Автореферат и диссертация по медицине (14.03.02) на тему:Морфологическая и морфометрическая оценка реакций глии белого вещества головного мозга при некоторых неврологических заболеваниях

ЗАЙЧИКОВ Денис Александрович

/V

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ И МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ ГЛИИ БЕЛОГО ВЕЩЕСТВА ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ НЕКОТОРЫХ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

14.03.02 - патологическая анатомия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2011

2 6 МАЙ 2011

4848057

Работа выполнена в ФГВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» МО РФ.

Научный руководитель

доктор медицинских наук, ст. науч. сотрудник Гайкова Ольга Николаевна

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Хмельницкая Наталья Михайловна доктор медицинских наук, профессор Смирнов Олег Алексеевич

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская Государственная педиатрическая медицинская академия» Минздравсоцразвигия

Защита диссертации состоится «£_» июня 2011 г. в_часов на заседании

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 215.002.02 при ФГВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» МО РФ по адресу: 194044, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 37.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» МО РФ.

Автореферат разослан « 5 » 2011 г.

Ученый секретарь совета

доктор медицинских наук, профессор

ЧирскийВ. С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Со времен Р. Вирхова остаются до конца не выясненными функции глии. Изучению ее роли в патогенезе неврологических заболеваний посвящено немало научных работ, однако до сих пор не сложилось единого мнения о трактовке функциональных и морфологических изменений связанных с конкретной нозологией. Более того, существующие классификации глиальных реакций не удовлетворяют практическим требованиям и вызывают споры между отдельными научными школами. Если некоторые авторы считают глиоз практически обязательным компонентом морфологической картины большинства неврологических заболеваний, в том числе и височной эпилепсии (Боголепов Н. Н., Матвеев А. С., 1973, Hamberger A. et al., 1993 и др.), то в других источниках он фигурирует как редкое явление при тех же патологиях. Так, Fried I. и соавт. (1995) его находили в 4% наблюдений; Wolf Н. К. и соавт. (1993), исследовав материал, полученный у 63 больных, оперированных по поводу височной эпилепсии, констатировали глиоз коры только в 11%.

До последнего времени считалось, что за основные функции мозга несут ответственность только нейроны. Сейчас стало ясно, что нельзя деятельность нейрона рассматривать в отрыве от глиальных элементов, которые тоже участвуют в активных процессах в мозге. Нейрон и нейроглия - это единая в функциональном отношении динамическая система (Новожилова А. П.,

После того, как было доказано участие астроцитов в осуществлении ряда фундаментальных процессов, таких как пре- и постнатальный нейрогенез, поддержание трофики нейронов, обеспечение пластичности нервной системы, участие в межнейронной интеграции и регуляции синаптической эффективности (Бабминдра В. П., Брагина Т. А., 1982; Котляр Б. М, 1986, Новожилова А. П., 1993; Ройтбак А. И., 1993; Vernadakis А., 1996; Haydon P. G., 2000; Ransom В. et al., 2003), интерес к нейроглии резко возрос.

Дальнейший прогресс в морфологических исследованиях нейроглии несомненно будет способствовать более полным представлениям о структуре, функции и химизме нервной системы. Необходим активный поиск новых всесторонних комплексных подходов в изучении этих клеток. Одним из них является анализ реакции астроцитов (АЦ) и олигодендроцитов (ОДЦ) у неврологических больных. Большинство авторов, исследовавших морфологические изменения головного мозга, отмечали наличие глиоза. Так как основная масса работ посвящена изучению коры головного мозга (Новожилова А. П., 1993; Ройтбак А. И., 1993; Auld D. S„ Robitaille R„ 2003), то и глиальные реакции рассматривались чаще всего в сером веществе. В то же время, при изучении многих неврологических заболеваний, патология белого вещества считалась одним из важных, а иногда и ведущим морфологическим проявлением заболевания. Единичные работы, где наряду

1993).

\

\

с корой изучалось и белое вещество, не могут дать полного представления о частоте и выраженности глиоза в нем, а также об участии различного рода клеток (преимущественно глиального ряда) в формировании очагов глиоза.

Цель работы

Комплексная морфологическая оценка реакций глии в белом веществе головного мозга при некоторых неврологических заболеваниях.

Задачи исследования:

1. Изучить морфологию и провести морфометрию клеток глии в белом веществе различных отделов головного мозга в группе сравнения.

2. Определить характер и направленность глиальных реакций при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

3. Исследовать процентное соотношение глиальных клеток (глиальную формулу) в белом веществе головного мозга у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии и при патологии.

4. Изучить особенности глиальной реакции при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

Научная новизна

Впервые была дана комплексная морфологическая оценка клеток глии в белом веществе головного мозга человека в (относительной) норме. Обнаружена морфологическая асимметрия головного мозга. Определены характер и направленность глиальных реакций. Введено новое понятие -«глиоцитопения», обратное «глиозу». Впервые разработана классификация глиальных реакций и выделено две их основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение количества глиоцитов). Показано, что оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Выявлено, что глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов по сравнению с нормой, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

Впервые разработан и внедрен новый метод количественной оценки состояния глии с определением глиальной формулы.

Показано, что очаги глиоза выявляемые при МРТ не имеют морфологического эквивалента. Установлено уменьшение количества глиальных клеток в участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях (ВИ) и импульсной последовательности (ИП)

Flaer, что является на MPT признаком глиоза, и изменения МР-сигнала отсутствуют в тех участках, где гистологически выявляется глиоз.

Практическая значимость

Разработанный новый метод подсчета глиоцитов и глиальной формулы, позволит практикующему патологоанатому при микроскопическом исследовании секционного материала объективно оценивать глиальную реакцию.

Полученные средние показатели значения числа клеток глии в белом веществе у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, в расчете на 1 мм2 дают возможность сравнивать результаты разных авторов.

Предложенная классификация глиальных реакций позволяет корректно оценивать полученные данные и использовать их при проведении клинико-морфологических сопоставлений.

Личный вклад автора в проведенные исследования состоит в том, что он самостоятельно обосновал актуальность темы диссертации, сформулировал цель и задачи исследования, собрал и проанализировал данные отечественной и зарубежной литературы, а также данные морфологического исследования аутопсийного материала. Автором разработана и предложена методика для оценки состояния глии белого вещества головного мозга. Выполнены макро- и микроскопическая аутопсийного материала, статистическая обработка и анализ полученных результатов, сформулированы выводы и положения, выносимые на защиту, разработаны практические рекомендации. Личный вклад автора в исследование составляет более 80%.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, имеется межполушарная глиоцитарная асимметрия.

2. Глиальные реакции могут быть разделены на две основные группы -глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение Количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием (по сравнению с Нормой) астроцитов или олигодендроцитов, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

3. Очаги глиоза выявляемые при МРТ не имеют морфологического эквивалента.

4. В зависимости от характера патологии глиальные реакции могут иметь свои особенности. Так, для рассеянного склероза характерны резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов, значительно измененная глиальная формула; для наркомании - увеличение количества

дренажных форм олигодендроцитов; для сахарного диабета - гипертрофия астроцитов и появление их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

Реализация результатов исследования

Полученные данные реализуются в процессе обучения курсантов факультетов подготовки врачей, слушателей факультета руководящего медицинского состава и патологоанатомов, проходящих специализацию и усовершенствование на кафедре патологической анатомии ВМедА. Методика оценки состояния глии в белом веществе головного мозга используется в патологоанатомическом отделении Центральной патологоанатомической лаборатории (Министерства обороны Российской Федерации) и патогистологической лаборатории кафедры патологической анатомии ВМедА при исследовании секционного материала для постановки гистологического диагноза.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования доложены и обсуждены на Российской научно-практической конференции «Актуальные нейродегенеративные заболевания XXI века» (2010), на межкафедральном совещании в составе кафедры патологической анатомии ВМедА, Центральной патологоанатомической лаборатории (Министерства обороны Российской Федерации) ВМедА и лаборатории электронной микроскопии и гистохимии ВМедА (2011), на заседании научного общества Санкт-Петербургской ассоциации патологоанатомов (2011).

Публикации

По теме диссертационного исследования опубликовано 4 печатных работы, в том числе 1 из них в рецензируемом журнале из перечня ВАК.

Объем и структура диссертация

Диссертационная работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включает 2 таблицы, 54 рисунка. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций и библиографического указателя, состоящего из 122 источников, в том числе 42 отечественных, 80 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Использован аутопсийный материал от 38 лиц, скончавшихся от заболеваний и их осложнений, а также от травм и повреждений не совместимых с жизнью. Из них: мужчин - 17, женщин - 21. Возраст погибших и умерших варьировал от 18 до 100 лет.

Материалом для микроскопического исследования послужили микропрепараты, изготовленные в лаборатории электронной микроскопии и гистохимии ВМедА из белого вещества головного мозга умерших, которые при жизни страдали следующими неврологическими заболеваниями: дисциркуляторная энцефалопатия (10); болезнь Альцгеймера (4); сахарный диабет (3); героиновая наркомания с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее (8); рассеянный склероз (6). Число случаев - 31.

В качестве группы сравнения для оценки морфологической и морфометрической картины в белом веществе головного мозга использовано 7 случаев практически мгновенной смерти, 4 из которых погибли на поле боя от огнестрельных повреждений сердца и крупных сосудов (аорты, легочного ствола), вызванных огнестрельными пулевыми и осколочными ранениями без повреждения головного мозга. Возраст погибших мужчин - от 19 до 28 лет (средний возраст составил 21,8±2,1 год). В группу сравнения также включены 3 умерших (2 мужчин и 1 женщина) быстрой насильственной смертью, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии. Вскрытие и забор материала производились в первые сутки после смерти. Возраст умерших мужчин от 24 до 30 лет, женщины - 34 года (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика аутопсийного материала, использованного в заботе._

Число наблюдений Средний возраст, г Мужчины/ женщины Время после смерти до забора материала

Умершие с БА 4 83,8±0,9 0/4 Менее 1 суток

Умершие с ДЭ 10 от 42 до 100 0/10

Умершие с СД 3 68,3±2,7 1/2

Умершие с РС 6 56,8±3,0 2/4

Умершие с опиоидной наркоманией (с СПИДом и без него) 8 28,4±2,3 8/0

Всего 31 От 18 до 100 17/21

Группа сравнения 7 21,8±2,1 6/1

Гистологические препараты окрашивались гематоксилином-эозином, а также по методам Шпильмейера и Ниссля, полутонкие срезы по методу Ниссля.

Для светооптического и электронно-микроскопического (ЭМ) исследования брали по 6 фрагментов из симметричных участков лобных,

теменных, височных и затылочных долей головного мозга. Для определения количества клеток глии в каждом фрагменте на гистологических препаратах исследовалось по 20 случайно выбранных полей зрения.

Подсчет среднего количества клеток глии проводился на гистологических срезах толщиной в 7 мкм, окрашенных по Нисслю и гематоксилином и эозином по общепринятой методике (Меркулов Г. А., 1961) с помощью компьютерной программы «\Чс1еоТе8Т» путем расчета среднего арифметического значения. Морфометрическая оценка состояния глии проводилась по 240 полям зрения из каждого исследуемого головного мозга (рис. 1, 2)._

Рис. ). Схематичное отображение участков, откуда производился забор материала для светооптического и электронно-микроскопического исследований

Затем полученные данные пересчитывались на мм2.

Для определения процентного соотношения олигодендроцитов и астроцитов - «глиальной формулы», использовали морфометрию полутонких срезов, где с большой долей достоверности можно дифференцировать эти типы клеток (рис. 3).

гни. 1 тлолш ическии препарат толщиной в 7 мкм, окрашенных гематоксилином и эозином по общепринятой методике. Количество клеток глии в 1 мм2 (1196,0+171,4 клеток в 1 мм2). Увеличение х 400

!

и

Рис. 3. Полутонкий срез. АЦ, ОДЦ, дренажная форма ОДЦ (стрелка). Окраска толуидиновым синим по методу Ниссля. Увеличение х 1000

В случаях возникновения сомнений в принадлежности клеток к той или иной группе (АЦ или ОДЦ) мы использовали ЭМ.

Порой АЦ при патологии имели свою, отличную от группы сравнения, картину. В единичных АЦ распределение хроматина было весьма необычным: в одной его части хроматиновые глыбки располагались так же, как в ядрах ОДЦ (т.е. были крупными в участках контакта с кариолеммой), а в другой половине ядра хроматин располагался типичным для АЦ образом, то есть не образовывал крупных скоплений (рис, 4),

Рис. 4. АЦ с необычным распределением хроматина. Ядро - Я. Электронограмма. Увеличение х 6300

ОДЦ же порой своими светлыми ядрами были на светооптинеском уровне и на полутонких срезах неотличимы от АЦ, и лишь по внутриклеточному расположению миелиновых волокон (МВ) можно было определить тип клетки (рис. 5).

Рисунок 5. ОДЦ с внутриклеточным расположением MB (стрелки). Ядро - Я. Электронограмма. Увеличение х 6300

То есть, иногда дифференциация клеток глии без ЭМ была просто невозможна.

Данная методика подсчета и оценки состояния глии была разработана нами в связи с тем, что такие популярные показательно-красочные способы идентификации глиоцитов как импрегнации и иммуногистохимия, к сожалению, не могут дать достоверного ответа на поставленный вопрос. Так как доказано, что при данных методах выявляются не все клетки исследуемых групп.

Полученные количественные и качественные показатели вносили в базу данных, созданную на персональном компьютере в программе Microsoft Excel. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета прикладных программ Microsoft Office Excel 2003. В работе использовали следующие методы статистического анализа:

1. Описательная статистика (descriptive statistic) - для математического

выражения количественных данных.

2. Однофакторный дисперсионный анализ.

Оценку статистической значимости показателей и различий оцениваемых выборок производили по критерию Стьюдента при уровне значимости его р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Глиальные клетки представляют собой самую многочисленную и самую активную часть ткани мозга. В течение всей жизни они сохраняют способность к делению. Все это дает возможность глии быстро и различными способами реагировать на меняющиеся условия функционирования головного мозга. В то же время проведение количественной и качественной оценки состояния глиальных клеток представляло значительные сложности. Методы импрегнации, позволяющие выявить не только тела клеток, но и их отростки, не дают возможности оценить их количество, так как эти реакции проходят только в части клеток. Причина такой избирательной реакции до сих пор не известна, но она делает невозможным подсчет клеток. Иммуногистохимические методы выявляют глиофибриллярный белок, который находится во всех зрелых клетках глии и не дает возможности их дифференцировки. К тому же, как и импрегнации, этот метод выявляет только отдельные клетки глии. Поэтому для дифференцированного подсчета клеток глии мы предложили многоуровневый метод исследования: на препаратах, окрашенных ГЭ, где хорошо видны лишь ядра всех типов глиоцитов, производится подсчет общего количества клеток. Определить тип клеток с использованием данной окраски практически невозможно. Для подсчета процентного соотношения олигодендроцитов и астроцитов (ГФ) морфометрию проводили на полутонких срезах, где с большой долей достоверности можно дифференцировать эти типы клеток. В случаях возникновения сомнений в принадлежности клеток к той или иной группе (АЦ или ОДЦ) мы использовали ЭМ.

В качестве группы сравнения нами были обследованы умершие быстрой насильственной смертью, в возрасте 24-30 лет, не имевшие при жизни неврологической и соматической патологии, вскрытые в первые сутки после смерти. Мы считаем, что называть такую группу «нормой», не корректно, так как никто не может ручаться за то, что эти умершие при жизни не имели вредных привычек, и anamnesis vitae их нам неизвестен. К тому же, само понятие «норма» для человека относительно и никем не определено.

В группе сравнения (ГС) мы получили средний результат количества клеток в белом веществе головного мозга - 1196,0±171,4 клеток в 1 мм2 (кл/мм2). Отсюда коридор допустимых значений (1035,3 кл/мм2 - нижняя граница, 1356,6 кл/мм2 - верхняя граница), который в дальнейшем и был нами принят за относительную норму.

Такой большой разброс даже в группе сравнения объясняется тем, что среднее значение клеток в 1 мм2 в различных долях головного мозга значительно отличается. Так, например, в правой теменной доле среднее число клеток почти в два раза больше, чем в правой лобной доле.

Также на основе однофакторного дисперсионного анализа показано, что между правым и левым полушарием у исследованных индивидуумов обнаружены достоверные различия.

В 87% случаев количество глиальных клеток в правом полушарии головного мозга преобладает над количеством клеток глии в левом полушарии и только в затылочной доле мы наблюдали противоположные изменения (рис. 6)._

Рис. 6. Среднее значение клеток в исследованных долях. Ось абсцисс - доли головного мозга, ось ординат - количество глиоцитов в 1мм2

Причина этого явления, возможно, кроется в функциональной асимметрии головного мозга, морфологическим эквивалентом которой, наряду с асимметрией толщины коры и плотности нейронов в ней, является достоверное различие в количестве глиоцитов. Для получения более полной картины о состоянии клеток глии в ГС нами на полутонких срезах был выполнен подсчет процентного соотношения глиоцитов. В результате получили глиальную формулу (ГФ): ОДЦ - 85%, АЦ - 8,5%. Прочие клетки (которые не удалось дифференцировать и отнести к первым двум группам) -7,5%. Наши данные несколько отличаются от представленных ранее

Ионтовым A.C. и Шефером В. Ф. (1981), которые утверждали, что АЦ -70%, ОДЦ - 20% и прочих клеток - 10%. Возможно, такая разница связана с тем, что они производили исследование глиоцитов только коры головного мозга.

Отсюда следует, что, даже при отсутствии очаговых изменений, плотность глиоцитов в различных отделах мозга не одинакова, но для сравнения с патологическими процессами, мы можем использовать полученные средние величины.

При всех изученных видах неврологической патологии имели место количественные и качественные изменения клеток макроглии.

При PC количество клеток глии вне очагов демиелинизации увеличивается практически в 3 раза. Подобные данные при этой патологии ранее получили в своей работе Бисага Г. Н. и соавт. (2006), при наркомании без СПИДа - в 2 раза. ДЭ характеризовалась умеренно выраженным увеличением количества глиоцитов. При БА и СД наряду с увеличенным числом глиоцитов встречались случаи, которые характеризовались обратной картиной, а при наркомании с СПИДом во всех исследованных случаях количество клеток глии было достоверно ниже нормы (от 910,4±199,9 кл/мм2 до 971,0+210,6 кл/мм2) (рис. 7).

ъаао.оо г

HiOO.OO \

%®<ю,о® •;■■ "•■ 3$ÖÖ,ÖÖ { 3000,00 f>0ö,00 го<юхю а %оо,ао юоо.оо ?>сю,сю ОЛЮ

**

**

ц Группа сравнения

■ Количество глиоцитов при

патологиях

«Г

Рие. ?. Сравнение количества клеток глии в МНБВ при патологиях и в ГС. Достоверность различий - Р < 0,05 - *, Р < 0,01 - **

Понятие «глиоз» зачастую используется в МР Томографии. Под ним подразумеваются участки с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 ВИ

и ИП Flaer. Чаще всего при МРТ под диагнозом «глиоз» имеются в виду изменения в перилакунарной зоне.

Нами также были обследованы области лакун - полостей с четкими контурами, размером 5-15 мм, являющиеся результатом организации малых глубинных инфарктов (Гулевская Т. С., Моргунов В. А., 2009, Гайкова О. Н„ 2007).

По результатам этих исследований в большинстве случаев в зоне, окружающей лакуны, наблюдалось уменьшение количества глиальных клеток, то есть в этих зонах наблюдалась глиоцитопения. Следовательно, образование лакун не сопровождается перилакунарным глиозом, как считалось ранее. В то же время при ретроспективном анализе посмертной МРТ в тех участках, где морфологически выявлялся выраженный глиоз, изменений MP-сигнала не отмечено. Таким образом, мы не нашли корреляций между МРТ и морфологическими данными о наличии или отсутствии глиоза, а в случаях с перилакунарной зоной наблюдали даже обратную картину: в зонах МРТ диагностируемого глиоза мы нашли уменьшение количества клеток глии.

Кроме того, в белом веществе головного мозга при БА, ДЭ, PC и СД были обнаружены небольшие очаги, в которых наряду с разрежением нейропиля и, часто демиелинизацией, наблюдалось уменьшение количества глиальных клеток. Такие очаги получили название элективного некроза (Гулевская Т. С., Моргунов В. А. 2009). Количество клеток глии в таких очагах колебалось при БА - от 746,1±182,1 кл/мм2 до 1006,7±328,4 кл/мм2; при ДЭ - от 517,7±135,7 кл/мм2 до 1049,6±192,8 кл/мм2; при PC - от 465,0±93,4 кл/мм2 до 758,1±103,3 кл/мм2. То есть, при разных видах патологий мы наблюдали очаговое уменьшение количества глиоцитов (рис. 8). _

Рйс. 8. Среднее зМачение клеток при исследований областей с разреженным нейропилем. Ось Абсцисс - вид патологии, ось ординат - количество глиоцитов в 1 мм2

Таким образом, нами впервые зафиксирована и описана морфологическая реакция глии, обратная глиозу, а именно: уменьшение количества глиальных клеток, зачастую сопровождающееся разрежением нейропиля. Так как такое понятие в научной литературе отсутствует, мы предлагаем ввести новый термин - «глиоцитопения».

Таким образом, глиальные реакции можно разделить на две основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопению (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием АЦ или ОДЦ по сравнению с нормой, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов (рис. 9).

Глиальные реакции

1 Глиоз \ | (очаговый или { диффузный)

\ Глиоцитоления ! (очаговая или | диффузная)

Клеточный ?

| Астроцитарная; {Опигодендроцитарная

:Ае^итарный| ¡Олигодендроцитарный; Iе гипертрофией; Без гипертрофии?

Рис. 9. Классификация реакций глии

Глиоз, как ранее считалось, - это разрастание астроцитарной нейроглии с гиперпродукцией глиальных волокон, ее заместительной гиперплазией в ответ на гибель нервной ткани.

Мы предлагаем, несколько иное определение: глиоз - это реакция глии на повреждение структур или изменение условий жизнедеятельности головного мозга, направленная на их восстановление и характеризующаяся увеличением числа глиоцитов с преобладанием астро- или олигодендроцитов. Также мы считаем нужным разделить глиальные реакции по степени выраженности (рис. 10).

Глиальные реакции

Глисз

слабовырзженный (1400-1700 кл/мм2}

умеренно выраженный (1700-2000 кл/мм1}

и резко выраженный £ 2000 кл/мм2}

Глиоцитопеиия

слабовыраженная (1000-800 кл/мм*}

умеренно выраженная (800-500 кл/мм*}

резко выраженная {<500 кл/мм*}

Рис. 10. Классификация реакций глии по степени выраженности

Наиболее характерным для разных видов патологии (ДЭ, БА) было диффузное увеличение количества клеток глии, то есть глиоз, тогда как глиальная формула практически не отличалась от группы сравнения.

Другим вариантом диффузного клеточного глиоза было увеличение общего количества глиоцитов почти в 2 раза при практически не измененной глиапьной формуле, но при этом значительно увеличивалось количество дренажных форм ОДЦ, что характерно для наркомании.

Диффузный асгроцитарный клеточный глиоз наблюдался при РС в МНБВ головного мозга, когда общее количество глиальных клеток в 3 раза превышало норму. Но при этом количество АЦ увеличивалось в 4,5 раза, а количество ОДЦ почти в 2 раза уменьшалось.

При различных вариантах глиоза увеличение количества клеток глии происходит за счет ее деления, что подтверждается повышением митотической активности, выявленной при различных патологиях. Глиоз направлен на восстановление поврежденной ткани головного мозга, но функция новых клеток не всегда бывает адекватной, так как они не достигнув зрелости и, соответственно, функциональной активности, часто впадают в апоптоз, что наиболее ярко прослеживается при РС.

Глиоцитопеиия - это процесс, выражающийся в уменьшении числа глиоцитов с преобладающим поражением астро- или олигодендроцитов и с возможной гипертрофией астроцитов и их отростков, протекающий, как правило, на фоне элективного некроза ткани мозга.

Диффузная глиоцитопеиия характеризуется уменьшением общего числа глиоцитов относительно группы сравнения, тогда как глиальная формула может оставаться неизменной. Один из возможных механизмов развития

глиоцитопении - это апоптоз глиоцитов, который наиболее часто выявляется при БА, ДЭ, РС.

При вирусном поражении головного мозга, в частности, при ВИЧ-инфекции, уменьшение числа глиоцитов, скорее всего, обусловлено непосредственным поражением вирусами клеток мозга.

Очаговая глиоцитопения наблюдалась, как правило, в очагах разрежения нейропиля при различных патологиях. ГФ при этом сохранялась неизменной.

При сосудистых заболеваниях недостаточность мозгового кровообращения приводила к очаговой глиоцитопении не только в очагах разрежения нейропиля, но и вокруг лакун. Причиной гибели глиоцитов в данном случае являлась ишемия ткани головного мозга, связанная с недостаточностью перфузионного давления в белом веществе, развивающемся, в частности, при ДЭ.

При некоторых видах патологии (как при РС и СД) глиоцитопения сопровождалась гипертрофией астроцитов, количество которых могло оставаться неизмененным или уменьшаться как и количество ОДЦ.

Характерным примером очаговой олигодендроцитарной глиоцитопении с гипертрофией астроцитов является глиальная реакция в очагах демиелинизации при РС, где наблюдалось выраженное уменьшение количества клеток глии - в среднем почти в 3 раза ниже нормы. Глиальная формула в таких очагах имела следующие особенности: процент астроцитов превышал норму почти в 5,5 раз, тогда как ОДЦ уменьшились в количестве более, чем в 2 раза. В то же время абсолютное количество астроцитов не было увеличено, а в крайних вариантах даже уменьшено. Таким образом, при выраженной глиоцитопении имело место процентное преобладание АЦ, которые, в свою очередь, были гипертрофированными, порой многоядерными. Сохранившиеся ОДЦ находились на разных стадиях апоптоза.

Однако очаговая олигодендроцитарная глиоцитопения с гипертрофией астроцитов встречалась не только при РС, но и при других патологиях, в частности, при СД, где преимущественно в периваскулярной зоне выявлялось большое количество макрофагов. В этих областях наблюдалась глиоцитопения с практически полным отсутствием ОДЦ и гипертрофией астроцитов, с появлением тучных форм.

Следовательно, глиоцитопения (при компенсаторной гипертрофии астроцитов в ряде случаев) является процессом, характеризующимся гибелью клеток глии вследствие различных причин, таких как: поражение вирусами, ишемия, интоксикация.

Таким образом, все исследованные варианты неврологической патологии сопровождаются теми или иными глиальными реакциями, проявляющиеся как диффузным или очаговым глиозом, так и глиоцитопенией, причем и тот, и другой процесс могут идти с преимущественным поражением астроцитов или олигодендроцитов, или без изменения глиальной формулы.

ВЫВОДЫ

1. Глиальные реакции подразделяются на две основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопению (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов (по сравнению с данными, полученными от умерших, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии), глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

2. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, наблюдалась морфометрическая межполушарная асимметрия количества глиоцитов, доказанная на основе однофакторного дисперсионного анализа. В 87% случаев в исследованных участках белого вещества головного мозга количество глиальных клеток в правом полушарии преобладает над количеством клеток глии в левом и только в затылочной доле наблюдалась противоположная картина. Во всех долях мозга имела место следующая глиальная формула: астроцитов - 8,5%, олигодендроцитов - 85%, прочих клеток - 7,5%.

3. Глиоз - реакция глии на повреждение структур головного мозга, направленная на их восстановление и характеризующаяся увеличением, числа глиоцитов с преобладанием астро- или олигодендроцитов. По степени выраженности глиоз можно разделить на слабовыраженный (1400-1700 кл/мм2), умеренно выраженный (1700-2000 кл/мм2) и резко выраженный (> 2000 кл/мм2).

4. Глиоцитопения - это процесс, выражающийся в уменьшении числа глиоцитов с преобладающим поражением астро- или олигодендроцитов и с возможной гипертрофией астроцитов и их отростков, протекающий, как правило, на фоне элективного некроза ткани мозга. По степени выраженности глиоцитопению можно разделить на слабовыраженную(1000-800 кл/мм2), умеренно выраженную (800-500 кл/мм2) и резко выраженную (< 500 кл/мм2).

5. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях и импульсной последовательности Flaer (глиоз по данным МРТ) морфологически имела место глиоцитопения на фоне разрежения нейропиля, а в участках морфологически выявляемого глйоза MP-сигнал не изменялся.

6. Особенностями реакций глии при рассеянном склерозе являются резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов при значительно измененной глиальной формуле (астроцитов - 46%, олигодендроцитов - 40%, прочих клеток - 14%).

7. Сахарный диабет характеризуется гипертрофией астроцитов и появлением их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для проведения клинико-морфологического анализа рекомендуется использовать классификацию глиальных реакций, основанную на выделении диффузного и очагового глиоза и глиоцитопении.

2. Выявление морфометрических характеристик глиальных реакций в головном мозге должно основываться на использовании нового метода подсчета глиоцитов и глиальной формулы, который позволит практикующему патологоанатому при микроскопическом исследовании секционного материала объективно оценивать характер глиальной реакции. Использование полутонких срезов и ЭМ значительно повышает достоверность полученных результатов в определении глиальной формулы.

3. Оценка полученных при подсчете количества клеток глии должна проводиться методом сравнения со средними значениями этих параметров в белом веществе у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, в расчете на 1 мм2. Пересчет этих данных на мм2 позволяет избежать ошибки, связанной с неодинаковыми размерами поля зрения у разных микроскопов при одном и том же увеличении и дает возможность сравнивать результаты, полученные разными авторами.

4. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках глиоза (по данным МРТ) морфологически имели место разрежение нейропиля и глиоцитопения, а в участках морфологически выявляемого глиоза MP-сигнал не изменялся.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПОТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зайчиков, Д. А. Морфометрические характеристики глиальных реакций головного мозга при неврологической патологии /

Д. А. Зайчиков, А. А. Чикуров, О. Н. Гайкова, [и др.] // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. - 2011. - № 2 (34). - С. 60-69.

2. Зайчиков, Д. А. Сравнительная оценка реакции глии при различных неврологических заболеваниях. / Д. А. Зайчиков // Современные проблемы общей и частной патологической анатомии: Сборник материалов научно-практической конференции - СПб.: ВМедА, 2009. - С. 53-54

3. Гайкова, О. Н. Морфологичская характеристика глии при деменции альцгеймерского типа (электронно-микроскопическое исследование) / О. Н. Гайкова, Д. А. Зайчиков, JI. С. Онищенко // Бюллетень ФЦ сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова - СПб.: 2010. № 2. - С. 44

4. Онищенко, Л. С. Ультраструктурные и патоморфо-логические изменения глиоцитов и нервных волокон белого вещества головного мозга при опиондной наркомании в сочетании со СПИДом. / Л. С. Онищенко, О. Н. Гайкова, Д. А. Зайчиков, [и др.] // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад.- 2010. №4 (32). Приложение С.68-69

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЦ - астроцит

БА - болезнь Альцгеймера

ГФ - глиальная формула

ДЭ - дисциркуляторная энцефалопатия

ИГХ - иммуногистохимия

МНБВ - макроскопически неизмененное белое вещество

МРТ - магнитно-резонансная томография

MB - миелиновое волокно

ОДЦ - олигодендроцит

ОН - опиоидная наркомания

PC - рассеянный склероз

СД - сахарный диабет

СПИД - синдром приобретенного иммунного дефицита ЦНС - центральная нервная система ЭМ - электронная микроскопия

Формат 60*84/16 Заказ №328

Подписано в печать o3.osji . Объем 1 п.л. Тираж 100 эю.

Типография ВМедА, 194044, СПб, ул. Академика Лебедева, д. 6.

Актуальность проблемы. Со времен Р. Вирхова остаются до конца не выясненными функции глии. Изучению ее роли в патогенезе неврологических заболеваний посвящено немало научных работ, однако до сих пор не сложилось единого мнения о трактовке функциональных и морфологических изменений связанных с конкретной нозологией. Более того, существующие классификации глиальных реакций не удовлетворяют практическим требованиям и вызывают споры между отдельными научными школами. Если некоторые авторы считают глиоз практически обязательным компонентом морфологической картины большинства неврологических заболеваний, в том числе и височной эпилепсии (Боголепов Н. Н., Матвеев А. С., 1973, Hamberger A. et al., 1993 и др.), то в других источниках он фигурирует как редкое явление при тех же патологиях. Так, Fried I. и соавт. (1995) его находили в 4% наблюдений; Wolf Н. К. и соавт. (1993), исследовав материал, полученный у 63 больных, оперированных по поводу височной эпилепсии, констатировали глиоз коры только в 11%.

До последнего времени считалось, что за основные функции мозга несут ответственность только нейроны. Сейчас стало ясно, что нельзя деятельность нейрона рассматривать в отрыве от глиальных элементов, которые тоже участвуют в активных процессах в мозге. Нейрон и нейроглия - это единая в функциональном отношении динамическая система (Новожилова А. П., 1993).

После того, как было доказано участие астроцитов в осуществлении ряда фундаментальных процессов, таких как пре- и постнатальный нейрогенез, поддержание трофики нейронов, обеспечение пластичности нервной системы, участие в межнейронной интеграции и регуляции синаптической эффективности (Бабминдра В. П., Брагина Т. А., 1982;

Котляр Б.М., 1986, Новожилова А. П., 1993; Ройтбак А. И., 1993; Vernadakis А., 1996; Haydon P. G., 2000; Ransom В. et al., 2003), интерес к нейроглии резко возрос.

Дальнейший прогресс в морфологических исследованиях нейроглии несомненно будет способствовать более полным представлениям о структуре, функции и химизме нервной системы. Необходим активный поиск новых всесторонних комплексных подходов в изучении этих клеток. Одним из них является анализ реакции астроцитов (АД) и олигодендроцитов (ОДЦ) у неврологических больных. Большинство авторов, исследовавших морфологические изменения головного мозга, отмечали наличие глиоза. Так как основная масса работ посвящена изучению коры головного мозга (Новожилова А. П., 1993; Ройтбак А. И., 1993; Auld D. S., Robitaille R., 2003), то и глиальные реакции рассматривались чаще всего в сером веществе. В то же время, при изучении многих неврологических заболеваний, патология белого вещества считалась одним из важных, а иногда и ведущим морфологическим проявлением заболевания. Единичные работы, где наряду с корой изучалось и белое вещество, не могут дать полного представления о частоте и выраженности глиоза в нем, а также об участии различного рода клеток (преимущественно глиального ряда) в формировании очагов глиоза.

Таким образом, актуальность работы по изучению морфологических и морфометрических изменений клеток глии в белом веществе головного мозга в норме и при неврологических заболеваниях связана с несколькими аспектами:

1. Недостаточность изученности белого вещества головного мозга как в норме, так и при патологии ЦНС.

2. Разноречивость мнений о трактовке функциональных и морфологических изменений связанных с конкретной нозологией.

3. Отсутствие представления о частоте и выраженности глиоза в белом веществе головного мозга, а также об участии АЦ и ОДЦ в формировании очагов глиоза.

4. Существующие классификации глиальных реакций не удовлетворяют практическим требованиям.

Цель исследования: комплексная морфологическая оценка реакций глии в белом веществе головного мозга при некоторых неврологических заболеваниях.

Задачи исследования:

1. Изучить морфологию и провести морфометрию клеток глии в белом веществе различных отделов головного мозга в группе сравнения.

2. Определить характер и направленность глиальных реакций при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

3. Исследовать процентное соотношение глиальных клеток (глиальную формулу) в белом веществе головного мозга у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии и при неврологических заболеваниях.

4. Изучить особенности глиальной реакции при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

Научная новизна.

Впервые была дана комплексная морфологическая оценка клеток глии в белом веществе головного мозга человека в (относительной) норме. Обнаружена морфологическая асимметрия головного мозга. Определены характер и направленность глиальных реакций. Введено новое понятие -«глиоцитопения», обратное «глиозу». Впервые разработана классификация глиальных реакций и выделено две их основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение количества глиоцитов). Показано, что оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Выявлено, что глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов по сравнению с нормой, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

Впервые разработан и внедрен новый метод количественной оценки состояния глии с определением глиальной формулы.

Показано, что очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. Установлено уменьшение количества глиальных клеток в участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях (ВИ) и импульсной последовательности (ИП) Flaer, что является на МРТ признаком глиоза, и изменения МР-сигнала отсутствуют в тех участках, где гистологически выявляется глиоз.

Практическая значимость.

Разработанный новый метод подсчета глиоцитов и глиальной формулы позволит практикующему патологоанатому при микроскопическом исследовании секционного материала объективно оценивать глиальную реакцию.

Полученные средние показатели значения числа клеток глии в белом веществе в расчете на 1 мм2 у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, дают возможность сравнивать результаты разных авторов.

Предложенная классификация глиальных реакций позволяет корректно оценивать полученные данные и использовать их при проведении клинико-морфологических сопоставлений.

Апробация работы.

Основные положения диссертационного исследования доложены и обсуждены на Российской научно-практической конференции «Актуальные нейродегенеративные заболевания XXI века» (2010), на межкафедральном совещании в составе кафедры патологической анатомии ВМедА, Центральной патологоанатомической лаборатории (Министерства обороны Российской Федерации) ВМедА и лаборатории электронной микроскопии и гистохимии ВМедА (2011), на заседании научного общества Санкт-Петербургской ассоциации патологоанатомов (2011).

По теме диссертационного исследования опубликовано 4 печатных работы, в том числе 1 из них в рецензируемом журнале из перечня ВАК.

Реализация работы.

Полученные данные реализуются в процессе обучения курсантов факультетов подготовки врачей, слушателей факультета руководящего медицинского состава и патологоанатомов, проходящих специализацию и усовершенствование на кафедре патологической анатомии ВМедА. Методика оценки состояния глии в белом веществе головного мозга используется в патологоанатомическом отделении Центральной патологоанатомической лаборатории (Министерства обороны Российской Федерации) и патогистологической лаборатории кафедры патологической анатомии ВМедА при исследовании секционного материала для постановки гистологического диагноза.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, имеется межполушарная глиоцитарная асимметрия.

2. Глиальные реакции могут быть разделены на две основные группы - глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием (по сравнению с нормой) астроцитов или олигодендроцитов, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

3. Очаги глиоза выявляемые при МРТ не имеют морфологического эквивалента.

4. В зависимости от характера патологии глиальные реакции могут иметь свои особенности. Так, для рассеянного склероза характерны резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов, значительно измененная глиальная формула; для наркомании - увеличение количества дренажных форм олигодендроцитов; для сахарного диабета - гипертрофия астроцитов и появление их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

ВЫВОДЫ

1. Глиальные реакции подразделяются на две основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопению (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов (по сравнению с данными, полученными от умерших, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии), глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

2. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, наблюдалась морфометрическая межполушарная асимметрия количества глиоцитов, доказанная на основе однофакторного дисперсионного анализа. В 87% случаев в исследованных участках белого вещества головного мозга количество глиальных клеток в правом полушарии преобладает над количеством клеток глии в левом и только в затылочной доле наблюдалась противоположная картина. Во всех долях мозга имела место следующая глиальная формула: астроцитов - 8,5%, олигодендроцитов - 84%, прочих клеток - 7,5%.

3. Глиоз - реакция глии на повреждение структур головного мозга, направленная на их восстановление и характеризующаяся увеличением числа глиоцитов с преобладанием астро- или олигодендроцитов. По степени выраженности глиоз можно разделить на слабовыраженный (14001700 кл/мм2), умеренно выраженный (1700-2000 кл/мм2) и резко выраженный (> 2000 кл/мм2).

4. Глиоцитопения - это процесс, выражающийся в уменьшении числа глиоцитов с преобладающим поражением астро- или олигодендроцитов и с возможной гипертрофией астроцитов и их отростков, протекающий, как правило, на фоне элективного некроза ткани мозга. По степени выраженности глиоцитопению можно разделить на слабовыраженную(1000-800 кл/мм2), умеренно выраженную (800-500 кл/мм2) и резко выраженную (< 500 кл/мм2).

5. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях и импульсной последовательности Flaer (глиоз по данным МРТ) морфологически имела место глиоцитопения на фоне разрежения нейропиля, а в участках морфологически выявляемого глиоза MP-сигнал не изменялся.

6. Особенностями реакций глии при рассеянном склерозе являются резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов при значительно измененной глиальной формуле (астроцитов — 46%, олигодендроцитов - 40%, прочих клеток - 14%).

7. Сахарный диабет характеризуется гипертрофией астроцитов и появлением их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для проведения клинико-морфологического анализа рекомендуется использовать классификацию глиальных реакций, основанную на выделении диффузного и очагового глиоза и глиоцитопении.

2. Выявление морфометрических характеристик глиальных реакций в головном мозге должно основываться на использовании нового метода подсчета глиоцитов и глиальной формулы, который позволит практикующему патологоанатому при микроскопическом исследовании секционного материала объективно оценивать характер глиальной реакции. Использование полутонких срезов и ЭМ значительно повышает достоверность полученных результатов в определении глиальной формулы.

3. Оценка полученных при подсчете количества клеток глии должна проводиться методом сравнения со средними значениями этих параметров в белом веществе у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, в расчете на 1 мм2. Пересчет этих данных на мм2 позволяет избежать ошибки, связанной с неодинаковыми размерами поля зрения у разных микроскопов при одном и том же увеличении и дает возможность сравнивать результаты, полученные разными авторами.

4. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках глиоза (по данным МРТ) морфологически имели место разрежение нейропиля и глиоцитопения, а в участках морфологически выявляемого глиоза MP-сигнал не изменялся.