PECULIARITIES OF MORPHOLOGICAL CHANGES OF RATS’ BRAIN ARCHI- AND PALEOCORTEX AFTER AN EXPOSURE TO IONIZING RADIATION

Abstract


Morphological changes, observed in rats’ hippocampus and cortex pyriformis after the exposure to ionizing radiation at a dose of 87.5 Gy, have been described, using modern classification. Alterative and compensatory-adaptive forms of morphological variability of neurons were observed in studied parts of a brain.

Актуальность. Современная экологическая нейроморфология расширяет свое содержание новыми данными об изменениях структур нервной системы, возникающих под влиянием различных факторов окружающей среды. Эти многочисленные факторы, воздействующие на живой организм, носят в основном антропогенную природу и появляются в результате научно-производственной и хозяйственной деятельности человека. Среди антропогенных факторов, обладающих наибольшим биотропным эквивалентом, особое место занимает ионизирующее излучение. В настоящее время накопилось большое количество данных о морфологической реакции элементов центральной нервной системы в ответ на воздействие ионизирующей радиации. Однако, эти сведения, несмотря на свою многочисленность, достаточно противоречивы, несистематизированы, охватывают лишь некоторые отделы ЦНС. Описание морфологических изменений нейронов, наблюдаемых исследователями, касаются либо их линейных параметров, либо подсчета так называемых «реактивных» и «деструктивных» форм нервных клеток, что в определенной мере усложняет интерпретацию функционального состояния нейроцитов при действии экзогенных факторов. Идея создания универсальной классификации форм морфологической изменчивости нервных клеток обсуждалась среди нейроморфолгов с середины XX века. Наибольшего внимания в этом отношении заслуживают работы Ю. М. Жаботинского [2], В. Н. Ярыгина с соавт. [6], в которых достаточно подробно изучены и описаны разнообразные формы нервных клеток, наблюдающиеся как в интактном организме, так и при воздействии ряда физических, химических факторов, а также при некоторых заболеваниях. Немаловажную роль сыграла работа Н. Н. Боголепова [1], где с применением метода полутонких срезов и электронной микроскопии был достигнут функциональный эквивалент морфологических изменений нервных клеток. Определенного внимания заслуживает классификация типовых форм морфологической изменчивости центральной нервной системы [5], разработанная на основе положений, сформулированных в упомянутых выше работах, а также базирующаяся на данных многолетних исследований реакции различных отделов нервной системы [3] на воздействие факторов антропогенной природы. Последняя, на наш взгляд, является оптимальной при описании структурно-функциональных изменений нейроцитов центральной нервной системы. Целью настоящей работы явилось изучение соотношения различных форм морфологической изменчивости нейроцитов старой и древней коры головного мозга крыс при действии ионизирующего излучения. Материал и методы исследования. Эксперимент был выполнен на 150 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г. Животных экспериментальной группы помещали в специальную камеру из оргстекла и облучали γ-квантами 60Со (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 27012, стержневая камера которого располагалась в поле облучения. Крыс контрольной группы помещали в ту же камеру, однако облучающую установку не включали. Эвтаназия животных осуществлялась путем декапитации на гильотине через 3, 60 и 600 мин после облучения. Объектом для изучения в старой коре головного мозга служили нейроциты цитоархитектонического поля СА3 гиппокампа (ГПК), а в древней коре - пириформной зоны (ПЗ). При выборе объекта исследования отдавалось предпочтение структурам головного мозга, участвующим в обеспечении механизмов обоняния, памяти, внимания, ориентировочного рефлекса, временнóго обеспечения высшей нервной деятельности, которые непосредственно зависят от функционального состояния гиппокама. Выбор участков мозга для изучения осуществлялся при помощи цитоархитектонических карт. Для проведения морфологических исследований кусочки мозга фиксировали в 10 %-ном растворе нейтрального формалина с последующей заливкой в парафин. Парафиновые срезы толщиной 6 мкм окрашивали гематоксилином Караци - эозином. Более детальную характеристику состояния нервных клеток получали при окрашивании препаратов толуидиновым синим по методу Ниссля. С целью выявления морфологических изменений, происходящих в нейронах при действии изучаемых факторов, проводили визуальную оценку характера распределения базофильного вещества в их цитоплазме. На препаратах, окрашенных по Нисслю выполняли морфометрию нейроцитов, а также производили подсчет нервных клеток с различными типовыми формами морфологической изменчивости, которые выделяли в соответствии с классификацией [4]. Материалы исследования обрабатывались методами дескрипционной статистики. Полученные результаты и их обсуждение. В изучаемых отделах ЦНС интактных животных нами обнаружены следующие формы морфологической изменчивости нервных клеток. Среди нейронов преобладали нормохромные клетки. Их содержание в ГПК составляет 54,3 %, а в ПЗ - 52,0 % 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. Гипохромные нейроциты в контрольной группе составляют 10,9 % в ГПК и 8,0 % в ПЗ 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. Количество гиперхромных нервных клеток в контрольной группе в ГПК составляет 19,9 %, в в ПЗ - не превышает 19,0 %. Такие нейроциты сохраняют правильную форму тела и ядра. Их цитоплазма обладает повышенной интенсивностью хроматофилии. Ядра окрашены несколько темнее, вследствие наличия гетерохроматина. Ядрышки чаще крупные, занимают центральное положение. Среди нейроцитов гиппокампа животных контрольной группы встречались пикноморфные клетки. Их содержание в ГПК находилось в пределах 2,2 %, а в ПЗ - 13,0 %. Эти нейроны имеют неправильную форму клеточного тела. Ядро сморщено, отличается сильной гиперхромией и чаще всего не визуализируется. У пикноморфных нейроцитов нередко окрашивается аксон, имеющий прямую или зигзагообразную форму. Иногда в центре нейроцита наблюдаются участки с пониженной хроматофилией. Содержание клеток-теней составляет 12,7 и 8,0 % в ГПК и ПЗ соответственно. Они имеют нечеткие контуры клеточного тела, разнообразный уровень хроматофилии. Ядро и ядрышко в таких клетках не идентифицируются. Клетки-тени представляют собой фрагменты деструктивно измененных нейронов. К этой же категории относятся нейроциты ядра и ядрышки которых не попали в срез. Таким образом, у интактных животных в изучаемых отделах коры головного мозга преобладают нормохромные нервные клетки, содержание которых составляет более половины от наблюдаемых форм в нейронной популяции. Пикноморфные нейроциты и клетки-тени, отражающие процессы физиологической деструкции представлены в значительно меньшем количестве. Содержание гипо- и гиперхромных нейронов занимает промежуточное положение. Они, по-видимому, отражают состояния пониженной и повышенной активности нервных клеток и являются проявлением адаптационной изменчивости. При действии γ-излучения в дозе 87,5 Гр в обозначенные сроки исследования мы наблюдали изменения процентного соотношения различных типов нервных клеток в ГПК и ПЗ древней коры. При действии изучаемого фактора мы наблюдали небольшое количество нормохромных нейронов, линейные размеры которых достоверно отличались от таковых в контрольной группе. Такие изменения мы склонны относить к «пограничным», которые представляют собой совокупность конформационных и метаболических изменений внутриклеточных биополимеров, с одной стороны, превышающим объем физиологический изменчивости, а с другой, - не достигающим уровня типовых патологических изменений. Такие изменения являются «срочной» ответной реакцией клеток на внешние воздействия. Они отражают промежуточное между вариантами биологической нормы и патологии состояние нейронов [4]. Помимо указанных форм изменчивости мы наблюдали гипо- и гиперхромные клетки с признаками как дистрофических, так и некротических изменений. В клетках с признаками нейронодистрофии по гипо- или гиперхромному типам наблюдались множественные вакуоли в цитоплазме, смещение ядра и ядрышка к периферии. Морфометрические показатели этих нейронов достоверно отличались от контрольных. Эти формы морфологической изменчивости являются обратимыми. Клеткам с признаками деструктивных изменений соответствовали пикноморфные нейроны и клетки-тени как проявления коагуляционного и колликвационного нейрононекрозов. Выводы. Таким образом, при воздействии на организм γ-излучения в дозе 87,5 Гр на протяжении 600 мин пострадиационного периода в цитоархитектоническом поле СА3 ГПК и ПЗ древней коры развиваются неспецифические морфологические реакции, которые заключаются в изменении процентного соотношения различных форм морфологической изменчивости нервных клеток. Эффект облучения заключается в стойком уменьшении морфологических форм пограничной и адаптационной изменчивости к концу сроков наблюдения на фоне возрастания процентного содержания нейроцитов с признаками альтеративных изменений. Учитывая близкое по значению процентное содержание деструктивных форм нервных клеток в ГПК и ПЗ древней коры, наблюдаемое к 600-й мин эксперимента, можно предположить наличие сходных морфогенетических механизмов развития лучевой реакции изучаемых отделах нервной системы в поздние сроки пострадиационного периода.

D A Sokolov

Voronezh N. N. Burdenko State Medical Academy

Email: amare-caelum@yandex.ru

V N Ilicheva

Voronezh N. N. Burdenko State Medical Academy

V V Spitsin

Voronezh N. N. Burdenko State Medical Academy

  1. Боголепов Н.Н. Ультраструктура мозга при гипоксии / Н.Н. Боголепов. - Москва : Медицина, 1979. - 167 с.
  2. Жаботинский Ю.М. Нормальная и патологическая морфология нейрона / Ю.М. Жаботинский. - Ленинград : Медицина, 1965. - 323 с.
  3. Насонова Н.А. Структурно-функциональная характеристика стриопаллидарной системы при облучении ионизирующим излучением в малых дозах / Н.А. Насонова, Д.А. Соколов // Журнал анатомии и гистопатологии. - 2013. - Т. 2, № 1. - С. 43-45.
  4. Петров А.В. Актуальные проблемы экологической нейрогистоморфологии. 1. Методологические аспекты / А.В. Петров, В.П. Федоров, Е.М. Болтенков // ЦНИЛ - вчера, сегодня, завтра : сб. науч. тр., посвящ. 85-летию Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко и 40-летию со дня организации Центральной научно-исследовательской лаборатории. - Воронеж, 2003. - С. 122-137.
  5. Федоров В.П. Экологическая нейроморфология. Классификация типовых форм морфологической изменчивости ЦНС при действии антропогенных факторов / В.П. Федоров, А.В. Петров, Н.А. Степанян // Журнал теоретической и практической медицины. - 2003. - Т. 1, № 1. - С. 62-66.
  6. Ярыгин Н.Е. Патологические и приспособительные изменения нейрона / Н.Е. Ярыгин. - Москва : Медицина, 1973.- 191 с.

Views

Abstract - 0

PDF (Russian) - 0

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies