Функции глии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глия

Глия -- структура нервной системы, образованная специализированными клетками различной формы, которые заполняют пространства между нейронами или капиллярами, составляя 10% объема мозга. глиоз астроглия неврологический клетка

Размеры глиальных клеток в 3-4 раза меньше нервных, число их в центральной нервной системе млекопитающих достигает 140 млрд. С возрастом число нейронов в мозгу уменьшается, а число глиальных клеток увеличивается.

Виды глии

Функции нейроглии

Астроглия -- представлена многоотростчатыми клетками. Их размеры колеблются от 7 до 25 мкм. Большая часть отростков заканчивается на стенках сосудов. Ядра содержат ДНК, протоплазма имеет аппарат Гольджи, центрисому, митохондрии. Астроглия служит опорой нейронов, обеспечивает репаративные процессы нервных стволов, изолирует нервное волокно, участвует в метаболизме нейронов.

Олигодендроглия -- это клетки, имеющие один отросток. Количество олигодендроглии возрастает в коре от верхних слоев к нижним. В подкорковых структурах, в стволе мозга олигодендроглии больше, чем в коре. Она участвует в миелинизации аксонов, в метаболизме нейронов.

Микроглия -- самые мелкие клетки глии, относятся к блуждающим клеткам. Они образуются из структур оболочек мозга, проникают в белое, а затем и в серое вещество мозга. Микроглиальные клетки способны к фагоцитозу.

Особенности глиальных клеток

Одной из особенностей глиальных клеток является их способность к изменению своего размера. Изменение размера глиальных клеток носит ритмический характер: фазы сокращения -- 90 с, расслабления -- 240 с, т.е. это очень медленный процесс. Средняя частота ритмических изменений варьирует от 2 до 20 в час. При этом отростки клетки набухают, но не укорачиваются в длине.

Глиальная активность изменяется под влиянием различных биологически активных веществ: серотонин вызывает уменьшение указанной «пульсации» олигодендроглиальных клеток, норадреналин -- усиление. Хлорпромазин действует так же, как и норадреналин. Физиологическая роль «пульсации» глиальных клеток состоит в проталкивании аксоплазмы нейрона и влиянии на ток жидкости в межклеточном пространстве.

Физиологические процессы в нервной системе во многом зависят от миелинизации волокон нервных клеток. В центральной нервной системе миелинизация обеспечивается олигодендроглией, а в периферической -- шванновскими клетками.

Глиальные клетки не обладают импульсной активностью, подобно нервным, однако мембрана глиальных клеток имеет заряд, формирующий мембранный потенциал. Его изменения медленны, зависят от активности нервной системы, обусловлены не синаптическими влияниями, а изменениями химического состава межклеточной среды. Мембранный потенциал глии равен примерно 70-90 мВ.

Глиальные клетки способны к распространению изменений потенциала между собой. Это распространение идет с декрементом (с затуханием). При расстоянии между раздражающим и регистрирующим электродами 50 мкм распространение возбуждения достигает точки регистрации за 30-60 мс. Распространению возбуждения между глиальными клетками способствуют специальные щелевые контакты их мембран. Эти контакты имеют пониженное сопротивление и создают условия для электротонического распространения тока от одной глиальной клетки к другой.

Так как глия находится в тесном контакте с нейронами, то процессы возбуждения нервных элементов сказываются на электрических явлениях в глиальных элементах. Это влияние связывают с тем, что мембранный потенциал глии зависит от концентрации К⁺ в окружающей среде. Во время возбуждения нейрона и реполяризации его мембраны вход ионов К⁺ усиливается. Это значительно изменяет его концентрацию вокруг глии и приводит к деполяризации ее клеточных мембран.

Актуальность темы. Со времен Р. Вирхова остаются до конца не выясненными функции глии. Изучению ее роли в патогенезе неврологических заболеваний посвящено немало научных работ, однако до сих пор не сложилось единого мнения о трактовке функциональных и морфологических изменений связанных с конкретной нозологией. Более того, существующие классификации глиальных реакций не удовлетворяют практическим требованиям и вызывают споры между отдельными научными школами. Если некоторые авторы считают глиоз практически обязательным компонентом морфологической картины большинства неврологических заболеваний, в том числе и височной эпилепсии, то в других источниках он фигурирует как редкое явление при тех же патологиях. Так, Fried I. и соавт. (1995) его находили в 4% наблюдений; Wolf H. K. и соавт. (1993), исследовав материал, полученный у 63 больных, оперированных по поводу височной эпилепсии, констатировали глиоз коры только в 11%.

До последнего времени считалось, что за основные функции мозга несут ответственность только нейроны. Сейчас стало ясно, что нельзя деятельность нейрона рассматривать в отрыве от глиальных элементов, которые тоже участвуют в активных процессах в мозге. Нейрон и нейроглия - это единая в функциональном отношении динамическая система.

После того, как было доказано участие астроцитов в осуществлении ряда фундаментальных процессов, таких как пре- и постнатальный нейрогенез, поддержание трофики нейронов, обеспечение пластичности нервной системы, участие в межнейронной интеграции и регуляции синаптической, интерес к нейроглии резко возрос.

Дальнейший прогресс в морфологических исследованиях нейроглии несомненно будет способствовать более полным представлениям о структуре, функции и химизме нервной системы. Необходим активный поиск новых всесторонних комплексных подходов в изучении этих клеток. Одним из них является анализ реакции астроцитов (АЦ) и олигодендроцитов (ОДЦ) у неврологических больных. Большинство авторов, исследовавших морфологические изменения головного мозга, отмечали наличие глиоза. Так как основная масса работ посвящена изучению коры головного мозга, то и глиальные реакции рассматривались чаще всего в сером веществе. В то же время, при изучении многих неврологических заболеваний, патология белого вещества считалась одним из важных, а иногда и ведущим морфологическим проявлением заболевания. Единичные работы, где наряду с корой изучалось и белое вещество, не могут дать полного представления о частоте и выраженности глиоза в нем, а также об участии различного рода клеток (преимущественно глиального ряда) в формировании очагов глиоза.

Цель работы

Комплексная морфологическая оценка реакций глии в белом веществе головного мозга при некоторых неврологических заболеваниях.

Задачи исследования:

1. Изучить морфологию и провести морфометрию клеток глии в белом веществе различных отделов головного мозга в группе сравнения.

2. Определить характер и направленность глиальных реакций при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

3. Исследовать процентное соотношение глиальных клеток (глиальную формулу) в белом веществе головного мозга у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии и при патологии.

4. Изучить особенности глиальной реакции при дисциркуляторной энцефалопатии, болезни Альцгеймера, сахарном диабете, героиновой наркомании с ВИЧ-инфекцией в стадии синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) и без нее, рассеянном склерозе.

Научная новизна.

Впервые была дана комплексная морфологическая оценка клеток глии в белом веществе головного мозга человека в (относительной) норме. Обнаружена морфологическая асимметрия головного мозга. Определены характер и направленность глиальных реакций. Введено новое понятие - «глиоцитопения», обратное «глиозу». Впервые разработана классификация глиальных реакций и выделено две их основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение количества глиоцитов). Показано, что оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Выявлено, что глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов по сравнению с нормой, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

Впервые разработан и внедрен новый метод количественной оценки состояния глии с определением глиальной формулы.

Показано, что очаги глиоза выявляемые при МРТ не имеют морфологического эквивалента. Установлено уменьшение количества глиальных клеток в участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях (ВИ) и импульсной последовательности (ИП) Flaer, что является на МРТ признаком глиоза, и изменения МР-сигнала отсутствуют в тех участках, где гистологически выявляется глиоз.

Основные положения:

1. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, имеется межполушарная глиоцитарная асимметрия.

2. Глиальные реакции могут быть разделены на две основные группы - глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопения (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием (по сравнению с нормой) астроцитов или олигодендроцитов, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

3. Очаги глиоза выявляемые при МРТ не имеют морфологического эквивалента.

4. В зависимости от характера патологии глиальные реакции могут иметь свои особенности. Так, для рассеянного склероза характерны резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов, значительно измененная глиальная формула; для наркомании - увеличение количества дренажных форм олигодендроцитов; для сахарного диабета - гипертрофия астроцитов и появление их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

Результаты собственных исследований и их обсуждение.

Глиальные клетки представляют собой самую многочисленную и самую активную часть ткани мозга. В течение всей жизни они сохраняют способность к делению. Все это дает возможность глии быстро и различными способами реагировать на меняющиеся условия функционирования головного мозга. В то же время проведение количественной и качественной оценки состояния глиальных клеток представляло значительные сложности. Методы импрегнации, позволяющие выявить не только тела клеток, но и их отростки, не дают возможности оценить их количество, так как эти реакции проходят только в части клеток. Причина такой избирательной реакции до сих пор не известна, но она делает невозможным подсчет клеток. Иммуногистохимические методы выявляют глиофибриллярный белок, который находится во всех зрелых клетках глии и не дает возможности их дифференцировки. К тому же, как и импрегнации, этот метод выявляет только отдельные клетки глии. Поэтому для дифференцированного подсчета клеток глии мы предложили многоуровневый метод исследования: на препаратах, окрашенных ГЭ, где хорошо видны лишь ядра всех типов глиоцитов, производится подсчет общего количества клеток. Определить тип клеток с использованием данной окраски практически невозможно. Для подсчета процентного соотношения олигодендроцитов и астроцитов (ГФ) морфометрию проводили на полутонких срезах, где с большой долей достоверности можно дифференцировать эти типы клеток. В случаях возникновения сомнений в принадлежности клеток к той или иной группе (АЦ или ОДЦ) мы использовали ЭМ.

Отсюда следует, что, даже при отсутствии очаговых изменений, плотность глиоцитов в различных отделах мозга не одинакова, но для сравнения с патологическими процессами, мы можем использовать полученные средние величины.

При всех изученных видах неврологической патологии имели место количественные и качественные изменения клеток макроглии.

При РС количество клеток глии вне очагов демиелинизации увеличивается практически в 3 раза. Подобные данные при этой патологии ранее получили в своей работе Бисага Г. Н. и соавт. (2006), при наркомании без СПИДа - в 2 раза. ДЭ характеризовалась умеренно выраженным увеличением количества глиоцитов. При БА и СД наряду с увеличенным числом глиоцитов встречались случаи, которые характеризовались обратной картиной, а при наркомании с СПИДом во всех исследованных случаях количество клеток глии было достоверно ниже нормы (от 910,4±199,9 кл/ммІ до 971,0±210,6 кл/ммІ) (рис. 7).

Понятие «глиоз» зачастую используется в МР томографии. Под ним подразумеваются участки с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 ВИ и ИП Flaer. Чаще всего при МРТ под диагнозом «глиоз» имеются в виду изменения в перилакунарной зоне.

Глиальные реакции можно разделить на две основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопению (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием АЦ или ОДЦ по сравнению с нормой, тогда как глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов .

Классификация реакций глии

Глиоз, как ранее считалось, - это разрастание астроцитарной нейроглии с гиперпродукцией глиальных волокон, ее заместительной гиперплазией в ответ на гибель нервной ткани.

Мы предлагаем, несколько иное определение: глиоз - это реакция глии на повреждение структур или изменение условий жизнедеятельности головного мозга, направленная на их восстановление и характеризующаяся увеличением числа глиоцитов с преобладанием астро- или олигодендроцитов. Также мы считаем нужным разделить глиальные реакции по степени выраженности.

Наиболее характерным для разных видов патологии (ДЭ, БА) было диффузное увеличение количества клеток глии, то есть глиоз, тогда как глиальная формула практически не отличалась от группы сравнения.

Другим вариантом диффузного клеточного глиоза было увеличение общего количества глиоцитов почти в 2 раза при практически не измененной глиальной формуле, но при этом значительно увеличивалось количество дренажных форм ОДЦ, что характерно для наркомании.

Диффузный астроцитарный клеточный глиоз наблюдался при РС в МНБВ головного мозга, когда общее количество глиальных клеток в 3 раза превышало норму. Но при этом количество АЦ увеличивалось в 4,5 раза, а количество ОДЦ почти в 2 раза уменьшалось.

При различных вариантах глиоза увеличение количества клеток глии происходит за счет ее деления, что подтверждается повышением митотической активности, выявленной при различных патологиях. Глиоз направлен на восстановление поврежденной ткани головного мозга, но функция новых клеток не всегда бывает адекватной, так как они не достигнув зрелости и, соответственно, функциональной активности, часто впадают в апоптоз, что наиболее ярко прослеживается при РС.

Глиоцитопения - это процесс, выражающийся в уменьшении числа глиоцитов с преобладающим поражением астро- или олигодендроцитов и с возможной гипертрофией астроцитов и их отростков, протекающий, как правило, на фоне элективного некроза ткани мозга.

Диффузная глиоцитопения характеризуется уменьшением общего числа глиоцитов относительно группы сравнения, тогда как глиальная формула может оставаться неизменной. Один из возможных механизмов развития глиоцитопении - это апоптоз глиоцитов, который наиболее часто выявляется при БА, ДЭ, РС.

При вирусном поражении головного мозга, в частности, при ВИЧ-инфекции, уменьшение числа глиоцитов, скорее всего, обусловлено непосредственным поражением вирусами клеток мозга.

Очаговая глиоцитопения наблюдалась, как правило, в очагах разрежения нейропиля при различных патологиях. ГФ при этом сохранялась неизменной.

При сосудистых заболеваниях недостаточность мозгового кровообращения приводила к очаговой глиоцитопении не только в очагах разрежения нейропиля, но и вокруг лакун. Причиной гибели глиоцитов в данном случае являлась ишемия ткани головного мозга, связанная с недостаточностью перфузионного давления в белом веществе, развивающемся, в частности, при ДЭ.

При некоторых видах патологии (как при РС и СД) глиоцитопения сопровождалась гипертрофией астроцитов, количество которых могло оставаться неизмененным или уменьшаться как и количество ОДЦ.

Характерным примером очаговой олигодендроцитарной глиоцитопении с гипертрофией астроцитов является глиальная реакция в очагах демиелинизации при РС, где наблюдалось выраженное уменьшение количества клеток глии - в среднем почти в 3 раза ниже нормы. Глиальная формула в таких очагах имела следующие особенности: процент астроцитов превышал норму почти в 5,5 раз, тогда как ОДЦ уменьшились в количестве более, чем в 2 раза. В то же время абсолютное количество астроцитов не было увеличено, а в крайних вариантах даже уменьшено. Таким образом, при выраженной глиоцитопении имело место процентное преобладание АЦ, которые, в свою очередь, были гипертрофированными, порой многоядерными. Сохранившиеся ОДЦ находились на разных стадиях апоптоза.

Однако очаговая олигодендроцитарная глиоцитопения с гипертрофией астроцитов встречалась не только при РС, но и при других патологиях, в частности, при СД, где преимущественно в периваскулярной зоне выявлялось большое количество макрофагов. В этих областях наблюдалась глиоцитопения с практически полным отсутствием ОДЦ и гипертрофией астроцитов, с появлением тучных форм.

Следовательно, глиоцитопения (при компенсаторной гипертрофии астроцитов в ряде случаев) является процессом, характеризующимся гибелью клеток глии вследствие различных причин, таких как: поражение вирусами, ишемия, интоксикация.

Таким образом, все исследованные варианты неврологической патологии сопровождаются теми или иными глиальными реакциями, проявляющиеся как диффузным или очаговым глиозом, так и глиоцитопенией, причем и тот, и другой процесс могут идти с преимущественным поражением астроцитов или олигодендроцитов, или без изменения глиальной формулы.

Выводы доклада

1. Глиальные реакции подразделяются на две основные группы: глиоз (увеличение количества клеток глии) и глиоцитопению (уменьшение количества глиоцитов). Оба эти процесса могут иметь диффузный и очаговый характер. Глиоз может протекать с преобладанием астроцитов или олигодендроцитов (по сравнению с данными, полученными от умерших, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии), глиоцитопения протекает с преимущественным поражением одного из этих типов клеток и может сопровождаться гипертрофией астроцитов.

2. У лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, наблюдалась морфометрическая межполушарная асимметрия количества глиоцитов, доказанная на основе однофакторного дисперсионного анализа. В 87% случаев в исследованных участках белого вещества головного мозга количество глиальных клеток в правом полушарии преобладает над количеством клеток глии в левом и только в затылочной доле наблюдалась противоположная картина. Во всех долях мозга имела место следующая глиальная формула: астроцитов - 8,5%, олигодендроцитов - 85%, прочих клеток - 7,5%.

3. Глиоз - реакция глии на повреждение структур головного мозга, направленная на их восстановление и характеризующаяся увеличением числа глиоцитов с преобладанием астро- или олигодендроцитов. По степени выраженности глиоз можно разделить на слабовыраженный (1400-1700 кл/ммІ), умеренно выраженный (1700-2000 кл/ммІ) и резко выраженный (? 2000 кл/ммІ).

4. Глиоцитопения - это процесс, выражающийся в уменьшении числа глиоцитов с преобладающим поражением астро- или олигодендроцитов и с возможной гипертрофией астроцитов и их отростков, протекающий, как правило, на фоне элективного некроза ткани мозга. По степени выраженности глиоцитопению можно разделить на слабовыраженную(1000-800 кл/ммІ), умеренно выраженную (800-500 кл/ммІ) и резко выраженную (? 500 кл/ммІ).

5. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках с умеренно гиперинтенсивным сигналом на Т2 взвешенных изображениях и импульсной последовательности Flaer (глиоз по данным МРТ) морфологически имела место глиоцитопения на фоне разрежения нейропиля, а в участках морфологически выявляемого глиоза МР-сигнал не изменялся.

6. Особенностями реакций глии при рассеянном склерозе являются резко выраженная гипертрофия и агрессивный характер астроцитов при значительно измененной глиальной формуле (астроцитов - 46%, олигодендроцитов - 40%, прочих клеток - 14%).

7. Сахарный диабет характеризуется гипертрофией астроцитов и появлением их тучных форм в зонах массивной макрофагальной инфильтрации.

Практические рекомендации

1. Для проведения клинико-морфологического анализа рекомендуется использовать классификацию глиальных реакций, основанную на выделении диффузного и очагового глиоза и глиоцитопении.

2. Выявление морфометрических характеристик глиальных реакций в головном мозге должно основываться на использовании нового метода подсчета глиоцитов и глиальной формулы, который позволит практикующему патологоанатому при микроскопическом исследовании секционного материала объективно оценивать характер глиальной реакции. Использование полутонких срезов и ЭМ значительно повышает достоверность полученных результатов в определении глиальной формулы.

3. Оценка полученных при подсчете количества клеток глии должна проводиться методом сравнения со средними значениями этих параметров в белом веществе у лиц, не имевших при жизни неврологической и соматической патологии, в расчете на 1 ммІ. Пересчет этих данных на ммІ позволяет избежать ошибки, связанной с неодинаковыми размерами поля зрения у разных микроскопов при одном и том же увеличении и дает возможность сравнивать результаты, полученные разными авторами.

4. Очаги глиоза, выявляемые при МРТ, не имеют морфологического эквивалента. В участках глиоза (по данным МРТ) морфологически имели место разрежение нейропиля и глиоцитопения, а в участках морфологически выявляемого глиоза МР-сигнал не изменялся.

Размещено на Allbest.ru