Гистоморфологическая характеристика клеток коры мозжечка при действии низкочастотного импульсного электромагнитного поля

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Кафедра анатомии человека

ВГМА им. Н. Н. Бурденко

Гистоморфологическая характеристика клеток коры мозжечка при действии низкочастотного импульсного электромагнитного поля

С. Е. Байбаков

Н. Т. Алексеева

При разработке мероприятий, направленных на снижение патогенности факторов среды, профилактику их повреждающего действия, лечение развившихся под их воздействием осложнений, а также использование некоторых из них в качестве диагностических и лечебных средств, необходимо учитывать характер морфофункциональных изменений, возникающих в различных анатомо-физиологических и функциональных системах. Особая роль в этом отношении отводится исследованию структурных основ повреждения и адаптации компонентов нервной системы, выполняющую в организме интегративную и коммуникационную функцию [2]. Доказана различная резистентность структур головного мозга к воздействию ЭМП. Исследованиями [1] установлено, что наиболее выраженные морфологические изменения при действии ионизирующего и неионизирующего излучения наблюдаются в коре большого мозга и мозжечке. При этом морфофункциональные изменения, наступающие под влиянием ЭМП в коре мозжечка важнейшего органа сенсомоторной интеграции на уровне ствола мозга, изучены недостаточно полно, что определило цель настоящего исследования.

В экспериментах на 150 белых беспородных крысах-самцах получены данные о морфофункциональных изменениях нейроцитов коры мозжечка в области лепестков IVa и IVb вершины червя при действии низкочастотного импульсного электромагнитного поля (ИЭМП) с широкополосными высокоамплитудными импульсами ультракороткой длительности (1540 нс) и плотностью наведенных токов (ПНТ) 0,37; 0,70; 2.70 кА/м2. Импульсный режим составил 500, 100 и 50 имп./нед. Материал исследовался через 5, 7 и 10 мес. облучения. Сагиттальные парафиновые срезы толщиной 56 мкм обрабатывали различными нейрогистологическими и гистохимическими методиками. Состояние нейрофибриллярного аппарата нейронов, в том числе аксодендритического компонента, изучали с помощью метода ГольджиКокса. На препаратах, окрашенных толуидиновым синим по методу Ниссля, производили визуальную оценку характера распределения базофильного вещества, подсчет нервных клеток с различными типовыми формами альтеративной и адаптационной изменчивости [2] и морфометрию тела, ядра и ядрышка грушевидных нейронов. На гистологических срезах, окрашенных азуром В по Shea, в клетках Пуркинье цитофотометрически определяли содержание РНК. Количественный цитофотометрический анализ суммарного белка проводили на препаратах, окрашенных сулема-бромфеноловым синим по методу Boncheg. Свободные аминогруппы выявляли реакцией с нингидрин-Шифф реактивом по Ясумо и Итикава, сульфгидрильные и дисульфидные группы белка щелочной тетразолиевой реакцией по методу Пирса, а также реакцией с ДДД и черным прочным К по методу Барнетта и Зелигмана.

Установлено, что в ранние сроки исследования после длительного воздействия ИЭМП ведущими являются преходящие сосудистые изменения, которые по мере увеличения сроков эксперимента переходят в стойкие нарушения, находящие морфологическое выражение в дистрофических изменениях сосудов, которые по мере увеличения напряженности ИЭМП и уменьшении числа импульсов, подаваемых в неделю, нарастают, что приводит к возникновению кровоизлияний и нарушению кровоснабжения.

Длительное воздействие ИЭМП с различной напряженностью и режимом импульсации приводит к изменениям цитоархитектоники коры мозжечка, выражающихся в уменьшении количества нейроцитов на единицу площади молекулярного и гранудярного слоев мозжечка. При этом гибель нейронов возрастает по мере увеличения напряженности ИЭМП, увеличения сроков воздействия данного вида ЭМП и увеличением межимпульсного интервала.

При увеличении ПНТ до 0,70 кА/м2 происходят дисстратификационные изменения, выражающиеся в нарушении взаимного расположения слоев и клеточных элементов. Такая тенденция усиливается при 10-месячном воздействии ИЭМП данного режима. При этом наблюдается смещение целого ряда грушевидных нейронов в гранулярный слой. Возле таких нейронов отмечается увеличение количества сателлитной глии.

При малой напряженности облучения ИЭМП (ПНТ 0,37 кА/м2) основная масса нервных проводников остается интактной, однако, увеличивается количество волокон с пограничными изменениями в виде наплывов нейроплазмы, неровности контуров и участков дисхромазии. Существенные структурные изменения обнаруживаются при увеличении интенсивности ИЭМП (ПНТ 0,70 кА/м2). Так, при 10-месячном воздействии с ИР, равном 100 имп./нед., происходит снижение интенсивности импрегнации фибриллярных структур. Во многих нейронах наблюдается нарушение целостности аксона, его зернистый распад преимущественно в дистальных отделах в местах наибольшей концентрации синаптических образований. Одновременно происходит варикозное набухание дендритов и гиперимпрегнация нейрофибриллярного аппарата. Конечной стадией деструкции среди компонентов аксодендритического комплекса является нарушение целостности отростков, их зернистый распад, который сопровождается глубокими нарушениями в организации нейрофибриллярного аппарата: нейрофибриллы приобретают аргирофобность, теряют пространственную упорядоченность, набухают и агрегируются, что приводит к фибриллолизу, который выражается в фрагментации, распаде нейрофибрилл, образовании на их месте аргирофильной пыли. Такие изменения наблюдаются главным образом при действии ИЭМП с ПНТ 2,70кА/м2 с разными режимами импульсации при 10-месячном воздействии.

При использовании комплекса нейрогистологических и гистохимических исследований при хроническом воздействии ИЭМП в нейроцитах нами обнаружены изменение тинкториальных свойств цитоплазмы; набухание тела, ядра и децентрализация последнего; утолщение отростков; центральный, тотальный, периферический и очаговый хроматолиз; вакуолизация цитоплазмы; гипертрофия и атрофия клеток; ишемические изменения и пикноз нейронов; кариоцитолиз; появление клеток-теней и гибель нейронов. Со стороны ядрышка отмечались изменение его размеров, расположения, вакуолизация и нередко его распад. Моделирование ИЭМП позволило выявить динамику клеточных изменений в зависимости от срока облучения и биотропных параметров электромагнитного излучения.

Количество пикноморфных нейроцитов при различных режимах воздействия ИЭМП неодинаково. Оно возрастает по мере увеличения продолжительности эксперимента, напряженности поля и межимпульсного интервала. Нейроны характеризуются пониженным функциональным состоянием, так как в них существенно уменьшается содержание РНК и белка.

Наиболее выраженные деструктивные изменения наблюдаются при действии ИЭМП с ПНТ 2,70 кА/м2. Они сочетаются с заметным увеличением количества гипохромных клеток (40,01,0; 45,51,4; 20,30,9% при ИР, равном 500, 100 и 50 имп./нед. соответственно). При 10-месячном воздействии ИЭМП (ПНТ 2,70 А/м2, ИР 500 имп./нед.) для большинства нейронов молекулярного и ганглионарного слоев характерными были изменения по типу гидропической дистрофии, которые сопровождались тотальным хроматолизом. В условиях нарастания степени гидратации клеток при изменении ИР до 100 и 50 имп./нед. развивались фибриллолизис, плазмолиз и кариолизис, завершающиеся гибелью нейронов.

Таким образом, хроническое воздействие ИЭМП вызывает во всех компонентах клеточного тела нейронов мозжечка широкий спектр морфологических изменений от физиологических и пограничных до деструктивных. Эти процессы продолжаются во времени и имеют сложный фазный характер.

Анализ биотропности параметров ИЭМП показал, что определяемое цитофотометрически содержание РНК наиболее значимо снижалось в нейроцитах у животных, подвергавшихся действию ИЭМП с большей напряженностью и большим межимпульсным интервалом.

Цитофотометрическое определение белка в большинстве случаев коррелировало с изменением РНК, что свидетельствует о функциональной взаимосвязи различных звеньев белоксинтезирующей системы, уровень активности которой определяет, по-видимому, направление в развитии различных форм морфологической изменчивости нейроцитов при длительном действии ИЭМП.

Результаты качественного анализа содержания сульфгидрильных, дисульфидных и аминогрупп позволили заключить следующее: концентрация этих реакционноспособных групп при 5-месячном воздействии ИЭМП несколько повышена, что свидетельствует о функциональном нарпяжении нейроцитов с незначительным уровнем деструкции. Компенсаторно-приспособительные реакции, развивающиеся при 7-месячном воздействии, несколько нивелируют деструктивные процессы, активируя репаративные механизмы, что отражается на снижении свободных реакционноспособных групп белка. Наибольшая концентрация этих групп отмечается при 10-месячном воздействии, что характеризует высокий уровень деструктивных процессов, который возрастает по мере увеличения напряженности ИЭМП и изменения ИР в сторону уменьшения количества подаваемых импульсов в неделю.

мозжечок электромагнитный импульс гистоморфологический

Выводы

1. Длительное воздействие ИЭМП в используемом режиме вызывает в коре мозжечка комплекс типовых физиологических (в пределах границ видовой нормы) адаптационных, пограничных, деструктивных и компенсаторно-приспособительных изменений, имеющих фазный характер. При действии ИЭМП в течение 5 и 7 мес. в нейронном компоненте коры мозжечка преобладают физиологические и адаптационные формы морфологической изменчивости, а при увеличении срока эксперимента до 10 мес. деструктивные процессы.

2. Выраженность морфологических изменений исследуемых структур мозжечка определяется биотропными параметрами ИЭМП и находится в прямой зависимости от величины напряженности и в обратной от числа подачи импульсов в неделю.

3. Для длительного воздействия ИЭМП характерно появление гетеротопий и многорядного расположения грушевидных нейронов, возрастающих по мере увеличения напряженности и продожительности воздействия ИЭМП.

4. Определяющую роль в структурно-функциональной организации нейронов мозжечка при действии ИЭМП играет белоксинтезирующая система, о функциональной взаимосвязи различных компонентов которой свидетельствуют корреляционные изменения содержания РНК, суммарного белка и морфометрических показателей.

Литература

1. Действие факторов космического полета на центральную нервную систему: структурно-функциональный аспект радиомодифицирующего влияния / В. В. Антипов, И. Б. Ушаков, В. П. Федоров и др. // Проблемы космической биологии. Л.: Наука, 1999. Т. 66. 328 с.

2. Классификация структурно-функциональных изменений нервных клеток при действии антропогенных факторов / В. П. Федоров, А. В. Петров, М. М. Березина и др. // Сб. научно-практических работ к 10-летию ГКБ “Электроника”. Воронеж, 1999. С. 9193.

Размещено на Allbest.ru