Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Полноценное восстановление функций центральной нервной системы является основной задачей реаниматологии, решение которой возможно лишь на основе глубокого изучения механизмов патологических и компенсаторных процессов, развивающихся в организме во время терминального состояния и в постреанимационном периоде ( В.А. Неговский, 1994).
Создание концепции постреанимационной болезни (В.А. Неговский с соавт., 1987) ознаменовало собой начало нового этапа в исследовании механизмов постреанимационных энцефалопатии. Стало очевидным, что клиническая смерть существенно отличается от изолированной ишемии мозга и прежде всего наличием патогенных экстрацеребральных факторов (A.M. Гурвич, 1974; А.В. Волков, 1985). Это вызывает необходимость изучения механизмов развития постреаннмационной патологии мозга на моделях тотальной ишемии организма.
Высокая социальная значимость и актуальность проблемы постреанимационной патологии мозга обусловлены клиническими данными о развитии у 70% больных, перенесших терминальное состояние, неврологических и психических расстройств, приводящих к иивалидизации (Г.А. Акимов, 1991; Г.В. Алексеева, 1994). Широкое внедрение методов реанимации в медицинскую практику с особой остротой поставило вопрос о природе постреанимационных неврологических осложнений, возможностях их профилактики и терапии. В связи с этим большое значение приобретает изучение взаимосвязи между постреаннмационны-ми нарушениями функции мозга и изменениями его структуры. Особый интерес при этом представляет анализ природы скрытых и отсроченных нарушений функции мозга, формирующихся на фоне внешнего восстановления неврологического статуса ( Г.В. Алексеева, 1991; A.M. Гурвич с соавт., 1994). Отсутствие в литературе работ, посвященных этой проблеме, требует разработки новых методологических подходов, позволяющих длительно проследить и количественно оценить морфологические изменения, развивающиеся в мозге оживленных животных при полном внешнем восстановлении. Морфологические исследования Ц1ІС оживленных животных (Н.П. Романова, 1977; Г.Н. Миротворчая, 1980; В.В. Семченко, 1984; Н.К. Пермяков с соавт., 1986; Г.А.Акимов, 1991; Mossakowski, Zelman, 1992; Radovsky et al., 1996) позволили выявить ряд механизмов постреанимационных энцефалопатии. Однако, важнейшая проблема морфологической и функциональной гетерогенности нервной ткани и определения роли ее различных элементов в развитии постреанимационного процесса не получила должного разрешения. Исследования глии в постреанимационном периоде носят фрагментарный характер, а изменения состояния мозга на уровне ней-рональных популяций остаются не изученными. Диморфизм нейронов - наличие светлых и темных клеток в одной популяции - связывают с их различным функциональным состоянием (В.П. Туманов, 1983; Meitner,
1983; Д.С. Саркисов, 1994), однако мнения исследователей о природе этого феномена противоречивы. Выяснение особенностей реакции разных типов нейронов, анализ нейро-глиальных взаимоотношений, определение роли глиальных элементов нервной ткани в развитии посг-рсанимационного процесса необходимы не только для изучения природы постгииоксических энцефалопатии, но и для выявления механизмов функционирования неирональных популяций, что имеет общебиологическое значение ( В.Н. Ярыгин ссоавт., 1990).
Согласно современным представлениям, среди механизмов постише-мического повреждения нейронов наряду с нарушениями энергетического метаболизма, воздействием свободных радикалов и/или перекис-ного окисления липидов, нарушениями ионного гомеостаза и обмена фосфолипидов, действием возбуждающих аминокислот (Benveniste et al.. 1984; Ueki et al., 1988; Kogure et al., 1988; Siesjo, 1993; Watson, 1993), одними из наиболее существенных считаются нарушения белкового метаболизма (В.Л. Кожура, 1981; СИ. Пылова, 1982; Л.В. Молчанова, 1988; Hossmann, 1993). Однако, какова взаимосвязь постишемического повреждения нейронов с состоянием их белоксинтезирующей системы неизвестно (Нага et al., 1993). Совершенно не изучены постреанимационные изменения процесса синтеза белка на уровне транскрипции, не получила должного освещения проблема взаимосвязи интенсивности синтеза белка в мозге с неврологическим восстановлением животных; неизвестно, какие элементы нервной ткани вовлечены в процесс постреанимационных изменений уровня синтеза белка.
Актуальность изучения изменений состояния мозга на уровне неирональных популяций для анализа природы постреанимационной патологии мозга у животных без внешних неврологических нарушений обусловила основные направления работы, касающиеся выявления динамики и закономерностей перестроек неирональных популяций после остановки сердца разной длительности; оценки роли глии в постреанимационном процессе; определения взаимосвязи между уровнем синтеза белка в мозге и изменениями его структуры.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: изучение закономерностей и механизмов перестроек неирональных популяций у оживленных животных с отсутствием внешних неврологических расстройств; выяснение патогенетической значимости изменений состояния мозга на уровне неирональных популяций в развитии постреанимационного процесса.
-
Определить динамику изменений плотности и состава гетерогенных неирональных популяций в течение 8 месяцев постреанимационного периода после 10 - и 15 - минутной остановки сердца.
-
Исследовать зависимость между состоянием неирональных популяции и темпами неврологического восстановления оживленных животных.
-
Оценить чувствительность к ишемии исследуемых неирональных популяций и их различных элементов.
-
Исследовать нейро-глиальные взаимоотношения и состояние астро-цитарной глии в постреанимационном периоде после остановки сердца разной длительности.
-
Изучить изменения транскрипционной активности хроматина ядер нейронов различных неирональных популяций в динамике постреанимационного периода.
-
Определить интенсивность синтеза белка в ткани, нейронах и глие разных отделов мозга и исследовать взаимосвязь между уровнем синтеза белка в мозге, состоянием гетерогенных неирональных популяций и неврологическим восстановлением оживленных животных.
-
Оценить эффективность применения некоторых нейропептндов и гормонов (окситоцин, меланостатин, эстрадиол с окситоцином, сома-тостатин) для улучшения состояния неирональных популяций с целью коррекции постишемических нарушений неврологического статуса.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые проведено комплексное исследование мозга на уровне неирональных популяций в динамике постреанимационного процесса у животных с разными темпами неврологического восстановления. Обоснована существенная роль изменения состояния гетерогенных неирональных популяций в патогенезе постреанимационной патологии мозга. Разработан новый методологический подход, позволяющий с использованием совокупности мор-фометрических, авторадиографических, иммуногистохимических методов оценить постреанимационные изменения не только в отдельных нервных клетках разных типов (светлые, темные, морфологически измененные нейроны; сателлитная и свободная глия), но и на популяци-онном уровне.
Впервые выявлены существенные изменения мозга на уровне неирональных популяций при отсутствии у оживленных животных видимых расстройств неврологического статуса после остановки сердца разной длительности, дана количественная оценка обнаруженных сдвигов. Установлено, что перестройки неирональных популяций формируются и развиваются в ходе постреанимационного процесса. Показано длительное течение постреанимационных изменений мозга и возможность улучшения состояния популяций в отдаленном периоде. Выявлены этапы и динамика перестроек неирональных популяций после остановки сердца разной длительности. Установлено, что выраженность постреанимационных изменений в мозге коррелирует с длительностью ишемии и темпами неврологического восстановления животных.
Показана существенная роль макроглии в развитии постреанимационных изменений мозга. Наличие сателлитной глии способствует поддержанию гомеостаза нейронов, препятствуя их повреждению и/или выпадению. Обнаружены резкие сдвиги состояния астроцитарной глии разных отделов мозга.
Впервые выявлены изменения матричной активности ядрышкового и внсядрышкового хроматина различных типов нейронов, что свидетельствует о существенных постреанимационных изменениях процесса синтеза белка не только на уровне трансляции, но и на уровне транскрипции. Установлена взаимосвязь уровня синтеза белка в ткани мозга со степенью и темпами восстановления неврологического статуса оживленных животных; показана необходимость подъема уровня синтеза белка для полноценного неврологического восстановления. Выявлено, что выпадение и дистрофические изменения нейронов развиваются на фоне резкого снижения интенсивности синтеза белка. Обнаружена взаимосвязь селективной ранимости нейронов с реактивностью их бслоксинтезирующей системы. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.
Проведенные исследования раскрывают ранее не изученные механизмы функционирования мозга на уровне нейрональных популяций. Полученные результаты имеют значение не только для развития фундаментальных исследований природы постреанимационной патологии мозга, но и для разработки новых, патогенетически обусловленных принципов лечения и реабилитации больных, перенесших терминальное состояние.
Установленные в работе закономерности развития изменений нейрональных популяций свидетельствуют о повышенной уязвимости мозга после реанимации даже при отсутствии видимых нарушений неврологического статуса, что обусловливает необходимость проведения профилактики и реабилитации с учетом обнаруженных механизмов и этапов развития постреанимационного процесса. Выявление факторов, способствующих поддержанию метаболизма нейрональных популяций (наличие сателлитных глиальных клеток и повышение их числа; активация астроцитов; подъем уровня синтеза белка в мозге), дает основу для разработки методов патогенетически обоснованной терапии. Возможность влиять на состояние нейро-глиальных популяций, исход реанимации, темпы неврологического восстановления оживленных животных путем применения регуляторных пептидов и гормонов открывает перспективы для целенаправленного воздействия на состояние мозга в пострсанпмацноипом периоде.
Разработанный метод морфометрического анализа нейро-глиальных популяции может быть использован в биологии и экспериментальной медицине для оценки состояния мозга при различных патологических состояниях и экспериментальных воздействиях. Полученные данные используются при чтении лекций по соответствующим разделам реаниматологии, на школах-семинарах "Актуальные проблемы современной анестезиологии и реаниматологии".
В результате проведенных исследований сформулировано новое научное направление, имеющее существенное значение для развития биологии, реаниматологии, теоретической и практической медицины: из-
учение роли изменений состояния мозга на уровне нейрональных популяций в развитии постреанимационного процесса, в формировании отсроченных постгипоксических энцефалопатии.