Динамика морфобиохимических показателей системы нейрон — глия — капилляр и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении

Мост головного мозга человека играет важнейшую роль в качестве центрального аппарата как двигательной, так и чувствительной сферы (A.B. Триумфов, 1999). Являясь сложно устроенным отделом мозгового ствола, мост участвует в регуляции функционирования целого ряда систем, таких как статокинетическая, слуховая, вегетативная, жевательно-речевой аппарат и др. Возрастные изменения, развивающиеся в структурах моста на поздних этапах онтогенеза, во многом определяют как старение организма в целом, так и развитие в нем патологических процессов. •

Проблема «нормального» старения головного мозга человека остается в настоящее время недостаточно изученной (H.H. Боголепов и соавт., 1999) и привлекает повышенное внимание исследователей в сфере как теоретической, так и практической медицины.

Структурно-функциональной микроединицей ЦНС является нейрон с его ближайшим капиллярным и глиальным окружением (П.А. Мотавкин и соавт., 1983). Исключительная роль нейроглиальных элементов в обеспечении нормального функционирования нервной системы, в том числе и при старении определяет интерес исследователей к их изучению в онтогенетическом аспекте (С.М. Блинков, 1963; О. С. Адрианов, 1976; А. И. Ройтбак, 1977; П. А. Мотавкин и соавт, 1983 и др.). Однако сведения о цитоархитектонике структур моста головного мозга человека представлены в доступной литературе недостаточно полно, что не соответствует функциональной значимости данного отдела мозгового ствола. Плотность расположения глиальных и нервных клеток, а также их соотношение (глиальный индекс) характеризуют динамику развития мозга и являются морфологическими признаками физиологических и патологических изменений в ЦНС (С.М. Блинков, 1963). В связи с этим возникает необходимость в подробной морфометрической характеристике нейроглиальных взаимоотношений в структурах моста на стадиях онтогенеза.

Третьим элементом структурно-функциональной микроединицы ЦНС являются капилляры. Гистохимические методики определения активности ферментов капиллярной стенки позволяют судить как о микроангиоархитектонике церебральных структур, так и об интенсивности в них метаболических процессов (П.А. Мотавкин и соавт., 1983). Состояние микрососудистого русла ЦНС в различных физиологических и патологических условиях, а также онтогенетическая динамика его параметров являются объектом изучения многих исследователей (В.В Куприянов, 1983; П. А. Мотавкин и соавт,. 1983; В. В. Турыгин, 1985, 1988; С. Е. Шемяков, 1991, 2003; И. И. Шворак, 1992; Т. М. Бабик, 1999; Е. В. Михайлова 2000; Н. В. Малиновская, 2002; Б. М. Хуторян, 2005). Капиллярное русло моста головного мозга человека, соотношение его параметров с нейроглиальными элементами на этапах онтогенеза служат как показателями возрастной инволюции его структур, так и проявлениями сосудистой патологии в вертебро-базилярном бассейне. Данные обстоятельства предопределяют актуальность и перспективность подробного изучения системы «нейрон-глия-капилляр» в структурах моста на этапах онтогенеза.

Морфологические изменения, происходящие в структурах ЦНС на поздних этапах онтогенеза, сопровождаются сдвигами биохимических процессов в нервной ткани (И.А. Волчегорский и соавт., 2001; С. Е. Шемяков, 2003). Одной из ведущих теорий старения в настоящее время является свободно-радикальная концепция (Б. Нагтап, 1981; М. В. Биленко, 1989; В. З. Ланкин и соавт., 2000). Известно, что ЦНС обладает как системами генерации активных форм кислорода (АФК), так и системой антиоксидантной защиты (АОЗ) (Т.И. Мжельская, 2000). Оксидативное повреждение нервной ткани приводит к дезорганизации клеточных мембран, изменению активности мембраносвязанных ферментов и, в конечном итоге, к апоптозу и гибели клеток (В.М. Дильман, 1987). В связи с этим, приобретает большое значение исследование возрастных изменений системы «ПОЛ — АОЗ» и активности мембраносвязанных ферментов во взаимосвязи с морфометрическими параметрами системы «нейрон — глия — капилляр» .

Исходя из вышеизложенного, были определены цель и задачи настоящего исследования.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Установить возрастные изменения в системе «нейрон-глия-капилляр» и охарактеризовать их связь с процессами липопероксидации и активностью ферментов антиоксидантной защиты в структурах моста головного мозга человека при старении.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Изучить нейро-глиальные взаимоотношения в структурах моста человека при старении.

2. Исследовать морфометрические параметры капиллярного русла различных отделов моста и их возрастные изменения.

3. Сопоставить онтогенетические морфологические изменения в

С С ** системе неирон-глия-капилляр с активностью тканевых дегидрогеназ и моноаминоксидазы.

4. Исследовать содержание продуктов ПОЛ в структурах моста у лиц старших возрастных групп.

5. Исследовать возрастные сдвиги в системе антиоксидантной защиты при старении различных отделов моста головного мозга человека.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в том, что впервые дана количественная характеристика нейроглиальным соотношениям в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах онтогенеза и установлено снижение числа нейронов в период с I зрелого до старческого возраста на 20 — 40%, сопровождающееся заместительным глиозом и возрастанием глиального индекса на 80 — 150%. Впервые установлено, что максимальный прирост глиального индекса характерен для вестибулярных ядер моста. Впервые с помощью комплекса морфологических и гистохимических * методов прослежена динамика морфометрических параметров капиллярного русла моста головного мозга при старении, выявлена возрастная редукция микроциркуляторного русла, проявляющаяся в уменьшении суммарной длины капилляров на 15 — 30%. С компенсаторным возрастанием его емкостных характеристик: Впервые описаны возрастные изменения активности ферментов тканевого дыхания в структурах моста человека, при этом выявлен различный темп снижения СДГи НАД-д активности. Впервые с помощью биохимических методов исследования комплексно изучена возрастная динамика активности МАО-Б и ферментов антиоксидантной защиты в белом и сером веществе моста. Установлено, что при старении нарастание активности МАО-Б в 2 — 3 раза сопровождается дисбалансом в системе АОЗ, что приводит к активации процессов липопероксидации. Впервые осуществлено сопоставление морфологических, гистохимических и биохимических сдвигов в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах постнатального онтогенеза.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Результаты данного исследования, касающиеся возрастных особенностей структурно-функциональной единицы ЦНС в различных компартментах моста человека, расширяют фундаментальные представления о структурной организации этого отдела мозгового ствола. Полученные данные могут быть использованы при подготовке студентов медицинских ВУЗов на кафедре нормальной анатомии, гистологии и биохимии. Сведения о взаимосвязи морфологических и биохимических сдвигов в структурах моста при старении позволяют определить новые подходы к профилактике и терапии сосудистых и нейродегенеративных заболеваний в неврологической, оториноларингологической и геронтологической практике.

АПРОБАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ.

Основные положения диссертации доложены на научной конференции «Современные лабораторные технологии в биологии и медицине», посвященной 20-летию ЦНИЛ ЧелГМА (Челябинск, 2000 год) — на 3-ей итоговой конференции молодых ученых ЧелГМА (Челябинск, 2003 год) — на региональной научной конференции «Современные технологии в оториноларингологии» (Екатеринбург, 2005 год) — на межкафедральном заседании ЧелГМА (Челябинск, 2006 год) — на расширенном заседании кафедры анатомии человека Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова (Москва, 2006 год).

ПУБЛИКАЦИИ.

По материалам диссертации опубликовано 8 статей в местной и региональной печати.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Изменения морфометрических параметров системы «нейрон — глия — капилляр» в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах онтогенеза носят стереотипный характер при ряде топологических особенностей.

2. Морфологические сдвиги в структурной микроединице ЦНС сопровождаются снижением активности дегидрогеназ тканевого дыхания.

3. Возрастное нарастание активности МАО-Б сопровождается падением активности СОД и компенсаторным приростом активности каталазы и содержания церулоплазмина.

4. При старении в структурах моста развивается дисбаланс в системе ПОЛ — АОЗ, сопровождаемый повышением чувствительности церебральных липидов к свободно-радикальной атаке и накоплением продуктов ПОЛ в тканях моста.

ВЫВОДЫ.

1. В структурах моста головного мозга человека старение нервной ткани проявляются снижением нейрональной плотности на 20 — 40%, пролиферацией глии с возрастанием глиального индекса на 40 — 150%.

2. Максимальный прирост глиального индекса (в 2,5 раза) наблюдается в филогенетически «древних» структурах моста — вестибулярных ядрах, а минимальный (в 1,4 раза) в ядре лицевого нерва.

3. У людей в период с 21 до 94 лет в структурах моста происходит снижение плотности функционально активных капилляров на 8 — 15% с компенсаторным увеличением его емкостных показателей: прирост диаметра капилляров составляет 10 — 28%, объем функционально активного капиллярного русла — 40 -50%.

4. Параллельно возрастному снижению числа нейронов и редукции капиллярного русла в структурах моста происходит падение активности сукцинатдегидрогеназы и НАД. Н2-дегидрогеназы на 20 — 39%.

5. Возрастное увеличение количества глиальных клеток в структурах моста прямо соотносится с приростом активности МАО-Б в 2,9 -3,5 раза.

6. В мосту человека с возрастом происходит снижение активности Си, Ъъзависимой супероксиддисмутазы в 1,4 -1,7 раза, с одновременным приростом активности каталазы в 1,5 — 2,5 раза и увеличением содержания ферментноактивного церулоплазмина, выраженное в вестибулярных ядрах.

7. Повышение показателя ненасыщенности и снижение устойчивости липидов структур моста к индукции ПОЛ в старших возрастных группах является дополнительным фактором, способствующим развитию оксидативного стресса в нервной ткани моста головного мозга на завершающих этапах постнатального онтогенеза, проявляющимся в накоплении изопропанол-растворимых первичных и вторичных продуктов липопероксидации.