Пренатальная алкоголизация и формирование кровеносных сосудов эмбрионального мозга человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пренатальная алкоголизация и формирование кровеносных сосудов эмбрионального мозга человека

А.В. Солонский, С.В. Логвинов,

Н.А. Кутенева, А.В. Данилец

Изучено формирование структуры эмбриональных капилляров мозга на ранних стадиях его развития при алкоголизации матери по сравнению с нормой. Компьютерно-морфометрическими методами установлено уменьшение площади, занимаемой капиллярами в ткани мозга, а также снижение их количества в промежуточном слое коры мозга эмбрионов. В структуре эмбриональных эндотелиоцитов и базальной мембраны при алкоголизации матери не выявлено морфологических особенностей.

Formation of embryonic capillaries structure has been studied at early various stages of its development in alcoholization of the mother as compared with the norm. With computer-morphometric methods, reduction of the square occupied by capillaries in the brain tissue has been established as well as reduction of their number in the intermediate layers of the cortex in embryonic brain. In the structure of the embryonic endotheliocytes and basal membrane in alcoholization of the mother morphological peculiarities have nor been revealed.

Капилляры головного мозга по ультраструктурной организации относятся к гемокапиллярам с непрерывной эндотелиальной выстилкой и базальной мембраной [3]. Функция гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) эмбрионального мозга обеспечивается клеточными элементами - клетками эндотелия сосудов, развивающимися глиальными клетками, перицитами и неклеточными структурами - базальной мембраной капилляров [1, 2, 4, 6]. Компоненты ГЭБ находятся в непосредственном контакте с алкоголем, проникающим через него при алкоголизации в период беременности.

Формирование элементов ГЭБ происходит постепенно, в ранние периоды эмбрионального развития нервная трубка не имеет кровеносных сосудов. Эта стадия продолжается до 5-6 недель беременности. Быстрорастущие нейроэктодермальные структуры извлекают питание из богатой белком жидкости в просвете нервной трубки. В дальнейшем, когда их масса увеличивается, такой механизм становится неадекватным, поэтому задачи снабжения питательными веществами, а также переноса продуктов метаболизма берут на себя кровеносные сосуды.

Первые капилляры проникают в нейроэктодермальную ткань на 5-й неделе беременности. Врастание сосудов в нейроэктодермальную ткань происходит с помощью т.н. «почек» - полипоподобных выпуклостей. Стенка капилляров состоит из одного слоя эндотелиальных клеток, просвет сосуда закрыт, а центральная часть состоит из гомогенного прозрачного вещества. Эндотелиальные клетки, лежащие на вершине ростовой почки, имеют большое ядро и обильную цитоплазму, которая содержит митохондрии, развитый комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум (ЭПР) и микропиноцитозные пузырьки. Сосуды еще не имеют базальной мембраны, но окружены перицитами. В этот период еще можно наблюдать новообразование сосудов путем «почкования» [6].

По данным Д.Э. Коржевского, В.А. Отеллина (2000), первые кровеносные сосуды в развивающемся конечном мозге человека обнаружены в начале 7-й недели эмбриогенеза в области ганглиозного бугра, а позже - в закладке неокортекса (латеральной стенке бокового желудочка). Появление кровеносных сосудов в закладке неокортекса предшествует миграции нейробластов из вентрикулярной зоны в область кортикальной пластинки. Ангиогенез начинается не одновременно во всех частях закладки неокортекса, а последовательно, начиная с латерального участка, граничащего с ганглиозным бугром, распространяясь в дорсальном направлении. На 6-9-й неделе пренатального онтогенеза развивающиеся внутримозговые сосуды не дифференцированы на артериальные и венозные, а являются по структуре капиллярами. Эндотелиоциты внутримозговых сосудов не фенестрированы и содержат малое число транспортных пузырьков [1].

В течение 7-й недели узкое пространство между клетками эндотелия и прилегающими клетками становится шире, в нем появляется аморфный материал будущей базальной мембраны. Клетки эндотелия дифференцируются, в их цитоплазме, помимо органелл, встречаются липидные капли, мезосомоподобные структуры и липопротеиновые гранулы. Клетки, образующие стенку сосуда, имеют зоны смыкания и микроворсинки. Одновременно становятся более дифференцированными перициты, которые легко отличить от других элементов рядом расположенной ткани. По мере развития они принимают вытянутую форму и становятся крупнее [5, 6].

На 8-9-й неделе развития в сосудах появляется базальная мембрана, которая представлена рыхлым волокнистым материалом малой электронной плотности, но встречаются места, где эндотелий граничит с межклеточным пространством. В областях контакта эндотелиальных клеток и перицитов наблюдается взаимодействие цитоплазматических мембран клеток обоих типов путем взаимной инвагинации. Сами перициты отличаются плотной цитоплазмой, в которой находится ЭПР с расположенными на нем рибосомами, что ранее показали Д.Д. Орловская и др. [2].

На 10-й неделе развития базальная мембрана капилляров уже хорошо выражена. Полагают, что процесс ее формирования идет с разной скоростью в различных отделах мозга, так как в белом веществе в этот период развития сосуды лишены базальной мембраны. К этому времени эндотелиальный слой становится тоньше и приобретает более гладкую поверхность. В цитоплазме эндотелиальных клеток можно различить гранулы гликогена. Базальный слой толщиной 40-50 нм окружает сосуды. Он сформирован аморфным материалом одинаковой электронной плотности. Узкие отростки врастают между сосудами и телами нейроэктодермальных клеток, лежащих в непосредственном контакте с базальным слоем, начиная врастать между телами клеток и базальным слоем к периоду 10-недельной беременности [2].

Во второй половине беременности капилляры сплошь окружены отростками формирующихся астроцитов со светлой цитоплазмой, содержащей единичные митохондрии и эндоплазматическую сеть. Базальный слой отдельно окружает тела перицитов, обволакивая все клетки. Со стороны нейроэпителиальной ткани клеточные мембраны отростков окружают сосуды, примыкая к базальной мембране [6].

Цель - изучение влияния алкоголизации матери в период беременности на процесс развития кровеносных сосудов коры головного мозга и количественной оценке этого влияния.

Материал и методы. Изучались эмбрионы 7-12 недель развития, которые были взяты во время проведения операции по прерыванию беременности. Всего 53 эмбриона: 23 - от больных алкоголизмом женщин и 30 - от здоровых женщин (контрольная группа). Возраст больных алкоголизмом был 26-39 лет, длительность заболевания - от 3 до 13 лет. Во всех случаях диагностирована II стадия алкоголизма (F10.201; F10.202). Возраст женщин контрольной группы был аналогичен таковому у больных матерей.

Головной мозг эмбрионов фиксировали в 0,5 % растворе глутаральдегида на 0,1 М фосфатном буфере рН 7,3-7,4. Кусочки мозга размером 1 мм3 дофиксировали в 1 % растворе OsO4 на том же буфере в течение часа, затем дегидратировали в спиртах восходящей концентрации и заливали в аралдит. Срезы изготавливали на ультратоме «Ultracut-E»

Австрия), контрастировали в специальном приборе «Ultrosteiner» (Швеция) и просматривали в электронных микроскопах JEM-100B и JEM-100CX.

Электронно-микроскопически исследовали промежуточный слой, который выделяли, ориентируясь на вентрикулярный слой. На этой стадии развития промежуточный слой представляет собой скопление нейробластов, глиобластов (включая микроглиальные клетки), между которыми начинают прорастать кровеносные сосуды.

Для компьютерной морфометрии использовали срезы на уровне промежуточного слоя толщиной 1-1,5 мкм, окрашенные метиленовым синим. С помощью цифровой камеры, встроенной в световой микроскоп, получали снимки в формате BMP. На снимках при помощи программы ScionImage for Windows измеряли общую, среднюю и относительную площади сосудов, число сосудов на единицу площади, а также периметр сосудов в контрольной и опытной группах. Для статистической обработки данных использовали программу Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение. Прослеживая развития капилляров в норме и у эмбрионов, подвергшихся воздействию алкоголя, было установлено, что формирование структуры капилляров в последнем случае на разных стадиях развития происходит без каких-либо задержек или опережения по сравнению с нормой. В том и другом случаях поверхность эмбриональных эндотелиоцитов остается гладкой без значительных выбуханий этих клеток в просвет сосудов, полость которого остается свободной. Не выявлено различий во времени появления и структуре базальной мембраны капилляров (рис. 1, 2, 3, 4).

Количественное компьютерно-морфометри-ческое исследование установило ряд особенностей, которые отличают ткань развивающегося мозга в условиях алкоголизации (табл. 1, 2).

Таблица 1. Характеристика параметров сосудов в изучаемх группах (по неделям развития)

Одной из особенностей является достоверное преобладание общей площади сосудов в контрольной группе над таковой в опытной (p<0,001). Анализ площади сосудов в обеих группах по временным параметрам (неделям развития) показал, что площадь, занимаемая сосудами в контрольной группе, больше. На 10-й и 12-й неделях эти различия недостоверны, а на 11-й неделе значение площади в контроле значительно превышает опытное, причем достоверно (p<0,001). Компьютерная морфометрия средней площади сосудов в исследуемых группах выявила общее более высокое значение площади, занимаемой сосудами в ткани мозга эмбрионов контрольной группы. Уровень значимости различий показателей контрольной и опытной групп составляет p<0,01. Более детальный анализ площади сосудов по срокам развития эмбрионов установил, что в течение 7-12 недель наблюдаются значимые отличия в показателях средней площади сосудов между опытной и контрольной группами на 11-й неделе - в контроле площадь больше в среднем на 13,91 мкм2 (р<0,05). На 10-й неделе развития наблюдается незначимое снижение площади по сравнению с опытной, однако на 12-й неделе происходит незначимое увеличение площади сосудов в контрольной группе.

Таблица 2. Характеристика параметров сосудов в изучаемых группах

мозг эмбриональный алкоголизация

При оценке относительной площади, занимаемой сосудами в ткани мозга эмбрионов, выявлено значимое снижение относительной площади сосудов в контрольной группе. Оценивая тот же параметр по неделям развития, установлено, что на 10-й неделе наблюдается увеличение относительной площади в опытной группе, различия недостоверны. На 11-й и 12-й неделях в опытной группе отмечено значимое увеличение относительной площади сосудов (p<0,05). Количество сосудов на единицу площади значимо больше в опытной группе (p<0,01). Количество сосудов на единицу площади в контрольной группе по всем сравниваемым неделям меньше. На 10-й неделе различия недостоверны, на 11-й и 12-й неделях различия между группами статистически значимы (p<0,01), на 12-й неделе в опыте достоверное увеличение числа капилляров на единицу площади (p<0,05). Средний периметр сосудов в контрольной группе значимо больше, чем в опытной (p<0,05). Наблюдается увеличение периметра сосудов на 10-й, 11-й и 12-й неделях развития в контрольной группе по сравнению с опытной. Статистически значимы различия на 10-й, 11-й и 12-й неделях развития (p<0,05).

На основании компьютерно-морфометрического анализа развития капилляров эмбрионального мозга в условиях пренатальной алкоголизации установлено достоверное снижение таких показателей капиллярной сети, как общая площадь, средняя и относительная площади. Также достоверно в этой группе уменьшен и периметр капилляров. Алкоголизация материнского организма приводит к достоверному снижению общей площади капилляров эмбрионального мозга на 11-й и 12-й неделях развития, их средней площади в тот же период, а также их относительной площади в ткани мозга.

Таким образом, алкоголизация материнского организма в период беременности оказывает значительное воздействие на динамику развития кровеносных сосудов эмбрионального мозга человека, что выражается, главным образом, в задержке развития эмбриональных капилляров растущего мозга.

Литература

мозг эмбриональный алкоголизация

1.Коржевский Д.Э., Отеллин В.А. Начальная стадия формирования сосудистого русла конечного мозга у эмбриона человека // Бюл. эксперим. биологии и медицины.- 2000.- Т. 129, № 5.- С. 598-600.

2.Орловская Д.Д., Соловьева Ж.В. Изменения ультратонкого строения капилляров головного мозга эмбрионов при шизофрении у матерей // Журн. невропатологии и психиатрии.- 1976.- Вып. 7.- С. 1043-1046.

3.Семченко В.В., Степанов С.С., Алексеева Г.В. Постаноксическая энцефалопатия.- Омск, 1999.- С. 446.

4.Солонский А.В., Семке В.Я. Особенности клеток эмбрионального головного мозга при алкоголизме матери // Бюл. эксперим. биологии и медицины.- 1999.- Вып.1.- Прил.1.- С. 119-121.

5.Malinska J., Malinsky J., Zrzavy J.A. A guantitative anatomical study of the cervical part of the human spinal cord during its prenatal development // Acta Univ. palac., olomus, Fac. med.- 1972.- V. 61.- P. 77-85.

6.Topilko A. Electron microscopic observation on the formation and development of blood vessels in the human and rabbit brain // Ann. of the Medical Section of the Polich Acad. of Sci.- 1970.- V. 15, № 1.- P. 245-259.

Размещено на Allbest.ru