Реферат: Морфофункціональні особливості головного мозку при експериментальній дисліпопротеїдемії
Для біохімічного дослідження забирали кров із крайової вени вуха тварин і визначали наступн показники ліпідного обміну: загальний холестерин (ЗХ) (за методом Ілька), ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ) - за методом В.В. Меньшикова з гепариновим реактивом (1987), фосфоліпіди (ФЛ) - за методом А.А.Пентюка, (1985), тригліцериди (ТГ) (реактивом Наша), ліпопротеїни високої щільност (ЛПВЩ) (за методом Ілька), та розраховували індекс атерогенності (ІА) (співвідношеня загального холестерину і фосфоліпідів).
Рівень мозкового кровотоку визначали в кінці досліду під тіопенталовим наркозом за допомогою флоуметра (вимірювача об’ємної швидкості кровотоку) Transonic Animal Research Flowmeters T 106 Series. Приваскулярний датчик Transonic Flowprobe #2RB1071, накладений на внутрішню сонну артерію, фіксував швидкість мозкового кровотоку (мл/хв). Результати моніторування були зафіксовані на жорсткому диску комп’ютера у вигляді графічних даних. Вимірювання рівня мозкового кровотоку проводили протягом 30 хв. фіксуючи показники об’ємної швидкості мозкового кровотоку (ОШМК) кожні 5 хвилин експерименту. За 100% було взято швидкість мозкового кровотоку в початковий стан вимірювання.
По закінченню досліду всім піддослідним та інтактним тваринам проводили евтаназію тіопенталовим наркозом і для подальшого дослідження забирали головний мозок, який для фіксації поміщали разом з черепом в 10 % розчин нейтрального формаліну. Перед цим череп звільняли від м’язів голови, видаляли нижню щелепу та частину верхньої для кращого доступу фіксуючої рідини до мозку. Через 8-10 діб мозок відпрепаровували від черепа і залишали для дофіксації у 10 % розчині формаліну.
Масу тварин визначали на настільних вагах типу РН-10ц УЗ, а масу головного мозку – за допомогою ваг лабораторних типу ВЛР-200. Об’єм головного мозку визначали за формулою A.N. Iwaniuk (1992). Мозковий індекс визначали за співвідношенням маси головного мозку до маси тіла тварини (Г.Г. Автандилов, 1990). Лінійн величини – довжина, висота мозку, а також довжина і ширина півкуль головного мозку були отримані за допомогою штангенциркуля за вказаними у літератур схемами (H. Stephan, 1981).
Виготовлення целоїдинових блоків проводили за загальноприйнятими методиками (О.В.Волкова, 1982). Для різки целоїдинових блоків використовували санний мікротом МС-2. Отримані целоїдинові зрізи фарбували за класичним методом Ф. Нісля, а заморожені – по Лізону суданом чорним-В для виявлення загальних ліпідів. Оцінку мікропрепаратів проводили під мікроскопом МІКМЕД-1 при різних збільшеннях (окуляр 10, об’єктив 8, 20, 40, 90).
Для вимірювання мікрометричних характеристик використовували програмне забезпечення UTHSCSA Image Tool® for Windows® (version 2.00) (Відео Тест – розмір 5.0) в нтерактивному режимі з використанням об’єктива x40 і фотоокуляра x10. Топографію та цитоархітектоніку кори головного мозку визначали за атласом мозку кролика С.М. Блінкова (1973). На целоїдинових зрізах товщиною 8 - 10 мкм, забарвлених за методом Ф. Нісля, вимірювали площу профілю та діаметр нейроцитів, ядер та ядерець пірамідних нейронів третього та п’ятого шарів кори головного мозку. Використовуючи дані цих вимірювань, визначали об’єм клітин, їх ядер, ядерець, та ядерно-цитоплазматичне співвідношення. Об’єми розраховували за формулою С.М. Блінкова (1964). На целоїдинових зрізах визначали вміст різних типів нейронів пірамідного та гангліонарного шарів сенсомоторної кори головного мозку: нормохромних, гіпохромних, різко гіпохромних, гіперхромних, різко гіперхромних, що відображають різний морфофункціональний стан цих клітин (Н.Н. Боголепов, 2003). Морфометрію артерій м’якої мозкової оболонки проводили за методикою С.В. Шорманова (1982). Досліджували судини малого калібру: визначали площу поперечного перерізу артерій, площу просвіту, зовнішній і внутрішній діаметр, товщину стінки та індекс Вогенворта.
Для електронномікроскопічного дослідження шматочки сенсомоторної кори головного мозку (поле 4) вирізали із правої півкулі, та фіксували 2,5 % розчином глютарового альдегіду на фосфатному буфері (рН 7,4), дофіксовували 1 % розчином осмію. Заливали в суміш епоксидних смол (Епон 812). Зрізи виготовляли на ультрамікротомі УМТП7. Контрастування зрізів проводили 1 % розчином уранілацетату і цитратом свинцю за Рейнольдсом (Б. Уіклі, 1975). Ультраструктурне дослідження проводили на мікроскопі ПЕМ 125К.
Результати досліджень статистично обробляли з використанням програми „STATISTICA 5.5 (належить ЦНІТ ВНМУ ім. М.І. Пирогова, ліцензійний № AXXR910A374605FA) математично-статистичного пакету „Microsoft Offise Excel – 2003”. Для кожного з отриманих варіаційних рядів оцінювали характер розподілів, визначали середню арифметичну для кожної ознаки, її похибку та стандартне квадратичне відхилення. Достовірність різниці між незалежними порівнюваними величинами для малих виборок – за допомогою U-критерія Мана-Уітні, а для великих виборок при нормальному розподілі визначали за допомогою критерія Стьюдента (t).
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Морфофункціональний стан головного мозку інтактних тварин.
Отримані дан показали, що всі досліджувальні показники інтактної групи тварин знаходяться в межах фізіологічної норми. Коливання маси тіла інтактних кролів було незначним, в межах нормального фізіологічного росту - 4,14±0,37 до 4,87±0,41 кг. Тварини були активними, мали густий та блискучий шерстяний покрив, добрий апетит.
Біохімічним дослідженням ліпідного ліпідного спектру сироватки крові тварин встановлено, що вміст ЗХ знаходяться в межах 0,85±0,06 - 0,88±0,09 мМ/л; ЛПНЩ - 1,35±0,12 - 1,48±0,16 г/л; ЛПВЩ – 6,08±0,90 - 6,33±0,83 мМ/л; ТГ – 0,51±0,20 - 1,00±0,25 мкМ/л; ФЛ 0,97±0,15 - 1,08±0,21 г/л; ІА – 0,82±0,17 - 0,91±0,18.
Об’ємна
швидкость мозкового кровотоку (ОШМК) у внутрішніх сонних артеріях, основною функцією яких
транспорт крові до мозку, в тварин інтактної групи знижується повільно з
17,56±0,29 до 12,62±0,22 % протягом 30 хв. дослідження (рис. 1).
Рис.1. Динаміка об’ємної швидкості мозкового кровотоку при ЕДЛП та її фармакокорекції.
Макроморфометричними вимірами параметрів головного мозку інтактних тварин було встановлено, що маса головного мозку кролів становить 13,00±0,71 г, об’єм головного мозку - 12,50±0,78 г/мг. Параметри довжини головного мозку складають - 44,60±3,44мм, довжина півкуль - 30,00±0,71мм. Висота мозку - 17,00±1,22мм, ширина мозку - 33,00±1,58 мм.
При мікроморфометричному дослідженні артерій малого калібру м’якої мозкової оболонки інтактної групи тварин було встановлено, що зовнішній їх діаметр становить 42,89±1,66 мкм, внутрішній – 23,99±0,51 мкм, товщина стінки – 9,44±0,61 мкм. Площа поперечного перерізу артерій малого калібру м’якої мозкової оболонки становить 472,67±36,86 мкм2, площа просвіту – 155,97±6,62 мкм2, площа стінки – 316,69±32,35 мкм2 (табл. 1).
Таблиця 1
Морфометричн параметри артерій малого калібру м’якої мозкової оболонки при ЕДЛП та фармакокорекції (М±m).
| Показник | Групи тварин | ||||
| Інтактна | ЕДЛП | Вінборон | Пентоксифілін | Вінпоцетін | |
|
Площа перерізу (мкм2) |
472,67± 36,85 |
786,48± 21,72 * | 536,03± 15,69*/** | 650,97 ±32,08*/** |
607,03± 40,76*/** |
|
Зовнішній діаметр (мкм) |
42,89± 1,66 |
47,05± 0,53 * |
43,86± 0,57*/** |
45,58± 0,38*/** |
43,38± 0,57*/** |
| Внутрішній діаметр (мкм) |
23,99± 0,51 |
16,04± 0,95 * |
22,71± 1,24*/** |
18,07± 2,14* |
19,93± 0,85*/** |
|
Площа просвіту (мкм2) |
155,97± 6,62 |
107,76± 0,84 * |
131,15± 1,59*/** |
123,82± 2,28*/** |
127,40± 1,26*/** |
|
Площа стінки (мкм2) |
316,69± 32,35 |
677,07± 22,10 * |
404,88± 16,54*/** |
529,67± 30,25*/** |
479,62± 39,54*/** |
| Товщина стінки (мкм) | 9,44±0,61 | 15,50±0,54 * |
10,57± 0,83*/** |
13,24± 1,05*/** |
11,72± 0,53*/** |
| Індекс Вогенворта (%) |
206,57± 20,75 |
628,93± 17,81 * |
317,53± 15,59*/** |
427,67± 21,07*/** |
371,62± 26,65*/** |
Примітка. * - різниця достовірна порівняно з інтактною групою (р≤0,01);
** - різниця достовірна порівняно з групою ЕДЛП (р≤0,01).
При гістохімічному дослідженні в стінці артерій м’якої мозкової оболонки та капілярах кори головного мозку ліпіди не виявляються. Наявність ліпідів спостерігається у вигляді дрібних крапель та напилення в нервових клітинах кори головного мозку.
Результати морфологічного світлооптичного дослідження кори головного мозку інтактних тварин показали, що м’яка мозкова оболонка, яка вкриває кору головного мозку, містить дрібн артерії, від яких в кору розгалужуються багаточисельні капіляри. В кор великого мозку кролів під м’якою мозковою оболонкою спостерігаються так структурні компоненти: тіла клітин з відростками, їх ядра, ядерця; капіляри. Розрізняються тіла нейронів і тіла нейроглії. Нейрони утворюють в кор головного мозку шість шарів: І – молекулярний, ІІ – зовнішній зернистий, ІІІ зовнішній пірамідний, ІV – внутрішній зернистий, V – внутрішній пірамідний (гангліонарний), VІ – шар поліморфних клітин.
За характерними особливостями цитоплазми і ядер, а саме вмістом і розподілом в ній тигроїду (гранул хроматофільної субстанції) пірамідні нейрони кори головного мозку поділяються на різні типи: нормохромні, гірохромні, різко гіпохромні, гіперхромні, різко гіперхромні та клітини „тіні”. Результатами визначення вмісту різних типів нейронів, що відображають морфофункціональний стан цих клітин встановлено, що у інтактної групи тварин в ІІІ і V шарах переважають нормохромні (86,61±1,37 %) і невеликий відсоток гіпо- та гіперхромних нейронів. Нормохромні нейрони мають середню інтенсивність забарвлення цитоплазми рівномірно розподілені в ній гранули хроматофільної субстанції. Ядра таких нейронів, в порівнянні з цитоплазмою, більш світлі, ядерця центрально розміщен або дещо зміщені до ядерної оболонки. Гіпохромні нейрони – частіше з периферичним хроматолізом. Гіперхромні нервові клітини мають темну базофільну цитоплазму та каріоплазму, тому ядра і ядерця погано виявляються. В тварин нтактної групи пірамідні нейрони мають добре виражене клітинне тіло, об’єм якого складає в середньому 3270,11±165,36 мкм3. Цитоплазма заповнена дрібнозернистим тигроїдом. Об’єм цитоплазми - 1786,99 ± 0,13 мкм3. Округлі або овальні ядра мають чітку оболонку та містять одне, рідше два темних ядерця. Об’єм ядер становить - 1483,12 ± 3,51 мкм3, ядерець - 26,42±0,03 мкм3.
Клітини нейрогл в корі великих півкуль представлені двома різновидами: протоплазматичними астроцитами та клітинами мікроглії. Нейрогліальні клітини характеризуються малими розмірами з овальними чи продовгуватими ядрами.
При електронномікроскопічному дослідженні кори великого мозку інтактних тварин виявлено, що серед пірамідальних нейроцитів ІІІ і V шарів кори головного мозку переважають клітини з помірною електронною щільністю, що на світлооптичному рівні відповідають нормохромним нейроцитам. Такі клітини мають ядро з добре вираженим ядерцем, багато рибосомальних гранул, світлу каріоплазму, високу насиченість органел, високий вміст гранулярної ендоплазматичної сітки, велику кількість полірибосом, мітохондрії з добре вираженим матриксом В корі великого мозку інтактних тварин виявляються гемокапіляри соматичного типу з вузьким просвітом, неперервною цитоплазмою ендотеліоцитів. Поверхня ендотеліоцитів гладенька, її плазмолема утворює мікроворсинки та має неглибокі інвагінації. Базальна мембрана чітко контурована, має рівномірну товщину.
Морфофункціональн зміни головного мозку при експериментальній дисліпопротеїдемії
Результати біохімічного дослідження сироватки крові показали, що внаслідок тривалого холестеринового навантаження у кролів порушується ліпідний обмін. Це проявляється зростанням рівня ЗХ майже в 5 разів, ЛПНЩ – в 5,3 раза, ІА – в 1,76 раза, ФЛ – в 2,66 раза, та зниженням концентрації ЛПВЩ – в 13,6 раза порівняно з показниками інтактної групи.
В сонних артеріях, в тварин з ЕДЛП спостерігається прогресивне зниження об’ємно швидкості мозкового кровотоку (ОШМК) з 10,34±0,50 % через 5 хв до мінус 8,28±0,39 % через 30 хв., проти більш стабільного зменшення ОШМК з 17,56±0,29 % до 10,10 ± 0,22 % у кролів нтактної групи за цей самий проміжок часу (див. рис.1).
Макроморфометричним дослідженням параметрів головного мозку встановлено, що тривале навантаження тварин холестерином призводить до явищ дистрофії та атрофії головного мозку. Так, у тварин з ЕДЛП маса головного мозку зменшується на 13,08 %, об’єм - на 12,88 % та довжина головного мозку зменшується - на 14,35 %, довжина півкуль зменшується на - 17,33 %, висота - на 11,76 %, ширина - на 3,63 % в порівняні з відповідними даними інтактної групи тварин.
При мікроморфометричому дослідження встановлено, що у кролів з ЕДЛП в корі головного мозку виявляються структурно-функціональні зміни. В першу чергу порушення виникають у артеріях малого калібру м’якої мозкової оболонки, що має суттєве значення, оскільки вони відіграють одну з основних ролей у кровопостачанн органів (С.В.Шорманов, 1982). В результаті дослідження встановлено збільшення площі поперечного перерізу на 66,39 %, зовнішнього діаметру – на 9,70 %, товщини стінки судин – на 64,19 %, площі стінки – в 2,14 рази, та індексу Вогенворта – в 3,04 рази, а також зменшення площі просвіту на 30,90 % та внутрішнього діаметру артерій – на 33,14 % в порівнянні з групою інтактних тварин ( див. табл.1.).
Звуження просвіту та суттєве зростання індексу Вогенворта, свідчить про істотне зменшення пропускної здатності артерій малого калібру м’якої мозкової оболонки в умовах змодельованої патології (С.В. Шорманов, 1982). Судини мікроциркуляторного русла, які відносяться до третього структурно-функціонального - метаболічного - рівня артеріальної системи мозку, також перетерплюють значні зміни. В мікроциркуляторному руслі, в умовах даної патології, зменшується кількість функціонуючих капілярів. Діаметр їх різний по довжині, капіляри звужуються та супроводжуються багаточисельними гліальними елементами.
При гістохімічному дослідженні кори головного мозку кролів з ЕДЛП спостерігається поява ліпідів в стінці артерій м’якої мозкової оболонки та капілярів кори головного мозку у вигляді дрібних крапель та напилення.
Порушення постійного притоку крові до певних ділянок мозку викликає дистрофічні зміни загибель клітин мозку з наступним порушенням функцій. Мікроморфометричним дослідженням встановлено, що найбільш чутливими до ішемії є пірамідні нейрони кори головного мозку, що співпадає з даними інших авторів (В.В. Серева, М.А. Пальцев, 1998). Серед пірамідних нейронів ІІІ і V шарів кори головного мозку переважають клітини з вираженими проявами ішемії. Ядро і цитоплазма таких клітин вже не ма чіткої структурованості. Встановлено зменшення розмірів і зміна будови пірамідних нейронів у тварин з ЕДЛП. В порівнянні з інтактною групою об’єм тіл цих клітин у цих тварин зменшується на 45,27 %, об’єм цитоплазми - на 39,92 %, об’єм ядра - на 51,69 %, об’єм ядерця - на 55,46 %.
