Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Структурно-функциональная характеристика старой коры головного мозга при алкогольной интоксикации и действии ионизирующего излучения

п О

На правах рукописи

Соколов Дмитрий Александрович

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАРОЙ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ И ДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

14 00 02 - анатомия человека

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Ярославль - 2007

ООЗОВ

003061409

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском испытательном институте военной медицины Министерства обороны РФ, г Москва, в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им Н Н Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель

доктор медицинских наук, профессор Федоров Владимир Петрович Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Шилкин Валентин Викторович, доктор медицинских наук, профессор Краюшкин Александр Иванович

Ведущая организация

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия им С М Кирова Министерства обороны РФ»

Защита состоится «<*££»г в на заседании

диссертационного совета К 208 119 01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ярославская государственная медицинская академия Росздрава» по адресу 150000, г Ярославль, ул Революционная, д 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ярославской государственной медицинской академии Автореферат разослан «_»_2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Румянцева Т А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время ядерная энергетика продолжает интенсивно развиваться, расширяя внедрение ионизирующих излучений в научно-производственную и хозяйственную деятельность человека и представляет существенную угрозу, как для его существования, так и для среды обитания (Ушаков И Б, 2001) Риск облучения сотрудников объектов ядерной энергетики и населения весьма велик и требует тщательной научной разработки вопросов радиационной безопасности Фактический материал, касающийся оценки состояния психофизиологических функций организма, как основы работоспособности, в условиях радиационного поражения представлен рядом работ, освещающих нейрофизиологические аспекты некоторых поведенческих реакций облученных животных, а также клинико-анамнестические данные, полученные при обследовании людей, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации (Арлащенко Н И , 1982, Григорьев Ю Г, 1982, Давыдов Б И, Ушаков И Б, 1987, Владимиров В Г, 1988, Давыдов Б И, Ушаков И Б , Федоров В П , 1991, Ушаков И Б , Карпов В Н , 1997, Ушаков И Б, 2001, Barnes D J, 1971, Kosmierska-Grodzka, 1975) Изучение радиационной патологии головного мозга человека с участием его в эксперименте принципиально невозможно (Бехтерева Н П, 1988) Таким образом, разработка адекватных моделей лучевых реакций нервной системы с помощью некоторых физических и фармакологических средств на основе концепции радиационных синдромосходных состояний на сегодняшний день является актуальной (Арлащенко Н И , Погосов А Ю , 1984, Давыдов Б И , Ушаков И Б , 1987) Методологическая основа этой концепции заключается в выявлении общих закономерностей реагирования анатомо-физиологических систем организма на различные факторы экстремальной интенсивности (Даренская Н Г, Григорьев А Ю, Кузнецова С С, 1984, Ушаков И Б с соавт, 1998) При этом подразумевается наличие стандартных реакций организма на различные воздействия (Копанев В А с соавт, 1988), а также

учитываются особенности развития патологических процессов в ЦНС (Пальцев М А, Аничков Н М, 2001, Ярыгин Н Е, Ярыгин В Н, 1973) Изучение раздельного и комбинированного действия алкоголя и облучения в различных дозах на различных уровнях биологической организации послужило основой для применения этанола в качестве вещества, моделирующего лучевое поражение головного мозга (Давыдов Б И , Ушаков И Б , 1987, Ушаков И Б , 1998)

Структурой, отвечающей за механизмы памяти, внимания, ориентировочного рефлекса, временного обеспечения высшей нервной деятельности, является гиппокамп, принадлежащий к старой коре головного мозга (Боголепова И Н , 1970, МерингТ А , 1974, Виноградова О С., 1975)

В доступной литературе имеются немногочисленные работы, посвященные морфологии гиппокампа при действии ионизирующего излучения в летальных дозах, в то время как сведения, касающиеся комплексной оценки структурно-функциональных изменений, возникающих в гиппокампе при раздельном действии -у-облучения и этанола практически отсутствуют Кроме того, остается не до конца изученной морфогенетическая основа синдромосходных неврологических состояний, развивающихся при действии указанных факторов

Изложенные факты явились отправными для проведения настоящего исследования

Цель исследования

Изучить влияние раздельного действия ионизирующего излучения и этанола на нервные клетки гиппокампа и на основе морфофункционального анализа обосновать неврологические синдромосходные состояния, развивающиеся при раздельном действии изучаемых факторов

Задачи исследования: 1 Исследовать комплекс морфологических и метаболических изменений нейроцитов гиппокампа после раздельного действия тотального т-облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг,

2 Установить дозо-временную зависимость характера распределения различных форм морфологической изменчивости нервных клеток и оценить степень их выраженности при действии изучаемых факторов,

3 Изучить особенности изменения проницаемости гемокапилляров старой коры головного мозга под влиянием действующих факторов,

4 По результатам исследования провести морфогенетическое обоснование синдромосходных состояний, вызываемых действием эквивалентных доз ионизирующего излучения и этанола

Научная новизна исследования

1 Впервые на светооптическом уровне с использованием комплекса обще- и нейрогистологических, гистохимических, морфометрических и статистических методик дана сравнительная морфофункциональная характеристика реакций нейроцитов старой коры головного мозга крыс на раздельное действие ионизирующего излучения и алкогольной интоксикации

2 Показано, что действие указанных факторов вызывает в нейроцитах комплекс неспецифических морфологических изменений, включающих три стадии начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений, имеющих фазную динамику и дозо-временную зависимость от воздействующего фактора

3 Представлено морфогенетическое обоснование радиационных синдромосходных состояний, вызываемых алкоголем, моделирующим ранние лучевые реакции организма

Теоретическая и практическая значимость

Результаты исследования позволят расширить существовавшие ранее представления о морфофункциональных изменениях нейроцитов, а также выявить типовые формы морфологической изменчивости нервных клеток, их распространенность и соотношения в гиппокампе, возникающие при действии на организм ионизирующего излучения и этанола

Полученные данные могут быть использованы в качестве морфофункциональной базы для санитарно-гигиенического нормирования

изучаемых факторов, а также разработки лечебных, профилактических и реабилитационных мероприятий

Полученные результаты могут быть использованы в анатомии человека, нейроморфологии, нейрорадиобиологии, патологической анатомии, токсикологии, наркологии, лучевой терапии, военной и экспериментальной медицине в качестве нейроморфологического эквивалента действия ионизирующего излучения и этанола.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1 Ионизирующее излучение в дозе 87,5 Гр и этанол в дозе 2,25 г/кг вызывают в нейроцитах полей СА] и СА3 гиппокампа белых крыс фазные типовые неспецифические нейроморфологические реакции, которые протекают в три стадии начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений и характеризуются дозо-временной зависимостью

2 Ионизирующее излучение вызывает наиболее выраженные дистрофически-некротические изменения в нейроцитах гиппокампа Воздействие ^-облучения и этанола вызывают разнонаправленные изменения активности аэробных и анаэробных путей извлечения энергии и катаболизма алкоголя, а также проницаемости ГЭБ

3 Морфологической основой неврологических синдромосходных состояний, возникающих при нарушении функции гиппокампа через 3 мин после воздействия ^облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг, являются однотипные структурные и метаболические изменения

Внедрение результатов исследования Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедрах анатомии человека, гистологии, психиатрии с наркологией Воронежской государственной медицинской академии им Н Н Бурденко

Апробация работы Основные положения и выводы диссертации были доложены и обсуждены на V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004), Всероссийской конференции «Механизмы синаптической

передачи», (Москва, 2004), Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга», (Москва, 2005), V съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность), (Москва, 2006), Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006», (Москва, 2006), Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 10-летию медицинского факультета и кафедры анатомии и гистологии человека БелГУ (Белгород, 2006)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 6 - в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав - обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов Материал изложен на 196 страницах, из них 124 -машинописный текст Работа иллюстрирована 7 таблицами и 89 рисунками, 52 из которых - микрофотографии Список литературы насчитывает 323 источника, 187 из которых - отечественные и 136 - зарубежные МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперимент спланирован и проведен в Государственном научно-исследовательском испытательном институте военной медицины МО РФ, г Москва Исследования проводились на 168 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г, в возрасте 2,5-3 месяца В связи с методическими условиями эксперимента животные были объединены в 4 группы (табл 1) Животные контрольных и опытных групп были одного возраста, пола, содержались в обычном виварном режиме

Группу радиационного контроля составляли животные, которые помещались в камеру для облучения, однако излучающую установку не включали

Таблица 1

Распределение животных в экспериментальных группах _по срокам наблюдения_

№№ Группа животных Сроки наблюдения (мин) Итого

п п 3 10 35 60 150 300 600

1 Радиационный контроль 6 6 6 6 6 6 6 42

2 Гамма-облучение в дозе 87,5 Гр 6 6 6 6 6 6 6 42

3 Этаноловый контроль 6 6 6 6 6 6 6 42

4 Этанол в дозе 2,25 г/кг 6 6 6 6 6 6 6 42

Всего 168

Животных второй группы помещали в специальную камеру из оргстекла и облучали у-квантами ^Со (1,25 МэВ) на установке «Хизотрон» (Чехия) в кранио-каудальном направлении Доза облучения составила 87,5 Гр, мощность дозы — 0,86 Гр/мин Дозиметрический контроль облучения осуществлялся клиническим дозиметром 27 012, стержневая камера которого располагалась в поле облучения

Для имитации синдромосходного с т-облучением неврологического статуса использован этанол Экстраполяция с «выходом» на данную величину дозы проведена на основании предварительных экспериментов на крысах, а также результатов совместной аппроксимации данных по выполнению компенсаторного слежения операторами-добровольцами и приматами соответственно при действии этанола (в дозах 0,5-2 г/кг) и облучении в дозах 25-100 Гр (Давыдов Б И , 1987)

В группу этанолового контроля были включены крысы, которым с соблюдением правил асептики производилось однократное внутрибрюшинное введение физиологического раствора

Четвертой группе животных однократно в асептических условиях производили внутрибрюшинную инъекцию 15%-ного раствора этилового спирта в дозе 2,25 г/кг

Эвтаназия животных осуществлялась путем декапитации на гильотине через 3, 10, 35, 60,150, 300 и 600 мин после воздействия изучаемых факторов

Материалом для изучения служила старая кора головного мозга Объектом исследования явились поля CAj и СА3 гиппокампа При выборе объекта исследования отдавалось предпочтение структурам головного мозга, участвующим в обеспечении механизмов памяти, внимания, ориентировочного рефлекса, временного обеспечения высшей нервной деятельности, которые непосредственно зависят от функционального состояния гиппокама Выбор участков мозга для изучения осуществлялся при помощи цитоархитектонических карт (Курепина М М , 1981) При уходе за животными и проведении экспериментов руководствовались базисными нормативными документами рекомендациями комитета по экспериментальной работе с использованием животных при МЗ РФ, рекомендациями ВОЗ, рекомендациями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (Белоусов Ю Б , 2005)

Для проведения морфологических исследований кусочки мозга фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина и смеси Карнуа с последующей заливкой в парафин Другую часть кусочков объединяли в комбинированные блоки по Петрухину В Г и Гайдамакину Н А (1971), замораживали в твердой углекислоте при температуре -70°С, упакованными в алюминиевую фольгу Парафиновые и замороженные срезы толщиной 6 и 20 мкм соответственно обрабатывались обще-, нейрогистологическими и гистохимическими методиками Для изучения цито- и ангиоархитектоники гиппокамповой формации фронтальные парафиновые срезы окрашивали гематоксилином Караци-эозином Более детальную характеристику состояния нервных клеток получали при окрашивании препаратов толуидиновым синим по методу Ниссля (Меркулов Г А, 1969) С целью выявления

морфологических изменений, происходящих в нейронах при действии изучаемых факторов, проводили визуальную оценку характера распределения базофильного вещества в их цитоплазме Производили подсчет нервных клеток с различными типовыми формами морфологической изменчивости, которые выделяли в соответствии с классификацией (Федоров В П с соавт, 2003), согласно которой в нейроцитах различных отделов головного мозга при действии антропогенных факторов различной природы возникают неспецифические типовые морфологические формы пограничной, альтеративной (деструктивной) и адаптационной (компенсаторно-приспособительной) изменчивости Выявление активности ферментов-«маркеров» цикла лимонной кислоты - сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и гликолиза - лактетдегидрогеназы (ЛДГ) проводили тетразолийредуктазными методидками с использованием соответствующего субстрата и соли «нитро-СТ» в модификации Нахласа (Пирс Э , 1964) Активность фермента-«маркера» пентозо-фосфатного пути превращения глюкозы — глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) выявляли по методике (Берстон М, 1965) Активность алкогольдегидрогеназы (АДГ), катализирующей биологическое преобразование этилового спирта, определяли по (Karnovsky М J, Roots L, 1964) С целью изучения транспортной функции эндотелия сосудов проводилось исследование активности щелочной фосфомоноэстеразы (ЩФ) на криостатных срезах после стабилизации мембран при температуре +4°С в смеси равных объемов ацетона и хлороформа (Быков Э Г, 1989) Для выявления ЩФ использовали реакцию азосочетания с а-нафтилфосфатом и прочным синим РР (Берстон М, 1965) Количественное определение активности дегидрогеназ производили плаг-методом с применением спектрофотометрической насадки СФН-10 к микроскопу Биолам-УИ и с использованием зондов диаметром 5-100 мкм Интенсивность проходящего света учитывалась с помощью вольтметра В7-116, соединенного с фотоэлектронным умножителем ФЭУ-79 Активность ферментов определялась в единицах экстинции (е э), которая выражалась в процентах к контролю,

принимаемому за 100% Активность ЩФ оценивали с помощью стереологического метода точечного счета (Автандилов Г Г, 1990) с встроенной сеткой-окуляром (объектив 40, окуляр 7) Подсчитывали число пересечений с участками сосудистой сети, дающих положительную реакцию

Для объективной оценки экспериментального материала использовались различные биометрические методики В срезах, окрашенных по Нисслю, подсчитывали относительную плотность нейронов в поле зрения (Блинков С М , Глезер И И , 1964) Определяли объем тел нейроцитов, их ядер и ядрышек в мкм3, используя формулу V= для структур, аппроксимируемых с

эллипсоидом вращения и V=l/487i(aj3) для образований сфероидальной формы, где a - больший, /3 - меньший диаметры (Блинков С М , Глезер И И , 1964, Автандилов Г Г, 1973, 1990) По данным величины объемов рассчитывали ядерно-цитоплазматические (ЯЦИ) и ядрышко-ядерные (ЯЯИ) индексы Измерения проводились окуляром-линейкой с предварительной калибровкой с помощью объект-микрометра проходящего света ОМП (ГОСТ 7513-55) Названные параметры определяли с учетом 300 нейроцитов у каждого животного на всех этапах наблюдения Объем материала, необходимого для исследования, определяли методом аккумулированных средних (Franchn С D , 1978, Кендал М Дж и др, 1996) Микрофотографирование препаратов производили на микроскопе Микмед-1 со встроенной монохромной фотокамерой «Panasonic» DMC-FX3 при стандартных условиях фотосъемки с различными увеличениями Материалы исследования обработаны методами дескрипционной статистики Для оценки достоверности различий между связанными выборками величин при их нормальном распределении применялся парный t-критерий Стьюдента; при отсутствии нормального распределения вариант использовался непараметрический критерий «Т» Вилкоксона-Манна-Уитни (для связанных выборок) с достоверностью более 95% Материал систематически представлен в таблицах и графиках

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Характеристика нервных клеток в группе биологического контроля.

В связи с методическими особенностями эксперимента было сформировано две контрольные группы животных - «радиационный» и «этаноловый» контроль Однако, структурно-функциональные характеристики нейроцитов гиппокампа крыс названных групп не имели статистически достоверных различий, что позволило объединить их в одну группу биологического контроля

Клетки полей СА1 и САз гиппокампа представлены нормо- (НХ), гипо-(ГО) и гиперхромными (ГР) нейроцитами, а также пикноморфными нейронами (ПМ) и клетками-тенями (КТ) Тела нейронов поля СА, располагаются довольно плотно друг к другу, имеют овальную форму и составляют 15-20 мкм в диаметре Тела нейроцитов поля СА3 располагаются менее плотно, обладают округло-овальной формой, их диаметр не превышает 25-30 мкм Относительная плотность нейронов в поле зрения в зоне СА) гиппокампа равна 17,7±0,37, в зоне САз - 9,3±0,26 Среди нейронов преобладали НХ клетки Их содержание в поле СА1 составляет 58,8%, в поле СА3 - 54,3% от общего количества нейроцитов Этот тип нервных клеток отличается четкими контурами ядра и перикариона Ядра клеток светлые, содержат базофильное ядрышко, занимающее в основном центральное положение Вещество Ниссля мелкими глыбками или пылевидной зернистостью заполняет нейроплазму Распределение базофильно окрашенного рибонуклеопротеидного комплекса достаточно однородное, однако, нередко в области аксонального холмика обнаруживаются мелкие участки просветления цитоплазмы Количественные характеристики НХ нейроцитов представлены в табл 2 ГО нейроциты в контрольной группе составляют 13,2 и 10,9% в полях СА] и СА3 соответственно Клетки этого типа имеют правильную форму ядра и клеточного тела В их цитоплазме обнаруживаются несколько крупных очагов хроматолиза, в целом уровень хроматофилии таких клеток ниже, чем у нормохромных Хроматофильное вещество при этом сохраняется в виде

небольших скоплений вокруг ядра или под цитолеммой Ядро светлое, ядрышко базофильное, расположено в центре Количественные параметры ГО нейроцитов представлены в табл 2

Таблица 2

Морфологическая характеристика нейроцитов гиппокампа крыс

контрольной группы

Исследуемые параметры Поле СА1 | Поле СА3

Типы нейроцитов

НХ ГО ГР НХ ГО ГР

ш 5 и >0 ю О Тело 1305,5± 44,8 1052,2± 44,6 1338,6± 59,2 1739,1± 65,4 1494,7± 68,5 2000,6± 62,4

Ядро 679,5± 18,6 487,1± 21,7 694,1± 29,0 790,3± 33,3 670,6± 31,8 907,9± 33,4

Ядрышко 0,88± 0,04 0,78± 0,03 3,13± 0,09 2,64± 0,13 1,49± 0,07 3,79± 0,19

Индексы ЯЦИ 1,18 0,77 0,82 1,05 0,85 0,87

ЯЯИ 0,0014 0,0018 0,0046 0,0033 0,0026 0,0042

Количество ГР нервных клеток в контрольной группе составляет 12,4 и 19,9% для полей СА] и СА3 соответственно Такие нейроциты сохраняют правильную форму тела и ядра Их цитоплазма обладает повышенной интенсивностью хроматофилии Ядрышки чаще крупные, занимают центральное положение Морфометрические характеристики ГР нейроцитов представлены в табл 2 Среди нейроцитов гиппокампа животных контрольной группы встречались ПМ клетки Их содержание в поле СА, не превышало 4,2%, в поле СА3 - 2,2% Эти нейроны имеют неправильную форму клеточного тела Ядро сморщено, отличается сильной гиперхромией и чаще всего не визуализируется У ПМ нейроцитов нередко окрашивается аксон, имеющий прямую или зигзагообразную форму Иногда в центре нейроцита наблюдаются участки с пониженной хроматофилией КТ составляют 11,4 и 12,7% в полях СА| и СА3 соответственно Они имеют нечеткие контуры клеточного тела, различный уровень хроматофилии Ядро и ядрышко в таких клетках не идентифицируются КТ представляют собой фрагменты деструктивно

измененных нейронов Активность ЩФ выявляется на срезах в виде небольших гранул продукта реакции, локализованных в эндотелии микроциркуляторного русла Продукт реакции дегидрогеназ (СДГ, ЛДГ, Г-6-ФДГ, АДГ) идентифицируется в виде равномерно распределенных мелких гранул диформазана Количественные показатели активности ферментов представлены в табл 3

Таблица 3

Активность ферментов в нейроцитах гиппокампа животных

_контрольной группы (в е э )_

Поля гиппокампа Ферменты

ЩФ СДГ ЛДГ Г-6-ФДГ АДГ

СА! 3,12±0,041 0,0391± 0,0018 0,0420± 0,0012 0,0233± 0,0011 0,0238± 0,0020

СА3 3,07±0,026 0,0424± 0,0013 0,0364± 0,0017 0,0238± 0,0019 0,0225± 0,0017

Действие ионизирующего излучения в дозе 87,5 Гр Анализируя эффект воздействия ионизирующего излучения на нейроциты полей СА1 и СА3 гиппокампа, были условно выделены три стадии наблюдаемых изменений

Первая стадия начальных изменений соответствует 3-й мин. наблюдения и характеризуется быстрым развитием ответной реакции на острое лучевое воздействие Наблюдается перераспределение содержания различных типов нервных клеток (рис 1) Количество НХ нейроцитов снижается до 33,4 и 36,1% в полях СА1 и СА3 соответственно Одновременно наблюдается увеличение содержания ГО нейронов в поле СА1 до 29,6, в поле СА3 - до 28,2%. Содержание ГР нервных клеток в поле СА[ возрастает до 14,1%, в поле СА3 их численность снижается до 13,3% Количество ПМ нейроцитов и КТ в изучаемых отделах гиппокампа умеренно увеличивается Их содержание в поле СА1 6,3 и 16,6% соответственно, в поле СА3 - 4,7 и 17,7% соответственно Через 3 мин после облучения крыс в изучаемых полях гиппокампа наблюдается достоверное снижение плотности нейронов в поле зрения В зоне

К К 3 3 10 10 3$ 55 60 60 150 150 300 300 6 00 600 СА1 САЗ СА1 САЗ СА1 САЗ СА1 САЗ СЛ1 САЗ СА! САЗ СА1 САЗ СА! СЛЗ

Рис. !. Процентное соотношение различных типов нейроцитов в полях СА, и САз гиппокампа при действии -^облучения в дозе 87,5 Гр. Обозначения: по оси абсцисс - сроки наблюдения в мин.; К - контроль; СА| и САз — цитоархитектонические поля гиппокампа; по оси ординат -содержание нейроцитов в %.

СА1 число нервных клеток равнялось 14,9±0,48 (р<0,01); в зоне САз ~ 8,3±0,23 (р<0,01); в зоне СА3 - 8,3±0,23 (р<0,01). На данном этапе наблюдений в поле СА| НХ нервные клетки реагировали на у-облучение увеличением объемов тела и ядра. Объем ядрышка уменьшался. В поле САЭ объем тела НХ нейроцитов несколько уменьшался, в то время как аналогичный показатель ядра и ядрышка возрастал. ГО нервные клетки поля СА| реагировали резким увеличением объемов тела и ядра и уменьшением объема ядрышка с соответствующими их динамике ЯЦИ и ЯЯИ. В поле САЭ тело и ядро ГО нейроцитов уменьшались в объеме. Значение ЯЦИ в указанный срок возрастало. Объем ядрышка ГО нейронов и значение ЯЯИ увеличивались. ГР нервные клетки полей СА| и СА3 реагировали уменьшением объемов тела и ядра; ЯЦИ возрастал. Таким образом, уменьшение объема нервных клеток происходило в большей степени за счет цитоплазмы. Объем ядрышка в клетках поля СА| уменьшался вместе со значением ЯЯИ; противоположные изменения наблюдались в поле СА3.

I_________ ___ I

Изучаемые энзимологические показатели на данном этапе свидетельствовали об усилении анаэробного гликолиза с привлечением пентозо-фосфатного механизма энергообеспечения клетки Эти процессы сопровождались относительным снижением аэробного метаболизма в цикле лимонной кислоты Кроме того, отмечалась активация катаболизма этанола Более выраженные ферментативные сдвиги были характерны для поля САз В то же время было отмечено усиление активного транспорта веществ через ГЭБ более выраженное в поле С А)

Вторая стадия умеренных деструктивных изменений — протекает с 10-й по 60-ю мин эксперимента В этот период в поле СА1 уменьшается содержание НХ и ГО нейроцитов и КТ, за счет увеличения ГР и ПМ нервных клеток. В поле САз отмечается увеличение количества НХ, ГР и ПМ нейроцитов за счет относительного снижения численности ГО нейроцитов и КТ В нейроцитах нарастают явления хроматолиза, наблюдается микровакуолизация цитоплазмы В некоторых клетках отмечается смещение ядра к периферии Кроме того, наблюдаются некротически измененные нейроциты, вокруг которых обнаруживаются клетки микроглии Относительная плотность нейронов в изучаемых полях гиппокампа в указанные сроки снижалась и к концу 60-й мин наблюдения составляла 12,9±0,42 (р<0,01) и 7,7±0,4 (р<0,01) в полях СА] и СА3 соответственно Изменения объемов тела, ядра и ядрышка нейроцитов изучаемых отделов гиппокампа в указанные сроки носили фазный характер Уменьшение их показателей чередовалось с увеличением изучаемых параметров Отмечались общие черты реагирования нервных клеток полей СА] и СА3 гиппокампа Так к 10-й мин после 7-облучения наблюдалось уменьшение объема тела всех типов клеток, причем значения ЯЦИ в эти сроки в основном возрастали, что свидетельствует об уменьшении объема нервных клеток преимущественно за счет уменьшения их цитоплазмы К 35-й мин было отмечено уменьшение объема ядер всех типов клеток Таким образом, к 35-й мин. наблюдения нейроциты гиппокампа испытывали снижение функциональной активности К 60-й мин в поле СА1 за исключением ГО

клеток объемы тела, ядра и ядрышка НХ и ГР нейронов незначительно увеличивались (р>0,05), но не достигали контрольных значений Такие тенденции в динамике изменений параметров клетки можно интерпретировать как умеренное повышение функциональной активности Через час после воздействия -у-облучения активность СДГ увеличивалась, тогда как ЛДГ, Г-6-ФДГ и АДГ - уменьшалась Это приводит к усилению энергопродукции в цикле трикарбоновых кислот на фоне снижения активности анаэробного гликолиза, пентозо-фосфатного шунта и угнетения катаболизма этанола Значения активности ЩФ в изучаемых отделах гиппокампа убывают относительно предыдущего срока исследования, однако остаются выше контрольного уровня Наблюдается диффузия продукта реакции за пределы микроциркуляторного русла Таким образом повышенная проницаемость ГЭБ в этот период сохраняется за счет деструктивных изменений в стенках микрососудов и более выражена в поле С А]

Третья стадия выраженных некротических изменений длится со 150-й по 600-ю мин пострадиационного периода На протяжении указанных сроков в изучаемых отделах гиппокампа наблюдается уменьшение содержания НХ нейроцитов К 600-й мин их количество соответствует 20,3 и 23,8% в полях СА] и САз соответственно В то же время количество ГО нейронов в поле СА! возрастает до 28,7, в поле СА3 - до 29,8% Увеличивается количество дистрофически и некротически измененных нервных клеток, преимущественно за счет гипохромных форм Дистрофические изменения проявляются по типу гипохромной нейронодистрофии и характеризуются наличием нейроцитов с крупноочаговым, субтотальным или тотальным хроматолизом, вакуолизацией цитоплазмы и ядра, смещением ядра и ядрышка к периферии В поле СА] изменение содержания ГР, ПМ нервных клеток и КТ носит фазный характер Максимальное количество ГР и ПМ клеток регистрируется на 300-й мин и составляет 17,0 и 15,8% соответственно В поле СА3 содержание ГР нервных клеток на данном этапе ниже по сравнению с предыдущими сроками наблюдения Значение их численности убывает до 14,1% Максимальное

количество ПМ клеток (10,2%) устанавливается к 300-й мин Наряду с ПМ нейроцитами некротические изменения нейронов в большей мере представлены КТ, соответствующими стадии колликвационного нейрононекроза Их количество к 600-й мин в поле CAi составляет 23,6%, в поле СА3 — 24,1% Плотность нейронов уменьшается, составляя к концу сроков наблюдения 8,62±0,38 (р<0,01) и 5,7±0,15 (р<0,01) в зонах СА, и СА3 соответственно В результате глубоких некротических изменений, развивающихся при действии 7-облучения, нарушается слоистая структура гиппокампа В поле СА] в указанные сроки исследования наблюдались сходные фазные изменения объемов тела и ядра НХ и ГО нейронов с увеличением их показателей на 150- и 600-й мин и уменьшением на 300-й мин эксперимента Объем ядрышек в этих клетках уменьшался через 150-й мин после облучения и увеличивался к 600-й мин пострадиационного периода Изменения объема ядрышек и значений ЯЯИ были однотипными Со 150-й по 300-ю мин наблюдения изменения объемов тела, ядра и ядрышка ГР нейроцитов носили разнонаправленный характер К 600-й мин эксперимента их параметры увеличивались В поле СА3 объем тела НХ клеток уменьшался к 150-й мин наблюдения, а к 300- и 600-й мин -возрастал Объем ядрышка таких клеток возрастал только к концу сроков наблюдения Динамика изменений ЯЦИ и ЯЯИ соответствовала наблюдаемым изменениями ядра и ядрышка Изменения объемов ГО нейронов характеризовались снижением объемов тела и ядра со 150-й по 300-ю мин наблюдения и последующим их увеличением к 600-й мин эксперимента Значения ЯЦИ менялись в соответствии с изменениями объема ядра на 300 и 600-й мин пострадиационного периода Объем ядрышка, а также значения ЯЯИ после уменьшения к 150-й мин исследования увеличивались с 300-й по 600-ю мин эксперимента Изменение объемов тела, ядра и ядрышка у ГР клеток было однотипным Со 150-й по 300-ю мин наблюдения величина изучаемых показателей уменьшалась, а к 600-й мин их значения возрастали Показатель ЯЦИ увеличивался только к концу сроков наблюдения ЯЯИ менялся в соответствии с динамикой изменений объема ядрышка Наблюдаемое

к 600-й мин увеличение значений объемов тела, ядра и ядрышка ГР нейроцитов в поле СА3 выше контрольного уровня может быть интерпретировано как начальное проявление регенерационной гипертрофии Действие этанола в дозе 2,25 г/кг При действии этилового алкоголя на нейроциты полей СА1 и СА3 гиппокампа также выделено три стадии наблюдаемых изменений начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений

Первая стадия начальных изменений ограничивается 3-й мин наблюдения Количество НХ нервных клеток снижалось до 35,1 и 45,2% в полях СА1 и СА3 соответственно (рис 2) Содержание ГО, ПМ нейроцитов и КТ возрастало и составляло 29,6 и 28,2%, 6,3 и 4,4%, 16,6 и 17,7% в полях СА! и СА3 соответственно Численность ГР клеток в поле СА1 увеличивалось до 14,1%, в поле СА3 — снижалось до 13,3% Плотность нейронов в поле СА! уменьшалась до 17,1±0,31 (р<0,01), в поле СА3 - до 9,3±0,45 (р<0,01) В поле СА1 происходило уменьшение объемов тела и ядра НХ и ГР нейроцитов ГО клетки, напротив, реагировали увеличением названных показателей Объем ядрышек всех типов нервных клеток убывал, аналогичные изменения происходили со значением ЯЯИ В поле СА3 объем тела НХ нейронов уменьшался, в то время как аналогичный показатель ядра, так же, как и значение ЯЦИ возрастали ГО и ГР клетки реагировали уменьшением объемов тела, ядра и значений ЯЦИ Объемы ядрышка всех типов клеток вместе со значениями ЯЯИ увеличивались Снижение уровня активности СДГ на данном этапе эксперимента сопровождалось его увеличением для ЛДГ, Г-6-ФДГ и АДГ, что свидетельствовало об угнетении аэробного метаболизма в цикле трикарбоновых кислот на фоне активации процессов анаэробного гликолиза, пентозофосфатного пути превращения глюкозы и катаболизма этанола Понижение активности ЩФ соответствовало угнетению транспортной функции ГЭБ, преимущественно в поле СА3

CAL CAJ СЛ1 САЗ CAI CAI СЛ1 CA3 CAI СЛЗ CAI CA3 CAI СЛЗ CAI CAÍ

Рис. 2. Процентное соотношение различных типов нейроцитов в полях СА[ и САз гиппокампа при действии этанола в дозе 2,25 г/кг. Обозначения (см, рис. 1).

Вторая стадия умеренных деструктивных изменений объединяла 10-, 35-и 60-ю мин. наблюдения после воздействия алкоголя. В этот период в нейроцитах гиппокампа преобладали дистрофические изменения. В поле СА, количество НХ нервных клеток уменьшалось и через час после облучения составляло 3i,7%. Содержание ГО клеток было ниже по сравнению с предыдущим этапом исследования, однако значения превышали контрольный показатель и варьировали от 18,6 (на 10-й мин.) до 24,4% (на 35-й мин.). Численность ГР нейронов в целом увеличивалась, достигая максимального значения (23,5%) уже на 10-й мин. эксперимента. Содержание ПМ нейронов и КТ к концу названного этапа возрастало и составляло 13,2 и 14,5% соответственно. В поле СА3 численность НХ клеток убывала до 31,2%. Изменение количества ГО нейронов в указанные сроки носило фазный характер и в целом не превышало показателя на предыдущем этапе исследования, приближаясь к нему на 60-й мин. наблюдения (17,0%). Содержание ГР нервных клеток было выше, как по сравнению с контролем, так и с предыдущим сроком наблюдения. К 10-й мин. число ГР нейронов достигало 15,4%, Количество ПМ

нейроцитов и КТ возрастало с 8,1 до 8,8 и с 24,2 до 28,5% соответственно Плотность нервных клеток в названные сроки убывала, достигая к 60-й мин наблюдения в поле СА, 12,3±0,27 (р<0,01), в поле СА3 7,2±0,34 (р<0,01) В поле СЛ[ к 10-й мин эксперимента отмечалось увеличение объемов тела и ядра НХ и ГР нейроцитов Значения их ЯЦИ и ЯЯИ возрастали Аналогичные параметры ГО нейронов уменьшались Объем ядрышка всех типов нервных клеток возрастал, соответствующим образом менялись значения ЯЯИ На 35-й мин эксперимента наблюдалось уменьшение объемов тела, ядра и ядрышка всех типов нейроцитов К 60-й мин было отмечено увеличение объемов ядра и тела НХ нервных клеток Тело ГО нейроцитов увеличивалось в объеме, в то время как ядро уменьшалось В ГР нейронах отмечалось уменьшение объемов тела и ядра Объем ядрышка всех типов нейроцитов к 60-й мин убывал В поле САз в указанные сроки прослеживалась общая тенденция к увеличению объемов тела и ядра, сопровождаемая уменьшением объема ядрышка нейроцитов Активность СДГ к 60-й мин немного возрастала, не превышая контрольного значения Уровень активности ЛДГ и АДГ увеличивался, тогда как Г-6-ФДГ - убывал, оставаясь выше контроля Таким образом, умеренное увеличение аэробного метаболизма в цикле лимонной кислоты, не превышающее контрольный уровень, сопровождалось существенным увеличением интенсивности анаэробного гликолиза, пентозо-фосфатного пути превращения углеводов и катаболизма этанола Снижение активности ЩФ соответствует ограничению механизмов активного транспорта веществ через ГЭБ

Третья стадия выраженных деструктивных изменений соответствовала промежутку со 150-й по 600-ю мин эксперимента и характеризовалась развитием деструктивных изменений в нейронах гиппокампа В поле СА1 численность НХ нейронов колебалась в пределах 33,8% (на 150-й мин) - 29 (на 300-й мин ) Содержание ГО и ПМ нервных клеток возрастало и к 600-й мин составляло 29,8 и 11,0% соответственно Количество ГР нейроцитов снижалось до 12,7% к концу сроков наблюдения Содержание КТ на 300-й мин

наблюдения было максимальным, достигая 16,6% В поле САз количество НХ нейроцитов варьировало от 27,4 (на 150-й мин) до 32,2% (на 300-й мин) Численность ГО клеток колебалась в пределах 19,5 (через 150 мин) и 14,8% (через 300 мин), количество ГР изменялось от 17,7 (через 150 мин) до 15,3 (через 150 мин ) Содержание ПМ нейроцитов увеличивалось, достигая к 600-й мин наблюдения 14,2% Число КТ к указанному сроку уменьшалось до 24,6% В изучаемых отделах гиппокампа среди деструктивно измененных клеток преобладали нейроны с признаками колликвационного нейрононекроза Характерной особенностью заключительного этапа алкогольной интоксикации было относительное увеличение объемов тела, ядра и ядрышка НХ, ГО и ГР нервных клеток с 300-й по 600-ю мин эксперимента Таким образом, через 600 мин после введения этанола развиваются начальные признаки компенсаторно-приспособительных изменений, протекающие по типу регенерационной гипертрофии

Выводы

1 Воздействие ионизирующего излучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг вызывают в нейроцитах полей CAi и СА3 гиппокампа развитие комплекса неспецифических морфофункциональных изменений, которые включают три стадии начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений и заключаются в перераспределении соотношения различных форм морфологической изменчивости нервных клеток, фазном изменении объемов тела, ядра и ядрышка нейроцитов, характер и степень выраженности изменений зависит от интенсивности действующего фактора и времени после прекращения его воздействия

2 Под влиянием изученных факторов происходит уменьшение численности нейронов, увеличивается содержание нервных клеток с пограничными изменениями по гипохромному типу, а также нейроцитов с альтеративными изменениями, соответствующими коагуляционному и колликвационному нейрононекрозам

3 Ионизирующее излучение в дозе 87,5 Гр вызывает в пострадиационном периоде глубокие дистрофически-некротические изменения, нарастающие к концу срока наблюдения, действие этилового алкоголя в дозе 2,25 г/кг сопровождается менее выраженными процессами альтерации

4 Через час после -^облучения в дозе 87,5 Гр повышается активность ключевого фермента цикла лимонной кислоты (СДГ) в сочетании с угнетением активности ферментов-«маркеров» гликолиза (ЛДГ), пентозо-фосфатного пути превращения углеводов (Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола Проницаемость ГЭБ возрастает и более выражена в поле СА] В те же сроки этанол в дозе 2,25 г/кг вызывает угнетение энергопродукции в цикле Кребса (СДГ), а также активацию ферментов, катализирующих анаэробные пути превращения глюкозы (ЛДГ, Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола Наблюдается ограничение транспортной функции эндотелия капилляров старой коры головного мозга, преимущественно в поле САз

5 К нейроморфологическим признакам, неврологических синдромосходных состояний, возникающих при нарушении функции гиппокампа через 3 мин после действия т-облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг, относятся обнаруживаемые однотипные изменения в соотношении различных форм нейроцитов, сходные морфометрические параметры тела, ядра и ядрышка гипохромных нейроцитов в поле СА| а также нормо-, гипо- и гиперхромных клеток в поле СА3, снижение активности ключевого фермента аэробного метаболизма в цикле лимонной кислоты, повышение активности ферментов-«маркеров» гликолиза (ЛДГ), пентозофосфатного шунта (Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Соколов Д А , Федоров Н В Структурно-функциональные изменения нейроцитов гиппокампа при алкогольной интоксикации // Системный анализ и управление в биомедицинских системах «Приложение» - 2003 - Т 2, № 2 -С 14-15

2 Ильичева В Н , Соколов Д А Морфофункциональная характеристика иейроцитов древней и старой коры головного мозга крыс при действии этанола // Морфологические ведомости - 2004 - № 1-2 - С 43

3 Ильичева В Н, Соколов Д А Морфологические формы физиологической изменчивости нейроцитов архео- и палеокортекса у белых крыс // Механизмы синаптической передачи матер Всероссийск конф — М Изд-во «Икар», 2004 -С 40

4 Ильичева В Н, Соколов Д А, Федоров Н В Структурно-метаболические изменения архео- и палеокортекса белых крыс при действии антропогенных факторов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах Специальный выпуск -2004 -Т 3,№3 -С 21-22

5 Соколов Д А , Ильичева В Н Морфологические аспекты пластичности некоторых отделов коры головного мозга // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга сб статей Всероссийск научн конф с международн участ - Москва, 2005 — С 251-253

6 Федоров В П , Ушаков И Б , Саурина О С , Петров А В , Соколов Д А Пластичность синапсов при радиационном поражении головного мозга // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга сб. статей Всероссийск научн конф с международн участ - Москва, 2005 - С 282-285

7 Соколов Д А, Федоров В П Структурно-функциональная характеристика гиппокампа (краткий обзор литературы) // Системный анализ и управление в биомедицинских системах Специальный выпуск - 2005 - Т 4, № 3 - С 24-36

8 Соколов Д А, Федоров В П, Ильичева В Н, Бавыкин Д В Некоторые морфологические аспекты синдромосходных состояний в нейрорадиобиологии // V съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность), Москва, 10-14 апреля 2006 г - Т 2 - М , 2006 - С 19

9 Соколов Д А , Федоров В П , Петров А В , Ильичева В Н Некоторые редкие формы адаптационной изменчивости центральной нервной системы // Морфология -2006 -Т 129, №4 - С 117

10 Соколов Д А Активность ферментов-«маркеров» биоэнергетического обмена в старой коре головного мозга при лучевом поражении и острой алкогольной интоксикации // Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006 матер Всероссийск конф с международн участ -М ИЗПЦ «Информкнига», 2006 - С 301-303

11 Соколов Д А , Ильичева В Н Гистоэнзимологическая характеристика проницаемости гемокапилляров старой и древней коры головного мозга при алкогольной интоксикации и действии ионизирующего излучения // Актуальные вопросы эволюционной, возрастной и экологической морфологии матер Всеросс научн конф с международн участ, посвящ 10-летию мед ф-та и каф анатомии и гистологии человека БелГУ, Белгород, 17-18 октября 2006 г , под ред Е Н Крикуна - Белгород Изд-во БелГУ, 2006 - С 66

12 Соколов Д А, Федоров В П Некоторые морфогенетические механизмы восприятия времени // Системный анализ и управление в биомедицинских системах -2006 -Т 5, №4 - С 681-686

Список принятых сокращений

АДГ - алкогольдегидрогеназа, ГО - гипохромные, ГР - гиперхромные,

Г-6-ФДГ - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа,

ГЭБ - гематоэнцефалический барьер,

е э — единицы экстинции,

КТ — клетки-тени,

ЛДГ - лактатдегидрогеназа,

НХ - нормохромные нейроциты,

ПМ - пикноморфные,

СДГ - сукцинатдегидрогеназа,

ЩФ - щелочная фосфатаза,

ЯЦИ — ядерно-цитоплазматический индекс,

ЯЯИ - ядрышко-ядерный индекс

Лицензия ПЛД № 32-41 Подписано в печать^? 2007 г Формат 60x84 1/16 Печать принтерная Гарнитура «Тайме» Заказ Тираж 100 экз

Отпечатано в ОАО «Старооскольская типография», 309530, г Старый Оскол Белгородской области, ул Калинина, 2а

Актуальность проблемы. После крупнейшей в истории человечества техногенной радиационной катастрофы на Чернобыльской АЭС прошло более 20 лет. За эти годы, прежде всего в странах, в наибольшей степени подвергшихся радиационному воздействию (Белоруссия, Россия, Украина), были поставлены и решены существенной значимости проблемы по преодолению последствий катастрофы и предотвращению ее в будущем [70]. Однако и в настоящее время ядерная энергетика не прекращает своего интенсивного развития, расширяя внедрение ионизирующих излучений в научно-производственную и хозяйственную деятельность человека и представляет существенную угрозу, как для его существования, так и для среды обитания. Риск облучения сотрудников объектов ядерной энергетики и населения весьма велик, и требует тщательной научной разработки вопросов радиационной безопасности. Фактический материал, касающийся оценки состояния психофизиологических функций организма как основы работоспособности, в условиях радиационного поражения ограничен рядом работ, освещающих лишь некоторые поведенческие реакции облученных животных и клинико-анамнестические данные, полученные при обследовании людей, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации [13, 53, 56, 46, 57, 160, 184, 200, 272]. Изучение радиационной патологии головного мозга человека с участием его в эксперименте принципиально невозможно [26], в связи с этим актуальной представляется разработка адекватных моделей лучевых реакций нервной системы с помощью некоторых физических и фармакологических средств на основе концепции радиационных синдромосходных состояний [14, 56]. Ее методологическая основа заключается в выявлении общих закономерностей реагирования анатомо-физиологических систем организма на различные факторы экстремальной интенсивности [58, 125]. При этом подразумевается наличие стандартных реакций организма на различные воздействия [78], а также учитываются особенности развития патологических процессов в ЦНС [187, 113]. Изучение раздельного и комбинированного действия алкоголя и облучения в различных дозах на различных уровнях биологической организации послужило основой для применения этанола в качестве вещества, моделирующего лучевое поражение головного мозга [56]. Алкоголь обладает уникальным спектром действия, не оставляя безучастной ни одну функциональную систему целостного организма [125].

Структурой, отвечающей за механизмы памяти, внимания, ориентировочного рефлекса, временного обеспечения высшей нервной деятельности, является гиппокамп, принадлежащий к старой коре головного мозга [31, 98, 45].

В- доступной литературе имеются немногочисленные работы, посвященные морфологии гиппокампа при острой алкогольной интоксикации и действии ионизирующего излучения в летальных дозах, в то время как сведения, касающиеся комплексной оценки структурно-функциональных изменений, возникающих в гиппокампе под влиянием указанных факторов практически отсутствуют. Кроме того, остается не до конца изученной морфогенетическая основа синдромосходных неврологических состояний, развивающихся при действии изучаемых факторов.

Таким образом, изучение структурно-функциональных изменений, развивающихся в старой коре головного мозга при раздельном действии ионизирующего излучения и этанола как синдромосходной модели лучевого поражения с одной стороны позволит получить новые данные в области экологической нейроморфологии, с другой послужит изучению морфогенетических основ синдромосходных состояний.

С учетом вышеизложенного определены следующие цели настоящей работы:

Изучить влияние раздельного действия ионизирующего излучения и этанола на нервные клетки гиппокампа и на основе морфофункционального анализа обосновать неврологические синдромосходные состояния, развивающиеся при раздельном действии изучаемых факторов.

Исходя из целей работы поставлены следующие задачи:

1. Исследовать комплекс морфологических и метаболических изменений нейроцитов гиппокампа после раздельного действия тотального у-облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг;

2. Установить дозо-временную зависимость характера распределения различных форм морфологической изменчивости нервных клеток и оценить степень их выраженности при действии изучаемых факторов;

3. Изучить особенности изменения проницаемости гемокапилляров старой коры головного мозга под влиянием действующих факторов;

4. По результатам исследования провести морфогенетическое обоснование синдромосходных состояний, вызываемых действием эквивалентных доз ионизирующего излучения и этанола.

Научная новизна

Впервые на светооптическом уровне с использованием комплекса обще- и нейрогистологических, гистохимических, морфометрических и статистических методик дана сравнительная морфофункциональная характеристика реакций нейроцитов старой коры головного мозга крыс на действие ионизирующего излучения и алкогольной интоксикации. Показано, что действие указанных факторов вызывает в нейроцитах комплекс неспецифических морфологических изменений, включающих три стадии: начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений, имеющих фазную динамику и дозо-временную зависимость от воздействующего фактора. Впервые представлено морфогенетическое обоснование синдромосходных состояний, развивающихся при нарушениях функции гиппокампа вызываемых раздельным действием ионизирующего излучения и алкоголя, моделирующего ранние лучевые реакции организма.

Теоретическая и практическая значимость

Полученные результаты исследования представляют определенный практический и теоретический интерес при изучении механизма действия ионизирующего излучения и этанола на старую кору головного мозга и могут служить основой при дальнейшем изучении радиационных синдромосходных состояний.

Результаты исследования позволят расширить существовавшие ранее представления о морфофункциональных изменениях и выявить типовые формы морфологической изменчивости нервных клеток, их распространенность и соотношения в старой коре головного мозга, возникающие при действии на организм изучаемых факторов.

Полученные данные могут быть использованы в качестве морфофункциональной базы для санитарно-гигиенического нормирования изучаемых факторов, а также разработки лечебных, профилактических и реабилитационных мероприятий.

Полученные результаты могут быть использованы в анатомии человека, нейроморфологии, нейрорадиобиологии, патологической анатомии, токсикологии, наркологии, а также лучевой терапии, военной и экспериментальной медицине в качестве нейроморфологического эквивалента действия ионизирующего излучения и этанола.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Ионизирующее излучение в дозе 87,5 Гр и этанол в дозе 2,25 г/кг вызывают в нейроцитах полей СА] и СА3 гиппокампа белых крыс фазные типовые неспецифические нейроморфологические реакции, которые протекают в три стадии: начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений и характеризуются дозо-временной зависимостью.

2. Ионизирующее излучение вызывает наиболее выраженные дистрофически-некротические изменения в нейроцитах гиппокампа. Воздействие у-облучения и этанола вызывают разнонаправленные изменения активности аэробных и анаэробных путей извлечения энергии и катаболизма алкоголя, а также проницаемости ГЭБ.

3. Морфологической основой неврологических синдромосходных состояний, возникающих при нарушении функции гиппокампа через 3 мин. после воздействия у-облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг, являются однотипные структурные и метаболические изменения.

Апробация результатов исследования прошла на совместной межкафедральной конференции кафедр анатомии человека, гистологии, патологической анатомии Воронежской государственной медицинской академии им. Н. Н. Бурденко.

Основные положения и выводы диссертации были доложены и обсуждены на: V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004); Всероссийской конференции «Механизмы синаптической передачи», (Москва, 2004); Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга», (Москва, 2005); V съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность), (Москва, 2006); Всероссийской конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006», (Москва, 2006); Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 10-летию медицинского факультета и кафедры анатомии и гистологии человека БелГУ (Белгород, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 12 - в центральной печати, 6 - в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ.

Личный вклад автора

Все приведенные в диссертации экспериментальные данные были получены, обработаны и проанализированы автором. Им обобщены полученные результаты и сделаны выводы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав - обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований; заключения, выводов. Материал изложен на 124 страницах машинописи. Работа иллюстрирована 7-ю таблицами и 89-ю рисунками, 52 из которых -микрофотографии. Список литературы насчитывает 323 источника, 187 из которых - отечественные и 136 - зарубежные.

выводы

1. Воздействие ионизирующего излучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг вызывают в нейроцитах полей CAj и СА3 гиппокампа развитие комплекса неспецифических морфофункциональных изменений, которые включают три стадии: начальных, умеренных деструктивных и выраженных деструктивных изменений и заключаются в перераспределении соотношения различных форм морфологической изменчивости нервных клеток, фазном изменении объемов тела, ядра и ядрышка нейроцитов; характер и степень выраженности изменений зависит от интенсивности действующего фактора и времени после прекращения его воздействия. '

2. Под влиянием изученных факторов происходит уменьшение численности нейронов; увеличивается содержание нервных клеток с пограничными изменениями по гипохромному типу, а также нейроцитов с альтеративными изменениями, соответствующими коагуляционному и колликвационному нейрононекрозам.

3. Ионизирующее излучение в дозе 87,5 Гр вызывает в пострадиационном периоде глубокие дистрофически-некротические изменения, нарастающие к концу срока наблюдения; действие этилового алкоголя в дозе 2,25 г/кг сопровождается менее выраженными процессами альтерации.

4. Через час после у-облучения в дозе 87,5 Гр повышается активность ключевого фермента цикла лимонной кислоты (СДГ) в сочетании с I угнетением активности ферментов-«маркеров» гликолиза (ЛДГ), пентозо-фосфатного пути превращения углеводов (Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола. Проницаемость ГЭБ возрастает и более выражена в поле CAj. В те же сроки этанол в дозе 2,25 г/кг вызывает угнетение энергопродукции в цикле Кребса (СДГ), а также активацию ферментов, катализирующих анаэробные пути превращения глюкозы (ЛДГ, Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола. Наблюдается ограничение транспортной функции эндотелия капилляров старой коры головного мозга, преимущественно в поле СА3.

5. К нейроморфологическим признакам, неврологических синдромосходных состояний, возникающих при нарушении функции гиппокампа через 3 мин. после действия у-облучения в дозе 87,5 Гр и этанола в дозе 2,25 г/кг, относятся обнаруживаемые однотипные изменения в соотношении различных форм нейроцитов, сходные морфометрические параметры тела, ядра и ядрышка гипохромных нейроцитов в поле СА, а также нормо-, гипо- и гиперхромных клеток в поле СА3; снижение активности ключевого фермента аэробного метаболизма в цикле лимонной кислоты, повышение активности ферментов-«маркеров» гликолиза (ЛДГ), пентозофосфатного шунта (Г-6-ФДГ) и катаболизма этанола.