Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 18
3. Материал и методы исследования 32
3.1. Материал 32
3.2. Методы исследования 41
3.3. Статистический анализ
4. Результаты 49
4.1. Состояние олигодендроцитов в префронтальной коре 49
при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии
4.1.1. Численная плотность олигодендроцитов в слое VI 49 поля 9 префронтальной коры 66
4.1.2. Численная плотность олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 9
4.2. Состояние олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры при шизофрении
4.2.1. Численная плотность олигодендроцитов в слое VI поля 10 префронтальной коры
4.2.2. Влияние преобладания позитивных и негативных
симптомов у больных шизофренией на численную плотность олигодендроцитов в слое VI поля 10 префронтальной коры
4.2.3. Численная плотность олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 87
4.2.4. Влияние преобладания позитивных и негативных симптомов у больных шизофренией на численную плотность олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 10 префронтальной коры 95
4.2.5. Ультраструктурные особенности олигодендроцитов в подлежащем белом веществе префронтальной коры при шизофрении 99 4.3. Состояние перинейрональных олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии 99
4.3. 1 Светооптические и ультраструктурные характеристики перинейрональных олигодендроцитов префронтальной коры при шизофрении 104
4.3. 2 Размер пирамидных нейронов в слое III поля 9
префронтальной коры
107 4.3.3 Численность перинейрональных олигодендроцитов в слое III префронтальной коры
118
4.4. Состояние перикапиллярных олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении
3.4.1 Светооптические и ультраструктурные характеристики перикапиллярных олигодендроцитов префронтальной коры при шизофрении
4.4.1 Численная плотность перикапиллярных олигодендроцитов в префронтальной коре
4.4.3 Влияние преобладания позитивных или негативных симптомов на численную плотность перикапиллярных олигодендроцитов
Обсуждение 131
Заключение 171
Выводы 178
Список литературы
- Численная плотность олигодендроцитов в слое VI 49 поля 9 префронтальной коры
- Состояние олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры при шизофрении
- Влияние преобладания позитивных и негативных симптомов у больных шизофренией на численную плотность олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 10 префронтальной коры
- Светооптические и ультраструктурные характеристики перинейрональных олигодендроцитов префронтальной коры при шизофрении
Введение к работе
Проблема шизофрении и аффективных расстройств является одной из важнейших проблем современной психиатрии. Широкая распространенность, высокий уровень хронической инвалидизации и большая социально-экономическая значимость ставит эти болезни в ряд наиболее важных проблем здравоохранения.
Отсюда вытекает наиболее актуальная задача шизофрении и аффективных расстройств - необходимость расшифровки главных механизмов, обусловливающих генез этих заболеваний. Несмотря на значительные успехи, достигнутые биологией и медициной в расшифровке механизмов психологической деятельности, остаются неясными многие звенья патогенеза эндогенных психических заболеваний, и в первую очередь шизофрении и аффективных психозов.
Изучение шизофрении и аффективных расстройств морфологическими методами может быть весьма перспективным для выявления биологической сущности, этиологии и патогенеза этих заболеваний, поскольку дает возможность установить морфологический субстрат патологического процесса. Исследования головного мозга при шизофрении всегда были в поле зрения отечественных нейроморфологов. Однако в течение длительного времени микроскопическая картина этого заболевания описывалась ими как «стертая», малохарактерная. П.Е. Снесарев (1939) и его последователи (Александровская М.М., 1939, Белецкий В.К, 1939, Смирнов Л.И., 1955) характеризовали морфологические изменения в головном мозгу при шизофрении как органическое заболевание дистрофического характера, сопровождающееся очаговой гибелью нейронов.
Немало внимания в нейроморфологии психических заболеваний отечественные исследователи уделяли глии. При этом их исследования касались в основном астроглии и микроглии, а сниженная реактивность этих клеток была возведена на уровень диагностических критериев шизофрении (Александровская М.М., 1939, Белецкий В.К., 1939). Что же касается третьего вида глиальных клеток - олигодендроцитов, то при эндогенных психозах они оказались наименее изученными. Оценивая работы, посвященные изучению олигодендроцитов при шизофрении и аффективных расстройствах, следует признать, что они единичны (Сухорукова Л.И., 1965, 1966, Глезер И.И., Сухорукова Л.И., 1966), выполнены без применения современных количественных методов и это лишает их требуемой в настоящее время доказательности.
Ситуация в нейроморфологии существенно изменилась в конце прошлого века, когда резко повысился интерес к морфологическим исследованиям головного мозга при шизофрении и аффективных психозах. Это было связано с появлением и широким внедрением в научные изыскания неинвазивных методов прижизненного изучения структур головного мозга. При помощи методов рентгеновской компьютерной томографии (КТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ) и диффузионной тензорной томографии (ДТТ) в головном мозге при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии были выявлены сходные структурные изменения -расширение боковых желудочков (Weinberger D.R. et al., 1983, DeLisi L.E. et al., 1992), атрофия серого и белого вещества коры (Shenton М.Е. et al., 2001, Beyer J.L. and Krishnan K.R., 2002) и нарушения микроструктурной организации ассоциативных трактов белого вещества (Kubicki М. et al., 2007, Adler СМ. et al., 2004, Alexopoulos G.S. et al., 2002) преимущественно в префронтальных областях головного мозга. В этих же областях коры головного мозга было обнаружено уменьшение скорости кровотока (Lesser I.M. et al., 1994, Liotti M. et al., 2002), уменьшение скорости утилизации глюкозы (Potkin S.G. et al., 2002) и снижение концентрации N-ацетиласпартата - основного энергетического метаболита нейронов (Sigmundsson Т. et al., 2003).
Большое значение имело введение в нейроанатомические исследования методов объективной стереологической морфометрии. При помощи этих методов при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии в префронтальной коре было выявлено уменьшение размеров пирамидных нейронов (Rajkowska G. et al., 1998, 2000, Chana G. et al., 2003). Некоторые исследователи обнаружили в этих участках коры при шизофрении уменьшение объема серого вещества и увеличение численной плотности нейронов, однако, без увеличения их абсолютного числа. Иные исследователи представили доказательства снижения численной плотности глиальных клеток (т.е. числа клеток в единице объема ткани) при шизофрении и аффективных расстройствах (Cotter D.R. et al., 2001, 2002, Ongur D. et al., 1998, Rajkowska G. et al., 1999, 2000). Однако другие авторы не подтвердили эти наблюдения (Selemon L.D. et al., 1995, 2003). Следует подчеркнуть, что авторы указанных работ производили подсчет численной плотности всех глиальных клеток совокупно, без учета существования трех типов глиальных клеток — астроцитов, олигодендроцитов и микроглиальных клеток. Также следует отметить, что морфологических работ, посвященных изучению различных типов глиальных клеток при шизофрении и аффективных расстройствах, очень мало, они носят фрагментарный характер и лишь отдельные из них выполнены с использованием современных стереологических методов (Pakkenberg В., 1990).
Впервые внимание на состояние олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении было обращено Л.И. Сухоруковой (1965) и Н.А. Урановой (1995). При электронно-микроскопическом исследовании авторами были выявлены дистрофические и деструктивные изменения олигодендроцитов и миелиновых волокон при относительной сохранности нейронов и астроцитов.
Актуальность изучения олигодендроцитов в норме и при психической патологии определяется их многосторонним влиянием на функцию нейронов, аксонов и капилляров. Известно, что олигодендроциты в сером веществе коры тесно прилежат к телам нейронов, являясь перинейрональными сателлитами (Снесарев П.Е., 1950, Peters A. et al., 1991). В белом веществе они образуют миелиновые оболочки аксонов. Кроме того, олигодендроциты в сером и белом веществе являются спутниками кровеносных капилляров, располагаясь в виде цепочек вдоль последних (Снесарев П.Е., 1950, Ambrosi G. et al., 1995, Ghandour M.S. et al., 1992, Burdo J.R. et al., 1999). Установлено, что эти клетки осуществляют трофическую поддержку нейронов, принимают участие в обеспечении пластических процессов в центральной нервной системе (Манина А.А., 1971, Dai X. et al., 2003, Wilkins A. et al., 2003). В последнее время была выдвинута гипотеза о важной роли этих клеток и в обеспечение высшей нервной деятельности у человека и животных (Ройтбак А.И., 1993, Боголепова И.Н. и соавт., 1994, Оржеховская Н.С., 1996). Однако изучение этих трех субпопуляций олигодендроцитов в коре головного мозга при психической патологии морфологическими методами до настоящего времен не проводилось вообще.
Проведенный анализ литературы свидетельствует о возрастающей роли морфологических исследований в изучении патогенеза шизофрении и аффективных расстройств. Исследования, выполненные с использованием прижизненных методов нейровизуализации, позволили выявить при этих заболеваниях структурно-функциональные нарушения в ассоциативных областях коры головного мозга и, прежде всего в ее префронтальных отделах.
Применение клинико-морфологического подхода в изучении головного мозга при шизофрении позволило обнаружить более выраженные признаки структурно-функциональной неполноценности у больных с преобладанием негативной симптоматики по сравнению с таковыми с преобладанием позитивной симптоматики. Исследования аутопсийного мозга при шизофрении и аффективных расстройствах, выполненные с применением стереологических морфометрических методов предоставили некоторые обнадеживающие свидетельства вовлеченности глиальных клеток в патогенез шизофрении и аффективных расстройств. Предварительные электронно микроскопические исследования префронтальной коры при шизофрении и маниакально-депрессивном психозе дают основание предполагать наличие деструктивных изменений, прежде всего в олигодендроцитах. В морфологическом аспекте олигодендроциты при шизофрении изучены недостаточно, что же касается маниакально-депрессивного психоза и депрессии, то при этих заболеваниях олигодендроциты вообще не изучены. Несмотря на важную роль олигодендроцитов в обеспечении высших корковых функций, систематическое их изучение морфологическими методами при шизофрении и аффективных расстройствах не проводилось, и их роль в патогенезе этих заболеваний в настоящее время остается неясной. Это объясняется недооценкой роли олигодендроцитов в обеспечении самых разнообразных физиологических механизмов в нервной системе — участие в транспорте различных метаболитов, трофической поддержке нейронов, в структурной пластичности мозга. Исходя из этого, следует признать, что анализ состояния олигодендроцитов при шизофрении и аффективных расстройствах является актуальной задачей в области изучения патогенеза этих заболеваний. При этом принципиально важным является изучение не только общей популяции олигодендроцитов, но трех ее субпопуляций перинейрональной, интерфасцикулярной и перикапиллярной. Данный подход позволит выявить на морфологическом уровне состояние олигодендроглио-нейрональных, олигодендроглио-аксональных и олигодендроглио-капиллярных взаимоотношений в головном мозгу при шизофрении и аффективных расстройствах. Актуальным направлением является также изучение морфологических показателей олигодендроцитов при шизофрении в связи с клиническими особенностями заболевания.
В связи с важностью рассматриваемой проблемы в ГУ Научный Центр Психического Здоровья РАМН (НЦПЗ РАМН) было предпринято морфологическое изучение аутопсийного мозга от больных шизофренией и аффективными расстройствами (маниакально-депрессивным психозом и депрессией) на двух коллекциях аутопсийного мозга - коллекции лаборатории клинической нейроморфологии НЦПЗ РАМН и коллекции медицинского научно-исследовательского института Стенли (США).
Цель исследования
Выявление по морфологическим критериям (стереологическая морфометрия и электронная микроскопия) особенностей состояния олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии, с учетом морфо-функциональных связей олигодендроцитов с телом нейронов, миелинизированными аксонами и капиллярами и анализ их взаимосвязи с клиническими особенностями заболевания.
Задачи исследования
1. Исследовать численную плотность олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры (в слое VI и подлежащем белом веществе) при шизофрении.
2. Провести исследование численной плотности олигодендроцитов в поле 9 префронтальной коры (в слое VI и подлежащем белом веществе) при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии.
3. Провести исследование площади срезов пирамидных нейронов и числа перинейрональных олигодендроцитов в поле 9 префронтальной коры (в слое III) при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии.
4. Определить численную плотность перикапиллярных олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры (в слое V) при шизофрении.
5. Проанализировать ультраструктурные особенности перинейрональных, перикапиллярных и интерфасцикулярных олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры в случаях шизофрении.
6. Проанализировать морфометрические показатели олигодендроцитов в поле 10 префронтальной коры (в слое VI и подлежащем белом веществе) при шизофрении в аспекте преобладания позитивных и негативных симптомов.
Научная новизна
Впервые морфометрическими методами определены точные количественные характеристики дефицита олигодендроцитов в сером и белом веществе префронтальной коры мозга человека при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии по сравнению с контролем. При этом наиболее выраженное и достоверное снижение численной плотности олигодендроцитов в среднем на 24% выявлено в сером веществе, в то время как в подлежащем белом веществе снижение было менее выраженным, в среднем на 7,5%, и только в поле 10 оно достигало уровня статистической значимости.
Установлено снижение численности перинейрональных олигодендроцитов в слое III поля 9 префронтальной коры при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии, что свидетельствует о нарушении взаимоотношений между олигодендроцитами и нейронами.
Представлены доказательства дефицита перикапиллярных олигодендроцитов в слое V поля 10 при шизофрении.
Показано, что наиболее выраженное сн жение численной плотности олигодендроцитов серого вещества коры,
интерфасцикулярных олигодендроцитов в подлежащем белом веществе и перикапиллярных олигодендроцитов было в подгруппе больных с преобладанием негативных симптомов.
Установлено, что существующая в норме положительная корреляция между численной плотностью олигодендроцитов и возрастом отсутствует при шизофрении.
Выдвинута гипотеза о том, что наиболее вероятной причиной дефицита олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении являются их деструктивные изменения и гибель по механизму апоптоза.
Получены новые научные результаты теоретического характера, свидетельствующие о вовлечении олигодендроцитов в патологический процесс при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии.
Отличие полученных новых научных результатов от результатов, полученных другими авторами
Об изменениях олигодендроцитов в коре головного мозга при шизофрении сообщалось и ранее (Сухорукова Л.И., 1965, 1966, Глезер И.И., Сухорукова Л.И., 1966). Авторы охарактеризовали эти изменения как дистрофические. Однако при исследовании олигодендроцитов они не применяли стереологические морфометрические методы. Работ, посвященных изучению олигодендроцитов при маниакально-депрессивном психозе и депрессии, нет. В отличие от указанных работ, нами было впервые проведено стереологическое морфометрическое исследование численной плотности олигодендроцитов в мозге человека. Применение этого метода позволило выявить наличие дефицита олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии.
Практическая значимость
Полученные данные о выраженных изменениях олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах могут служить основой для дальнейшей разработки существующих патогенетических гипотез этих заболеваний, что в свою очередь связано с возможностью разработки новых подходов к лечению основных психических заболеваний.
Полученные сведения о корреляционной связи между уровнем дефицита олигодендроцитов в префронтальной коре и выраженностью негативных симптомов в клинической картине шизофрении могут служить предпосылкой для разработки новых подходов к исследованию природы этих нарушений.
Статьи, опубликованные по теме диссертации, в определенной степени способствовали активизации исследований олигодендроцитов в аутопсийном мозге при шизофрении и аффективных расстройствах методами протеомики и ДНК-микрочипов и исследований миелиновых трактов белого вещества методами нейровизуализации.
Алгоритм морфометрического стереологического исследования глио-нейрональных, глио-аксональных и глио-капиллярных взаимоотношений может быть применен при изучении пластичности нервной ткани во всевозможных экспериментальных и клинико-анатомических исследованиях мозга.
Достоверность выводов
Выводы основаны на применении современных стереологических морфометрических методов исследования, на достаточном объеме и тщательном подборе случаев контрольной и диагностических групп по полу, возрасту, длительности посмертного интервала, времени хранения ткани мозга в формалине и на результатах обработки полученных данных адекватными и современными статистическими методами. Одинаковые параметры численной плотности олигодендроцитов были получены при исследовании двух коллекций аутопсийного мозга - коллекции НЦПЗ РАМН и коллекции медицинского научно-исследовательского института Стенли (США), что существенно повышает достоверность результатов и выводов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Шизофрения и аффективные расстройства характеризуются выраженным снижением численной плотности олигодендроцитов в префронтальной коре.
2. Существование дефицита олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии является свидетельством патогенетической общности этих заболеваний.
3. В результате электронно-микроскопического исследования показано, что олигодендроциты являются наиболее измененным типом клеток в префронтальной коре при шизофрении. Потеря олигодендроцитов происходит в результате их деструктивных изменений и гибели по механизму апоптоза.
4. Дефицит олигодендроцитов в префронтальной коре наиболее выражен в случаях шизофрении с преобладанием негативных симптомов.
5. Существующая в контрольных случаях положительная корреляция численной плотности олигодендроцитов с возрастом, отсутствует при шизофрении и аффективных расстройствах.
6. Дефицит перинейрональных, интерфасцикулярных и перикапиллярных олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах отражает нарушение их взаимоотношений с нейронами, миелинизированными аксонами и капиллярами.
Апробация работы
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на отечественных и международных конференциях, симпозиумах и конгрессах, в том числе на XIII съезде психиатров России, (Москва, 2000), на конференции по биологической психиатрии, посвященной памяти М.Е. Вартаняна, (Москва, 2000), на X и XI зимних рабочих совещаниях по шизофрении, (Давос, Швейцария, 2000, 2002), на VI Европейской конференции «Функция глиальных клеток в норме и патологии», (Берлин, Германия, 2003), на Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы биологической психиатрии и наркологии», (Томск, 2003), на VIII Всемирном конгрессе по биологической психиатрии, (Вена, Австрия, 2005), на конференции «Прогресс в биологической психиатрии» посвященной памяти М.Е. Вартаняна, (Москва, 2007), на Российской конференции «Взаимодействие науки и практики в современной психиатрии», (Москва, 2007), на XX Международном конгрессе по изучению шизофрении (Колорадо-Спрингс, США, 2007).
По теме диссертации опубликована 21 печатная работа: из них 15 статей в рецензируемых отечественных и иностранных журналах, 10 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура диссертации.
Диссертация изложена на 219 страницах и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методы исследования, результаты, обсуждение результатов, заключение, выводы, список литературы (371 источник). Диссертация иллюстрирована 42 рисунками и 14 таблицами.
Численная плотность олигодендроцитов в слое VI 49 поля 9 префронтальной коры
В подлежащем белом веществе средние значения Nv олигодендроцитов±о" в контрольной группе составляли 372,0±5 3,5, ДИ=342,3; 401,6, в группе шизофрении - 347,5±44,7, ДИ=322,8; 372,3, в группе маниакально-депрессивного психоза - 359,3+43,5, ДИ=335,2; 383,4, в группе депрессии - 342,9+42,4, ДИ=319,4; 366,4. Разница средних значений по сравнению с контролем в группе шизофрении была 24,4 с уменьшением на 6%, ДИ=-9,4; 58,2, в группе маниакально-депрессивного психоза 12,7 с уменьшением на 3%, ДИ=-21,1; 46,5, в группе депрессии 29,0 с уменьшением на 7,8%, ДИ=-4,8; 62,8. Во всех трех попарно сравниваемых группах ДИ включает ноль, из этого следует, что не существует различий между контрольной группой и психиатрическими группами при уровне статистической значимости р 0,05 (табл. 5).
При однофакторном дисперсионном анализе (ANOVA) не было выявлено статистически значимого влияния фактора диагноза на средние значения Nv олигодендроцитов в группах F(3,56)=l,18, р = 0,3. При апостериорных сравнениях средних значений (Дункан тест) было показано уменьшение Nv олигодендроцитов группе шизофрении на 6%, в группе маниакально-депрессивного психоза на 3%, в группе депрессии на 7,8%, однако эти различия не были статистически значимыми (все р 0,05). Внутри психиатрических групп также не было обнаружено статистически значимых различий (р 0,05) (табл. 5, рис. 12).
Индивидуальные и средние значения численной плотности олигодендроцитов в подлежагцем белом веществе поля 9 префронталъной коры в контроле, в группах шизофрении, МДП и депрессии. Горизонтальные линии — средние значения в группах.
При параметрическом корреляционном анализе Пирсона в контрольной группе выявлена положительная и статистически значимая корреляция между Nv олигодендроцитов и возрастом (г=0,054, р = 0,04), но не выявлены корреляции между Nv олигодендроцитов и длительностью посмертного интервала (г=-0,40, р = 0,1), временем хранения ткани мозга в формалине (г=0,43, р = 0,1) (табл. З, рис. 13А).
В группе шизофрении не обнаружены статистически значимые корреляции между Nv олигодендроцитов и возрастом больных (г=0,10, р = 0,7), длительностью заболевания (г=0,32, р = 0,2), возрастом начала заболевания (г=-0,24, р = 0,4), дозами нейролептиков (г=0,03, р = 0,9), длительностью посмертного интервала (г=-0,19, р = 0,5), временем хранения ткани мозга в формалине (г=0,48, р = 0,06) (табл. 7, рис. 13Б).
В группе маниакально-депрессивного психоза не обнаружены статистически значимые корреляции между Nv олигодендроцитов и возрастом больных (г=0,51, р = 0,051), длительностью заболевания (г=0,42, р = 0,4), возрастом начала заболевания (г=0,19, р = 0,4), дозами нейролептиков (г=0,19, р = 0,5), длительностью посмертного интервала (г=-0,20, р = 0,5), временем хранения ткани мозга в формалине (г=-0,10, р = 0,7) (табл. 7, рис. 13В).
В группе депрессии не обнаружены статистически значимые корреляции между Nv олигодендроцитов и возрастом больных (г=0,30, р = 0,3), длительностью заболевания (г=0,26, р = 0,4), возрастом начала заболевания (г=-0,01, р = 0,9), длительностью посмертного интервала (г=-0,03, р = 0,9), временем хранения ткани мозга в формалине (г = 0,18, р = 0,5) (табл. 7, рис. 13Г).
Результаты корреляционного анализа между численной плотностью олигодендроцитов и возрастом в подлежащем белом веществе поля 9 префронтальной коры в контроле (А), в группах шизофрении (Б), МДП (В) и депрессии (Г). Толщина коры и толщина слоя VI поля 9 префронтальной коры
Толщина коры поля 9 (мм±а) в контрольной группе была 2,55 + 0,26, ДИ=2,40; 2,70, в группе шизофрении - 2,51 ±0,30, ДИ=2,34; 2,67, в группе маниакально-депрессивного психоза — 2,42±0,20, ДИ=2,31; 2,54, в группе депрессии-2,49±0,19, ДИ=2,34; 2,54. Разница средних значений по сравнению с контролем в группе шизофрении была 0,04, ДИ=-0,14; 0,22; в группе маниакально-депрессивного психоза - 0,12, ДИ=-0,06; 0,30; в группе депрессии — 0,1, ДИН-0,08; 0,27. Во всех трех попарно сравниваемых группах ДИ включает ноль, из этого следует, что нет различий между контрольной группой и психиатрическими группами при уровне статистической значимости р 0,05 (табл. 6).
При однофакторном дисперсионном анализе (ANOVA) не было обнаружено статистически значимого влияния фактора диагноза (контроль, шизофрения, МДП, депрессия) на средние значения толщины коры в группах F(3,56) = 0,77, р = 0,5 (рис. 14А).
Толщина слоя VI (мм±о) в контрольной группе была 0,63 ±0,05, ДИ=0,60; 0,66, в группе шизофрении - 0,62±0,09, ДИ = 0,56; 0,67, в группе маниакально-депрессивного психоза -0,57±0,10, ДИ=0,52; 0,63, в группе депрессии - 0,58 ±0,04, ДИ = 0,56; 0,60. Разница средних значений по сравнению с контролем в группе шизофрении была 0,01, ДИ=-0,04; 0,07, в группе маниакально-депрессивного психоза - 0,05, ДИ=-0,01; 0,11, в группе депрессии — 0,05, ДИ=-0,01; 0,10. Во всех трех попарно сравниваемых группах ДИ включает ноль, из этого следует, что не существует различий между контрольной группой и психиатрическими группами при уровне статистической значимости р 0,05 (табл. 6).
Состояние олигодендроцитов в поле 10 74 префронтальной коры при шизофрении
В подлежащем белом веществе средние значения численной плотности Nv олигодендроцитов ± а в подгруппе шизофрении с преобладанием позитивных симптомов (п=16) составляли 354,5 + 32,2, ДИ=337,4; 371,7, в подгруппе больных шизофренией с преобладанием негативных симптомов (п=16) составляли 319,9 ±45,2, ДИ=295,8; 344,0.
Разница средних значений между контрольной группой и подгруппой шизофрении с преобладанием позитивных симптомов была -33,1, ДИ=-68,5; 2,4; между контрольной группой и подгруппой шизофрении с преобладанием негативных симптомов -67,7, ДИ=-103,2; -32,3; между подгруппами шизофрении - 34,6, ДИ=-75,6; 6,3. При сравнении контрольной группы с подгруппой с преобладанием негативных симптомов и сравнении между подгруппами шизофрении видно, что ДИ не включает ноль, из этого следует, что существуют различия между этими группами при уровне статистической значимости при р 0,05. При сравнении контрольной группы с подгруппой шизофрении с преобладанием позитивных симптомов видно, что ДИ включает ноль, из этого следует, что в данном случае не существует различий между группами на уровне статистической значимости при/? 0,05.
При однофакторном дисперсионном анализе (ANOVA было выявлено статистически значимое влияние фактора диагноза (контроль, шизофрения с преобладанием позитивных симптомов, шизофрения с преобладанием негативных симптомов) F(2,61)= 11,36, р 0,001 на средние значения Nv олигодендроцитов в группах. Апостериорные сравнения средних величин выявили статистически значимое уменьшение средних значений Nv олигодендроцитов по сравнению с контролем в подгруппе шизофрении с преобладанием негативных симптомов -67,7 (17%), р 0,001) и в подгруппе шизофрении с преобладанием позитивных симптомов -33,1 (8,5%), р = 0,03 разница между подгруппами больных шизофренией составляла -34,6 (9,7%), р = 0,03 (рис. 23).
Индивидуальные и средние значения численной плотности олигодендроцитов в подлеэюащем белом веществе поля 10 префронталъной коры в контроле и в подгруппах шизофрении с преобладанием позитивных (ППС) и негативных (ПНС) симптомов. Горизонтальные линии — средние значения в группах. Белое вещество
Средние значения численной плотности олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 10 префронталъной коры в контроле и в подгруппах шизофрении с преобладанием позитивных (ППС) и негативных (ПНС) симптомов у мужчин и женщин. Вертикальные линии обозначают границы доверительного интервала при уровне значимости 0,05.
При многофакторном дисперсионном ковариационном анализе (MANCOVA) было подтверждено статистически значимое влияние фактора диагноза, с учетом влияния непрерывных переменных (возраста, ПИ и ХФ), на Nv олигодендроцитов F(2,55) = 9,07, р 0,001, но не показано влияние фактора пола F(2,55) = 0,17, р = 0,7 и совместного влияния факторов диагноза и пола F(2,55) = 0,58, р = 0,6. Апостериорные сравнения показали, что в подгруппе шизофрении с преобладанием негативных симптомов средние значения Nv олигодендроцитов у мужчин и у женщин были меньше на 13% и 23% соответственно по сравнению с таковыми у контрольной группы (р 0,01). При попарном сравнении подгруппы шизофрении с преобладанием позитивных симптомов с контрольной группой статистически значимые различия Nv олигодендроцитов (-11%) обнаружены только между женщинами (р = 0,03), а между мужчинами различия (-7%) не достигали уровня статистической значимости (р = 0,2). При попарном сравнении подгруппы шизофрении с преобладанием позитивных симптомов с подгруппой с преобладанием негативных симптомов статистически значимое уменьшение Nv олигодендроцитов на 13% обнаружено только в подгруппе женщин (р = 0,03) (рис. 24).
Толщина коры и слоя VI поля 10 Толщина коры поля 10 в мм±а в контрольной группе составляла 2,69 ±0,37, ДИ=2,55; 2,82, в группе больных шизофренией - 2,61+0,38, ДИ=2,47; 2,75. Разница средних значений по сравнению с контролем в группе шизофрении была 0,07, с уменьшением на 2,6%, ДИ=-0,11; 0,26. В сравниваемых группах ДИ включает ноль, из этого следует, что не существует различий между контрольной группой и психиатрическими группами при уровне статистической значимости 0,05.
При однофакторном дисперсионном анализе (ANOVA) не было выявлено статистически значимого влияния фактора диагноза (контроль, шизофрения) на средние значения толщины коры в группах F(l,62) = 0,64, р = 04 (рис. 25А).
Толщина слоя VI в мм+а в контрольной группе составляла 0,68 + 0,1, ДИ=0,64; 0,71, в группе шизофрении - 0,63 ±0,09, ДИ=0,60; 0,66. Разница средних значений по сравнению с контролем в группе шизофрении была 0,02, с уменьшением на 7%, ДИ = -0,03; 0,08. В сравниваемых группах ДИ включает ноль, из этого следует, что не существует различий между контрольной группой и психиатрическими группами при уровне статистической значимости р 0,05.
Влияние преобладания позитивных и негативных симптомов у больных шизофренией на численную плотность олигодендроцитов в подлежащем белом веществе поля 10 префронтальной коры
В поле 9 слой III широкий, богат нейронами пирамидной формы, расположенными довольно правильными рядами перпендикулярно к поверхности. Эти- клетки характеризуются наличием светлого ядра овальной формы, с четко, выделяющимся ядрышком, интенсивно окрашенной цитоплазмой и вертикальным апикальным дендритом. Размеры клеток увеличиваются в глубину, вследствие чего слой ПГ подразделяется на три подслоя; Подслой Ша богат мелкими; пирамидными нейронамщ которые, однако, крупнее пирамидных клеток II слоя, и впоследнем их больше, так что граница между подслоемЛПа-и слоем ІГ ясная. Подслой ШЬ образован более крупными пирамидными нейронами, но встречаются и более мелкие; нейронов меньше, чем в подслоях Ша и Шс, поэтому подслой ШЬ образует между ними светлую полоску. Подслой Шс содержит наиболее крупные пирамидные.нейроны,по: сравнению-с подслоями . Ша и ШЬ. Во всех подслоях ко многим пирамидным нейронам прилежат олигодендроциты-сателлиты (чаще всего в месте отхождения аксона).: Перинейрональные олигодендроциты при окраске по Нисслю характеризуются наличием маленького округлого или овального (5-7 мкм в диаметре) с интенсивно окрашенным ядром (более интенсивным, чем ядра астроцитов) и тонким ободком слабо окрашенной цитоплазмы. Астроциты также встречаются в положении сателлитов, но гораздо реже.
При электронно-микроскопическом исследовании префронтальной коры (поле 10) было выявлено, что перинейрональные олигодендроциты обычно тесно прилежат к телу нейрона - часто плазматические мембраны нейрона и олигодендроцитов находятся в непосредственной близости. В контрольных случаях олигодендроциты имеют умеренно темную цитоплазму, которая в виде узкого ободка окружает ядро. В цитоплазме выявляется хорошо развитый гранулярный эндоплазматический ретикулум, его короткие и уплощенные цистерны обычно располагаются поодиночке, но иногда они образуют скопления на одном из полюсов олигодендроцита. В цитоплазме сравнительно много свободных рибосом, выявляется хорошо развитый комплекс Гольджи. Митохондрии немногочисленные, довольно короткие, с поперечными кристами. Иногда в цитоплазме обнаруживаются мелкие плотные зернышки (рис. 28А). Профиль ядра обычно круглый или овальный, но иногда он может иметь слегка неправильную форму. Плотные участки гетерохроматина распределены по всему ядру и поэтому оно выглядит темным. Наибольшие скопления гетерохроматина наблюдаются по периферии ядра, участки светлого эухроматина расположены в центре ядра.
При шизофрении во многих (но не во всех) перинейрональных олигодендроцитах были выявлены признаки ультраструктурных повреждений. В части клеток отмечалось уменьшение площади эухроматина, набухание цитоплазмы и уменьшение числа цитоплазматических органелл. В светлой цитоплазме выявлялись немногочисленные вакуолизированные цистерны эндоплазматического ретикулума, набухшие митохондрии, иногда липофусциновые гранулы. В других олигодендроцитах изменения характеризовались агрегацией хроматина ядра на отдельные глыбки и сморщиванием цитоплазмы при относительной ультраструктурной сохранности органелл, что характеризует гибель клетки по типу апоптоза (рис. 28Б) Довольно часто к деструктивно-измененным перинеирональным олигодендроцитам прилежат микроглиальные клетки. При анализе всех клеточных элементов было замечено, что деструктивные изменения обнаруживались преимущественно в олигодендроцитах, в то время как в других клетках, (нейронах, астроцитах и микроглиальных клетках) повреждения были редкими. Описанные ультраструктурные изменения перинейрональных олигодендроцитов выявлялись у всех больных шизофренией, но количество таких деструктивно измененных олигодендроцитов варьировало от случая к случаю. В контрольных случаях ультраструктурные повреждения олигодендроцитов встречались весьма редко.
Светооптические и ультраструктурные характеристики перинейрональных олигодендроцитов префронтальной коры при шизофрении
При исследовании этой коллекции было выявлено снижение численной плотности глиальных клеток при шизофрении в нижних слоях поля 9 на 34% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 20% (Cotter D.R. et al., 2001). При исследовании других коллекций аутопсийного мозга были получены разноречивые результаты. Так Stark А.К. и соавт. (2004) обнаружили уменьшение числа глиальных клеток на 18% в поле 24 при шизофрении, однако Selemon и соавт. (Selemon L.D. et al.,1995, 2003) не нашли разницы в численной плотности глии в поле 9 при шизофрении по сравнению с контролем. Таким образом, исследования численной плотности совокупной глии в головном мозге при шизофрении в целом подтверждают наши данные о дефиците олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении.
Что же касается исследований численной плотности олигодендроцитов в префронтальной коре при маниакально-депрессивном психозе и депрессии, то на данный момент в литературе нет работ, посвященных этой проблеме. В настоящей работе на коллекции аутопсийного мозга института Стенли впервые выявлено статистически значимое снижение численной плотности олигодендроцитов в слое VI поля 9 префронтальной коры при маниакально-депрессивном психозе и депрессии. При маниакально-депрессивном психозе уменьшение составило 29%, при депрессии -18,7%. В подлежащем белом веществе снижение численной плотности олигодендроцитов было менее выраженным: при маниакально-депрессивном психозе - 4%, при депрессии - 8%, и не достигало уровня статистической значимости.
Наши результаты согласуются с результатами исследований численной плотности общей глии на коллекции медицинского научно-исследовательского института Стенли, выполненных с использованием метода оптического диссектора. В этих работах было найдено снижение общей глиальной плотности в поле 9 на 25% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 17,5% (Ongur D. et al., 1998) при маниакально-депрессивном психозе. При депрессии снижение численной плотности глиальных клеток было выявлено в нижних слоях поля 9 на 30% и 27% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 15% (Ongur D. et al., 1998) и на 22% (Cotter D.R. et al, 2001). Кроме того, уменьшение численной плотности глиальных клеток в поле 9 на 11-15% при маниакально-депрессивном психозе и депрессии было выявлено Rajkowska G. и соавт. (1999, 2001, 2000) на собственной коллекции аутопсийного мозга. Среди исследований, посвященных изучению глиальных клеток головного мозга при аффективных расстройствах, следует отметить работу Hamidi М. и соавт. (2004). Авторы, пришли к заключению, что снижение численной плотности глиальных клеток в миндалине при депрессии, происходит, главным образом, за счет потери олигодендроцитов, так как они не выявили уменьшения числа астроцитов и микроглиальных клеток.
Обращает на себя внимание то, что размер снижения численной плотности глиальных клеток (в среднем на 25%), обнаруженный разными авторами, на различных коллекциях аутопсийного мозга и в разных отделах головного мозга при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии, сходен с величиной дефицита олигодендроцитов, который был выявлен в настоящем исследовании.
С учетом приведенных фактов мы считаем, что, выявленный разными авторами, дефицит глиальных клеток в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии происходит, главным образом, за счет олигодендроцитов.
Подтверждением потери олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах служит также наше собственное электронно-микроскопическое исследование, в котором выявлено тяжелое повреждение олигодендроцитов при довольно хорошей сохранности нейронов и астроцитов.
Ультраструктурные изменения перинейрональных и перикапиллярных олигодендроцитов были выявлены в префронтальной коре (поле 10) в большинстве исследованных нами случаев шизофрении. Они характеризовались уменьшением размера ядра, дезинтеграцией ядерного хроматина на отдельные глыбки, уменьшением площади цитоплазмы при относительной сохранности органелл. Описанные изменения характерны для гибели клетки по типу апоптоза.
Похожие ультраструктурные изменения олигодендроцитов были выявлены другими исследователями при шизофрении в биоптатах лобной коры (Miyakava Т. et al., 1972), а также при аутопсии (Senitz D. and Winkelman Е., 1981).
Результаты настоящей работы, свидетельствующие о выраженных изменениях олигодендроцитов при шизофрении и аффективных расстройствах, согласуются с исследованиями экспрессии генов в аутопсийном мозге при этих заболеваниях. Эти работы, выполненные с применением метода ДНК-микрочипов, полностью подтвердили наши результаты о повреждении олигодендроцитов и их дефиците в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах. Наиболее ценные результаты, в плане сопоставления с данными настоящей работы, были получены на коллекции аутопсийного мозга научно-исследовательского института Стенли.
