионарном слое 33,3±1,1 (в контроле 38,2±1,8); в хвостатом ядре 37,4±1,6 (в контроле 46,5±1,9).
Астроциты гипертрофированы (рис. 3.1.18Б, 3.1.19Б), распространенность отростков увеличивается (р 0,05): в пирамидном слое Max La до 65,8±0,2 мкм (в контроле 61,0±0,9 мкм); Min La до 40,8±0,2 мкм (в контроле 33,1±0,9 мкм); в ганглионарном слое Max La до 174,4±1,3 мкм (в контроле 72,2±1,5 мкм); Min La до 88,5±0,6 мкм (в контроле 33,8±1,0 мкм); в хвостатом ядре Max La до 107,3±5,9 мкм (в контроле 84,2±2,6 мкм); Min La до 61,7±3,0 мкм (в контроле 40,5±2,4 мкм). Выявляются скопления микроглии, наблюдаются явления нейронофагии (рис. 3.1.14Б).
Только отдельные эндотелиальные клетки микрососудов имеют признаки набухания ядер, поэтому Dмс приближается к контрольному (в пирамидном слое 5,5±0,1 мкм, в контроле 5,4±0,2 мкм; в ганглионарном слое 5,7±0,2 мкм, в контроле 5,6±0,2 мкм) или становится несколько выше контрольных значений (в хвостатом ядре 5,9±0,25 мкм, в контроле 5,0±0,2 мкм, р 0,05; рис. 3.1.19Б). По сравнению с вышеописанными сутками периваскулярный отек менее выражен (рис. 3.1.9В). В коре лобной области – достоверно снижено (р 0,05) Ns: в пирамидном слое до 1,8±0,1, в контроле 2,8±0,1; в ганглионарном слое до 1,8±0,2, в контроле 3,3±0,2), в хвостатом ядре Ns достоверно не отличается от контрольных значений (4,3±0,2, в контроле 4,4±0,2).
По сравнению с предыдущей экспериментальной группой в ганглионарном слое увеличивается (р 0,05) относительное содержание нейронов с изменениями структуры (табл. А.4), Sn (табл. А.5); НГО (табл. А.8), La (табл. А.10), снижалось ЯЦО (табл. А.6). В хвостатом ядре происходит рост относительного содержания нейронов с морфологическими изменениями (табл. А.5), снижение ЯЦО (табл. А.7), уменьшение Dмс (табл. А.11).
Перманентная окклюзия левой ОСА и вывод животных из эксперимента на 30-е сутки (II группа). Нейроны в пределах изучаемых слоев распределены неравномерно, сохраняется тенденция к объединению клеток в группы. Видны участки, лишенные нейронов. Патологические изменения встречаются у 50,7±0,7% нейронов пирамидного слоя и у 44,9±0,6% нейронов ганглионарного слоя лобной коры, у 49,1± 0,6% нейронов хвостатого ядра. В пирамидном (15,3±0,6%) и ганглионарном (15,6±0,9%) слоях встречаются крупные вакуолизированные нейроны с темным, оттесненным на периферию ядром и эксцентрично расположенным ядрышком (рис. 3.1.20Б). В наружном зернистом слое чаще обнаруживаются «сморщенные» нейроны. В хвостатом ядре (рис. 3.1.21Б) чаще встречаются гиперхромные несморщенные нейроны (19,3±0,9%). По сравнению с контролем, Sn в пирамидном и ганглионарном слоях, в хвостатом ядре увеличена (табл. А.6, А.7), ЯЦО в нейронах лобной коры уменьшается (за счет вакуолизации цитоплазмы, табл. А.7). Плотность нейронов достоверно ниже (р 0,05) по сравнению с группой контроля во всех исследованных областях и составляет: в пирамидном слое 36,8±1,6 (в контроле 51,3±2,0); в ганглионарном слое 31,7±0,9 (в контроле 38,0±1,7); в хвостатом ядре 36,3±1,5 (в контроле 46,5±1,9).
Особенности распределения нейроглии схожи с предыдущим сроком исследования. По-прежнему регистрируется тенденция к неравномерному распределению глии среди нейронов со скоплением их как в непосредственной близости от нейронов, так и в зонах с «выпадением» нейронов. Глиоциты с крупными светлыми ядрами (рис. 3.1.22Б), гипертрофированы (рис. 3.1.23Б; 3.1.24Б, В, Г, Д; 3.1.25Б, В).
Выявление активности сукцинатдегидрогеназы как маркера митохондрий и цикла Кребса в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии
Метод «открытое поле» был выбран в качестве физиологического теста, позволяющего оценить характер поведенческой активности животных изучаемых групп. Данный тест и исследование неврологического статуса проводились до начала эксперимента, а также в день вывода животных из эксперимента, то есть на 1-е, 3-е, 7-е, 14-е и 30-е сутки после пережатия левой ОСА. Полученные данные представлены в табл. 5.12, 5.13.
Контрольная группа. При тестировании белых крыс до начала эксперимента достоверной разницы между тремя группами не наблюдается. Во всех рассматриваемых группах неврологические изменения минимальны (табл. 5.12).
Животные охотно принимают пищу и воду, адекватно реагируют на раздражители, хорошо ориентируются в окружающей обстановке, подвижны. Крысы активно исследуют окружающее пространство – обнюхивают окружающие предметы, чередуя горизонтальное передвижение со стойками, грумингом (умыванием), кратковременными замираниями. После пережатия левой ОСА грубое острое нарушение мозгового кровообращения возникло у 21,9% в группе крыс с пережатием левой ОСА на 30 минут (I группа) и у 27,4% в группе крыс с пережатием левой ОСА до вывода животных из эксперимента на 1-е, 3-и, 7-е, 14-е, 30-е сутки (II группа); сопровождалось нарушением высшей нервной деятельности (от сопора до комы), выраженным правосторонним гемипарезом или гемиплегией и гибелью животных, что предположительно указывает на слабый уровень коллатерального кровообращения у погибших белых крыс. Наибольшая летальность отмечалась в первые трое суток после проведенной операции. В контрольной группе (III группа) летальности не было.
Окклюзия левой ОСА на 30 минут (I группа) и вывод животных из эксперимента на 1-е сутки. У белых крыс наблюдается ухудшение большинства исследованных показателей по сравнению с контрольной группой (табл. А.13). Наиболее значимо (p 0,05) снижается количество пройденных секторов (до 21,0±0,6, в контроле 66,0±1,5), стоек (до 1,2±0,1, в контроле 3,4±0,3), пересечений внешней (до 1,6±0,2, в контроле 2,9±0,3) и внутренней (до 0,9±0,4, в контроле 2,0±0,4) окружностей ринга. Большинство животных вялы, заторможены. Встречаются единичные подвижные особи, но и у них при перемещении по арене зарегистрированы легкие координаторные нарушения. Наблюдается достоверное ухудшение показателей неврологического статуса (средняя сумма баллов повышается до 3,20±0,26, в контроле 0,5±0,18, p 0,05), что проявляется у некоторых белых крыс в виде гемипареза (чаще легкого), правосторонней гемигипестезии, локального мелкоамплитудного тремора головы, передних лап или хвоста, легкой ригидности мышц туловища, у всех – одностороннего полуптоза.
Окклюзия левой ОСА на 30 минут (I группа) и вывод животных из эксперимента на 3-и сутки. Животные остаются вялыми, двигательная активность снижена, передвижение замедлено, с частыми длительными перерывами. У некоторых из них выявляется легкий правосторонний гемипарез, снижение чувствительности правой половины тела, наблюдаются легкие глазодвигательные нарушения, локальный мелкоамплитудный тремор головы, передних лап или хвоста, легкая ригидность мышц туловища. Средний балл по неврологическому статусу составляет 2,50±0,32 (в контроле 0,4±0,17, p 0,05). Шерсть у белых крыс имеет менее ухоженный вид по сравнению с группой контроля. По сравнению с контролем (p 0,05) уменьшается количество пройденных секторов (29,0±1,1, в контроле 68,2±3,5), стоек (3,0±0,2, в контроле 3,6±0,2), пересечений внутренней окружности ринга (1,2±0,1, в контроле 2,5±0,4), актов груминга (1,8±0,1, в контроле 2,6±0,2). Хотя по сравнению с предыдущим сроком состояние белых крыс улучшается: достоверно увеличивается количество пройденных секторов, стоек, пересечений внешней окружности (табл. А.13).
Окклюзия левой ОСА на 30 минут (I группа) и вывод животных из эксперимента на 7-е сутки. Показатели двигательной активности и ориентировочно-исследовательской деятельности у белых крыс носят разнонаправленный характер. У меньшей части животных выявляемые до этого нарушения усиливаются или остаются без динамики. У большинства белых крыс состояние улучшается: улучшается психоэмоциональный статус животных, выраженность очаговой неврологической симптоматики уменьшается. Животные более подвижны, менее заторможены по сравнению с предыдущими сроками. Шерсть у крыс выглядит более аккуратной, чистой. Средние показатели практически не отличаются от группы контроля (62,0±1,0, в контроле 65,5±1,3). Неврологический статус значимо отличается от контрольной группы (средний балл 1,80±0,14, в контроле 0,3±0,16, p 0,05) за счет того, что у крыс зарегистрированы глазодвигательные нарушения, правосторонняя гемигипестезия, у части животных – флексия передней конечности. По сравнению с группой предыдущего срока состояние белых крыс улучшается: увеличивается (p 0,05) количество пройденных секторов, стоек, пересечений внешней окружности (табл. А.13).
Окклюзия левой ОСА на 30 минут (I группа) и вывод животных из эксперимента на 14-е сутки. Состояние большинства животных постепенно улучшается, по многим показателям неврологического статуса белые крысы приближаются к контрольной группе, но все-таки у части из них сохраняются легкие координаторные нарушения, глазодвигательные нарушения, легкая правосторонняя гемигипестезия. За счет этого средняя сумма баллов значимо отличается от контрольных значений (1,50±0,18, в контроле 0,4±0,23, p 0,05). Мотивация к исследованию нового пространства снижена: количество пересечений внутренней окружности ринга составляет 1,3±0,2 (в контроле 1,9±0,2, p 0,05). Количество дефекаций снижается до 0,9±0,1 (в контроле 1,7±0,2, p 0,05). По сравнению с предыдущим сроком снижается (p 0,05) количество стоек, пересечений внешней окружности, дефекаций (табл. А.13).
Пережатие левой ОСА на 30 минут (I группа) и вывод животных из эксперимента на 30-е сутки. Животные внешне не отличаются от контрольной группы, у большинства из них неврологическая симптоматика минимальна (проявления правосторонней гемигипестезии, полуптоза). Но средняя сумма баллов все-таки достоверно отличается от контрольной группы 1,40±0,23 (в контроле 0,2±0,14, p 0,05). Животные отличаются меньшей активностью, более медлительны. Количество пройденных секторов составляет 38,2±0,7 (в контроле 58,7±3,7, p 0,05); количество пересечений внешней окружности – 1,5±0,3 (в контроле 2,8±0,3, p 0,05); количество пересечений внутренней окружности – 1,3±0,2 (в контроле 2,0±0,3, p 0,05); актов груминга – 1,5±0,2 (в контроле 2,4±0,3, p 0,05). По сравнению с группой предыдущего срока снижается (p 0,05) количество пройденных секторов, увеличивается (p 0,05) количество стоек, дефекаций (табл. А.13).
Экспрессия GFAP в лобной области коры и хвостатом ядре белых крыс в контроле, при транзиторной и перманентной окклюзии левой общей сонной артерии
В группах белых крыс с транзиторной и перманентной окклюзией левой ОСА механизм роста двигательной активности вероятнее всего разный. В I группе это происходит за счет восстановления контроля над моторной активностью со стороны головного мозга, вследствие улучшения энергетического обмена, кровоснабжения, уменьшения процессов некроза и апоптоза; а во II группе – за счет повышенной возбудимости животных, невозможности быстрого и четкого решения возникающих поведенческих задач. Во II группе на 7–14-е сутки энергетический обмен снижен, а относительное содержание морфологически измененных нейронов в хвостатом ядре максимально, поэтому можно предположить ухудшение контроля со стороны хвостатого ядра, одна из функций которого заключается в регуляции движений и участии в условно рефлекторной деятельности
Вследствие этого, построение адекватной схемы реакции на окружающую обстановку для избегания опасности у животных оказывается нарушенным. Помещение крысы в новое окружение ведет к возникновению исследовательского поведения, которому препятствуют условия, вызывающие страх. Поэтому, вследствие уменьшения страха, внутренние сектора посещаются крысами в норме все более часто от эксперимента к эксперименту. [16, 26]. При сравнении контрольной и экспериментальных групп внутри каждого срока в большинстве случаев наивысший показатель получен в группе ложнооперированных животных (рис. 4.10Б), что преположительно происходит вследствие нарушения центральных механизмов мотивации произвольной двигательной активности и исследовательского поведения в экспериментальных группах. Снижение количества выходов в центр является еще и проявлением повышенной тревожности [16, 187].
При анализе параметра «количество стоек» до 3-х суток выявляется значимая разница между контрольной и экспериментальными группами. К 7-м суткам достоверных различий между группами уже не наблюдалось. Это объясняется тем, что до 3-х суток нарушения в неврологическом статусе ограничивают животных в проявлении вертикальной двигательной активности. Уровень неврологических нарушений, сохраняющийся к 7-м суткам, позволяет белым крысам экспериментальных групп вертикализироваться на уровне, не отличающемся от контрольной группы.
Увеличение актов груминга может быть показателем как комфортного поведения, так и являться поведенческим маркером стресса, в зависимости от качественной его характеристики [111, 159]. В нашей работе анализировалось количество «комфортного груминга». Его урежение в обеих экспериментальных группах по сравнению с контролем показывает, что после пережатия левой ОСА, животные находятся в состоянии повышенной тревожности.
При исследовании таких показателей как уринация и дефекация на всех сроках наблюдается тенденция к их снижению в экспериментальных группах по сравнению с контролем. Увеличение уринации и дефекации у лабораторных животных часто рассматриваются как неспецифическая вегетативная реакция на стресс [16]. Но данные показатели нужно рассматривать не только с количественной точки зрения, но и в качественном аспекте. Существует целый ряд показателей, характеризующих «комфортную» и «тревожную» уринации [41]. Качественный анализ данных показателей после пережатия левой ОСА (частое чередование уринации и дефекации, резкое отбегание в сторону после уринации, отсутствие уринаций и дефекаций в центре арены) позволяет сделать вывод, что у животных экспериментальной группы наблюдалась повышенная тревожность, а количественное уменьшение обсуждаемых показателей в экспериментальных группах может быть связано с нарушением вегетативного баланса в результате повреждения мозговых структур.
По неврологическому статусу среднее значение суммы баллов не превышает 5,0 (возможный максимум – 12), что указывает на достаточно легкие отклонения после пережатия левой ОСА. Тем не менее, на всех сроках наблюдалась значимая разница между группой контроля и экспериментальными группами. В обеих экспериментальных группах с 1-х по 30-е сутки наблюдалась тенденция к уменьшению неврологических нарушений (рис. 4.10В).
Сопоставление полученны результатов позволяет увидеть, что после транзиторной окклюзии левой ОСА у крыс I группы во всех исследованных областях в первые трое суток ухудшаются сосудистое обеспечение нейронов и энергетический обмен, показатели нейрофизиологического статуса. Начиная с 7-х суток, наблюдается положительная динамика у большинства исследованных животных, хотя полного восстановления до контрольного уровня не происходит. Перманентная окклюзия левой ОСА у белых крыс II группы сопровождается еще более выраженным (по сравнению с I группой) ухудшением сосудистого обеспечения нейронов коры лобной области и хвостатого ядра, что ведет к постепенному уменьшению их численной плотности, к 30-м суткам достигающей максимума. Среди морфологически измененных нейронов на этом сроке преобладают вакуолизированные, что может свидетельствовать о преобладании процессов некроза над апоптозом.