Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Структурно-функциональные особенности мозжечка при стрессе

На правах рукописи

Емелёва Татьяна Федоровна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОЗЖЕЧКА ПРИ СТРЕССЕ

16.00.02 - патология, онкология и морфология животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Уфа 2005

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный педагогический университет»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Лобанов Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Шакирова Галия Рафгатовна,

кандидат биологических наук, доцент Минибаева Зухра Рашитовна

Ведущая организация:

Башкирский государственный медицинский университет

Защита диссертации состоится ноября 2005 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220. 003. 02 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» (450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан ¿5 октября 2005

г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

Каримов Ф.А.

£006-Y 2.0ЧЧ8

P/fffty

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Внешняя среда на организм человека и животных оказывает как позитивное, так и негативное влияние (Пчеленко Л.Д., 1997; Гурьева АД., 2000). При взаимодействии организма с внешней средой в мозжечок поступает афферентная импульсация с рецепторов кожи, слизистых оболочек, мышц, кровеносных сосудов и внутренних органов. При этом нервно-рефлекторный механизм как отмечается в работах Г.Н. Крыжановского (1997), J.A. Handler et al. (1986), R. Demling et al. (1988) подкрепляется гуморальным. Исследования, проведенные С.Н. Голиковым (1986), И.В. Хру-сталевой и др. (1994), Н.А. Агаджаняном (1996) показывают, что негативные факторы внешней среды способствуют развитию патологических состояний или болезней. Авторы отмечают, что в этих местах, как правило, нарушен кровоток, наблюдаются выраженные явления гипоксии, ацидоза и т.д. В связи с этим, особую актуальность как отмечает Н.К. Шамаев (1996), French S.W. et al. (1993), Chaudhary А .К. et al. (1994), Breslin F.S. et al. (1994) представляют экспериментальные, как наиболее доказательные, исследования по оценке нейротоксического действия факторов окружающей среды и возможные в связи с этим неблагоприятные последствия для функционирования организма.

Развитие головного мозга, как отмечается в работах В.И. Максимовских (1989), Б.Я. Рыжавского (2000), R.S. Miall et al. (1993), а также и мозжечка происходит в течение длительного периода онтогенеза. В процессе их развития наблюдаются критические периоды, связанные с неравномерностью дифференцировки и специализации нейронов (Оганесян Э.А. и др., 1992; Фанарджян В.В., 1992).

Исследования, проведенные Е.А. Лужниковым (1994), А.В. Немцовым (1995), Е.Л. Кашкиной и др. (1996) указывают на значительный рост в нашей стране, особенно в последние десятилетия различного вида наркоманий, токсикоманий и алкоголизма.

В исследованиях М.Е. Иоффе (1991), Д.В. Воробьева и др. (1997), АД. Егорова (2001), S.M. Cheema et al. (1994), M.G. Klug et al. (1996) показано, что частичная гипокинезия является распространенным фактором современности. Изменения в организме в условиях гипокинезии привлекло пристальное внимание исследователей в связи с освоением человеком космоса, но это более всего коснулось сердечно-сосудистой и мышечной систем (Тезов А.А., 1990; Владимирский Б.М. и Сидякин В.К., 1995; Капелько В.И., 2000). Актуальным и далее остается выяснение влияния гипокинезии на инволю-тивные изменения в организме, в том числе и мозжечка, особенно в связи с распространением дистрофических поражений опорно-двигательного аппарата. Остаются, не до конца выяснены возрастные субклеточные изменения в нейронах мозжечка, а также механизмы процессов физиологической и регтаративной регенерации. Остаются не полностью раскрытыми многие ультраструктурные механизмы адаптации нейронов к новым функциональным состояниям при действии факторов внешней среды.

Исходя, из вышеизложенного целью нашей работы явилось исследование структурно-функциональных особенностей мозжечка при адаптации к ограничению подвижности, гипотермии и влиянию алкоголя.

Задачи исследования:

1. Изучить возрастные особенности строения коры мозжечка крыс в норме.

2. Изучить особенности влияния алкоголя, гипотермии и гиподинамии на мозже-

чок крыс.

3. Исследовать особенности патоморфологических изменений мозжечка при сочетанием воздействии внешних факторов.

Научная новизна. Впервые получены экспериментальные данные об особенностях влияния комплекса разных факторов внешней среды на мозжечок. Проведена комплексная оценка циго- и ультраструктуры, прослежены особенности взаимоотношений и влияния нейронов и глиальных клеток мозжечка. Проведена оценка гистохимического состава и микроваскуляризации мозжечка при действии комплекса негативных факторов внешней среды. Прослежены структурно- функциональные особенности реакций разных клеток мозжечка на неблагоприятные факторы.

Теоретическая и практическая значимость. В работе представлены данные структурно-функциональных особенностей мозжечка на разных уровнях его организации при действии внешних негативных факторов, как по отдельности, так и суммарно. Показаны патофизиологические и патоморфологические механизмы адаптации ткани мозжечка к действию некоторых неблагоприятных факторов внешней среды. Выявлены ультраструктурные механизмы процессов регенерации и дисрегенерации

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В мозжечке прослеживаются структурные, гистохимические и ультраструктурные возрастные особенности.

2. Неблагоприятные факторы (алкоголь, гипотермия и гиподинамия) оказывают влияние на структурно-функциональные и ультраструктурные изменения мозжечка

Материалы диссертации доложены:

На Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки», посвященном 60-летию Победы в Великой Отечественной войне (Самара, 2005), на научной международной конференции «Современные проблемы развития физической культуры и спорта» (Екатеринбург, 2005), на Международной научно-практической конференции «Восток-Россия-Запад. Физическая культура и спорт в развитии здоровье формирующих и здоровье сберегающих технологий», посвященной 60-летию Победы в ВОВ и 75-летию Иркутского государственного технического университета (Иркутск, 2005), на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития физической культуры и спорта в новом тысячелетии», посвященной 60-летаю Победы (Кемерово, 2005), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы физического развития учащейся молодежи» (Уфа, 2004), на межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Уфимского филиала УралГАФК «Актуальные вопросы теории и практики физической культуры и спорта» (Уфа, 2004).

Диссертационная работа апробирована на совместном заседании межкафедрального совещания Башкирского государственного педагогического университета « 10 » июня 2005 года.

Публикации: основные результаты диссертации изложены в 5 научных работах, из них 1 монографии и 1 учебно-методическом пособии.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 148 странице компьютерного текста, иллюстрирована 27 рисунками и фотографиями, 2 таблицами.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы - 2-е главы, 2-х глав описания материалов и методов исследования, 5-ти глав собственных исследований, обсужде-

ния полученных результатов, выводов и библиографического указателя: 133 отечественных и 146 зарубежных авторов.

Материалы и методы исследования. Все экспериментальные исследования на крысах проводились в осенне-зимний период в дневное время суток в динамике. Экспериментальная работа проводилась с применением комплексных патоморф алогических исследований, что позволило изучить мозжечок на разных уровнях структурной организации. Изучения мозжечка проводились на материале 18 интактных крыс разного возраста (таблица 1) с массой тела от 35 - 50 до 180 - 210 г. В качестве биологического контроля использовалась группа животных - крыс, которые содержались в обычных условиях вивария. Для каждого эксперимента отбирали животных одинакового возраста и веса. Экспериментальная часть работы проводилась на 77 белых крысах разного пола (таблица 2), массой от 35 - 50 до 180 - 210 г., которые содержались в стандартных условиях (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12. 08. 1977 г., Приказ Минздрава СССР № 1509 от 30 декабря 1983 г.).

Было проведено четыре серии опытов:

1. В первой серии эксперимента крысам вводили алкоголь внутрь желудка с помощью зонда (19 крыс).

2. Во второй серии - крысы содержались при пониженной температуре (19 крыс).

3. В третьей серии—крысы находились в условиях гиподинамии (19 крыс).

4. В четвертой серии - крысы находились в условиях действия сразу всех трех факторов внешней среды - алкогольной комы, пониженной температуры и гиподинамии (20 крыс).

Экспериментальное введение алкоголя крысам осуществлялась в течение 30 суток при ежедневных введениях 20% алкоголя в объеме от ОД до 0,7 - 1,0 мл внутрь желудка с помощью зонда (из расчета 1,0 г 100% этилового спирта на 1 кг массы тела животного). ,

Моделирование условий содержания крыс при пониженной температуре осуществлялось в виварии при температуре окружающей среды + 5-7 0 С .

Экспериментальная гиподинамия осуществлялась содержанием крыс в небольших клетках с ограниченным пространством по сравнению с крысами контрольной группы. Изучение комплексного влияния алкоголя, пониженной температуры и гиподинамии проводилось на крысах содержащихся в небольших клетках в состоянии алкогольного "опьянения" и при пониженной температуре окружающей среды + 5-7 0 С.

Мозжечок крыс в норме изучался с использованием комплекса морфологических, гистохимических и электронно-микроскопических исследований. Проводились ультраструктурные исследования с использованием просвечивающей электронной микроскопии для обнаружения "тонких" структурных и функциональных изменений в клетках и межклеточном матриксе мозжечка крыс. Экспериментальные исследования и последующие наблюдения за состоянием животных, их поведением, двигательной активностью, реакцией (агрессивный или не агрессивный) на внешние раздражители (свет, пищу, воду, своих соседей) проводились в динамике в течение 30 суток. В течение первых двух недель крысы находились под ежедневным наблюдением, затем через каждые 2-3 суток. В каждой экспериментальной группе было по 5 - 7 крыс. Из эксперимента животные выводились на 1, 3, 7, 14 и 30 сутки (передозировкой наркоза). Клеточные и ультраструктурные элементы мозжечка крыс изучались с помощью гистологических

методов - окрашиванием препаратов гематоксилин - эозином, гистохимических методов - окрашиванием стандартных гистологических срезов метиленовой синью и толуи-диновым синим. Исследование протеогликанов и гликозаминогликанов (ГАГ) проводилось на стандартных гистологических криостатных срезах. Проводилась дифференци-ровка разных классов ГАГ окрашиванием альциановым синим при разных рН и моляр-ностях (MgCL^) с последующим метилированием и ферментативным контролем. Затем эти срезы исследовались на анализаторе фореограмм - АФ-2 и проводился полуколичественный анализ. Использовалась просвечивающая электронная микроскопия для изучения ультраструктурных особенностей клеток, внутриклеточных структур и межклеточного вещества мозжечка крыс (таблица 2). Изучение кровеносных сосудов микро-циркуляторного русла, особенностей клеточного состава мозжечка нами проводилось при окрашивании препаратов гематоксилин - эозином, импрегнацией азотно-кислым серебром по В.В. Куприянову, с помощью электронной микроскопии. Материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина на фосфатном буфере при рН 7,2-7,6. Для трансмиссионной электронной микроскопии брали материал размером 1x1 мм, фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида на фосфатном буфере, при рН 7,27,4 с последующей дофиксацией в 1% растворе четырехокиси осмия (0,04) в течение одного часа Затем обезвоживания в спиртах возрастающей концентрацией от 50 - до 96% и помещали в ацетон. Образцы заливали смолой ЭПОН - 812. Ультратонкие срезы готовились на ультратоме LKB - III, которые затем контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца по Рейнольдсу. Исследование экспериментального материала производили при помощи трансмиссионного электронного микроскопа ЭМВ - 100 БР или JEM - 100S, при ускоряющем напряжении 75 кВ и 90 кВ.

Результаты обрабатывались в операционной среде WINDOWS ХР, системе электронных таблиц EXCEL ХР в составе интегрированной офисной системы, включающей редактор текста WORD ХР.

Таблица 1.

Сводные данные по материалу и методике исследований

Методы Объект исследования

исследования Мозжечок крыс

Образцы Препараты

Макро- и микропрепарирование 18

Окрашивание гематоксилин - эозином 18 155

Импрегнация азотно-кислым серебром 7 63

Гистохимическое исследование (окрашивание альциановым синим) 18 313

Гистохимическое исследование (окрашивание толуи-диновым синим) 9 223

Трансмиссионная электронная микроскопия 5 16

Итого 18 770

Таблица 2.

Сводные данные по материалу и методике исследований

Методы исследования Объект исследования

Мозжечок крыс

Алкоголь Гипотермия Гипокинезия Три фактора

Макро - и микропрепарирование 19 19 19 20

Окрашивание гематоксилин - эозином 19/115 19/121 19/143 20/136

Импрегнация азотно-кислым серебром 9/67 8/63 9/71 11/76

Гистохимическое исследование (окрашивание альциановым синим) 19/278 19/195 19/311 20/275

Гистохимическое исследование (окрашивание толуидиновым синим) 19/131 19/112 19/121 20/144

Трансмиссионная электронная микроскопия 5/11 5/9 5/11 8/17

Итого 19/602 19/500 19/657 20/648

Результаты исследования Морфофизиологические особенности мозжечка в норме.

Данные гистологических исследований позволяют отметить, что в коре мозжечка наблюдаются три слоя. Наружный или молекулярный - содержит мало нейронов и клеток глии. В нем проходят волокна и множество дендритов клеток Пуркинье. Ганглио-нарный - содержит в основной своей массе клетки Пуркинье. Зернистый или гранулярный слой содержит множество клеток, в основном это мелкие клетки-зерна. За зернистым слоем расположено белое вещество. Кроме зернистых клеток в коре находятся: клетки Гольджи, корзинчатые клетки и звездчатые клетки. Ядра мозжечка представляют собой парные скопление серого вещества, залегающие в глубине белого вещества, ближе к червю. Для молодых животных было характерно наличие ткани мозжечка, состоящей из молодых клеток. Нейробласгы и клетки глии в этот период вырабатывают в основном слабо сульфатированные - хондроитинсульфаты и несульфатированные глико-заминогликаны - гиалуроновая кислота и хондроитин. Ультраструктурно они выявляются в виде зернистого, хлопьевидного или тонкофибриллярного материала. Этот материал был подвержен действию ферментов, в частности бактериальной и частично тесгику-лярной гиалуронидазы. После ферментативной обработки такие гистологические среды уже практически не окрашивались альциановым синим. Изменения гистохимической структуры внеклеточного матрикса в процессе нейрогенеза тесно связаны с его физиологическими свойствами. В наших исследованиях были получены данные о слабой аль-цианово положительной реакции межклеточного вещества и клеток глии мозжечка. Межклеточный матрикс мозжечка имел мозаичный характер. Альциановым синим, межклеточное вещество вокруг нейронов окрашивается более интенсивно. Особенно этот эффект был заметен непосредственно только в перицеллюлярной области. У старых животных в мозжечке наблюдается уменьшение объема клеточных элементов. Гисто-

химические исследования мозжечка в процессе гистогенеза показывают также неоднородность его структуры вокруг гипертрофированных и стареющих нейроцитов. Электронно- микроскопические данные выявляют, что перицеллюлярные зоны отличаются от межклеточного матрикса, как по гистохимическим, так и по ультраструктурным свойствам. Проведенные нами гистохимические исследования выявляют достаточно высокую функциональную активность клеток мозжечка.

Электронно-микроскопические исследования показали, что у интактных крыс ультраструктура нейронов и его субклеточная организация характеризуются высокой структурно-функциональной активностью. Нейрон окружен сплошной плазматической мембраной, которая четао определяет его границы. При исследовании в световом микроскопе гистологических срезов, окрашенных основными красителями (толувдиновый синий, металеновый синий) в цитоплазме нейронов выявляются скопления базофильно-го вещества - вещество Ниссля. В клетках-зернах коры мозжечка гранулярный ретику-лум выявляется в виде всего лишь нескольких окруженных мембранами трубочек, на которых лежат рибосомы в виде групп. Гранулярный ретикулум в клетках Пуркинье занимает большую часть пространства. Агранулярный ретикулум состоит из трубочек и цистерн, распределенных бессистемно и разветвляющихся без какой-либо видимой закономерное™. Элементы агранулярного ретакулума проходят в дендриты, и аксон, где они вытягиваются в трубочки с редкими ответвлениями, идущими приблизительно в продольном направлении. Электронно-микроскопически аппарат Гольджи представлен в виде комплекса широких уплощенных цистерн в комбинации с множеством разнообразных пузырьков. В зоне Гольджи встречаются также мультивезикулярные тельца, митохондрии, микротрубочки и центриоли. Везикулярные тельца представлены в виде сферических образований. Матрикс, в котором заключено содержимое везикулярных телец, имел разную плотность - от светлого до темного. Все нейроны содержат лизосо-мы, которые имеют разные размеры и форму. В процессе старения животного лизосомы становятся более гетерогенными. В этот период значительно возрастает количество различных фанул, неоднородных по форме, размерам и электронной плотности.

Митохондрии нейронов широко варьируют по форме и размерам. Среди них встречаются округлые и вытянутые, в виде нитей. Внутренняя мембрана выстилает внутреннюю полость митохондрии, заполненную плотным матриксом. В цитоплазме перикариона выявляются микротрубочки и нейрофиламенггы. В нейронах мозжечка крупные круглые ядра, расположенные в центре тела клетей. В нейронах малых размеров ядро занимает большую часть тела клетки и окружено лишь узким ободком цитоплазмы. Во всех нейронах, за исключением мельчайших клеток-зерен, в ядре расположено хорошо заметное крупное сферическое ядрышко. Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных узким пространством неравномерной ширины. Ядро нейрона содержит гетерохроматин, который находится в диффузном состоянии. Клетки глия мозжечка разной формы, величины и функционального состояния в основном представлены асгроцитами и олигодендроципгами.

Сосуды микроциркуляторного русла мозжечка представлены всеми его звеньями: артериолами, прекапиллярами, капиллярами, посткапиллярами и венулами. Кровеносные капилляры мозжечка в среднем имеют диаметр около 6-10 микрон. В просвете кровеносных сосудов выявляются форменные элементы крови.

Таким образом, на основании полученных данных можно отметить, что основными клеточными элементами мозжечка являются нейроциты и клетки глии. Соотношение сульфатированных и несульфатированных классов протеогликанов изменяется в процессе нейрогенеза мозжечка, что влияет на метаболическую активность клеток и их репродуктивный потенциал. У взрослых интактных животных ультраструктура нейронов мозжечка не отличается от таковой молодых крыс. Структурно-функциональная активность органелл различных нейронов является высокой. Прослеживается структурно- функциональное взаимодействие между нейроном и олигодендроглией, которое выражено отчетливо. У старых крыс обнаруживаются ультраструктурные изменения в нейронах и глии мозжечка. В нервных клетках наблюдается частичная деструкция внутренних мембран митохондрий. Эта изменения сопровождаются развитием лизосом и фагосом. Очаги деструкции окружены мембраной, изолирующей их от остальной цитоплазмы.

Патоморфологические изменения мозжечка при действии алкоголя

Нами были проведены комплексные экспериментальные исследования на крысах по изучению морфологических особенностей мозжечка при действии алкоголя. Гистологические исследования мозжечка показали, что первые 3-е суток клеточные элементы остаются практически без видимых изменений. При этом выявляется дилатация сосудов микроциркуляторного русла. В просвете этих сосудов особенно венулярного звена прослеживаются форменные элементы крови. Электронно-микроскопические исследования показали, что уже на 3 сутки ультраструктура нейронов коры и его субклеточная организация характеризуются высокой структурно-функциональной активностью. Эти клетки имеют светлое ядро, хорошо выраженную гранулярную эндоплазматическую сеть, а также обилие полисом, что указывает на высокий нуклеопротеиновый синтез. Митохондрии были с отчетливыми кристами и располагались в различных областях цитоплазмы. Пластинчатый комплекс представлен вытянутыми цистернами, средними и мелкими везикулами, окруженными мембранами. В цитоплазме нейрона имеются единичные лизосомы. Гистохимические исследования показали высокую функциональную активность нейроцитов и клеток глии мозжечка уже на 3 - 7 сутки эксперимента. При действии алкоголя содержание гликозаминогликанов в межклеточном пространстве увеличивалось. Среди гликозаминогликанов преобладали слабо сульфатированные и несульфа-тированные соединения. В то же время высокосульфатированные гликозаминогликаны имели тенденцию к снижению содержания или плохо выявлялись, по-видимому, из-за взаимодействия с алкоголем (рис. 1). В коре мозжечка крыс гликозаминогликаны в основном располагались диффузно. Большое количество их располагалось в цитоплазме клеток нейронов, вокруг их ядер, оставляя при этом относительно светлым ядро. Такое же высокое содержание гликозаминогликанов отмечается в периваскулярных пространствах кровеносных сосудов.

Анализ морфометрических данных полученных при исследовании внутриклеточных структур клеток мозжечка показал, что комплекс Гольдаси и эндоплазматический ретикулум под действием алкоголя имеют тенденцию к увеличению своего объема. Количество митохондрий и их объем также возрастает (рис. 2).

На 7-14 сутки эксперимента в мозжечке крыс наблюдаются кровеносные сосуды микроциркуляторного русла, диаметр которых варьирует на протяжении в широких пределах. Прослеживается выраженные явления дилатации.

0- 3 т -4

вгх 265 Зз9 351 38 '

■х-с зге 27 1

агс "02 31 Е8

Рис. 1 Гиолгошенке пнкшамиш! ликанов (ГАГ) в мозжечке крыс при действие алкого-а _ ___

40.

□ КГ

П тощадь Гх) IЭПР

Рис. 2 Изменение илоиши СО внутриьлешчиых сгрукгур чочжечка при действия алкоголя у крыс в ■»ксперимекте К - контроль, И" -комплекс Го 1ьджи. ЭПР >ндог та магический ретикуя>м. Мит -ми-гохоиарии___ _ _______

0- ! 1-1 30

ОГК 36,8 ЫА 35 9 33?

■X с [ 1 «ч 43 л «зг

О ГС 1 юг Л ' 122 4 5

Рис. 3. Соотношение [ликозаминоыиканов (ГАГ) в мозжечке крыс при гипотермии_____ _ ____

0- к Э Т 7 и 30

акт 111 15? К 5 "2 4 121

■эпр 21,6 2Г 5 31 1 ">38

ОМк- 1С: '3,3 17 3 •52 14 5

Рис. 4 Изменение площади ('.) кнугрньлеючныч стр\х-ур Прн гипотермии у крыс в желсричекте К - хонтроть К] - коми ¡ей. I ольлжи. ЭПР -эндоплазчатическнЧ ретшл п ч Мит - ми го\оилрии

Ядра некоторых эндотелиальных клеток увеличены в объеме. В большинстве капилляров ядерная оболочка образует бухтообразные углубления и выпячивания, в результате ядра на срезах имеют фестончатые края. Стенки капилляров многих кровеносных сосудов утолщены. В этих местах наблюдается пиноцитоз цитоплазмы эндотелиальных клеток. Видны также набухшие и увеличенные в размерах митохондрии. Рядом с ядром располагается пластинчатый комплекс обычного строения. Прослеживается реактивное состояние перицита: ядерная оболочка на срезе имеет фестончатую форму, отчетлив пиноцитоз. Создается впечатление некоторой гипертрофии не только эндотели-альной клетки, но и перицита. Рядом с этими сосудами находятся макрофаги с причудливыми выростами цитоплазмы в виде щупалец, нагруженные продуктами распада, по форме сходными с липидными гранулами. На 7 -14 сутки эксперимента ультраструктура нейронов практически не отличается от таковой от крыс более ранних сроков. Структурно- функциональная активность различных органелл нейронов остается высокой. При исследовании ультраструктуры клеток глии мозжечка в этот период у животных были получены сходные результаты с более ранними сроками. В то же время характерное структурно- функциональное взаимодействие между нейроном и олигодендроглией выражено отчетливо. Электронно- микроскопически в цитоплазме олигодендроцита митохондрии ориентированы своей длинной осью перпендикулярно плазмолемме и оболочке ядра, с которой они тесно соприкасается. Прослеживается взаимодействие между нейроном и клетками нейроглии.

На 30 сутки было выявлено, что дилатация сосудов микроциркуляторного русла сохраняется. Просвет капиллярных сосудов в некоторых участках значительно расширен. В тоже время некоторые капилляры находятся в спавшемся состоянии Реактивное возбуждение ядер эндотелиальных клеток сохранено Стенка сосудов не утолщена. В цитоплазме эндотелиальных клеток сохраняется пиноцитоз. В просвет сосуда обращены тонкие ворсинки обычной длины. Стенка сосуда в участках, где нет ядра, довольно тонкая.

В этот период обнаруживаются ультраструктурные изменения в нейронах мозжечка. Они характеризуются частичной деструкцией внутренних мембран митохондрий. В цитоплазме этих клеток появляются осмиофильные тела с расположенными вокруг них плотными гранулами. При этом возрастает количество лизосом и фагосом. Очаги деструкции окружены мембраной, изолирующей их от остальной цитоплазмы. В ядрышках некоторых нейронов было выявлено, что при действии алкоголя светлые зоны достигают значительных размеров и становятся видимыми на электронных микрофотографиях. Ядрышко в этот период представляется как бы вакуолизированным. В ткани мозжечка в этот период выявляются также и хорошо сохранившиеся нейроны, в которых структурно-функциональная активность органелл сохраняется высокая. Вместе с этим встречаются лишь единичные нейроны в состоянии физиологической дегенерации. Последняя проявляется образованием очагов локальной дегенерации с осмиофильными телами, достигающими размеров до 2-5 мкм2 В некоторых клетках глии и нейронов мозжечка прослеживались явления не только физиологической дегенерации, но и регенерации. Эти процессы в основном проходили на ультраструктурном уровне в цитоплазме клеток и характеризовались в образовании окаймленных везикул. В этих клетках также были выражены явления гипертрофии пластинчатого комплекса. Окаймленные везикулы были особенно многочисленны в зоне пластинчатого комплекса. В некоторых

клетках прослеживалось увеличение содержания лизосом. Окаймленные пузырьки очень близко располагались не только с пластинчатым комплексом, но и с лизосомами.

Анализ данных гистохимических исследований мозжечка показал, что содержание несульфатированных пшкозаминогликанов имело тенденцию к увеличению. В тоже время прослеживалось уменьшение содержания сульфатированных гликозаминоглика-нов, в первую очередь за счет высокосульфатированных (рис. 1).

Таким образом, на основании проведенного анализа гистологических, ультраструктурных и гистохимических исследований клеток мозжечка можно констатировать, что алкоголь оказывает влияние на структурное и функциональное состояние клеток. Полученные нами данные об изменениях нейронов и клеток глии мозжечка позволяют заключить, что нервные клетки сохраняют высокую структурно-функциональную активность, обеспечивая специфическую и пластическую деятельность. Физиологическая дегенерация нейронов, по нашим данным, является незначительной.

Патоморфапогические изменения мозжечка при действии

пониженной температуры.

Животные данной группы первоначально отличались агрессивностью, иногда повышенной двигательной активностью. Чаще всего они собирались в группы, тесно прижавшись, друг к другу. По мере увеличения сроков эксперимента у части животных появилась пассивность. От употребления пищи и воды крысы не отказывались.

На 3 - 7 сутки эксперимента в мозжечке по данным гистологических исследований видимых изменений не выявлялось. В этот период со стороны кровеносных сосудов микроциркуляторного русла прослеживались явления дилатации. В тоже время просвет сосудов капиллярного звена на поверхности мозжечка был уже, чем в глубь лежащих отделах. В просвете кровеносных сосудов микроциркуляторного русла выявлялись форменные элементы крови.

Результаты гистохимических исследований мозжечка крыс при гипотермии показывают увеличение содержания как несульфатированных, так и сульфатированных пшкозаминогликанов к 7 суткам эксперимента (рис. 3).

Анализ результатов электронно-микроскопических исследований показывает, что ультраструктурные проявления в нейронах мозжечка характеризуются выраженной активацией ядерно- цитоплазматических отношений. При этом прослеживалось значительное увеличение ядра как в размерах, а также его фрагментацией со значительными инвагинациями, увеличивающими протяженность ядерной мембраны. В отдельных участках этой ядерной мембраны наблюдаются открывшиеся поры. В цитоплазме нейронов хорошо выражена гранулярная эндоплазматическая сеть с густо расположенными рибосомами. Часть рибосом свободно располагалась в цитоплазме и не контактировала с эндоплазматической сетью. Эти рибосомы были представлены многочисленными полисомы. В просвете этой гранулярной эндоплазматической сети выявлялись хлопьевидные и тонкофибриллярные образования. Морфометрические данные позволяют констатировать, что на площади цитоплазмы в 1 мкм2 в этот период содержится около 215 - 235 рибосом. Пластинчатый комплекс увеличивается в количестве, его цистерны узкие, и лишь крупные везикулы расширены, внутри которых находится мелкозернистый материал. Митохондрии имеют четкие границы. Реакция митохондрий проявляется в их конденсации, расширении и уплотнении крист (рис. 4).

Наряду с повышением структурно-функциональной активности и интенсификации метаболизма клеток мозжечка уже на 14 сутки в цитоплазме этих нейронов и клеток глии наблюдаются деструктивные процессы, проявляющиеся в образовании осмио-фильных структур и фигур различной плотности, диаметром около 0,1 микрона и вакуолизации. В это же время в цитоплазме выявляются мелкие лизосомы, разной электронной плотности. Деструктивные процессы, по-видимому, следует объяснил, функциональным перенапряжением клеток нервной системы, вызванным пониженной температурой. В сравнении с контролем структурная активность нейронов возрастает.

На 14 - 30 сутки у животных с экспериментальной гипотермией хорошо сохранившихся нейронов в коре мозжечка значительно меньше, чем у интаюных животных. Ядра большинства нейронов в этот период имеют правильную сферическую форму, а часть нейронов содержат неровные сморщенные ядра. Большинство ядер клеток Пурки-нье имеет глубокие складки на своей поверхности. Количество складок на кариолемме преобладает с одной стороны, которая обращена к основаниям наружных дендритов этого нейрона. В некоторых клетках ядра имеют складки на одной из сторон, параллельной длинной оси тела клетки. Ядра нейронов и клеток глии неравномерно складчаты на стороне, обращенной к месту отхождения основных отростков. Эти ядра располагаются эксцентрично. В некоторых клетках прослеживаются признаки хроматолиза. Неровности и складки на поверхности ядра обычно заполнены базоф ильной цитоплазмой, сходной с веществом Ниссля. В клетках Пуркинье наблюдается скопление базоф ильног о вещества, которое образует на верхнем полюсе ядра подобие шапочки. В других нейронах мозжечка базоф ильное вещество образует на поверхности ядра лишь тонкий листок или пальцевидные вдавления, которые увеличивают интенсивность окраски ядерной мембраны.

Гистохимические исследования позволяют отметить, что в ткани мозжечка к 30 суткам наблюдалось уменьшение содержания несульфатированных гликозаминоглика-нов. В этот же период наблюдалось повышения содержания разных форм сульфатиро-ванных гликозаминогликанов (рис. 3).

При гипотермии увеличивается количество различных по форме и размерам митохондрий. Морфологические исследования и морфометрия показывают, что приблизительно около 40% всех митохондрий в телах нейронов мозжечка крысы составляют ветвящиеся формы. Эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи по сравнению с контролем имеют большие размеры и протяженность. В просвете их структур выявляется содержимое повышенной электронной плотности. Нейросекреторные гранулы обнаруживаются почти во всех нервных клетках Пуркинье. Однако при действии гипотермии количество их возрастает. Как показали наши экспериментальные исследования, проведенные на крысах, физиологическая активность организма способствует повышению структурно - функциональной деятельности, как нейронов, так и клеток глии мозжечка в целом. Электронно- микроскопические исследования позволяют уточнить, что в первую очередь структурные изменения захватывают ультраструктуры клеток. Полученные нами данные экспериментальных исследований о влиянии гипотермии на организм крыс свидетельствуют, что в их мозжечке прослеживаются явления адаптации.

Патоморфологические изменения мозжечка при гиподинамии

Животные были помещены в небольшие клетки на все время эксперимента. В первые 3 - 7 сутки у крыс временами наблюдалась повышенная двигательная активность, агрессивность. От приема пищи и воды животные не отказывались. Морфологические исследования на 3 - 7 сутки показали, что структура изучаемой ткани практически не отличается от ткани животных контрольной группы. Кровеносные сосуды мик-роциркуляторного русла были представлены всеми его звеньями. Капилляры мозжечка на 3 - 7 сутки обычного диаметра, с четко выраженным просветом. Хорошо прослеживались границы между эндотелиальными клетками, базальной мембраной и перицитами. Ядра большинства эндотелиальных клеток и перицитов были без видимых изменений. В цитоплазме некоторых эндотелиоцитов наблюдается избыточное количество пиноци-тозных пузырьков. Эти образования в цитоплазме клетки располагались неравномерно. Ближе к перициту наблюдалось увеличение содержания пиноцитозных пузырьков. Увеличение количества пиноцитозных пузырьков было выявлено и в цитоплазме перицита. Митохондрии этих клеток находились в активном функциональном состоянии.

Гистохимические исследования показывают увеличение содержания гликозами-ногликанов в этот период. Однако для высокосульфатированных гликозаминогликанов было характерно уменьшение их содержания (рис. 5). Электронно-микроскопически выявлено, что их ядра занимают около 20 - 50% объема клетки, имеют округлую или овальную форму. Хроматин располагается преимущественно пристеночно, образуя мелкие компактные скопления между многочисленными ядерными порами. Ядрышки (от 1 до 3) находятся преимущественно в тесном контакте с ядерной мембраной, иногда несколько выбухают в область цитоплазмы. Наружная ядерная мембрана местами отслаивается от внутренней, иногда прослеживается переход перинуклеарной щели в канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума. Цитоплазматический матрикс этих клеток отличается повышенной электронной плотностью. Клеточная мембрана выявляется на всей поверхности клетки. К 7-м суткам эксперимента рибосомальный аппарат был представлен в основном полисомами, свободно расположенными в цитоплазме. Небольшое число рибосом фиксировано на мембранах канальцев гранулярного эндоплазматического ретикулума. Гранулярный эндоплазматический ретикулум выявляется в виде фрагментов овальных или узких и коротких профилей канальцев Их просвет заполнен мелкозернистым веществом, который придает им более высокую электронную плотность, чем в цитоплазме. Комплекс Гольджи был умеренно развит. Он занимал относительно небольшой объем цитоплазмы. Комплекс Гольджи имел клубочковидную форму, рядом были скопления мелких везикул, окружающих короткие и узкие цистерны. В области комплекса Гольджи выявлялись единичные вакуоли. У большинства исследованных клеток комплекс Гольджи располагался в околоядерной зоне, чаще в области инвагинации ядра. В этот период в клетках отмечается небольшое количество везикул. Среди этих образований наблюдались различные везикулы как гладкоконтурные, так и окаймленные. Митохондрии в цитоплазме клеток располагались неравномерно, чаще они располагались группами у основания отростков. Они имели вытянутую палочкообразную форму (на поперечных срезах - округлой или овальной), плотно упакованными кристами, не всегда четко различимыми на фоне матрикса повышенной электронной плотности. Часто митохондрии тесно контактировала с канальцами гранулярного эндоплазматического ретикулума.

0- э 7 14 30

ОГК 431 47 7 41 6 17 3

■Х-0 27 3 281 262 259

огс 91 91 53 71

ГАГ(й)

эгк шх-о агс

3 7 14 30

яге 31 6 27 9 266 24 7

■х-с 35 7 39Е 331 332

□ ГС 11 3 12 1 12 ^ ■г:

Рис. 5. Соотношение глнкооамипогликанов ([А!") в мозжечке крыс при гипокинезии

Рис. 7. Соотношение глинозамино! тикаиов в мозжечке крыс при дсйст-вии алкоголя, гииодинамии и гипотермии__

Площадь (%)

30

а кг 20

■ ЭПР 10

□ М1Т 0

' к 3 7 I 14 30

|вКГ "1 14 7 14 5 [ 14 7

'■ЭПР! ¿16 233 23 Э 23 1 139

|ОМ»т ' 10 2 '5.3 15 , '37 61

Рис. 6 Изменение площади (%) внугрик иггочныч стр\кт>р при гипо- рис 8 Изменение и.гощади (%) внутриклеточных стр\кт>р при кйсгаии кннезии у крыс в эксперименте. К - контроль, КГ - комплекс [ оль- ; алкоголя, гиподинамии и гипотермии > крыс в эксперименте К - кон-1 джи. ЭПР-эндоптазматичесьяйрг^кулчм Мит - митохондрии | тролъ. КГ - комплекс 1 оп.лжи ЭПР - ишопюзмлшческий ретикутуч, , _________________________I Мит - мточондрии

Микротрубочки встречаются редко и располагаются в основном на периферии клетки и в отростках так же, как и филаменты, связанные обычно с микротрубочками. Лизосомы встречаются довольно редко, в основном в форме первичных лизосом в зоне комплекса Гольджи.

Анализ результатов морфометрических исследований позволил выявить увеличение объема комплекса Гольджи в первые 7 суток эксперимента Площадь, занимаемая эндоплазматическим ретикулумом увеличивалась в течение 3 суток, а затем стала уменьшаться. Для митохондрий в этот период (первые трое суток эксперимента) было характерно первоначальное увеличение их количества и объема, а затем стало наблюдаться их снижение (рис. 6).

На 14-30 сутки эксперимента физиологическая пассивность животных в результате ограничения их двигательной реакции с однообразным постоянным ритмом в течение месяца приводит к снижению структурно- функциональной активности орга-нелл нейронов мозжечка и клеток глии, вследствие чего развиваются нарушения метаболизма ультраструкгур в нейронах коры. Эти процессы сравнимы с таковыми в нейронах у старых интактных животных, содержащихся в обычных условиях вивария (норма). Однако при детальном рассмотрении ультраструктурных особенностей клеток мозжечка было выявлено, что у одной части экспериментальных животных с гипокинезией основная масса нейронов не отличается по структурно-функциональной активности от нормы. В процессе месячного эксперимента развивается адаптационно-компенсаторная реакция. Клетки мозжечка, являясь высокочувствительными, обладают исключительны} устойчивостью и надежностью. У другой части исследуемых животных, в течение месяца содержащихся в условиях экспериментальной гипокинезии, ультраструктурные изменения в нейронах мозжечка характеризуются образованием очагов локальной дегенерации, появлением осмиофильных структур разной электронной плотности, развитием лизосом и фагосом. Отмечается частичная деструкция внутренних мембран митохондрии. У третьей части животных с экспериментальной гипокинезией, находящихся в этих же условиях в течение 30 суток, в нейронах и клетках глии выявляются деструктивные процессы. В области почти всей ядерной оболочки перину клеарные пространства были расширенные, цистерны эндоплазматической сети сильно растянуты, их мембраны содержат мало рибосом. Полисомы были редко расположены в цитоплазме. Анализ данных морфометрических исследований мозжечка на 30 сутки эксперимента позволяет отметить, что в I мкм2 цитоплазмы насчитывается около 67 - 75 рибосом. В цитоплазме некоторых клеток глии и нейронов мозжечка в этот период встречаются очаги локальной деструкции. Пластинчатый комплекс гипертрофирован, деформирован и находится в состоянии глубокой деструкции. Его цистерны растянуты. Их мембраны утрачивают свою целостность. Мелкие везикулы отсутствуют. Митохондрии в состоянии деструкции, у части нарушена их наружная мембрана, что указывает на необратимость процесса. Среди клеток глии в этот период выявляются астроциты с высоким содержанием фибриллярных структур. Их эндоопазматический ретикулум развит слабо и состоит главным образом из сравнительно небольшого числа коротких цистерн. В цитоплазме этих клеток мало свободных рибосом и она представляется светлой. В цитоплазме содержатся многочисленные крупные удлиненные митохондрии и микротрубочки. Эти цитоплазматические структуры обнаруживаются в крупных отростках астроцитов. В тонких отростках этих клеток митохондрии, эндоплазматический ретикулум и микро-

трубочки практически не наблюдаются. Необходимо отметить, что единственными структурами, которые встречаются в таких отростках, являются рибосомы и пучки фибрилл. Эти астроциты имеют тела и отростки с неровными контурами. Структурно-функциональная активность нейронов и глиоцитов мозжечка у крыс этой серии значительно слабее выражена, чем у интактных животных в норме. Адаптация к необычному ритму жизни животных была, по-видимому, сопряжена с понижением возбудимости мозжечка, его инертностью и снижением процессов метаболизма. Вследствие этого в нейронах развиваются деструктивные процессы различных органелл, с их последующей Г дегенерацией. Последние иногда приводят к патологическим изменениям и гибели кле-

ток. Этот феномен был выявлен в единичных нейронах и клетках глии - олигодендроци-( тах к концу 30-х сток эксперимента при гиподинамии.

| Гистохимические исследования мозжечка крыс проведенные на 14 - 30 сутки экс-

перимента позволили выявить, что общее содержание гликозаминогликанов имело тенденцию к снижению (рис. 5). При гиподинамии на 14 сутки наблюдалось временное исчезновение гликозаминогликанов из нейроцитов мозжечка, но сохранение его при этом в клетках глии и возобновление его накопления в более позднем периоде к 30 суткам в нейроцитах. В этот период в клетках глии наблюдается существенное уменьшение содержания протеогликанов. Содержание протеогликанов в цитоплазме связано с изменением интенсивности синтеза гликозаминогликанов в период стрессового воздействия. Морфометрические исследования ультраструктурных элементов клеток мозжечка показывает, что общая площадь, занимаемая как комплексом Гольджи, так и эндоплазмати-ческим ретикулумом в этот период стала значительно уменьшатся. Количество митохондрий и их объем занимаемый в цитоплазме этих клеток также уменьшился (рис. 6).

На 30-е сутки после начала эксперимента наблюдаются как мало пострадавшие сосуды, так и сосуды с отклонениями от нормальной эквивалентной картины. Диаметр кровеносных сосудов капиллярного звена варьирует в широких пределах от узких (2-3 микрон) до широких (15 - 17 микрон). Ядра многих эндотелиальных клеток были увеличены в объеме. Ядерная оболочка эндотелиоцитов образует углубления разной величины и выпячивания. Ядра при этом приобретают фестончатый вид. Кровеносные капилляры имеют утолщенную стенку, за счет большого содержания пиноцитозных пузырьков в цитоплазме эндотелиальных клеток. Пинодитозные пузырьки имеют разную форму и величину. Среди них встречаются даже крупные и гигантские вакуоли. Встречаются также набухшие и увеличенные в размерах митохондрии с просветленным мат-риксом. Рядом с ядром этих клеток располагается пластинчатый комплекс обычного строения. Перициты, окружающие капилляр также находятся в реактивном состоянии. Ядерная оболочка на срезе имеет фестончатый вид. В цитоплазме значительное содер-, жание пиноцитозных пузырьков.

В некоторых участках мозжечка к 30 суткам эксперимента кровеносные капилляры бьии сравнительно большого диаметра (до 20-22 микрон). Форменные элементы • крови занимают только часть просвета этих сосудов. Ядра у часта эндотелиальных кле-

ток крупные и имеют просветленный метрике. Ядерная оболочка проходит в виде волнистой линии. Стенка сосуда в участках, где нет ядра, относительно тонкая. Отмечается большое количество пиноцитозных пузырьков разных размеров в цитоплазме эндотелиальных клеток. Следовательно, к 30 суткам после начала эксперимента в сосудах микроциркуляторного русла мозжечка наблюдается выраженное реактивное состояние. В ка-

пиллярах мозжечка крыс при гиподинамии отмечается высокая функциональная активность эндотелиальных клеток и перицитов.

Таким образом, субклеточная характеристика нейронов мозжечка и кровеносных сосудов микроциркуляторного русла определяется в значительной мере его функциональным состоянием.

Патоморфологические изменения мозжечка при суммарном воздействии факторов внешней среды: гиподинамии, алкоголя и пониженной температуры

Оценка состояния структуры и функций, изучение патоморфологических особенностей мозжечка крыс в эксперименте при комбинированном хроническом воздействии гиподинамии, алкоголя и пониженной температуры показали следующее. В первые трое суток после начала эксперимента основная масса нервных клеток и нервных проводников остается практически без видимых изменений. Однако в этот период по данным электронно- микроскопических исследований прослеживаются нервные волокна с пограничными изменениями в виде наплывов нейроплазмы, неровностей контуров и участков дисхромазии. Проведенные комплексные морфологические исследования показали, что уже в ранние сроки на 3 - 7 сутки после воздействия факторов внешней среды ведущими являются сосудистые изменения. В этот период диаметр кровеносных сосудов микроциркуляторного русла широко варьирует. Для капилляров этих участков мозжечка была характерна выраженная дилатация. Просвет данных сосудов колебался от 56 микрон до 22-25 микрон. Ядро большинства эндотелиальных клеток были сочными, набухшими и увеличенными в объеме. У большинства капилляров микроциркуляторного русла мозжечка ядерная оболочка имела бухтообразные углубления и выпячивания, в результате чего их ядра на срезах имели фестончатые края. В некоторых капиллярах по данным электронно- микроскопических исследований эндотелиальные клетки имели по два или три ядра. Стенка капилляров отечная, набухшая, утолщенная. В цитоплазме эндотелиальных клеток большое количество пиноцитозных пузырьков, разных размеров. Пиноцитозные пузырьки заполняют удлиненные ворсинки эндотелия и выросты его, направленные в просвет сосуда. В цитоплазме эндотелиоцитов располагаются митохондрии разной формы и величины. Среди них преобладают митохондрии, увеличенные в размерах, отечные, набухшие, с просветленным матриксом. В части митохондрий прослеживался разрыв внутренней мембраны. Пластинчатый комплекс располагался около дцра и был увеличен в размерах. В просвете цистерн комплекса выявляется относительно гомогенный хлопьевидный материал. Со стороны перицитов наблюдается реактивное состояние. В их цитоплазме отмечается выраженный пиноцитоз Мембрана ядра на срезе также имела фестончатый вид. Ультраструктурные данные и морфометрические исследования позволили проследить явления гипертрофии эндотелиальной клетки и перицита. В этот период в некоторых участках мозжечка выявляются макрофаги, в цитоплазме которых содержатся осмиофильные образования, разной электронной плотности. Макрофаги имели выросты цитоплазмы разной длины и ширины, которыми они соприкасались с кровеносными капиллярами. Эти структурные и функциональные изменения по мере увеличения сроков эксперимента переходили в стойкие, находящие морфологическое выражение в дистрофических изменениях сосудов. Анализ результатов гистохимических исследований показал, что в течение первой недели эксперимента уменьшалось содержания несульфатированных гликозаминогликанов. В то же время содержание сульфатированных гликозаминогликанов возрастало. Необходимо подчеркнуть, что

среди них преобладали хондроитин-сульфаты, которые были подвержены не только действию ферментов, но и метилированию (рис. 7). Проведенные морфометрические исследования показывают увеличение площади комплекса Гольджи, за счет расширения уже к 3 супсам эксперимента. Содержимое этого комплекса имело повышенную электронную плотность. Объем эндопл аз магического ретикулума имел тенденцию к увеличению в течение первых 7-ми суток. Среди его элементов к 3 суткам преобладала шероховатая сеть, усыпанная рибосомами. Однако уже к 7 суткам содержание рибосом на мембранах эндопл азматической сети стало значительно меньше. Митохондрии в этот период были разной формы и величину. К 7 суткам стали преобладать относительно крупные митохондрии удлиненной формы с просветленным матриксом (рис. 8).

К 14-30 суткам в мозжечке экспериментальных крыс наряду с острым набуханием наблюдаются изменения нейронов и клеток глии, для которых характерно, что их контуры становятся неправильными, нечеткими, появляются участки, где клеточная оболочка слабо различима. Ядра некоторых клеток были деформированы. Цитоплазма этих клеток подвергалась расплавлению, становится сотовидной или ячеистой. В мозжечке в этот период преобладают гиперхромные деформированные и сморщенные нейроны. В цитоплазме таких нейронов отмечается различной степени вакуолизации клеток.

Гистохимические исследования мозжечка показали, что содержание гликозами-ногликанов на 14-30 сутки в основной своей массе имело тенденцию к снижению. Однако можно отметить, что содержание высокосульфатированных гликозаминогликанов сохранялось практически без изменений. Данные морфометрических исследований, полученные в этот период позволяют отметить активное состояние комплекса Гольджи. Площадь этого образования практически не уменьшалась в течение первых двух недель эксперимента. Существенное уменьшение площади прослеживалось к 30 суткам. Эндо-плазматический ретикулум клеток мозжечка имел тенденцию к уменьшению уже после 7 суток эксперимента. Площадь, занимаемая митохондриями и их количество, снижалось после 7-х суток проведенного исследования.

На 14 - 30 сутки дистрофические изменения со стороны кровеносных сосудов микроциркуляторного русла нарастают, что приводит к возникновению кровоизлияний и нарушению кровоснабжения разных участков мозжечка. При этом можно отметить, что в разных участках мозжечка наблюдаются изменения различной степени выраженности со стороны кровеносных сосудов микроциркуляторного русла В одних случаях они проявлялись в виде диапедезных кровоизлияний, в других в виде разрыхлений и утолщений стенок кровеносных сосудов. Обнаруженные патоморфологические изменения в некоторых участках мозжечка стали носить уже постоянный характер. На основании данных морфологических исследований, можно констатировать, что указанные факторы внешней среды оказывают негативный эффект на нервную систему, вызывая в ней дистрофические изменения нейронов. Длительное воздействие этих факторов приводит к изменениям цитоархитектоники коры мозжечка, выражающихся в уменьшении количества нейроцитов на единицу площади молекулярного и гранулярного слоев мозжечка. При этом гибель нейронов и клеток глии возрастает по мере увеличения сроков воздействия. Морфологические исследования показывают, что в некоторых участках мозжечка наблюдается смещение части грушевидных нейронов в гранулярный слой. Возле таких нейронов отмечается увеличение количества сателлитной глии. Выявлены

изменения танкториальных свойств. При этом было отмечается набухание тела, ядра и децентрализация последнего, утолщение отростков, центральный, тотальный, периферический и очаговый хроматолиз, вакуолизация цитоплазмы. Со стороны ядрышка отмечались изменение его размеров, расположения, вакуолизация и нередко его распад. Количество пикноморфных нейроцитов в различные сроки воздействия неодинаково. Оно возрастает по мере увеличения продолжительности эксперимента. Нейроны характеризуются пониженным функциональным состоянием, так как в них существенно уменьшается содержание рибосом расположенных как на мембранах эндоплазматиче-ской сети, так и в самой цитоплазме.

При 30 суточном воздействии указанных негативных факторов у некоторых нейронов молекулярного и ганглионарного слоев наблюдались характерные изменения по типу гидропической дистрофии, которые сопровождались также тотальным хроматолизом. В условиях нарастания степени гидратации клеток развивались фибриллолизис, плазмолиз и кариолизис, завершающиеся гибелью нейронов. У части экспериментальных животных в ткани мозжечка были выявлены существенные структурные изменения, которые в основном обнаруживались при увеличении времени исследования, то есть к концу 30 суток. Происходило снижение интенсивности импрегнации фибриллярных структур. Во многих нейронах наблюдается нарушение целостности аксона, его зернистый распад преимущественно прослеживался в дистальных отделах, то есть в местах наибольшей концентрации синаптических образований. Одновременно происходило варикозное набухание дендритов и гиперимпрегнация нейрофибркллярного аппарата. Конечной стадией деструкции компонентов аксодендритического комплекса являлось нарушение целостности отростков, их зернистый распад, который сопровождается глубокими нарушениями в организации нейрофибриллярного аппарата. Нейрофибрил-лы при этом приобретали аргирофобность, теряли пространственную упорядоченность, набухали и агрегировались. В части отростков клеток прослеживались явления фибрил-лолизиса, который выражался в фрагментации, распаде нейрофибрилл, образовании на их месте аргирофильной пыли. Такие изменения наблюдаются главным образом при суммарном действии комплекса этих внешних факторов в течение 30 суток Наряду с этим у крыс экспериментальной группы определялись не только дистрофические изменения, но и сопутствующие им компенсаторно-приспособительные сдвиги со стороны нейронов и нейроглии.

Таким образом, нейроны коры мозжечка, подвергшиеся комбинированному воздействию внешних факторов, поражаются сильнее, чем в других исследуемых группах. Характер возникающих изменений во многом зависит от вида и продолжительности воздействия. Хроническое воздействие факторов внешней среды вызывает во всех компонентах нейроцитов мозжечка широкий спектр морфологических изменений - от физиологических и пограничных до деструктивных. Эти процессы продолжаются во времени и имеют сложный фазный характер. В ранние сроки в капиллярах мозжечка отмечается высокая функциональная активность эндотелиальных клеток и перицитов По-видимому, они непосредственным образом участвуют в удалении продуктов распада межклеточного матрикса, нервных и глиальных клеток.

выводы

1. Мозжечок имеет возрастные морфофункциональные особенности. Это проявляется как на уровне нейронов, так и внутриклеточных ультраструктур. Межклеточный матрикс с возрастом подвержен изменениям, что прослеживается в изменении количества и соотношения разных классов гликозаминогликанов в динамике в течение всего периода жизни.

2. Воздействие алкоголя, гипотермии и гиподинамии в течение 30 суток вызывает в коре мозжечка комплекс типовых физиологических адаптационных, пограничных, деструктивных и компенсаторно-приспособительных изменений, имеющих фазный характер.

3. При действии факторов внешней среды (алкоголя, гиподинамии, гипотермии) по отдельности в течение 30 суток в нейронах коры мозжечка преобладают физиологические и адаптационные формы морфологической изменчивости, а при суммарном воздействии исследуемых факторов в этот же срок эксперимента (на 30 сутки) - деструктивные процессы.

Выраженность морфологических изменений исследуемых структур мозжечка определяется действием факторов внешней среды и находится в прямой зависимости от продолжительности, вида и характера воздействия.

4. При длительном суммарном воздействия негативных внешних факторов характерно появление гетеротопий и многорядного расположения грушевидных нейронов, возрастающих по мере увеличения продолжительности воздействия.

5. Определяющую роль в структурно-функциональной организации нейронов мозжечка при сочетанном действии алкоголя, гипотермии и гиподинамии играет белко-во-углеводная синтезирующая система, о функциональной взаимосвязи различных компонентов которой свидетельствуют корреляционные изменения содержания РНК, гликозаминогликанов и морфометрических показателей.

Результаты качественного анализа показывают, что содержание гликозаминогликанов в мозжечке при действии алкоголя, гипотермии и гиподинамии в течение 7 суток несколько повышено, что свидетельствует о функциональном напряжении нейроцитов с незначительным уровнем деструкции.

Компенсаторно-приспособительные реакции, развивающиеся в течение 14 суток, несколько нивелируют деструктивные процессы, активируя репаративные механизмы, что отражается на снижении содержания гликозаминогликанов. Наименьшая концентрация этих высокомолекулярных соединений отмечается к 30-м суткам, что характеризует высокий уровень деструктивных процессов, который возрастает по мере увеличения сроков исследования.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Емелева Т.Ф. Ультраструктурные особенности мозжечка при гиподинамии. / Т.Ф. Емелева, С.А. Лобанов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Уфа, 2004. - С. 28-31.

2. Лобанов С.А. Регуляция клеточных процессов. / С.А. Лобанов, Э.Н. Хисамов, Т.Ф. Емелева // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Уфа, 2004. - С. 50-51.

3. Лобанов С.А. Патоморфологические изменения мозжечка при действии стрессовых факторов. / С.А. Лобанов, Т.Ф. Емелева II Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Уфа, 2004. - С. 87-91.

4. Лобанов С.А. Мозжечок и стресс (монография) / С.А. Лобанов, Т.Ф. Емелева Уфа: иэд-во БГПУ, 2005. -164 с.

5. Лобанов С.А. Анатомия мозга (учебное пособие)./ С.А. Лобанов, Т.Ф. Емелева -Уфа: изя-во БГПУ, 2005. -131 с.

Практические рекомендации

1. Результаты экспериментальных исследований могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах анатомии, гистологии, судебной медицины, физиологии, психологии медицинских и биологических вузов.

2. Полученные данные могут бьпъ использованы при подготовке монографий, справочников, учебных пособий и методических рекомендаций.

f

í

Р1915Ь

РНБ Русский фонд

2006-4 20448

Лицензия РБ на издательскую деятельность № 06788 от01.11.2001 г.

ООО Издательство «Здравоохранение Башкортостана» 450000, РБ, г. Уфа, ул. Ленина, 3. тел. (3472) 22-73-50, факс 22-37-51

• Подписано в печать 03.10.2005 г. Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100. Заказ №39.

Актуальность темы

Внешняя среда на организм человека и животных оказывает как позитивное, так и негативное влияние. В основе этих влияний как показано в работах JI.X. Гаркави (1990), А.И. Кононского (1992), В.П. Нужный (1995), Л.Д. Пчеленко (1997) лежат температурные, химические и механические факторы воздействия.

Исследования, проведенные как отечественными, так и зарубежными исследователями (Вовенко Е.П., 1997; Фоминым Н.А., 2003; Stoen R. et al., 1990; Weglarz L. и et al., 1990; Tsigos C. et al., 1995) позволяют отметить, что организм как целостная единая система отвечает на воздействия внешней среды сложной реакцией, включающей реакции самой кожи, сердечнососудистой, нервной, эндокринной, мышечной систем, теплообмена, окислительно-восстановительных процессов и т. д.

Во время взаимодействия организма с внешней средой в кору, как большого мозга, так и мозжечка поступает афферентная импульсация с рецепторов кожи, слизистых оболочек, кровеносных сосудов и внутренних органов. При этом нервно-рефлекторный механизм как отмечается в работах K.Blum (1989), K.Kasprzak (1992) подкрепляется гуморальным, обусловленным изменением состояния и активности компонентов клеточной и межклеточной жидкости (изменением рН, содержанием биологически активных веществ и т.д.), обусловленных раздражением химическими веществами периферических рецепторов кожи и слизистых оболочек.

Координирующая и управляющая роль центральной нервной системы как подчеркивается в работах Н.А. Темурьянца (1993), Г.Н. Крыжановского (1997), С.В. Соловьева (2000) тесно связана с деятельностью гуморальных (гормональных) регуляторов.

В работах A.JL Маркеля (1981), JI.A. Калашниковой (2001), L.A. Az-zalis et al. (1994), C.W. Chow et al. (1994), констатируется, что благоприятное влияние внешней среды способствует улучшению кровоснабжения тканей и окислительно-восстановительных процессов в них, удалению продуктов обмена веществ и распада тканей, уменьшению травматического отека и кровоизлияний, ликвидации застойных явлений и трофических нарушений в тканях и органах.

Исследования проведенные С.Н. Голиковым (1986), Н.А. Агаджанян (1996), И.В. Хрусталевой и др. (1994) показывают, что негативные факторы внешней среды способствуют развитию патологических состояний или болезней. Авторы отмечают, что в этих местах, как правило, нарушен кровоток, наблюдаются выраженные явления гипоксии, ацидоза и т.д. А.И. Акаевский и др. (1984), Е.П. Вовенко и И.Б. Соколова (1998), своими исследованиями указывают, что местные дистрофические изменения в тканях в основном обусловлены за счет нарушения иннервации и кровообращения.

В последнее десятилетие как отмечается в работах О.В. Халецкой и В.М. Трошина (1995) во всех странах мира резко возросло внимание ученых к проблеме здоровья человека и особенно ребенка. Разработано много новых методов прижизненного контроля за развитием и адаптацией новорожденных к новой внешней среде в условиях нормы и патологии. Их использование дает возможность убедиться в том, что связь повреждений в раннем онтогенезе (до рождения и в ближайшее время после него) с различными патологическими проявлениями в более поздний период жизни несравненно больше, чем предполагали ранее. Особенно велика, оказалась их связь с последующими нарушениями функций нервной системы, поскольку ее репаративные свойства значительно меньше, чем в других системах (Меерсон Ф.З., 1981;Крыжановский Г.Н., 1997).

В связи с этим, особую актуальность как отмечает Р.А.Тигранян (1988), Н.К. Шамаев (1996), French S.W. et al. (1993), Chaudhaiy A.K. et al. (1994),

Breslin F.S. et al. (1994) представляют экспериментальные, как наиболее доказательные, исследования по оценке нейротоксического действия факторов окружающей среды и возможные в связи с этим неблагоприятные последствия для развития организма.

Головной мозг человека и животных обладает огромными клеточными резервами. Из работ многих отечественных и зарубежных исследователей (Клишов А.А., 1984; Рыжавский Б.Я., 2000; Kim W.H., 1998) становится ясным представление о том, что только малый процент нейронов головного мозга постоянно находится в активном функциональном состоянии. Остальная, большая часть нервных клеток, возможно, являются запасными и в процессе физиологической регенерации, а также при патологических процессах могут замещать выбывающие, поддерживая соответствующие нервные связи (Мэттсон П., 1982; Полежаев JI.B., 2000).

Н.А. Агаджанян (1992), А.И. Струков (1995), W.H. Kim et al. (1998) указывают, что нервные клетки не размножаются, являясь наиболее дифференцированными в организме. Они функционируют в течение всей жизни, обеспечивая разные виды деятельности человека.

Развитие головного мозга, как отмечается в работах О.В. Халецкой (1995), Б .Я. Рыжавского (2000), R.S. Miall et al. (1993), а также и мозжечка, как филогенетически нового образования происходит в течение длительного периода онтогенеза. В различных областях мозжечка уровни дифференци-ровки нейронов всех типов происходят в разные сроки и с различной интенсивностью (Фанарджян В.В., 1995). Наиболее поздно достигают полной дифференцировки корковые структуры. Исследования, проведенные В.В. Фанарджян (2000) позволяют констатировать, что, несмотря на гетерохронию морфогенеза, в определенные возрастные периоды развития головного мозга дифференцировка нервных элементов в различных областях происходит относительно синхронно.

В работах С. Гилберта (1993-95), Жарова А.В. (1995), Kubin Т. (1999) было показано, что к моменту рождения ребенка кора мозжечка имеет то же многослойное строение, что и у взрослых. Наиболее существенные изменения в процессе онтогенеза претерпевает цито- и фиброархитектоника коры.

Исследования, проведенные Ю.В. Буровым (1985), В.Д. Антоненковым (1992), И.А. Комиссаровой (1994), Е.А. Лужниковым (1994), Ю.М. Островским (1988) указывают на значительный рост в нашей стране, особенно в последние десятилетия различного вида наркоманий, токсикоманий и алкоголизма.

В работах как отечественных, так и зарубежных исследователей (Ти-гранян Ф.А., 1985; Газарян К.Г., 1983; Cheema S.M. et al., 1994; Raumond J.L., 1996) показано, что ограничение двигательной активности в виде частичной гипокинезия является распространенным фактором современности. В.М. Михайлов и др. (1986) подчеркивают, что типичной тенденцией современного труда является резкое уменьшение удельного веса самого мышечного труда. Снижение мышечных усилий наблюдается не только в сфере производства, но и в быту (Коваленко Е.А. и Туровский Н.Н., 1980; Грабовская Е.Р., 1992). В результате возникает серьезная проблема последствий гипокинезии, которая касается всех систем организма. Изменение организма в условиях гипокинезии привлекло дополнительное внимание исследователей в связи с освоением человеком космоса, но это более всего коснулось сердечно-сосудистой и мышечной систем (Владимирский Б.М. и Сидякин В.К., 1995). Актуальным и далее остается выяснение влияния гипокинезии на ин-волютивные изменения в организме, в том числе мозжечка, особенно в связи с распространением дистрофических поражений опорно-двигательного аппарата.

В.П. Шишков и др. (1995), Г.Г. Автандилов (1996) отмечают, что ультрацитохимические исследования позволяют выявить некоторые структурно -функциональные особенности клеток мозжечка, характеризующие интеграцию обменных процессов в органеллах нейронов. Авторами была выяснена динамичность, пластичность, повреждаемость ультраструктур нейронов коры и аппаратов нервной передачи. В исследованиях И.Г. Силькиса (2000), JI.A. Калашниковой (2001) была сделана попытка, определить специфичность ультраструктурной реакции в коре больших полушарий и мозжечке, а также общие универсальные субклеточные закономерности, характеризующие разные варианты функционального напряжения нервной системы.

В существующей литературе остаются, к сожалению, не до конца выяснены возрастные субклеточные изменения в нейронах коры мозжечка, а также механизмы процессов физиологической и репаративной регенерации.

Остаются не полностью выясненными многие ультраструктурные механизмы адаптации нейронов головного мозга к новым функциональным состояниям, к различным воздействиям и изменениям внешней среды, в том числе и чрезвычайным экстремальным условиям.

Изучение этих вопросов нами было проведено в комплексных исследованиях при одинаковых методических условиях, на одних и тех же животных. При выяснении ультраструктурных закономерностей применен метод качественного и количественного анализа с использованием электронно -вычислительной техники — IBM Pentium - III.

Исходя, из вышеизложенного целью нашей работы явилось исследование структурно - функциональных особенностей мозжечка при адаптации к ограничению подвижности, гипотермии и влиянию алкоголя.

Задачи исследования:

1. Изучить возрастные особенности строения коры мозжечка крыс в норме.

2. Изучить особенности влияния алкоголя, гипотермии и гиподинамии на мозжечок крыс.

3. Исследовать особенности патоморфологических изменений мозжечка при сочетанном воздействии внешних факторов.

Научная новизна

Впервые получены экспериментальные данные об особенностях влияния комплекса разных факторов внешней среды на мозжечок. Проведена комплексная оценка цито- и ультраструктуры, прослежены особенности взаимоотношений и влияния нейронов и глиальных клеток мозжечка. Проведена оценка гистохимического состава и микроваскуляризации мозжечка при действии комплекса негативных факторов внешней среды. Прослежены структурно-функциональные особенности реакций разных клеток мозжечка на неблагоприятные факторы.

Теоретическая и практическая значимость

В работе представлены данные структурно-функциональных особенностей мозжечка на разных уровнях его организации при действии внешних негативных факторов, как по отдельности, так и суммарно.

Показаны патофизиологические и патоморфологические механизмы адаптации ткани мозжечка к действию некоторых неблагоприятных факторов внешней среды. Выявлены ультраструктурные механизмы процессов регенерации и дисрегенерации.

Экспериментальный материал диссертационного исследования включен в монографию «Мозжечок и стресс» и учебное пособие «Анатомия мозга».

Результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе на кафедре медико-биологических основ физического воспитания, общей и социальной психологии Башкирского государственного педагогического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В мозжечке прослеживаются структурные, гистохимические и ультраструктурные возрастные особенности.

2. Неблагоприятные факторы (алкоголь, гипотермия и гиподинамия) оказывают влияние на структурно-функциональные и ультраструктурные изменения мозжечка.

Работа выполнена в Башкирском государственном педагогическом университете, фрагменты работ выполнялись на кафедре патологической анатомии Башкирского государственного медицинского университета, в лаборатории электронной микроскопии Всероссийского Центра пластической хирургии и Башкирского государственного аграрного университета.

Материалы диссертации доложены:

На Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки», посвященном 60-летию Победы в Великой Отечественной войне (Самара, 2005), на научной международной конференции «Современные проблемы развития физической культуры и спорта» (Екатеринбург, 2005), на Международной научно-практической конференции «Восток-Россия-Запад. Физическая культура и спорт в развитии здоровье формирующих и здоровье сберегающих технологий», посвященной 60-летию Победы в ВОВ и 75-летию Иркутского государственного технического университета (Иркутск, 2005), на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития физической культуры и спорта в новом тысячелетии», посвященной 60-летию Победы (Кемерово, 2005), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы физического развития учащейся молодежи» (Уфа, 2004), на межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Уфимского филиала УралГАФК «Актуальные вопросы теории и практики физической культуры и спорта» (Уфа, 2004).

Диссертационная работа апробирована на совместном заседании межкафедрального совещания факультета физической культуры Башкирского государственного педагогического университета « 10 » июня 2005 года.

Основные результаты диссертации изложены в 5 научных работах, из них 1 монография и 1 учебно-методическое пособие.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 151 странице компьютерного текста, иллюстрирована 27 рисунками и фотографиями, 2 таблицами.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы - 2-е главы, 2-х глав описания материалов и методов исследования, 5-ти глав описания результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и библиографического указателя: 133 отечественных и 146 зарубежных авторов.

выводы

1.Мозжечок имеет возрастные морфофункциональные особенности. Это проявляется как на уровне нейронов, так и внутриклеточных ультраструктур. Межклеточный матрикс с возрастом подвержен изменениям, что прослеживается в изменении количества и соотношения разных классов гликозаминогликанов в динамике в течение всего периода жизни.

2. Воздействие алкоголя, гипотермии и гиподинамии в течение 30 суток вызывает в коре мозжечка комплекс типовых физиологических, адаптационных, пограничных, деструктивных и компенсаторно-приспособительных изменений, имеющих фазный характер.

3. При действии факторов внешней среды (алкоголя, гиподинамии, гипотермии) по отдельности в течение 30 суток в нейронном компоненте коры мозжечка преобладают физиологические и адаптационные формы морфологической изменчивости, а при суммарном воздействии исследуемых факторов в этот же срок эксперимента (на 30 сутки) - деструктивные процессы.

Выраженность морфологических изменений исследуемых структур мозжечка определяется действием факторов внешней среды и находится в прямой зависимости от продолжительности, вида и характера воздействия.

4. При длительном суммарном воздействии негативных внешних факторов характерно появление гетеротопий и многорядного расположения грушевидных нейронов, возрастающих по мере увеличения продолжительности воздействия.

5. Определяющую роль в структурно-функциональной организации нейронов мозжечка при сочетанном действии алкоголя, гипотермии и гиподинамии играет белково-углеводная синтезирующая система, о функциональной взаимосвязи различных компонентов которой свидетельствуют корреляционные изменения содержания РНК, гликозаминогликанов и морфо-метрических показателей.

Результаты качественного анализа показывают, что содержание гликозаминогликанов в мозжечке при действии алкоголя, гипотермии и гиподинамии в течение 7 суток несколько повышено, что свидетельствует о функциональном напряжении нейроцитов с незначительным уровнем деструкции.

Компенсаторно-приспособительные реакции, развивающиеся в течение 14 суток, несколько нивелируют деструктивные процессы, активируя репара-тивные механизмы, что отражается на снижении содержания гликозаминогликанов. Наименьшая концентрация этих высокомолекулярных соединений отмечается к 30 суткам, что характеризует высокий уровень деструктивных процессов, который возрастает по мере увеличения сроков исследования.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Результаты экспериментальных исследований могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах анатомии, гистологии, судебной медицины, физиологии, психологии медицинских и биологических вузов.

2. Полученные данные могут быть использованы при подготовке монографий, справочников, учебных пособий и методических рекомендаций.