FEATURES BLOOD-BRAIN BARRIER PERMEABILITY DIFFERENT FORMATIONS CORTICAL BRAIN IN INFLUENCE OF ANTHROPOGENIC FACTORS

Full Text

Актуальность. Особая роль в обеспечении гомеостаза в центральной нервной системе принадлежит гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), который включает целый комплекс структурных образований [12, 13, 18]. Несмотря на то, что ГЭБ обеспечивает надежную защиту нервной ткани, его компоненты остаются уязвимыми по отношению к ряду химических и физических факторов. Среди разнообразных антропогенных факторов, проявляющих биотропные свойства по отношению к нервной ткани, следует особо отметить ионизирующее излучение и этанол. Помимо известного в определенной мере радиопротекторного эффекта, этиловый спирт применяется в экспериментальной радиобиологии в качестве фармакологического средства для имитации синдромосходных неврологических состояний. Ключевой структурой ГЭБ является эндотелий церебральных гемокапилляров, повреждение которого играет ведущую роль в патогенезе различных заболеваний ЦНС, в том числе и неврологических проявлений лучевой болезни. Некоторые исследователи отводят барьеру ведущую роль в патогенезе радиационного поражения [21, 19]. В работе [17] отмечается наличие необратимых изменений микроциркуляторного русла как при остром, так и при хроническом облучении крыс, кошек, обезьян и человека. Интегральным показателем функционирования ГЭБ является его проницаемость для различных веществ. Изменение проницаемости ГЭБ отражается на показателях внутренней среды мозга, процессе формирования и фиксации временных связей. Известно, что при облучении в дозе 50 Гр проницаемость ГЭБ значительно меняется в сторону увеличения [5]. Активный транспорт через ГЭБ происходит при участии фермента щелочной фосфомоноэстеразы (ЩФ). В работах [14, 15] при сравнении реакции на облучение различных структур мозга (сенсомоторная и лимбическая кора, гиппокамп, хвостатое ядро, мозжечок, ядра продолговатого мозга) у крыс и собак не удалось обнаружить существенных различий в характере и степени выраженности изменений структур ГЭБ. В условиях алкогольного отравления повреждение ГЭБ сопровождается отеком вещества головного мозга и расстройством клеточного метаболизма [10]. Увеличение проницаемости ГЭБ при остром алкогольном отравлении было найдено лишь в случае введения сравнительно высоких концентраций этанола. У человека снижение функции ГЭБ возникает при содержании алкоголя в крови, равном 0,2‰, т. е. до появления клинических признаков опьянения. Острая интоксикация этанолом приводит к грубым расстройствам церебральной гемоциркуляции у человека с повреждением сосудистых стенок, разрушением эритроцитов крови и деструктивными изменениями мозга [16]. Материал и методы исследования. Эксперимент спланирован и проведен в ГНИИИ военной медицины МО РФ, г. Москва. Исследования проводились на 168 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г, в возрасте 2,5-3 месяцев. В связи с методическими условиями эксперимента животные разделены на 4 группы. Крысы контрольных и опытных групп были одного возраста, пола, содержались в обычном виварном режиме. Животных первой группы помещали в специальную камеру из оргстекла и облучали в кранио-каудальном направлении γ-квантами 60Со (1,25 МэВ) на установке «Хизотрон» (Чехия). 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. Группу радиационного контроля составляли особи, которые помещались в камеру для облучения, однако излучающую установку не включали. Третьей группе животных в асептических условиях однократно внутрибрюшинную вводили 15%-ный раствор этилового спирта в дозе 2,25 г/кг. Контролем для третьей группы служили крысы, которым с соблюдением правил асептики производилось однократное внутрибрюшинное введение физиологического раствора. Эвтаназия животных осуществлялась путем декапитации на гильотине через 3, 60 мин. после воздействия изучаемых факторов. Объектом исследования служила пириформная зона древней коры и старая кора (цитоархитектонические поля СА1 и СА3) головного мозга. При выборе объекта исследования отдавалось предпочтение структурам головного мозга, участвующим в обеспечении механизмов памяти, внимания, ориентировочного рефлекса, временнóго обеспечения высшей нервной деятельности, которые непосредственно зависят от функционального состояния гиппокама и древней коры. Выбор участков мозга для изучения осуществлялся при помощи цитоархитектонических карт [6, 20]. 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. Фрагменты мозга объединяли в комбинированные блоки по [11] замораживали в твердой углекислоте при температуре -70°С, упакованными в алюминиевую фольгу. С целью изучения транспортной функции эндотелия сосудов проводилось исследование активности ЩФ на криостатных срезах после стабилизации мембран при температуре +4°С в смеси равных объемов ацетона и хлороформа [4]. Для выявления ЩФ использовали реакцию азосочетания с α-нафтилфосфатом и прочным синим РР [2]. Полученные результаты и их обсуждение. Анализируя эффект воздействия ионизирующего излучения на изучаемые отделы коры головного мозга, были установлено, что начальные изменения характеризуются быстрым развитием ответной реакции на острое лучевое воздействие. В раннем пострадиационном периоде, через 3 мин, в пириформной зоне древней коры наблюдается повышение активности ЩФ (3,63±0,37 у.е.о.п.), сменяющееся к концу 1 ч понижением каталитической активности фермента по сравнению с контрольным уровнем (2,17±0,14 у.е.о.п.). В то же время усиление активного транспорта веществ через ГЭБ на 20,2% (3,69±0,14 у.е.о.п.) по сравнению с контролем отмечалось в поле СА1. Значения активности ЩФ через 1 час в изучаемых отделах гиппокампа убывают до 3,14±0,13 у.е.о.п. относительно предыдущего срока исследования, однако превышая на 2,3% контрольные показатели. 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 СА1. Алкоголь в транквилизирующей дозе (2,25г/кг) достоверно вызывал в эндотелии капилляров древней коры спустя 3 мин после введения повышение активности ЩФ. Напротив, снижение активности ЩФ (2,67±0,13 у.е.о.п) в эндотелии капилляров палеокортекса, наступающее к 60-й мин, является в определенной мере гистохимическим критерием ограничения транспортной функции ГЭБ. Активность ЩФ через 3 мин при действии алкоголя в поле СА1 и СА3 гиппокампа убывала на 15,6 и 22,5% соответственно. Через 60-й мин эксперимента при острой алкогольной интоксикации значение активности фермента увеличивалось по сравнению с предыдущим сроком, оставаясь однако ниже контрольного уровня в поле СА1 на 7,7%, а в поле СА3 - на 13,0%, что соответствует ограничению механизмов активного транспорта веществ через ГЭБ. Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о наличии однотипных изменений активности фермента ЩФ в пириформной зоне древней коры и гиппокампе только на ранних этапах пострадиационного периода, в отличие от аналогичных сроков алкогольной интоксикации. Вместе с тем, оба изучаемых фактора приводят через час после воздействия к развитию деструктивных изменений в структурах ГЭБ и снижению активности фермента. Данные положения согласуются с исследованиями [7], в которых регистрировалось снижение активности ЩФ в микроциркуляторном русле коры больших полушарий головного мозга через 5 ч после облучения в дозе 75 Гр, а также мнениями авторов [9, 8, 1, 3] о развитии отека мозга при облучении в дозах, вызывающих церебральный синдром. Обнаруженные изменения проницаемости ГЭБ связаны с филогенетическим возрастом отделов коры головного мозга и в ее более молодых структурах (гиппокамп) проявляются значительнее по сравнению с более старыми отделами (пириформная зона древней коры).

About the authors

VN N Ilicheva

Voronezh State Medical Academy

DA A Sokolov

Voronezh State Medical Academy

References