Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Актуальность проблемы. Инсульт и инфаркт на современном этапе являются одними из наиболее распространённых причин смерти, а у людей старше 60 лет преобладающими [63]. Острый инсульт в последующем может осложниться патологией сердца, а сердечная недостаточность или инфаркт миокарда усугубляет старение мозга [47]. При обширных инфарктах мозга вопросы прогнозирования исходов являются сложными, по-прежнему перед невропатологами стоит задача поиска предупреждения этой патологии. Несмотря на многочисленные исследования патогенеза повреждения нервной ткани мозга, ни одно из них не соответствует патогенетическим запросам в полной мере для полноценной профилактики повреждения сосудов и нервной ткани головного мозга. На фоне многочисленных экспериментов на животных [15; 23; 26; 45; 49; 59; 64] oсобую актуальность приобретают исследования, выполняемые на материале человека, так как существуют серьёзные ограничения при использовании моделей патологии на экспериментальных животных в условиях отсутствия интеграции в существующих схемах [4; 40]. Согласно данным ВОЗ, ведущими причинами смерти в Российской Федерации являются инсульт (14,6%) и ишемическая болезнь сердца (13,4%), кроме того, 2,1% смертей составляет комбинация этих патологий. В отношении артериальной гипертонии (АГ) Росстат приводит данные, из которых следует, что повышенные цифры артериального давления (АД) имеют место у 30 миллионов наших соотечественников, что составляет 21% от общего населения страны. При этом официальная статистика учитывает только показатель обращаемости или результаты диспансеризации населения. К сожалению, на практике дела обстоят значительно хуже. На сегодня неизвестно, существует ли связь между гипертонией и частотой развития кардиоваскулярных катастроф, от которых погибает так много людей [32; 53].

Наличие незначительных исследований на материале человека [40], отсутствие системного анализа как в возрастном аспекте, так и при патологии сердца, неизбежное необратимое прогрессирование возрастной и ишемической гибели нейронов оставляют проблему роли нарушений метаболизма нейронов и глии в условиях физиологической регенерации и при инсультах открытой, что диктует продолжение работ в этом направлении [30]. Имеющиеся сведения о том, что зоны генерации стволовых нейронов находятся в субвентрикулярных зонах, их возможная роль в купировании болезни Альцгеймера свидетельствуют о важности морфологических исследований в областях, удалённых от зон острой ишемии [54]. Современные данные о неоднозначной роли пигментных включений в метаболизме нервных клеток и отсутствие исчерпывающих доказательств их участия в физиологической и репаративной регенерации нейронов мозга диктуют необходимость проведения исследований именно морфологического характера [65].

Целью нашего исследования является изучение процессов старения нейронов паравентрикулярной зоны III желудочка головного мозга человека в норме и при ишемии.

Задачи исследования

1. Изучить особенности нейронов паравентрикулярной зоны III желудочка головного мозга человека в возрастном аспекте.

2. Провести анализ причин гибели нейронов паравентрикулярной зоны гипоталамуса человека в норме и при ишемии.

Материал и методы. В работе использован материал 144 пациентов в возрасте от 45 до 80 лет. Группу контроля составили 33 погибших от травм, несовместимых с жизнью, в возрасте от 10 до 80 лет. Исследование было проведено с учётом положений Хельсинкской декларации (2000) и с разрешением этического комитета ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет». Биоптаты мозга человека были получены в соответствии с приказом Минздравмедпрома РФ от 29.04.94 N 82 «О порядке проведения патологоанатомических вскрытий». Для установления особенностей старения нейронов паравентрикулярной зоны III желудочка были изучены биоптаты в различных возрастных группах. Распределение материала по возрастным группам, полу и патологии представлено в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Распределение материала по возрастным группам

Таблица 2

Распределение материала по полу и патологии

Всего от 177 пациентов было получено и проанализировано 199 биоптатов паравентрикулярной зоны гипоталамуса.

Анализ результатов проведён с помощью микроскопа Olympus BX51, иллюстрации получены с помощью цифровой камеры РDx25, статистическая обработка материала произведена с помощью фирменных компьютерных программ фирмы Olympus.

Результаты и их обсуждение

В наших исследованиях нейроны паравентрикулярной зоны III желудочка имеют крупные размеры, достигая 100–120 мкм. Ядра нейронов имеют круглую форму с эу- и гетерохроматином, либо равномерно распределённым в кариоплазме, либо расположенным в виде кольца по периферии. Возрастные изменения нервной ткани характеризуются гибелью части нейронов с замещением на пролиферирующую нейроглию. При этом в нервной ткани идентифицируются нейроглиальные клетки с гипер- и гипохромными ядрами и хромофобной цитоплазмой, что, по нашему мнению, соответствует молодой астроцитарной нейроглии (рис. 1 а, б). У части нейронов имеется светлоокрашенное неравномерное перинуклеарное пространство, которое может свидетельствовать о вступлении нейрона в апоптоз. Мелкоклеточная глия равномерно распределяется вокруг нейронов (рис. 1 а-е).

а б

в г

д е

ж з

Рис. 1. Нейроны паравентрикулярной зоны III желудочка. Окраска: а-е) г/э; ж, з) гематоксилином. Микрофото. Ув.х1000: а – эу- и гетерохроматин в ядре распределён неравномерно, по периферии и в центре, в нуклеоплазме идентифицируются глыбки хроматина; б – хроматин распределён равномерно, но ядро окружено светлым кольцом перинуклеарного пространства (указано стрелкой); ж, з) выраженные признаки апоптоза нейронов.

Также к возрастным изменениям можно отнести увеличение ядерно-цитоплазматических отношений, появление светлых зон вокруг ядра и увеличение ядрышка.

Установлено, что в результате хронической ишемии и развившегося обширного инсульта в области прецентральной извилины мозга человека в нейронах переднего гипоталамуса накапливаются крупные гранулы тёмного пигмента, заполняющие всю цитоплазму вокруг ядра (рис. 2а). Следует отметить, что гранулы представлены мелкозернистой (до 0,68 мкм) ярко окрашенной субстанцией с высокой оптической плотностью. При этом ядро может занимать один из полюсов клетки, базофилия нуклеоплазмы снижена по сравнению с клетками, лишёнными гранул. Ядро приобретает сетчатое строение с чётко идентифицирующимся в центре шаровидным уплотнением хроматина, вокруг которого располагается базофильное кольцо. От кольца идут тонкие нити, достигающие кариолеммы и придающие ядру в целом вид колеса со спицами (рис. 2б). Некоторые клетки на одном из полюсов содержат ядра, на другом сосредоточены секреторные гранулы (рис. 2в), а в некоторых гранулы расположены значительными фрагментами (рис. 2г). Наряду со смещением ядер к периферии наблюдаются увеличения ядрышек, но без прозрачного околоядрышкового ободка, как это наблюдается при амавратической идиотии. Это может быть результатом либо накопления включений в динамике, либо результатом постепенного неполного освобождения цитоплазмы от гранул. Часть клеток содержит ядра с чёткими контурами (рис. 2 а, б), но в большей части клеток нуклеолемма разрушена (рис. 2 в-е), хроматин распределён хаотично, ядрышки не идентифицируются, как в исследованиях Sendrowski K., Sobaniec W., Sobaniec P., Sobaniec-Lotowska M.E. (2013) [48], относящих, как и мы, этот вид дегенерации клеток к апонекрозу.

а б

в г

д е

ж

Рис. 2. Пигментные включения в нейронах паравентрикулярной зоны головного мозга человека при инсульте в области прецентральной извилины. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х1000: а – в клетке слева зернистые включения располагаются равномерно вокруг ядра, а в расположенном рядом нейроне – на одной стороне вдоль длинной оси клетки; б – клетка с гранулами на одном из полюсов, ядро в виде колеса со спицами; в – клетка резко полярна, гранулы располагаются на одном из полюсов; г, д – гранулы располагаются в одном или двух фрагментах на противоположных полюсах клетки; е, ж – вытянутая форма клеток со смещением ядра в один из полюсов, гранулы тёмно-коричневого цвета.

В нейронах переднего гипоталамуса структура ядер свидетельствует о различном уровне дезорганизации хроматина, разрушении ядерной оболочки, апоптозе нейронов (рис. 2д). Гранулы приобретают более тёмный коричневый цвет (рис. 2е). В некоторых клетках вся цитоплазма заполнена гранулами, ядра не идентифицируются. Приобретение резкой базофилии окружающей нейроны глии свидетельствует об апоптозе. Клетки вздуты по направлению к основанию отхождения аксона. Также отмечены клетки в состоянии полного хроматолизиса, с отсутствием ядра, насыщенные пигментными включениями.

Нами выделены IV типа гранулосодержащих клеток: клетки I типа, практически лишенные гранул, возможно, обладают способностью выводить метаболиты; клетки II типа с умеренным темпом выведения метаболитов и потому содержащие его гранулы в небольшом количестве в перинуклеарной зоне; клетки III типа с пониженной активностью выведения пигментных гранул и цитоплазмой, переполненной пигментными включениями. IV тип соответствует апоптозирующим нейронам. Наши данные частично согласуются с данными Braak H., Braak E. (1987), которые при окрашивании нейронов по Нисслю также выделили четыре типа нейронов, но на основе размеров гранул [3]. Клетки I типа, по их данным, содержат крупные гранулы интенсивно окрашенного липофусцина. Клетки II типа характеризуются наличием плотных скоплений мелких гранул. III тип нейронов содержит рассеянные пылевидные гранулы, в то время как IV тип нейронов лишен пигмента. По нашим данным, изменяется не размер гранул, а их количество в цитоплазме нейронов, отражающее секреторную активность клеток. Поэтому мы считаем, что наличие одинаковой величины гранул может подтверждать, что это результат накопления секрета в определённых структурах типа лизосом, как и в исследованиях Feeney E.J., Austin S., Chien Y.H., Mandel H., Schoser B., Prater S., Hwu W.L., Ralston E., Kishnani P.S., Raben N. (2014), предположивших, что накопление липофусцина – результат неэффективных лизосомальных деградаций [12]. Также на основании того, что проводка материала была выполнена с использованием абсолютного этилового спирта в течение суток, мы исключаем наличие в гранулах веществ липидной природы. Такие свойства пигментных включений в нейронах паравентрикулярной зоны более свидетельствуют в пользу данных, утверждающих меланиновую природу или наличие ферритина, как результат метаболической ошибки вследствие нарушения передачи кислорода от гемоглобина эритроцитов тканям. При этом рядом с клетками с низкими ядерно-цитоплазматическими отношениями располагаются нейроны с ядрами, занимающими большую часть цитоплазмы (рис. 3а).

Также нами установлено, что в нейронах и окружающей их нейроглии паравентрикулярной зоны мозга человека идентифицируются включения, морфологически соответствующие включениям мозгового песка в эпифизе (рис. 3 в-е).

Отложения включений идентифицируются как среди нейроглии, так и в нейронах в цитоплазме, в перинуклеарной зоне, а также на месте апоптозирующих ядер (рис. 3 д-ж).

Одна из гипотез о происхождении мозгового песка эпифиза предполагает участие в его образовании стареющей нейроглии. Гибель астроглии, осуществляющей трофическое обеспечение и защиту нейронов, участвующей в сохранении энергии передачи импульсов за счёт содержания в цитоплазме кристаллинов, вследствие ишемии, сопровождается морфологическими изменениями нейронов, ведущими к нарушениям функциональных нейрональных связей.

а б

в г

д

е ж

Рис. 3. Включения мозгового песка паравентрикулярной зоны III желудочка мозга человека. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х600.

Кровеносные сосуды микроциркуляторного русла изученной нами паравентрикулярной зоны не образуют структур гематоэнцефалического барьера, как в других отделах головного мозга. Стенка капилляров в норме представлена плоскими вытянутыми эндотелиоцитами с соответствующей формой ярко базофильных ядер (рис. 4 а-е). Нами отмечено, что диаметр капилляров достигает 10 мкм, в состав стенки более крупных капилляров входят перициты, располагающиеся в расщеплениях базальной мембраны (рис. 4 д, е). Капилляры имеют типичное строение для соматического типа.

а б

в г

д е

Рис. 4. Микроциркуляторное русло паравентрикулярной зоны III желудочка мозга человека: а-г - продольно срезанные капилляры; д, е – поперечно срезанные капилляры. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х600.

В условиях хронической ишемии наблюдаются изменения капилляров, характеризующиеся вздутиями капилляров, агрегацией эритроцитов у сосудистой стенки (рис. 5 а-з), появлением в просвете сосудов лейкоцитов. Выявляются расширенные сосуды, стенка которых находится в тесном контакте с нейронами (рис. 5е). Эритроциты с васкулярной стороны окружают нейроны с признаками апоптоза и гранулами пигмента в цитоплазме. При этом пигмент может идентифицироваться и в просвете сосуда (рис. 5е). Нервная ткань образует ячеистую структуру вследствие гибели нейронов и глии. Вокруг облитерированных и гиалинизированных сосудов в поле зрения отсутствуют нейроны, имеется только нейроглия (рис. 5и). Количество нейроглиальных клеток вокруг капилляров уменьшается, растёт число апоптозирующих макроглиоцитов. Генерализованное расширение капилляров в зоне, удалённой от области инсульта, сопровождается чрезмерным перенаполнением эритроцитами, эндотелий гипертрофируется. Наблюдается неравномерное расширение перикапиллярного пространства, что, по мнению Niculesku I.T. (1963), указывает на наличие вокруг сосудистого серозного отёка [39]. В наших наблюдениях выявлен переход эритроцитов в перикапиллярное пространство Вирхова-Робэна, а затем последующая миграция с проникновением в нервную ткань, как при инфекциях мозга в доклинический период [39]. Также это может означать начальный период кровоизлияния и размягчения нервной ткани до появления некротических изменений. Эти данные опровергают отсутствие морфологических изменений в нервной ткани при сосудистых заболеваниях мозга.

а б

в г

д е

ж з

и

Рис. 5. Микроциркуляторное русло паравентрикулярной зоны III желудочка головного мозга человека при инсульте в области прецентральной извилины.

Стенка III желудочка представлена таницитами (рис. 6). В наших наблюдениях в возрастном аспекте отмечается частичная гибель клеток по механизму апоптоза с типичными морфологическими признаками. При ишемии установлен практически полный тотальный апоптоз нейроглии на фоне полного отсутствия нейронов вблизи стенки III желудочка (рис. 6в), что может свидетельствовать о нарушении ликворной трофики нейронов и нейроглии паравентрикулярной зоны.

а б

в

Рис. 6. Стенка III желудочка головного мозга человека. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х400.

Заключение. Особенностями нейронов гипоталамуса являются чувствительность к составу омывающей их крови, отсутствие гематоэнцефалического барьера между нейронами и кровью, способность нейронов к нейросекреции пептидов, нейромедиаторов [37]. Характерной особенностью кровеносных сосудов гипоталамуса является проницаемость их стенок для крупных молекул белков. У человека и других млекопитающих в гипоталамусе обычно различают 32 пары ядер. Между соседними ядрами существуют промежуточные нервные клетки или их небольшие группы, поэтому физиологическое значение могут иметь не только ядра, но и некоторые межъядерные гипоталамические зоны. По своим структурным особенностям они напоминают клетки ретикулярной формации и продуцируют физиологически активные вещества — гипоталамические нейрогормоны [38]. Нейросекреторные нервные клетки сконцентрированы непосредственно около стенок III желудочка мозга, при ишемии, по нашим данным, нейроны не идентифицируются.

Возбуждение ядер передней группы гипоталамуса приводит к реакции организма по парасимпатическому типу, т.е. реакциям, направленным на восстановление и сохранение резервов организма. Известно, что различные виды артериальной гипертензии, развивающиеся после стимуляции гипоталамуса, обусловлены комбинированным влиянием симпатической части вегетативной нервной системы и выделением адреналина надпочечниками, хотя в данном случае нельзя исключить влияние нейрогипофиза в генезе устойчивой артериальной гипертензии. В экспериментах на животных установлено, что при острой гипоксии различной этиологии (ишемии, вызванной кровопотерей или перевязкой сосудов, питающих мозг, при уменьшении парциального давления кислорода в барокамере) увеличивается содержание нейросекрета в нейронах супраоптического и паравентрикулярного ядер, что, вероятно, следует рассматривать как признак, указывающий на подавление секреторной активности. При этом отмечается зависимость функциональной активности от циркадных ритмов организма [42].

Принято считать, что липофусцин накапливается в ущерб синтетической функции клеток [2; 7; 31]. При этом до сих пор вопрос природы липофусцина является спорным [36]. Из каких продуктов белкового обмена образуется липофусцин, до сих пор еще точно неизвестно; полагают, что из продуктов ядерного распада. В настоящее время появились данные Lubarsch, Brahn, Schmidtmann (2013), Sarpong (2009), что липофусцин является пигментом белковой природы, жиры в нем являются лишь случайной примесью и могут отсутствовать вовсе, причем от этого меняются лишь некоторые микрохимические реакции [13; 46].

По своему качественному составу (С — 50,4%, Н — 5,9%, N — 10,8%, S — 3,2%) липофусцин крайне близко примыкает к другому белковому пигменту - меланину, и многими авторами даже идентифицируется с ним [27; 56], а, по нашему мнению, пигментные включения нейронов имеют непосредственное отношение к гемоглобину. Разграничение проводится лишь в той плоскости, что меланин – пигмент эктодермального происхождения, а липофусцин встречается также и в дериватах других зародышевых листков и поэтому, вероятно, химически несколько отличается от кожного меланина, для которого главным фактором синтеза являются ультрафиолетовые лучи [9; 16].

Хроническая гипоксия, сопутствующая кровопотере, и связанная с ней дегидратация являются в экспериментах причиной апоптоза астроцитарной нейроглии и повышенной функции нейронов [8; 20] . Аналогичный характер изменений со стороны нейросекреторных ядер переднего гипоталамуса у лиц, умерших от острой кровопотери, наблюдали и другие авторы, отметившие преобладание в «секреторной формуле» ядер гипоталамуса нейронов с морфологическими и цитохимическими признаками, типичными для фаз синтеза и гиперсекреции, при невысоком содержании клеток, находившихся на других фазах секреторного цикла. По мнению авторов, активация функции гипоталамо-нейрогипофизарной системы при острой кровопотере, по-видимому, направлена на развитие защитной вазоконстрикторной реакции периферического сосудистого русла [49]. Визуальная оценка состояния элементов, образующих супраоптические ядра при острой гипоксии в течение от 10 минут до 5 часов не приводит к каким-либо морфологическим сдвигам в нейронах паравентрикулярных ядер, однако отмечено, что высокая активность синтеза нейросекрета не соответствует темпам его выведения. В опытах с наложением лигатур на кровеносные сосуды было установлено, что уже на пятый день наблюдаются морфологические сдвиги в нейронах гипоталамуса с деструкцией части клеток. Хроническая ишемия структур мозга человека приводит к тому, что нейроны уменьшаются в размерах, часто имеют вытянутую форму, со значительным количеством гиперхромного секрета в цитоплазме; появляются дегенеративные («пикноморфные») нейросекреторные элементы, что наблюдалось и в наших исследованиях. Функционально старение сопровождается снижением памяти [34], повышением риска развития болезни Паркинсона [55]. В норме у человека преобладают клетки I типа; 2 и 3 типы содержатся в большем количестве в нейронах переднего гипоталамуса при хронической ишемии. Наши данные согласуются в этом отношении с результатами исследований Moraga A., Pradillo J.M., García-Culebras A., (2015) о снижении регенераторных свойств нервной ткани с возрастом, полученных в экспериментах на животных [35]. При гипоксическом воздействии возрастает число нейронов с морфологическими признаками повышенной экструзии нейросекреторных гранул. Glees P., Spoerri P.E., El-Ghazzawi E. (1975) на обезьянах показали накопление липофусцина в заднем гипоталамусе у молодых особей и преобладание клеток, содержащих липофусцин в переднем гипоталамусе в старших возрастных группах подопытных животных [16]. Они не только отнесли идентифицированные гранулы к производным митохондрий, но и к факторам старения. Как и в наших исследованиях, наблюдалось наличие гранул в микроглии, расположенной вблизи капилляров.

Одним из спорных вопросов является роль в индукции апоптоза нейронов липофусцина, обнаруженного в ткани мозга у людей различных возрастных групп [52]. Dontsov А.Е. c соавторами считают, что липофусцин потенцирует антиоксидантные свойства ДОПА-меланина, а Fernandez de Castro J.P., Mullins R.F., Manea A.M., Hernandez J., Wallen T., Kuehn M.H. (2013) рассматривают липофусцин как элемент нейродегенерации [9; 13]. Наименее изученными и противоречивыми являются вопросы о липофусциновых гранулах в нейросекреторных клетках гипоталамуса человека. Утверждение о липофусцине как пигменте старения сменилось на точку зрения о его защитной роли. Противоречивость знаний о химическом составе, источниках и механизмах образования липофусцина обусловила проведение многочисленных работ с анализом полученного материала на различных уровнях. Осмиофильность гранул позволила отнести липофусцин к липидным включениям, но имеются и данные, отрицающие принадлежность липофусцина нейронов к этому классу веществ. Некоторые авторы утверждают, что липофусцин, как и меланин, является производным тирозина. Наличие в составе гранул липофусцина митохондриальных ферментов позволило считать их производными митохондрий [13], присутствие кислой фосфатазы – предположить, что они происходят из лизосом, являются резидуальными тельцами, которые не реагируют на лизосомальные ферменты. Подтверждают эти результаты и данные Feeney E.J., Austin S., Chien Y.H., Mandel H., Schoser B., Prater S., Hwu W.L., Ralston E., Kishnani P.S., Raben N. (2014) о том, что накопление липофусцина – результат неэффективных лизосомальных деградаций [12].

Принято считать, что это пигмент «старения» нейрона и связан он с процессами неполного расщепления веществ в лизосомах. По теории S.E. Toth (1968), в генезе гранул липофусцина участвуют митохондрии и гранулярная ЭПС, которые после упаковки в диктиосомах комплекса Гольджи приобретают вид гранул. Xue Q., Hou J., Li Y. (1992) и Okamoto K., Hirai S., Amari M., Watanabe M., Sakurai A. (2013) утверждают источниками, ответственными за формирование липофусциновых гранул, только диктиосомы комплекса Гольджи (2013) [41; 60]. Markelic M., Velickovic K., Golic I., Klepal W., Otasevic V., Stancic A., Jankovic A., Vucetic M., Buzadzic B., Korac B., Korac A. (2013) считают липофусцин результатом слияния липидных капель и митохондрий с лизосомами [31]. Противники состоятельности теории S.E. Toth считают накопление липофусцина генетически запрограммированным и отрицают его образование и накопление как результат метаболической поломки органелл в клетке [19].

Многие авторы рассматривают накопление липофусцина в цитоплазме как явление, предшествующее апоптозу нейронов [31]. Но факт его обнаружения в нейроцитах людей в возрасте 20 лет, погибших в результате причин, не связанных с ишемическим повреждением мозга, свидетельствует о накоплении липофусцина как о физиологическом процессе, возможно, и для выполнения роли депо кислорода [40]. Липофусцин накапливается в лизосомах, предполагается, что основной его источник – переваренные при аутофагии митохондрии. Исследования, показавшие в гранулах липофусцина митохондриальные ферменты на разных стадиях образования, явились свидетельством повреждения липидной оксигенации клеточных мембран, а Fe-содержащий гемин, цитохром С и миоглобин рассматриваются как катализаторы этого процесса. Считают, что это мёртвый балласт, усложняющий работу нервных клеток. Davies I., Fotheringham A., Roberts C. (1983) не считают, что липофусцин накапливается в ущерб синтетической функции клеток [7; 25]. Kubasik-Juraniec J., Knap N. (2009) выявили накопление липофусцина в нейронах при голодании [28; 29]. Navarro A., Tolivia J., Alvarez-Uría M. (1998) наблюдали при голодании у животных инвагинации ядерных мембран [38], что отмечено и в наших исследованиях в нейронах гипоталамуса людей, умерших от ишемии мозга. Очевидно, проблема при ишемии мозга заключается не только в снижении потребления кислорода, но и в нарушении трофического обеспечения нейронов в целом. Sturrock R.R. cвязывает накопление липофусцина с синтезом антидиуретического гормона [51]. Некоторые авторы считают, что в основе накопления гранул лежит гидролитический фотораспад ретиноидов под действием ультрафиолетового излучения.

Морфологически наши данные не вписываются в общую картину четырёх морфологических стадий старения нейронов. У молодых нейронов (1-я стадия – диффузная) – липофусцина мало, и он рассеян по цитоплазме нейрона. У зрелых нервных клеток (2-я стадия, околоядерная) – количество пигмента увеличивается, и он начинает скапливаться в зоне ядра. У стареющих нейронов (3-я стадия – полярная), количество липофусцина нарастает, и скопления его гранул концентрируются около одного из полюсов нейрона. И наконец, у старых нейронов (4-я стадия, биполярная), липофусцин заполняет большой объем цитоплазмы, и его скопления находятся на противоположных полюсах нейрона. В ряде случаев липофусцина в клетке становится так много, что его гранулы деформируют ядро. Накопление липофусцина в процессе старения нейронов и организма связывают также со свойством липофусцина, как каротиноида, связывать кислород. Полагают, что таким образом нервная система адаптируется к происходящему с возрастом ухудшению кислородного питания клеток. В наших исследованиях все клетки содержали только крупные гранулы, степень заполнения цитоплазмы была различной, но в случае переполнения гранулами по всему объёму цитоплазмы сопровождалась смещением ядра к одному из полюсов. Изменения в ядре не всегда носили классическую картину апоптоза. В единичных клетках наблюдались инвагинации кариолеммы. Отмечено уменьшение плотности нейронов без увеличения количества глии, увеличивается содержание моноаминоксидазы, уменьшается содержание серотонина. Острая ишемия приводит к немедленной гибели нейронов от кислородного голодания, а в последующем к когнитивным расстройствам [6]. Но остаётся неизвестным, что происходит с нейронами в областях внешних по отношению к области инсульта с уменьшенным, но не отсутствующим снабжением кислородом. Было показано, что картина умирания нейронов не полностью соответствует описанию апоптоза. До середины 1990-х большинство исследователей считали, что нейроны, погибшие в ходе инсульта, умирают не в соответствии срабатывания обычной программы апоптоза, но просто за счет разрушения в процессе неконтролируемой формы смерти, некроза. Причины более обширного апоптоза и слабая регенерация нейроглии после ишемии у женщин связана с наличием рецепторов эстрогенов у астроцитов [5], межклеточные взаимодействия являются гормонозависимыми [62], что особенно важно в связи с возможностью трансформации реактивной астроглии в нейроны [11], их роли в метаболизме гликогена [10]. По нашим данным, многие клетки с гранулами имели признаки деструкции и разрушенные ядра с растворённым хроматином, что не совсем вписывается в морфологическую картину, характерную только для апоптоза. Выявленные нами нейроны, содержащие гранулы жёлто-коричневого цвета в цитоплазме, сохранившиеся после проводки материала по спиртам высокой концентрации для обезвоживания, скорее всего, имеют отношение к накоплению продуктов метаболизма гемоглобина - трансферрину. Косвенно это находит подтверждение в успешности применения для лечения последствий инсультов эритропоэтина. Поэтому нервные поражения при хронической ишемии необходимо считать только частью болезни, которая является проявлением генерализованных нарушений в системах, связанных с продукцией эритропоэтина. Это согласуется с парадигмой Krog (цит. по Ivanov K.P., 2012) об исключительной роли капилляров в газообмене между кровью и тканями [22]. Деградация нейронов при гипоксии или анемии постулирует связь не только с клеточной генерацией активных форм кислорода (АФК), но и с энергетической недостаточностью. Это означает, что наблюдается дефицитный синтез или полное отсутствие АТФ в клетке при гипоксии, анемии и ишемии [14; 33; 50].

Старение нервной ткани сопровождается не только гибелью нейронов и пролиферацией нейроглии, но и ухудшением кровообращения в целом, что требует разработок новых терапевтических стратегий с учётом факторов роста и индукторов ангиогенеза, играющих важнейшее значение в восстановлении функции мозга [43; 44].

Кора головного мозга может оказывать тормозящий эффект на функции нейронов гипоталамуса, хотя расположенного не в зоне ишемии, но реагирующего на недостаток кислорода в крови путём снижения секреторной активности [1]. По нашему мнению, с уменьшением секреции нейронами переднего гипоталамуса вазопрессина, как одного из индукторов синтеза эритропоэтина, в связи с тем что зрелые эритроциты зависят не от локального стромального влияния ККМ, а обладают в большей степени местной эритропоэтинчувствительностью, патогенез ишемии зависит не только от количества эритроцитов и гемоглобина, но в большей степени от его способности отдавать кислород тканям.

Выводы.

— Таким образом, проведенные исследования позволяют предположить, что содержание пигментных гранул в отдельных нейронах отражает четыре морфологические стадии старения:

1-я стадия (начальная) характерна для молодых нервных клеток. Пигмент в небольшом количестве рассеян по цитоплазме или отсутствует.

2-я стадия (околоядерная) встречается у зрелых нейронов. Количество пигмента небольшое, идентифицируется в перинуклеарной зоне.

3-я стадия (полярная) наблюдается у стареющих нейронов. Липофусцин концентрируется у одного из полюсов клетки, его количество возрастает, ядро смещено, кариолемма инвагинирует.

4-я стадия (диффузная) встречается у старых нейронов и характеризуется заполнением большого объема цитоплазмы липофусцином и его скоплением на противоположных полюсах клетки. Количество пигмента увеличивается, с последующей деформацией ядра.

5 стадия – гибели нейронов по механизму апоптоза на фоне пролиферации нейроглии. Разрушение ядра с сохранной оболочкой нейрона. Уменьшение нейрона в объёме.

— При хронической ишемии нервной ткани происходит снижение плотности в системе нейрон-нейроглия за счёт апоптоза всех клеточных элементов в результате генерализованных нарушений в системе эритропоэза, ангиогенеза, биохимических процессах тканевого дыхания.

Работа выполнена при поддержке научного фонда ДВФУ, в рамках государственного задания 2014/36 от 03.02.2014 г. и Международного гранта ДВФУ (соглашение № 13-09-0602-м от 6 ноября 2013 г.).

Рецензенты:

Скляр Л.Ф., д.м.н., профессор, ГБУЗ «ККБ № 2», Центр СПИД, г. Владивосток;

Шульгина Л.В., д.б.н., профессор, заведующая лабораторией микробиологии ФГУП «ТИНРО-Центр», г. Владивосток.