Солкосерил-индуцированная нормализация патоморфологических нарушений структур мозга при черепно-мозговой травме в условиях эксперимента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Солкосерил-индуцированная нормализация патоморфологических нарушений структур мозга при черепно-мозговой травме в условиях эксперимента

Г.А. Волохова, А.Н. Стоянов

Авторы описывают результаты экспериментальных исследований, целью которых является изучение влияния Солкосерила на патоморфологические изменения структур мозга в посттравматическом периоде. Опыты проводились на крысах на модели легкой ЧМТ. Показано, что ЧМТ вызывала у крыс комплекс макро- и микроскопических патоморфологических нарушений, анализ которых свидетельствует об определенной стадийности в развитии патологических изменений. Солкосерил способствовал регрессированию патоморфологических нарушений головного мозга крыс в посттравматическом периоде, что отмечалось нами на 14-е сутки с момента воспроизведения ЧМТ. В группе крыс, у которых введение препарата начинали на 7-е сутки после нанесения травматического повреждения мозга, нормализующее действие не было выражено. Результаты данного экспериментального исследования являются экспериментальным обоснованием целесообразности его клинического тестирования при травматическом повреждении мозга.

Травматическое повреждение головного мозга является в настоящее время одним из наиболее распространенных видов травматической патологии. Ежегодные показатели составляют 3-4 случая возникновения черепно-мозговой травмы (ЧМТ) на 1000 населения в год [5, 6, 9]. Однако наиболее важны в социальном и экономическом отношении последствия ЧМТ, поскольку они могут приобретать хронический характер, ухудшая качество жизни пациента, снижая его трудоспособность и нередко приводя к стойкой инвалидизации. В 2000 г. около 70 тыс. взрослых (4,7 на 10 тыс.) и 17,6 тыс. детей (6,2 на 10 тыс.) были признаны инвалидами вследствие травм всех локализаций [2, 11]. В случае верно поставленного диагноза и своевременно начатого патогенетически обусловленного лечения негативные последствия травматического повреждения черепа и головного мозга разной степени выраженности удается смягчить [9, 16, 19]. Актуальной проблемой является отсутствие полноценных реабилитационных программ, что прежде всего относится к последствиям легкой ЧМТ, которые в силу своей распространенности превратились в самостоятельную медицинскую проблему [4, 9, 17, 18].

Показано, что после ЧМТ в мозге инициируется сложный процесс, который сопровождается выраженными сосудистыми и морфологическими нарушениями [2]. По данным ряда авторов, вследствие травматического повреждения мозга запускаются каскадные необратимые морфофункциональные дистрофические и некротические процессы, которые во многом определяют выраженность моторных и когнитивных нарушений в посттравматическом периоде [5]. Считается, что именно морфологические изменения паренхимы мозга вследствие механического воздействия на его ткань во многом определяют характер и выраженность последствий ЧМТ [3, 6, 8, 15].

В настоящий момент травматическое повреждение мозга, в том числе и ЧМТ, лечат при помощи различных терапевтических схем [2, 5, 8], эффективность некоторых из них была определена в условиях эксперимента [18, 19]. Показано, что лечение при ЧМТ важно начинать в острый период [4, 9]. Одно из ведущих мест в лечении занимает медикаментозная терапия, направленная на предотвращение гипоксии мозга, улучшение обменных процессов, восстановление активной умственной деятельности, нормализацию эмоциональных и вегетативных расстройств [2, 9]. Однако не всегда предложенные способы лечения оказываются эффективными, что заставляет специалистов разрабатывать и тестировать в экспериментальных условиях и в клинике новые схемы лечения травматического повреждения мозга и реабилитационной терапии. С учетом важности морфологических изменений в определении характера и выраженности посттравматических проявлений целью настоящей работы явилось исследование эффективности препарата природного происхождения Солкосерила на патоморфологические изменения структур мозга в посттравматическом периоде.

Материалы и методы исследования. Иccледoвания прoвoдилиcь в ycлoвиях хрoничеcкoгo экcперимента на 35 половозрелых белых крыcах линии Виcтар маccoй oт 180 дo 220 г, которых содержали в индивидyальных бoкcах c еcтеcтвеннoй 12-часовой cменoй cвета и темнoты, влажностью воздуха 60 % и его температурой 22 ± 1 °С, со свободным доступом к вoде и пище. С целью прирyчения крыc перед началом эксперимента держали в руках no 2-3 мин в течение 5 дней, чтo облегчало последующие экспериментальные исследования c животными. Работу с лабораторными животными проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов. Данная работа была одобрена комиссией ОГМУ по этическому проведению экспериментальных исследований.

ЧМТ воспроизводили по методу, описанному в работе [13]. Для этого зафиксированным крысам наносили механическую травму грузом массой 50 г на теменно-затылочную область мозга. В момент нанесения травмы животное кратковременно прижимали к поролоновой прокладке, чем добивались горизонтального расположения поверхности свода черепа по отношению к торцевому участку груза (пластмассовый цилиндр, заполненный дробью). Груз опускали с высоты 50 см. Площадь ударной части при этом составляла примерно 3,5 см2.

Экспериментальные наблюдения проводили на следующих группах животных. Животным первой группы (n = 11) с ЧМТ в течение последующих 14 дней внутрибрюшинно (в/б) вводили 0,5 мл 0,9% физиологического раствора. Животным второй группы (n = 10) с ЧМТ в течение последующих 14 дней в/б вводили Солкосерил в дозе 40 мг/кг (Valeant Pharmaceuticals Switzerland GmbH, Швейцария) один раз в день утром между 9.00 и 10.00. Первое введение препарата осуществляли через 2 часа после нанесения крысам ЧМТ. Для исследования временных интервалов эффективности препарата в посттравматическом периоде была выделена третья группа животных с ЧМТ (n = 8), которым Солкосерил вводили по описанной схеме начиная с 7-го дня. Животных контрольной группы (n = 6) фиксировали, но травму не наносили.

Декапитацию крыс с последующим патоморфологическим изучением ткани мозга проводили после 1, 7 и 14 суток с момента нанесения ЧМТ (по 3 крысы из каждой группы в отмеченные временные интервалы). В третьей группе животных морфологические исследования проводили только на 14-е сутки с начала эксперимента. Забой животных осуществляли внутрибрюшинным введением тиопентала натрия (100 мг/кг).

После декапитации быстро вскрывали череп, удаляли головной мозг, который промывали в физиологическом растворе и помещали в 5% раствор формалина. Приготовленные при помощи микротома с шагом разреза в 40 мкм фронтальные срезы головного мозга, взятые на уровне брегмы, сначала подвергали действию спиртов с возрастающей концентрацией (70°, 90°, 95°, 100°), после чего их заливали в целлуидин в соответствии с методическими рекомендациями. Из приготовленных блоков готовили в дальнейшем срезы толщиной 7-9 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Наличие качественных морфологических изменений в тканях головного мозга оценивали при помощи светового микроскопа МБИ-15. При этом в коре головного мозга с использованием морфометрической сетки Автандилова оценивали количество нейронов четырех основных структурно-функциональных типов.

Полученные данные обсчитывали с помощью дополнительного статистического пакета в оболочке программы Labview-5,0, а также программы статистического анализа Statgraph с использованием одновариантного критерия ANOVA. В качестве критерия достоверности было принято значение P < 0,05.

Результаты и их обсуждение. При визуальном обследовании головного мозга у всех травмированных животных после ЧМТ выявляли подкожные гематомы различной величины в месте нанесения травмы при отсутствии нарушений целостности костей черепа, подоболочечных или паренхиматозных кровоизлияний и контузионных очагов.

У животных, переживших 24 ч после травмы, выявлено некоторое увеличение отечности мозговых оболочек и вещества головного мозга при сохранности топографических взаимоотношений серого и белого вещества обоих полушарий. Желудочки мозга были несколько расширены, заполнены прозрачной, обычно бесцветной жидкостью. При гистологическом исследовании в зоне гиппокампа обнаружена капиллярная и венозная гиперемия с расширением сосудистой стенки, дистония сосудов, нарастание количества диапедезных микроэкстравазатов преимущественно ангионевротического характера. В геморрагических очагах отмечались агрегация и гемолиз эритроцитов. В просветах некоторых мелких сосудов видны фиброзно-лейкоцитарные или эритроцитарные тромбы.

В нейронах коры головного мозга преобладали гидропические изменения. В осветленной нейроплазме обнаруживались губчатая пенистость и отдельные вакуоли, ядра обычно были эктопированы, измененной формы, осветленные либо пикнотичные, некоторые из них утратили ядрышко. Встречались гиперхромные нейроны - с признаками пикноморфного набухания, реже начинающегося сморщивания, с плохо различимыми ядром и ядрышком, с извитыми, деформированными отростками. Обнаруживались также единичные нейроны с нечеткими контурами, прогрессирующим кариоплазмоцитолизом, практически утратившие ядро. Возле измененных нейронов обнаруживались единичные сателлиты. Рядом с ними выявлялись гипохромные нейроны, количество которых было на 19 % меньше по сравнению с количеством таких клеток у крыс контрольной группы (P < 0,05). У крыс с ЧМТ количество нейронов с повышенной функциональной активностью снизилось на 25 % по сравнению с контрольными наблюдениями (P < 0,05). Определялись поля начинающейся клеточной дезориентации. В стенках желудочков на фоне интерстициального, перицеллюлярного и периваскулярного отека видны петехиальные микрогеморрагии и застойное полнокровие, отек стромы ворсин сосудистых сплетений.

Солкосерил через 24 ч с момента нанесения крысам ЧМТ существенно не изменял макро- и микроскопическую картину головного мозга, а также не влиял на соотношения нейронов основных структурно-функциональных типов (P > 0,05).

У животных, переживших 7 суток после ЧМТ, значительно усилились отечность и тусклость мозговых оболочек. Сосуды их были расширены и полнокровны. Субарахноидальные пространства и желудочки мозга были переполнены бесцветной, иногда ксантохромной жидкостью. Вещество мозга нередко набухшее, со сглаженными бороздами, полнокровное. Наряду с участками паренхимы мозга, пигментированной гемосидерином, выявлялись очаги свежих петехиальных геморрагий. Желудочки мозга обычных размеров или сужены, с отечной тускловатой эпендимой, синюшными сплетениями. В микропрепаратах в гипоталамусе и стволе мозга отмечены выраженный отек-набухание на всех уровнях головного мозга и прогрессирующая дистония сосудов паренхимы мозга, желудочковых сосудистых сплетений. Ворсины сосудистых сплетений утолщены, с ячеистой стромой, набухшим вакуолизированным эпителием, продолжающимся рубцеванием незначительных по размерам очагов микронекроза и микрогеморрагий. В зонах клеточных инфильтратов четко видны появившиеся радиально и поперечно направленные аргирофильные и преколлагеновые волоконца.

В вентральном и дорсальном гиппокампе наблюдались структурно измененные нейроны, чаще гиперхромные, как набухшие, с умеренной гиперхромией цито- и кариоплазмы, так и сморщенные, нередко палочковидные, с истонченными, штопорообразно извитыми отростками. Наряду с этим обнаруживались нейроны с признаками дистрофии и хроматолизом различной степени выраженности. Количество гипохромных нейронов было на 23 % меньше, а нейронов с повышенной функциональной активностью - на 43 % меньше по сравнению с таковым в контрольных наблюдениях (P < 0,05).

При исследовании мозга животных, которые получали Солкосерил 7 суток после ЧМТ, обнаруживались нейроны с признаками дистрофии и хроматолизом различной степени выраженности. В значительной части нейронов ядрышки были утрачены либо набухшие. Только в некоторых срезах мозга животных, получавших Солкосерил, наблюдались клетки нормальной окраски и величины .

У животных, переживших 14 дней после травмы, макроскопически обнаружено уменьшение отечности головного мозга. На месте старых мелких экстравазатов отмечались участки ржаво-бурого цвета. Микроскопически подтверждено существенное уменьшение отека, особенно периваскулярного. Уменьшились и явления дистонии в артериальных сосудах, но еще выявлялись венозное полнокровие и регионарная гиперемия капиллярной сети, более выраженная в гипоталамо-гипофизарной системе и продолговатом мозге. Наряду с давними, находящимися на разных стадиях организации микроэкстравазатами иногда встречались очаги свежих, вторичных микрогеморрагий ангионекротического характера, возникающие в результате разрыва капилляров. Уменьшились отек и дисгемические явления в оболочках мозга и сосудистых сплетениях. Однако фиброэластическая реакция стала более выраженной, причем ранее нежные волокнистые структуры огрублялись, деформируя, а порой облитерируя субарахноидальные пространства и желудочковую систему, особенно в зонах физиологических сужений и в передних рогах боковых желудочков.

Редуцирование хроматофильной субстанции и активация внутриядерной зернистости отмечались и в ряде гипохромных клеток с несколько увеличенным ядром и четко различимым ядрышком, количество которых было на 33 % меньше, чем у крыс в контрольной группе (P < 0,05). Количество клеток с нормальной и повышенной функциональной активностью было на 43 % меньше, чем в контроле (P < 0,05).

У крыс, которые получали Солкосерил 14 суток, при макрообследовании головного мозга отмечалась отечность мозговых оболочек. Внешний вид и консистенция паренхимы мозга были нормальными. В большинстве случаев восстанавливались размеры и форма желудочков мозга, однако в 19 % случаев еще встречались их деформация, расширение или сужение. Содержимое желудочков мозга и субарахноидальных пространств было в большинстве наблюдений без видимых изменений.

Микроскопическими исследованиями подтверждено регрессирование отечных явлений в веществе мозга, оболочках и сплетениях и восстановление мозговой гемодинамики у большинства животных. Обнаруживались микрорубцы от старых микрогеморрагий, состоящие преимущественно из сети аргирофильных и глиальных волокон, и очаги гемосидероза, выраженный гиалиноз артериол и стромы ворсин сосудистых сплетений желудочков мозга, участки дисплазии ворсинчатого эпителия, замещающегося соединительной тканью. Большинство нейронов коры и подкорковых структур в группе крыс с 14-дневным введением Солкосерила имело нейтральную окраску и сохраненную структуру (P < 0,05). В данных условиях существенно увеличилось количество гипохромных нейронов и нейронов с повышенной функциональной активностью - соответственно на 25 и 34 % (P < 0,05).

Существенных различий в патоморфологических изменениях, а также соотношениях различных типов нейронов на 14-е сутки после ЧМТ у крыс с введением Солкосерила, начатого с 7-х суток после нанесения травматического воздействия, выявить не удалось .

Таким образом, проведенные исследования показали, что ЧМТ вызывала у крыс комплекс макро- и микроскопических патоморфологических нарушений. Анализ результатов патоморфологического изучения мозговых структур при ЧМТ свидетельствует об определенной стадийности в развитии патологических изменений. Так, в первые дни после сотрясения головного мозга отмечалось нарастание дисгемических и гидропических функциональных, а затем и дистрофических нарушений как в нейронах, так и в сосудах головного мозга, а после в течение 2-й недели наблюдалось прогрессирование реактивных и репаративных процессов на фоне стабилизации, а затем и регрессирования отека мозга. Подобная динамика, а также регрессирование большей части патоморфологических изменений вследствие раннего начала приема Солкосерила, по нашему мнению, свидетельствует о функциональном характере этих изменений. С другой стороны, полученные данные показывают развитие необратимых морфоструктурных изменений в виде дистрофических процессов, влекущих за собой появление участков «неполного микронекроза». По-видимому, выявленные патоморфологические изменения, индуцированные ЧМТ, обусловливают формирование значительной части неврологических заболеваний в посттравматическом периоде, что соответствует также мнению ряда авторов [3, 4, 15].

Таким образом, Солкосерил способствовал регрессированию патоморфологических нарушений головного мозга крыс в посттравматическом периоде, что отмечалось нами на 14-е сутки с момента воспроизведения ЧМТ. В группе крыс, у которых введение препарата начинали на 7-е сутки после нанесения травматического повреждения мозга, нормализующее действие не было выражено, что позволяет сделать, по нашему мнению, как минимум два основных заключения. Первое состоит в том, что терапию травматического повреждения головного мозга и введение Солкосерила при этом следует начинать в остром периоде, что позволит достичь желаемого эффекта. Второе положение заключается в том, что воздействие препарата на регрессирование вызванных ЧМТ патоморфологических изменений структур головного мозга требует определенного временного промежутка, который в наших экспериментальных условиях равен двум неделям. Понятно, что в этом случае пациентам следует рекомендовать длительный прием Солкосерила, естественно, в качестве составного компонента комплексной патогенетической терапии ЧМТ. Акцентируя внимание на отмеченных позитивных эффектах Солкосерила при его 14-дневном введении животным, следует обратить внимание на то, что препарат нормализовал качественные и количественные изменения ткани мозга, развившиеся вследствие нанесения механической ЧМТ. Определенный оптимизм в этом отношении вселяет увеличение количества нейронов с повышенной функциональной активностью, что подтверждает регрессирование морфологических макро- и микроизменений в ткани мозга.

В заключение обращаем внимание на то, что результаты, изложенные нами в настоящей работе, дополняют полученные ранее данные о нормализации под влиянием Солкосерила процессов биоэлектрогенеза и двигательной активности животных в аналогичных экспериментальных условиях. Более поздняя регистрация положительных патоморфологических эффектов препарата (14-е сутки после ЧМТ) по сравнению с восстановлением нормальной электрической активности мозга (7-е сутки) и моторных функций (10-е сутки) может быть объяснена, по нашему мнению, большей выраженностью морфологических травматических нарушений относительно изменения процессов биоэлектрогенеза и формирования моторных функций. Однако при некоторых временных различиях в нейропротекторной активности Солкосерила наши данные четко демонстрируют, что препарат следует принимать с первых суток с момента нанесения ЧМТ. В этом отношении мы подтверждаем мнение исследователей [7], которые с успехом применяли Солкосерил для лечения больных с тяжелой ЧМТ.

Настаиваем на том, что результаты данного экспериментального исследования не являются призывом считать Солкосерил панацеей и назначать его всем пациентам в посттравматическом периоде. Обращаем внимание на то, что выявленные нами комплексные позитивные морфологические, электрофизиологические и поведенческие (ранее неопубликованные данные) эффекты Солкосерила являются экспериментальным обоснованием целесообразности его клинического тестирования при травматическом повреждении мозга. При учете механизмов протекторного действия Солкосерила, к числу которых относят ускорение под его влиянием репаративных и регенерационных процессов в поврежденных тканях путем стимуляции пролиферации клеток и их миграции непосредственно в очаг поражения [1, 12], а также облегчение утилизации кислорода и стимуляцию транспорта глюкозы клетками в условиях гипоксии и истощения метаболических ресурсов [10, 14], становится понятной его эффективность в коррекции вызванных ЧМТ морфологических нарушений.

Выводы

· После нанесения механической ЧМТ в теменно-затылочной области у крыс развиваются патоморфологические нарушения, затрагивающие в основном структуры ствола и среднего мозга.

· У крыс с ЧМТ редуцируется количество нейронов с нормальной и повышенной функциональной активностью.

· Ежедневное введение Солкосерила (40 мг/кг в/б) крысам с ЧМТ способствовало качественной и количественной нормализации морфологической структуры мозга животных.

· Лечебное действие препарата развивалось на 14-е сутки и было наиболее выраженным в случае его раннего применения, что свидетельствует о необходимости начала лечения при ЧМТ в остром периоде.

· Назначение Солкосерила может быть полезным в комплексной патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга.

солкосерил патоморфологический нарушение мозг

Литература

1. Бульйон В.В., Хниченко Л.К., Сапронов Н.С. и др. Циклоферон и солкосерил в лечении дуоденальных язв у крыс // Эксп. клин. фармакол. - 2001. - Т. 64, № 6. - С. 41-44.

2. Карахан В.Б., Крылов В.В., Лебедев В.В. Травматические поражения центральной нервной системы // Болезни нервной системы / Под ред. Н.Н. Яхно, Д.Р. Штульман. - М.: Медицина, 2001. - 744 с.

3. Курако Ю.Л., Букина В.В., Перькова А.В. Морфофункциональные соотношения в патогенезе сотрясения головного мозга // Неврология и психиатрия. - Киев: Здоров'я, 1989. - С. 9-11.

4. Курако Ю.Л., Букина В.В. Легкая закрытая черепно-мозговая травма. - Киев: Здоров'я, 1989. - 136 с.

5. Лихтерман Л.Б., Потапов А.А., Кравчук А.Д. и др. Клиническая классификация и концептуальные подходы к лечению последствий ЧМТ // Вопр. нейрохирургии. - 1999. - № 3. - С. 3-6.

6. Макаров А.Ю. Последствия ЧМТ и их классификация // Неврол. журн. - 2001. - Т. 6, № 2. - С. 38-42.

7. Марусанов В.Е., Мирошниченко А.Г., Николау С.А. и др. Солкосерил в интенсивной терапии тяжелой черепно-мозговой травмы // Вестн. хир. им. И.И. Грекова. - 2000. - Т. 159, № 3. - С. 37-39.

8. Мякотных В.С., Тачанкина Н.З., Боровкова Т.А. Клинические, патофизиологические и морфологические аспекты отдаленного периода закрытой ЧМТ // Журн. неврол. и психиатр. им. Корсакова. - 2002. - Т. 102, № 4. - С. 61-65.

9. Никифоров А.С., Коновалов А.Н., Гусев Е.И. Клиническая неврология: Учебник: В 3 т. - М.: Медицина, 2002. - Т. II. - 792 с.

10. Руденко А.Ю., Башкирова Л.М. Солкосерил - новый препарат для патогенетического лечения пациентов с судорожными формами цереброваскулярной патологии // Лікарська справа. - 2003. - № 7. - С. 110-113.

11. Савченко А.Ю., Захарова Н.С., Степанов И.Н. Лечение последствий заболеваний и травм головного мозга с использованием фенотропила // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2005. - Т. 105, № 12. - С. 22-26.

12. Фомин П.Д., Заплавский А.В., Иванцов П.В. и др. Эффективность применения солкосерила после хирургического лечения острого кровоизлияния при гастродуоденальной язве // Клин. хир. - 1998. - Т. 12, № 1. - С. 6-8.

13. Шандра О.А., Годлевський Л.С., Волохова Г.О. Вплив ушкодження структур мозку каїновою кислотою на судорожні реакції тварин, що перенесли черепно-мозкову травму // Фізіол. журн. - 1993. - Т. 56, № 2-3. - С. 8-14.

14. Akaike A., Katsuki H., Kume T. Pharmacological and physiological proprieties of serofendic acid, a novel neuroprotective substance isolated form fetal calf serum // Life Sci. - 2003. - Vol. 74. - P. 263-269.

15. Babb T.L. Metabolic, morphologic and electrophysiologic profiles of human temporal lobe foci: An attempt at correlation // Adv. Exp. Med. Biol. - 1986. - Vol. 203. - P. 115-125.

16. Bullock R., Teasdale G.M. Head injuries-surgical management: Traumatic intracranial hematomas // R. Braakman (Ed.) Vinken and Bruyn's Handbook of Clinical Neurology, Head Injury. - Elsevier, Amsterdam, 1991. - Vol. 24. - P. 249-298.

17. Gaetz M. The neurophysiology if brain injury // Clinical Neurophysiology. - 2004. - Vol. 115. - P. 4-18.

18. McIntosh T.K. Novel pharmacologic therapies in the treatment of experimental traumatic brain injury: a review // J. Neurotrauma. - 1993. - Vol. 10. - P. 215-261.

Размещено на Allbest.ru