Введение к работе
Актуальность темы. Строению и функции симпатической нервной системы посвящено большое число исследований, обобщенных в целом ряде работ (Л.А. Орбели, 1934, 1962; В.Н. Черниговский, 1943, 1960, 1985; Kunts, 1953; А.Я. Хабарова, 1961, 1975; Р.А. Дуринян, 1965; А.А. Милохин, 1967; Г.И. Косицкий, И.А. Червова, 1968; А.Д. Ноздрачев, 1968, 1978, 1983; В.И. Скок, 1970; Pick, 1970; Б.С. Кулаев, 1972; С.С. Мусящикова, В.Н. Черниговский, 1973; П.Г. Костюк, Н.Н. Преображенский, 1975; Б.И. Ткаченко ссоавт., 1975; Burnstock, Costa, 1975; Gabella, 1976; М.П. Рощевский, 1978; В.Б. Захаржевский, 1979; А.Д. Ноздрачев, Ю.П. Пушкарев, 1980; Malliani, 1982; Б.И. Лаврентьев, 1983; Г.Н. Акоев, Н.П. Алексеев, 1985; Coote, 1988; А.Д. Ноздрачев, М.П. Чернышова, 1989; В.И. Скок, А.Я. Иваноз, 1989; В.А. Отеллин, Р.П. Бакулова, 1990; В.Н. Швалев с соавт., 1992; А.Д. Ноздрачев, А.В. Янцев, 1995 и др.).
Как известно, важным звеном в деятельности симпатической нервной системы являются ганглии. В них происходит переключение эфферентной информации с пре- на постганглионарные нейроны, аксоны которых направляются непосредственно к иннервируемому органу. Долгое время, начиная с J.N. Langley (1925), считалось, что они выполняют чисто эфферентную функцию. Эти представления были разрушены благодаря прежде всего работам отечественных исследователей (В.Н. Черниговский, 1944, 1960, 1967; Н.Г. Колосов, 1954, 1970, 1972; В.П. Бабминдра, 1957, 1972; И.А. Бу-лыгин, 1965, 1967, 1970; В.Н. Швалев, 1965; В.Н. Майоров, 1969; В.В. Сол-танов, 1969; 1975: 1995; Н.Г. Колосов, А.А. Хабарова, 1978; В.Н. Швалев с соавт., 1992 и др.), доказавшими наличие в ганглиях рецепторного нервного аппарата. Многочисленными работами И.А. Булыгина (1964, 1966, 1976, 1978, 1979), изучившего подробно превертебральные ганглии солнечного сплетения, было доказано существование афферентных связей их с нейронами интрамуралъных ганглиев,-! присутствие в них собственных чувствительных нейронов. Среди основных нейронов ганглия выявлены (Williams, 1967; Siegrist et al., 1968; Williams, Palay, 1969; Jacobowitz, 1970, 1974; Eranko, Erankd, 1971; Burnstock, Costa, 1979; В.П. Бабминдра, T.A. Брагина, 1980) мелкие гранулсодержащие клетки, которые чаще называют малые интенсивно флюоресцирующие клетки (МИФ-клетки). Часть из них выполняет роль интернейронов (Eccles, 1961; Purves, 1975; Elfvin, 1977). В нейронах ганглия кроме типичных медиаторов норадреналина и ацегилхолина открыт целый ряд нейропептидов. Функциональное значение многих из них предстоит еще выяснять.
Таким образом, исследованиями последних десятилетий удалось во многом прояснить особенности морфофункциональной организации симпатических ганглиев. Однако, несмотря на все достижения, ряд вопросов, касающихся строения, межнейронных взаимоотношений, функционирования, особенностей эфферентных и афферентных связей, организации про-
водящих путей симпатических ганглиев и их центральных проекций, ожидают своего окончательного решения. Особенно в этом отношении оказался мало исследован самый крупный узел грудного отдела пограничного симпатического ствола - звездчатый ганглий. Большинство исследований звездчатого ганглия посвящено его роли и значения в иннервации сердца (Б.М. Эрез, 1957; М.Г. Удельнов, 1961, 1975; Brown, 1967; Б.С. Кулаев, 1972; Е.М. Крохина, 1973; Г.И. Косицкий, 1975; Oldfield, McLachlan, 1978; Armour, Hopkins, 1981; МаШапі, 1982; B.M. Покровский с соавт., 1984; Kuo et al., 1984; Ruble et al., 1985; B.M. Смирнов, 1984, 1987; A.X. Каде с соавт., 1987, 1988, 1989; B.H. Швалев с соавт., 1992 и др.), но он принимает активное участие в регуляции деятельности и других органов (Ю.М. Жабо-тинский, 1953; В.Ф. Лашков, 1963; Abraham, 1969; В.И. Скок, 1970; Gabella, 1976; А.Д. Ноздрачев, 1978, 1983; П.А. Мотавкин, В.М. Черток, 1980; СИ. Теплов, 1980, 1987). Сведения по организации проводящих путей этого ганглия также немногочисленны и неполны (В.И. Скок, 1970; Bosnjak, Campine, 1985; Kamosinska et al., 1991). Изучению же центральных проекций афферентов симпатических транзиторных путей звездчатого ганглия в кору больших полушарий и таламус посвящены лишь единичные работы (В.Н. Воловенко, И.Ю. Мышкин, 1975; Taguchi et al., 1987; Yokota et al., 1989).
Цель и задачи исследования. Целью исследования явилось изучение с применением анатомических, гистологических, иммуно- и гистохимических, электрофизиологических методов особенностей в формировании ветвей звездчатого ганглия кошки и морфометрических характеристик нейронов, выяснение его функциональной структуры, афферентных и эфферентных связей, проводящих путей, центральных проекций.
В соответствии с целями исследования были поставлены следующие задачи:
-
Установление вариабельности строения правого и левого звездчатых ганглиев в целях определения отходящих от них ветвей.
-
Исследование нейронной организации ганглия по критериям: мерной характеристики нейроцитов, их топографии, наличия ГАМК- и вещество Р-иммунореактивных структур, активности АХЭ и чувствительных нейронов.
-
Выяснение эфферентных связей ганглия с органами шеи, грудной и брюшной полостей и определение локализации источников иннервации этих органов в ганглии.
-
Установление связей узла со спинным мозгом, спинальными ганглиями, узлами метасимпатической нервной системы и выяснение локализации их трофических центров.
-
Изучение проводящих путей ганглия: собственных синаптически переключающихся, эфферентных и афферентных транзиторных, и определение локализации их источников.
6. Установление проекций афферентных транзиторных путей звездчатого ганглия в заднем вентральном ядре таламуса и соматосенсорных зонах коры больших полушарий, сопоставление с представительством в этих структурах мозга соматической чувствительности плечевого пояса и передней конечности.
Научная новизна. В результате комплексного исследования звездчатого ганглия кошки обеих сторон с применением различных методов исследования был впервые получен целый ряд новых данных об организации этого важнейшего узла грудного отдела пограничного симпатического ствола и его связях. Установлена неравноценность правого и левого звездчатых ганглиев по объему, латеро-медиальному показателю, вариабельности ветвей, мерным параметрам нейроцитов и их количеству. Правый узел по перечисленным параметрам превосходит левый, за исключением вариабельности ветвей и мерных характеристик нейроцитов.
Изучение нейронов звездчатого ганглия гисто- и иммунохимическими методами выявило неоднородность их состава: в ганглии наряду с постганглионарными (эфферентными) нейронами и МИФ-клетками впервые обнаружены чувствительные нейроны, что показывает его принадлежность к истинным центрам иннервации внутренних органов. Установлены принципы расположения (топографии) нейронов различной морфофунк-циональной специализации. Показано, что АХЭ-позитивные нейроны имеют кластерную организацию (по 4-5 клеток в группе) и общее их количество в среднем составляет 18 % всех нейронов узла. В ганглии впервые обнаружены ГАМК-иммунореактивные структуры: малые клетки с диаметром 10-20 мкм, волокна и точечные структуры. В узле присутствуют в небольшом количестве вещество Р-иммунопозитивные нейроны и волокна. ГАМК- и вещество Р-иммунопозитивные нейроны расположены диффузно. Методом ретроградного транспорта пероксидазы хрена (ПХ) впервые было установлено присутствие чувствительных нейронов, которые располагаются в основном в каудальном полюсе и центральной части узла. С помощью этого же метода впервые установлен топический принцип организации нейронов в ганглии, который заключается в том, что нейроны, участвующие в образовании той или иной ветви узла, концентрируются в области выхода из него этого нерва.
Пероксидазньш методом были изучены и эфферентные связи звездчатого ганглия. Оказалось, что он в большей степени иннервирует сердце, пищевод, трахею, сосуды грудино-ключично-сосцевидной мышцы, и в меньшей степени щитовидную железу и желудок. Меченые нейроны, участвующие в иннервации перечисленных органов, локализуются в определенных областях узла, что подтверждает топический принцип нейронной организации ганглия. Зоны меченых нейронов практически полностью перекрываются за исключением зоны проекции грудино-ключично-сосцевидной мышцы, что свидетельствует о полифункциональности нейронов, расположенных в различных областях ганглия.
Эфферентные и афферентные связи звездчатого ганглия многообразны. Он связан не только со спинным мозгом и спинальными ганглиями, но, как впервые было установлено в работе, с образованиями метасимпати-ческой нервной системы и структурами продолговатого мозга. Пре-ганглионарные нейроны, посылающие аксоны в звездчатый узел, располагаются в сегментах Cvin-Thx спинного мозга только ипсилатеральной стороны. Наибольшее количество нейронов расположено в сегментах Thi-Thvi спинного мозга. Основная масса нервных клеток локализуется в интерме-диолатеральном основном ядре. Чувствительная информация от ганглия поступает к нейронам спинномозговых узлов сегментов Cvni-Thix ипсила-терально. Наибольшее их число обнаружено в спинальных ганглиях Thi и Thin-Thv. Впервые доказано наличие сенсорных связей с нейронами внут-риорганных ганглиев пищевода, трахеи, дуги аорты, правого и левого предсердий, и межпредсердной перегородки, что свидетельствует о возможности замыкания местных рефлекторных дуг на ганглионарном уровне. Впервые получены, представляющие большой интерес, данные о прямых связях ганглия с нейронами двигательных ядер блуждающего нерва и ядер ретикулярной формации. Функциональная роль этих связей остается пока что мало известной.
Методом регистрации вызванных ответов доказано, что все ветви звездчатого ганглия являются смешанными. Собственные синаптически переключающиеся пути проходят в составе всех ветвей за исключением грудного отдела симпатического ствола. Впервые показана возможность существования синаптически переключающегося пути, проходящего через ветви подключичной петли и каудальный сердечный нерв или анастомоз с блуждающим нервом. Непрерывные пути содержат в своем составе волокна группы А8, В и С. Впервые установлено, что эфферентные преганглионар-ные траюиторные пути проходят в составе ветвей подключичной петли, шейного симпатического ствола и анастомоза с блуждающим нервом, иногда эти пути могут входить в состав соединительной ветви с блуждающим нервом и каудального сердечного нерва. Источники этих путей находятся в сегментах Cviii-Thvm спинного мозга только ипсилатерально. Наибольшее число меченых нейронов независимо от места аппликации ПХ наблюдалось в сегментах Thi-Thm спинного мозга с максимальным числом в интерме-диолатеральном основном ядре. Около 84 % преганглионарных волокон ветвей подключичной петли входят в состав шейного симпатического ствола. Афферентные спинальные траюиторные пути проходят в составе всех ветвей звездчатого ганглия, что также установлено впервые. Афференты позвоночного нерва имеют источники локализации в спинальных ганглиях Thn-Thvii, остальные - Cvin-Thvm ипсилатерально. Наибольшее число меченых нейронов располагалось в спинальных ганглиях Thn-Thiv. 59 % чувствительных волокон ветвей подключичной петли входят в состав шейного симпатического ствола. При изучении связей ганглия, его проводящих путей, анализе распределения меченых нейронов в сегментах спинного мозга
и в спинальных ганглиях по максимальным диаметрам тел нервных клеток была установлена их рострокаудальная локализация: в каудальном направлении происходит постепенное увеличение числа более мелких нейронов и уменьшение доли крупных.
Методом вызванных потенциалов (ВП) впервые изучено представительство афферентов транзнторных путей звездчатого ганглия в коре больших полушарий и таламусе. Установлено, что афферентные пути ганглия проецируются в вентральное заднелатеральное ядро таламуса и I и II соматосенсорную зону коры головного мозга контралатерально. В указанных структурах четко выделяется фокус максимальной активности. По своему характеру ВП относятся к первичным ответам. Границы их проекционных зон совпадают с зонами представительства афферентов нервов плечевого сплетения. Совпадение зон проекций висцеральной и соматической чувствительности указывает на возможность конвергенции ее на одних и тех же нейронах, что, очевидно, является основой для иррадиации болей при развитии патологических процессов.
На основании полученных новых данных в работе представлены схемы вариантов отхождения ветвей ганглия, его нейронной организации, иннервации внутренних органов, локализации нейронов в сегментах спинного мозга, проводящих путей и проекций афферентов транзнторных путей ганглия в таламус и кору больших полушарий.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные свидетельствуют о том, что звездчатый ганглий, являясь истинным центром иннервации, имеет сложную морфофункциональную организацию и связи с различными отделами нервной системы и внутренними органами. На его нейронах могут замыкаться дуги висцеро-висцеральных рефлексов. Поэтому удаление узлов при различных заболеваниях крайне нежелательно, т.к. при этом нарушается работа многих систем организма и прерываются связи шейных симпатических ганглиев с центральной нервной системой, что может еще более усугублять имеющиеся нарушения. Установленный в исследовании топический принцип нейронной организации ганглия кошки, исходя из принципов эволюции, должен присутствовать и в звездчатом ганглии человека, что позволит в будущем разработать более адекватные методы лечения различных заболеваний.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Правый и левый звездчатые ганглии кошки наряду с асимметрией отходящих ветвей, неравнозначны по размерам, объему, количеству нейронов и их мерным параметрам.
-
Нейроны ганглия организованы по топическому принципу. Наряду с типичными эффекторными нейронами, в нем присутствуют и тела чувствительных клеток. АХЭ-позитивные нейроны имеют кластерную организацию. В ганглии присутствуют также ГАМК- и вещество Р-иммунопозитивные клетки и волокна. Они распределены в узле диффузно и присутствуют в небольшом количестве.
-
Ганглий имеет весьма разнообразные эфферентные и афферентные связи. С помощью эфферентных путей он преимущественно связан с сердцем, пищеводом, трахеей, грудино-ключично-сосцевидной мышцей и в меньшей степени с щитовидной железой и желудком. Эфферентные пути-связывают его с сегментами спинного мозга Cvm-Thx, двигательными нейронами ядер блуждающего нерва и ретикулярной формации продолговатого мозга, афферентные - со спинальными ганглиями Cvm-Thix и чувствительными нейронами ганглиев метасимпатической нервной системы
-
Собственные синаптически переключающиеся проводящие пути ганглия проходят в составе всех его ветвей за исключением межганглио-нарной ветви пограничного симпатического ствола. Непрерывные пути проходят в составе также всех ветвей узла и их волокна по скоростям проведения возбуждения относятся к группам А8, В и С. Эфферентные транзи-торные пути обязательно входят в состав краниальной и каудальной ветвей подключичной петли, анастомоза с блуждающим нервом и иногда могут проходить в составе соединительной ветви с блуждающим нервом и каудального сердечного нерва. Источники их локализуются в сегментах Cvin-Thvi с наибольшим числом в сегментах Thi-Thm. Афферентные транзитор-ные пути входят в состав всех ветвей звездчатого ганглия. Трофические центры этих путей находятся в спинальных ганглиях сегментов Thn-Thvn для позвоночного нерва, Cvin-Thvm для остальных ветвей с преобладанием в спинальных ганглиях Thu-Thiv. Афференты транзиторных путей имеют центральное представительство в вентральном заднелатеральном ядре таламуса и соматосенсорных зонах коры больших полушарий, совпадающее с проекциями в эти структуры афферентов нервов плечевого сплетения.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Всесоюзной конференции "Физиология висцеральных систем" (Львов, 1992), III и IV Международном симпозиуме по Сравнительной электрокардиологии (Сыктывкар, 1993, 1997), 3 (16) съезде Физиологического общества России (Пушино, 1993), Республиканской научной конференции физиологов, посвященной 95-летию со дня рождения М.В. Сергиевского (Самара, 1993), II нейрогистологической конференции, посвященной памяти Н.Г. Колосова (Санкт-Петербург, 1994), III съезде анатомов, гистологов, эмбриологов Российской Федерации (Тюмень, 1994), II Международном славянском конгрессе по электростимуляции и клинической электрофизиологии сердца и IY Всероссийской Конференции по электростимуляции и клинической электрофизиологии сердца (Санкт-Петербург, 1995), заседании Ярославского отделения физиологического общества (1995), 1-м международном симпозиуме по вегетативной нервной системе (Воронеж, 1995), 4-ой научной конференции по нейроиммунологии (Санкт-Петербург, 1995), 4-м конгрессе по нейронаукам (Киото, 1995), I (XI) Международном совещании по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1996), III конгрессе международной ассоциации морфологов (Тверь, 1996), международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Н.В.
Поповой-Латкиной (Астрахань, 1996), международном симпозиуме, посвященном 90-летию со дня рождения академика В.Н. Черниговского (Санкт-Петербург, 1997), III международной конференции стран СНГ по функциональной морфологии, посвященной 100-летию со дня рождения Н.Г. Колосова (Санкт-Петербург, 1997), XXXIII международном Конгрессе физиологических наук (Санкт-Петербург, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 40 работ, отражающих основные положения научного исследования.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 355 страницах машинописного текста и состоит из введения, описания общих методических приемов, трех глав экспериментальной работы (каждая из которых содержит литературную предпосылку, особенности методики исследования, результаты исследования, заключительные замечания), заключения, выводов, списка лигерагуры, включающего 570 наименований, в том числе 231 отечественных и 339 иностранных источников. Работа иллюстрирована 36 таблицами и 54 рисунками.