МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

Шобат Лариса Борисівна

УДК 611.835.8.018.82:611.08:616-003.9:

57.086.2:616.833.58-001-089.844

МОРФОЛОГія та реактивні зміни мотонейронів спинного мозку
в умовах ауто- та алопластики сідничого нерва

14.03.09 – гістологія, цитологія, ембріологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному медичному університеті ім. О.О. Бого-мольця МОЗ України.

Науковий керівник

член-кореспондент АМН України,
доктор медичних наук, професор

Чайковський Юрій Богданович,
Національний медичний університет
ім. О.О. Богомольця МОЗ України,
кафедра гістології та ембріології, завідувач.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, Квітницька-Рижова Тетяна Юріївна, інститут геронтології АМН України, лабораторія морфології і цитології, завідувач;

доктор медичних наук, доцент Геращенко Сергій Борисович, Івано-Франківська державна медична академія, кафедра патологічної анатомії, професор.

Провідна установа

Харківський державний медичний університет, кафедра гістології, цитології та ембріології, МОЗ України, м. Харків.

Захист відбудеться “6” травня 2004 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.003.06 у Національному медичному університеті ім. О.О. Богомольця МОЗ України (03057, м. Київ, пр-т Перемоги, 34).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного медич-ного університету ім. О.О.Богомольця МОЗ України (03057, м. Київ, вул. Зоологічна, 1).

Автореферат розісланий “ 2 ” квітня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор медичних наук Грабовий О.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Стан нейронів центральної нервової системи і, зокрема, мотонейронів спинного мозку визначає ефективність регене-раційного процесу. Проте дослідженню морфології реактивних змін нейронів центральної нервової системи в даних умовах не приділялась достатня увага. Аналіз літератури показує, що в дослідженнях морфологічних проявів реактивних, компенсаторних та пристосувальних змін нейронів домінує описовий метод вивчення. Лише невелика кількість робіт присвячена системному морфологічному підходу до кількісної оцінки реактивних змін аферентних нейронів [Яценко В.П., 1984, 1989; Чайковський Ю.Б. та ін., 2002; Wang V.S. еt al., 2000].

Таким чином, вивчення динаміки морфологічних змін мотонейронів спинного мозку в умовах ауто- та алонейропластики є актуальною проблемою. Її вирішення дозволить удосконалити операції на нервових стовбурах та підвищити ефективність лікування відповідного контингенту хворих.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана в рамках науково-дослідницької тематики кафедри гістології та ембріології НМУ “Реактивні зміни спинного мозку, спинно-мозкових гангліїв, регенератів шкіри та тканин кукси кінцівок за умов дії деяких факторів на периферійний відділ нервової системи”. Реєстраційний номер 0198 U 003084 1998-1999 рр.

Мета і задачі дослідження. З’ясувати загальні закономірності структурної перебудови мотонейронів рухових центрів спинного мозку в умовах різних методів ало- та аутопластики периферійного нерва в різні терміни після його ушкодження. Досягнення цієї мети базувалось на вирішенні наступних задач:

1. Дати порівняльну характеристику структурним перебудовам мотонейронів передніх рогів спинного мозку за умов мікрохірургічної аутопластики сідничого нерва собак в різні терміни після проведених операцій.

2. Дати порівняльну характеристику структурним перебудовам мотонейронів передніх рогів спинного мозку за умов двоетапної аутопластики сідничого нерва у собак в різні терміни після проведених операцій.

3. Дати порівняльну характеристику структурним перебудовам мотонейронів передніх рогів спинного мозку за умов алопластики сідничого нерва кріоконсервованим трансплантатом у собак в різні терміни після проведених операцій.

4. Дати порівняльну характеристику структурним перебудовам мотонейронів передніх рогів спинного мозку за умов алопластики сідничого нерва кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом у собак в різні терміни після проведених операцій.

5. Визначити етапність змін у мотонейронах спинного мозку за умов різних видів нейропластичних операцій на периферійних нервах.

Об’єкт дослідження – реактивні зміни мотонейронів сегментів спинного мозку L7 – S1 собак в різні терміни після операції та за умов різних типів пластики сідничого нерва.

Предмет дослідження – порівняльна характеристика реактивних змін мотонейронів поперекових сегментів спинного мозку при різних типах нейропластичних операцій в різні терміни після операцій.

Методи дослідження – загальногістологічні, нейрогістологічні, світлооптичні та морфометричні, які дозволили дослідити ступінь реактивних змін мотонейронів спинного мозку за умов ауто- та алопластики сідничого нерва

Наукова новизна одержаних результатів. За допомогою світлооптичних досліджень отримані нові наукові дані про кількісні та якісні зміни у складі нейроцитів та їх гліальному оточенні в рухових центрах спинного мозку за умов різних видів ауто- та алопластики периферійного нерва. Вперше відмічені закономірності динаміки змін морфо-функціонального стану мотонейронів спинного мозку на різних етапах після ушкодження та пластики периферійного нерва за умов різних способів пластичних операцій. Вперше вивчено деструктивні та адаптаційно-компенсаторні явища у мотонейронах спинного мозку у постопераційному періоді. Проведений порівняльний аналіз стану мотонейронів рухових центрів спинного мозку в умовах ауто- та алонейропластики. Нами вперше визначено три етапи змін мотонейронів спинного мозку після різних способів нейропластики.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що вивчення реакції мотонейронів на ушкодження їх відростків в складі периферійного нерва та особливості їх компенсаторних перебудов в умовах різних видів ауто-та алонейропластики можуть бути враховані в клінічній практиці: нейрохірургії, невропатології і травматології для оцінки особливостей наслідків при виборі того чи іншого способу пластики периферійних нервів після їх ушкодження, розробки способів поліпшення відновлення нервів в клінічній практиці шляхом впливу на сегментарні центри спинного мозку, а також при виборі методів та характеру впливу на мотонейрони сегментарних центрів спинного мозку на різних етапах постопераційного періоду.

Особистий внесок дисертанта. Самостійно здійснено аналіз літе-ратури, забір матеріалу у піддослідних тварин, гістологічні, гістохімічні, мікроскопічні, морфометричні дослідження, статистичну обробку отриманих цифрових даних, їх аналіз та формулювання висновків.

Апробація роботи. Основні положення дисертації були повідомлені на засіданнях кафедри гістології та ембріології НМУ ім. О.О. Богомольця; на науковій конференції, присвяченій 90-річчю з дня народження М.І. Зазибіна “Актуальні проблеми нейрогістології та нейроонтогенезу (Київ, 1994); на І національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів, та топографоанатомів України, “Актуальні проблеми морфології”, (Івано-Франківськ, 1994); на науково-медичній конференції студентів та молодих вчених (Київ, 1999); на ІV науково-практичній конференції “Актуальні проблеми експериментальної медицини”, присвяченій 40-річчю НДЛЦ НМУ (Київ, 2002); на ІІІ національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів “Актуальні питання морфології” (Київ, 2002); експонувалися на національній виставці “Милосердя 2002”; в матеріалах 7 конгресу патологів України (Івано-Франківськ, 2003).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових робіт, в тому числі: 3 статті у наукових фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 1 – у збірнику наукових праць та 5 – як тези наукових з’їздів та конференцій.

Обсяг та структура дисертації. Робота викладена на 138 сторінках машинописного тексту (обсяг тексту основної частини – 108 c.) і складається з вступу, огляду літератури, розділу “Матеріали та методи досліджень”, розділу власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів дослідження, висновків та списку використаних літературних джерел. Робота ілюстрована 22 мікрофотографіями, 5 графіками і 10 таблицями. Список літератури містить 281 джерело (вітчизняних та іноземних).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Експерименти були проведені на 90 безпородних собаках обох статей масою 12-19,5 кг. Собаки є великими лабораторними тваринами і їх сідничий нерв, на якому були проведені експерименти, характеризується великою товщиною, складністю будови, багатопучковістю, наявністю добре розвинутої сполучної тканини, що наближує його до нервових стовбурів людини. При розробці та експериментальному вивченні операцій на периферійних нервах собака є найбільш вдалим традиційним об’єктом вивчення [Хромов Б.М., 1972; Рожков Е.Н., 1978]. У зв’язку з вищевикладеним експерименти були поставлені на цих тваринах.Відповідно завданням дослідження експериментальні собаки були розподілені на 4 групи по 18 собак в кожній. 12 тварин були контрольними: 6 інтактних і 6 псевдооперованих тварин. Всі контрольні собаки і ще 6 додаткових тварин, таким чином 18, були донорами алотрансплантатів.В першій серії дослідів, яка виконувалась на 18 собаках, тваринам проведена мікрохірургічна пластика сідничого нерва алотрансплантатом, консервованим при температурі рідкого азоту (-196С). В другій серії дослідів 18 собакам проведена мікрохірургічна алонейропластика сідничого нерва епіневректомованим кріоконсервованим алотранс-плантатом. В третій серії дослідів 18 собакам проведена мікрохірургічна аутопластика сідничого нерва. В четвертій серії 18 собакам проведена мікрохірургічна двоетапна аутопластика сідничого нерва після його ушкодження.Всі оперативні втручання проводились з виконанням правил асептики та антисептики. Використовували гексеналовий наркоз з попередньою премедикацією дроперидолом і анальгіном.В першій та другій серіях дослідів для пластики дефектів сідничого нерва застосовували кріоконсервовані алотрансплантати. Останні витримували в спеціальному кріозахисному середовищі з наступним заморожуванням їх при температурі рідкого азоту (-196С).При підготовці кріотрансплантатів тварин-донорів умертвляли за допомогою летальної дози гексеналу. Через 3-4 години після смерті тварин сідничий нерв видаляли з дотриманням правил асептики та антисептики і розміщували на 1 годину в стерильному охолодженому до +4С середовищі, яке складалося з 15% гліцерину, 15% аутосироватки крові і 70% середовища 199 та занурювали в рідкий азот. Через 3-4 тижні зберігання зразки з нейротрансплантатами діставали з рідкого азоту і відігрівали на водяній бані (+42С). Ділянки сідничих нервів відмивали двічі в розчині Хенкса протягом 30 хв., після чого вони були готовими для трансплантації.Мікрохірургічна алонейропластика полягала в тому, що у собак- реціпієнтів після створення дефекту правого сідничого нерва довжиною 4 см, в утвореному діастазі розміщували розморожений трансплантат відповідної довжини, виділяли фасцикули, які співставляли та сполучали нитками 10/0 на атравматичній голці, використовуючи збільшення операційного мікроскопу ?25, після чого здійснювали ретельний гемостаз, рану зрошували розчином антибіотиків і зашивали.При мікрохірургічній алонейропластиці епіневректомованим трансплантатом виконувалось видалення епіневрію трансплантату та значної частини міжпучкової сполучної тканини. Мікрохірургічну аутонейропластику здійснювали наступним чином. Виконували доступ до правого сідничого нерва. Утворювали діастаз приблизно 4 см. Здійснювали гемостаз. Виконували доступ до правого та лівого м’язово-шкірних нервів. Нерви мобілізовували, відсікали та клали в чашку Петрі зі стерильним розчином Хенкса. Рану в ділянці передпліччя зашивали. Відрізані нерви розрізали на відрізки довжиною 4 см. Наступна частина операції виконувалась за допомогою операційного мікроскопу фірми “Zeiss” та використовувались мікрохірургічні інструменти: мікропінцети, мікроножиці, мікроголкотримач. Під оптичним збільшенням ?10 мобілізували центральний та периферійний відрізки сідничого нерва; видаляли епіневрій та міжпучкову сполучну тканину; кінці фасцикул пошкодженого нерва співставляли і сполучали за допомогою ниток 10/0 на атравматичній голці з кінцями відрізків м’язово-шкірних нервів. Використовували монофіламентні нитки (проленові або етилонові) фірми “Ethicon”. Двоетапну мікрохірургічну аутонейропластику здійснювали наступним чином. Створювали дефект правого сідничого нерва довжиною 4 см. Отримували відрізки правого та лівого м’язово-шкірних нервів довжиною 5,5-6 см. Відрізки збирали в “кабель”, який розміщували в дефекті пошкодженого сідничого нерва. Кінцями трансплантату 0,5-1 см перекривали кінці травмованого нервового стовбура. Трансплантат фіксували до фасції двоголового м’яза стегна. Після цього рану зашивали.Через 10 діб здійснювали другий етап операції. Виконували доступ в ділянці травми нервового стовбура. За допомогою збільшення мікроскопу ?16 звільняли та освіжали кінці пошкодженого нерва і трансплантату; окремі пучки співставляли і з’єднували під оптичним збільшенням ?25. Рану зрошували розчином антибіотиків та пошарово зашивали.У всіх тварин рани після операцій загоювались первинним натягом. Тварини утримувались у віварії на звичайному раціоні. Загибель тварин не спостерігалась.Евтаназію собакам робили на 7, 14 добу, 1, 3, 6 і 12 місяців від початку експерименту шляхом введення летальної дози гексеналу. В кожній серії в кожен строк забивали по 3 собаки. Контрольними тваринами були 6 інтактних та 6 несправжньо-оперованих собак. Несправжньооперованим собакам здійснювали доступ до правого сідничого нерва та мобілізовували його, але нерв не перерізали. Рану зрошували розчином антибіотиків та пошарово зашивали. Матеріал від псевдооперованих тварин отримували через 7 діб після операції.Для вивчення реактивних змін мотонейронів спинного мозку в умовах ауто- та алопластики сідничого нерва у всіх групах спостережень об’єктом для досліджень були L7 – S1 сегменти спинного мозку. Для вирішення поставлених завдань використовувались наступні методи. Матеріал вивчався на світлооптичному рівні. Отримані поперечні зрізи спинного мозку на рівні L7 – S1 у собак зафіксовані в розчині Ліллі з наступним заключенням об’єктів у парафін. Гістологічні зрізи в кіль-кості 30 штук від кожної піддослідної тварини виготовлялися на мікро-томі НМ-360 фірми “Zeiss”. Зрізи забарвлювали за Нісслем, за Новеллі, азур-ІІ еозином та імпрегнували нітратом срібла за Грабовим О.М. [Грабовой А.Н., 1997]. Вивчався стан хроматофільної субстанції мотонейронів в умовах різних методів ало- та аутопластики сідничого нерва, стан нейрофібрилярного апарату, положення ядра в клітині та ядерця в ядрі.Морфометричні виміри проводились при збільшенні у 320 разів із використанням окуляра з мікрометричною шкалою, яка була відкалібрована під це збільшення.Для вивчення реактивних змін мотонейронів спинного мозку на світлооптичному рівні були обрані наступні показники: об’єм клітин, об’єм ядра, об’єм цитоплазми, ядерно-цитоплазматичне відношення [Ташке К., 1976; Сотников О.С., 1984; Зайцева О.В., 1986; Яцковський А.Н., 1987; Яценко В.П., 1990].Для відображення результатів морфометричних обмірів та їх наступної обробки нами була розроблена статистична карта, що включала наступні показники: для початкових вимірів – довжина (L) клітини; ширина (В) клітини; об’єм всієї клітини; виміри ядра; коефіцієнт елонгації клітини та ядра; об’єм ядра; об’єм цитоплазми обчислювався за формулою; (Vкл – Vяд.); ядерно-цитоплазматичне відношення (Vяд./Vцит.).Розрахунок об’ємів клітин та ядер (в стереометричному сенсі – тривимірних еліпсоїдів) проводився за методом Ташке [Ташке К., 1976] із використанням формул:Vк(яд.)=/6D3 – об’єм клітин і ядер з елонгацією < 1,2; деD – діаметр клітини або ядра;Vк(яд.)=/6LВ2 – для клітин і ядер з елонгацією > 1,2; деL – довжина клітини або ядра; В – ширина клітини або ядра.ЯЦВ=Vя./Vк­VяПісля отримання необхідних показників та заповнення ста-тистичних карт для подальшого статистичного аналізу [Гладкович Н.Г., 1989] за допомогою персонального комп’ютера Pentium II із використанням програмних пакетів з статистики “MultiFac 2.2” та “SPSS 8.0” були проведені наступні види аналізу: оцінка середніх величин з урахуванням стандартної похибки, оцінка вірогідності розходжень з використанням t-критерія Ст’юдента [Лакин Г.Ф., 1980].Крім морфометричних показників нейронів, вивчалось гліальне забезпечення нейронів (?г). Для підрахування кількості гліальних клітин навколо нейронів використовувалась формула, запропонована В.П. Яценком [Яценко В.П., 1989].?г= 2f0 + f0 x L/B;де f0 – кількість гліоцитів навколо нейрону в площі зрізу;L – великий діаметр клітини;B – малий діаметр клітини.Показник гліального забезпечення нейрону (ГЗН) вираховувався за формулою:ГЗН=Vк/Nг ; де Vк – об’єм тіла нейрона; Nг – кількість гліальних клітин навколо нейрона.Фотографування гістологічних препаратів проводили за допомогою мікрофотоприладу “Zetopan” фірми “Reichert”.

Результати дослідження та їх обговорення. Проведений нами морфологічний аналіз реактивних змін мотонейронів рухових центрів поперекового відділу спинного мозку собак в умовах різних видів ауто- та алопластики периферійного нерва після його пошкодження дозволив з’ясувати цілий ряд закономірностей реакції мотонейронівна травму їх аксонів у складі периферійного нерва. Як відомо з літературних джерел, реакція нервової клітини на підвищення функціонального навантаження в результаті травми її відростка складна і передбачає певні зрушення в багатьох внутрішньоклітинних системах [Молотков В.Г., 1967; Брум-берг В.А., 1969; Гейнисман Ю.Я., 1974; Авцын А.П. и др., 1979; Герус А.И., 1985]. Встановлено, що адаптаційна та репаративна функція мотонейронів реалізується через аферентну та еферентну ланки рефлекторної дуги [Жаботинский Ю.М., 1987; Даринский Ю.А. и др., 1976; 1978; Гладкович Н.Г. и др., 1985; 1992; Зайко Н.Н. и др., 1988; Геращенко С.Б., 2001]. Ступінь репаративних процесів та їх механізми, незважаючи на значні успіхи біологічної науки, і досі не зовсім з’ясовані. Тим більше, кількісні визначення ступеня репаративних процесів у нейронах центральної і периферійної нервових систем набувають великого значення для практичної медицини.

В результаті проведеної роботи по вивченню мотонейронів в умовах різних видів пластики сідничого нерва встановлено якісні та кількісні характеристики реакції, які визначають ступінь ушкодження нейронів та їх реактивність у період репаративних змін. До якісних змін належать зміни форми клітин та ядра, його розміщення, стан хроматофільної субстанції, зокрема її хроматоліз.

Відомо, що структури цитоплазми реагують на ушкодження в більшому ступені, ніж ядро. А стан хроматофільної субстанції є найбільш надійним показником реактивності нейронів [Ярыгин В.Н. и др., 1973; Яценко В.П., 1984; Яцковский А.Н., 1987]. Із відомих форм змін речовини Ніссля в умовах нашого експерименту спостерігався її розпад – хроматоліз. При цьому, відмічався як центральний, так і тотальний хро-матоліз. Центральний хроматоліз характерний для аксональної реакції [Яценко В.П., 1984; Яцковский А.Н., 1987], а тотальний хроматоліз – для гострої форми набряку клітин [Nikulesku I., 1963; Жаботинский Ю.Н., 1965]. Хроматоліз спостерігався на 1-2 тижнях постопераційного періоду у невеликій кількості мотонейронів у всіх типах ауто- та алопластики сідничого нерва і, особливо, був виражений при алопластиці.

У спостереженнях за станом нейрофібрил особливих змін не відмічалось. Як відомо з літературних джерел, нейрофібрилярний апарат навіть при значних ушкодженнях нервової клітини та зміни її структур, зберігає свою будову, особливо у відростках [Bielschowsky M., 1932]. При збільшенні об’єму клітин, яке спостерігалось на ранніх етапах постопераційного періоду, в умовах двоетапної аутопластики у собак відмічалось розрідження нейрофібрилярної сітки на периферії клітин.

Ядро та ядерце є важливими структурами нервової клітини і на основі їх стану, в умовах реактивних змін, можна оцінювати ступінь ураження нейрона. В наших експериментах ядро, в дещо меншому ступені, ніж цитоплазма, реагувало на зміни функціонального стану нейронів, що, як зазначено вище, співпадає з літературними даними. Патологія ядра була виражена як змінами його розмірів та форми, так і місця локалізації. Ці стани віднесені до легких зворотніх змін ядра [Balthasar K., 1952; Певзнер Л.З., 1966; Ташке К., 1976; Левицький В.А., 1998]. В незначній кількості мотонейронів спостерігався каріопікноз та каріорексис. При зміні свого місцезнаходження, а іноді і при центральному розташуванні, ядро злегка видовжувалось. Збільшення ступеня елонгації ядра мотонейронів спостерігалося на 2-4 тижнях постопераційного періоду і дорівнювало 1,6-1,8. Іноді спостерігалося інтенсивне забарвлення окремих ділянок хроматину, що за думкою деяких авторів [Nissl F., 1903; Никулеску И., 1963] свідчить про реактивний процес, а не про регресивні явища. На більш пізніх етапах постопераційного періоду стан ядра та його локалізація поверталися до параметрів контрольних груп. Ядерце в реактивно змінених ядрах збільшене і інтенсивно забарвлене, що може свідчити про наростання синтезу РНК та білка [Струков А.И. и др., 1960; Сотников О.С. и др., 1980]. При забарвленні за Новеллі на ранніх етапах постопераційного періоду спостерігається фуксинофілія ядерця, яку також можна пояснити посиленням синтезу РНК та білка [Ярыгин В.Н. и др., 1973;
Туманов В.П., 1975; Челышев Ю.А., 1980; Weiss D.G. еt аl., 1982].

Якісні реактивні зміни нейронів супроводжуються кількісними змінами їх морфометричних показників, таких як розміри та об’єми клітин (Рис. 1), їх ядер, ядерно-цитоплазматичного відношення.

Алопластика І – алопластика кріоконсервованим трансплантатом.

Алопластика ІІ – алопластика кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом.

Рис. 1. Динаміка змін об’єму (мкм3) мотонейронів за різних типів операцій на сідничому нерві у собак після його ушкодження та нейропластики

У всіх типах операцій на 1-2 тижнях постопераційного періоду спостерігається різке зменшення об’ємів клітин з 52026±3000 мкм3 (у контролі) до 21227±2048 мкм3 при аутопластичних операціях. При алопластичних операціях спостерігається менш різке падіння об’ємів клітин до значень 30367±1598 мкм3 на 1-2 тижнях і на четвертому тижні за цих же умов об’єми нейронів зменшуються до 26054±1196 мкм3. Після четвертого тижня постопераційного періоду в умовах мікрохірургічної аутопластики об’єми нейронів збільшуються, і через 1 рік майже досягають показників контрольних груп. В умовах двоетапної аутопластики зменшення об’ємів клітин припиняється після другого тижня постопераційного періоду (37758±3604 мкм3) і спостерігається зростання цих показників до рівня контролю через 1 рік. В умовах алопластичних операцій зниження об’єму клітин припиняється на четвертому тижні постопераційного періоду, після чого спостерігається підвищення цих показників, але навіть через 1 рік після операцій вони не досягають контрольних значень (Рис. 1).

Об’єми ядер, як і об’єми клітин та цитоплазми, також зазнають кількісних змін в процесі регенерації в зв’язку з ушкодженням периферійного нерва. Так, на 1-2 тижнях спостерігається навпаки збільшення об’єму ядер при аутопластичних операціях, особливо при двоетапній аутопластиці. В цей час об’єм ядер при цьому способі пластики нерва становить 3507±302 мкм3, що майже вдвічі перевищує контрольні показники (контроль 1800±250 мкм3). При мікрохірургічній аутопластиці об’єм ядер в цей же час становить 2152±174 мкм3. При алопластичних операціях на початкових етапах постопераційного періоду об’єми ядер різко зменшуються та становлять 1303±111 мкм3 і при алопластиці епіневректомованим кріотрансплантатом – 777±70 мкм3.

В більш пізні строки постопераційного періоду при алопластичних операціях об’єм ядер поступово збільшується і цей процес продовжується до 6 місяців постопераційного періоду. В цей час об’єм ядер становить 1430±94 мкм3 при алопластиці кріоконсервованим трансплантатом і 1189±140 мкм3 – при алопластиці кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом (Рис. 2).

Алопластика І – алопластика кріоконсервованим трансплантатом.

Алопластика ІІ – алопластика кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом.

Рис. 2. Динаміка змін об’єму (мкм3) ядер мотонейронів за різних типів операцій на сідничому нерві у собак після його ушкодження та нейропластики

І тільки після 6 місяця до 1 року постопераційного періоду об’єм ядер за умов алопластики досягає контрольних значень і навіть дещо перевищує їх – 1993±262 мкм3. При аутопластичних операціях об’єм ядер досягає контрольних значень вже через 6 місяців постопераційного періоду і становить для мікрохірургічної аутопластики 2299±159 мкм3, а для двоетапної аутопластики – 1747±298 мкм3. Таким чином, показники об’ємів ядер при аутопластичних операціях нормалізуються після 6 місяців постопераційного періоду, а показники об’ємів ядер при алопластичних операціях нормалізуються через 1 рік після операцій на ушкодженому нерві.

У зв’язку з коливаннями об’ємів ядер та об’ємів цитоплазми нейронів, відбуваються і коливання показників ядерно-цитоплазматичного відношення, яке у контролі становить 0,05±0,001. Так, при аутопластичних операціях і, особливо, при мікрохіоургічній аутопластиці індекс Гертвіга значно збільшується та сягає показників від 1 тижня до 6 місяців постопераційного періоду 0,09±0,01 – 0,13±0,01 і тільки через 1 рік ядерно-цитоплазматичне відношення повертається до контрольних показників (Рис. 3). При двоетапній аутопластиці ядерно-цитоплазматичне відношення суттєво не зростає і становить від 1 тижня до 6 місяців постопераційного періоду 0,06±0,01 – 0,08±0,01, і до 1 року індекс Гертвіга повертається до контрольних значень.

Алопластика І – алопластика кріоконсервованим трансплантатом.

Алопластика ІІ – алопластика кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом.

Рис. 3. Динаміка змін ядерно-цитоплазматичного відношення (ЯЦВ) за різних типів пластичних операцій на сідничому нерві у собак.

В цей час, при алопластичних операціях ядерно-цитоплазматичне відношення несуттєво зменшується у порівняннім з контрольними показниками і коливається від 1 тижня до 6 місяців постопераційного періоду на рівнях 0,043±0,004 – 0,049±0,006 для алопластики кріоконсервованим трансплантатом, та 0,038±0,004 – 0,043±0,006 для алопластики кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом і через 1 рік становить 0,054±0,004. Таким чином, ядерно-цитоплазматичне відношення при всіх способах пластики периферійного нерва нормалізується через 1 рік після проведених операцій.

В умовах алопластики та аутопластики периферійного нерва спостерігаються більш інтенсивні зміни показників цитоплазми нейронів, ніж ядра. А досить значні коливання морфометричних показників, таких як об’єми клітин, об’єми ядер, ядерно-цитоплазматичного співвідношення говорять про циклічність процесів реактивних змін та репарації мотонейронів при відновленні їх відростків після ушкодження, що дає можливість спрогнозувати хід подій в постопераційному періоді та вибрати тактику постопераційної реабілітації. Після проведення двоетапної аутопластики, період реакції мотонейронів на ушкодження характеризується навпаки різким збільшенням об’ємів клітин та менш різким збільшенням їх ядер. Оскільки при другому етапі такого типу операцій повторно травмуються аксони мотонейронів, то збільшення коливань морфометричних показників можна пояснити більш глибокими пошкодженнями в нейронах, які призводять до збільшення об’єму клітин.

Характер перебігу реактивного процесу в мотонейронах центральної нервової системи в зв’язку з травмою та відновленням периферійного нерва узгоджується з характером змін, які відбуваються в самому периферійному нерві після його травми. На перших етапах постопераційного періоду відмічаються реактивні зміни мотонейронів рухових центрів спинного мозку, в цей же час в периферійному нерві спостерігаються деградаційні зміни, пов’язані з ушкодженням нерва [Челышев Ю.А., 1980; Чайковский Ю.Б., 1988; Чайковський Ю.Б. та ін., 2002]. Відмічаються явища вторинної дегенерації, фагоцитоз пошкодженого матеріалу, виникнення колб росту в волокнах центрального відрізку. На більш пізніх термінах постопераційного періоду в рухових центрах спинного мозку спостерігається стабілізація морфометричних показників мотонейронів. В цей час у периферійному нерві виявляється проростання нервових волокон в дистальний відрізок травмованого нерва та відновлення осьових циліндрів нервових волокон [Яценко В.П., 1971; Чайковский Ю.Б. и др., 1988]. Після 12 тижня до 1 року після пошкодження та пластики периферійного нерва відмічається його мієлінізація [Сокуренко Л.М. та ін., 2002], в цей же час в центральній нервовій системі спостерігається відновлення як функціонального стану мотонейронів, так і їх морфометричних показників до контрольних значень. Але стабілізація цих показників залежить від способу пластики периферійного нерва. Проведений нами в цьому напрямку аналіз власних спостережень і даних літератури дозволяє встановити, що різним частинам диференційованої нервової клітини властива неоднакова здатність змінювати свої структури і проявляти свою морфологічну лабільність. Так, в мотонейроні найбільша структурна мінливість та пристосованість характерна для нервового волокна, особливо біля термінальних галужень. Перерозподіл нейроплазми в нервовому волокні з утворенням у ньому потовщених ділянок є пристосувальним процесом, за допомогою якого в певних сегментах волокна трансформується подразнення, спрямоване як від чутливого нервового закінчення, так і до моторного нервового закінчення. Таким чином, як зазначається в літературі, в мотонейроні найбільша можливість змінювати свої структури, у зв’язку з пристосувальними процесами, є у нервового волокна, на другому місці – у нервового закінчення, і тільки потім – у тілі нервової клітини [Струков А.И. и др., 1960; Жаботинский Ю.М., 1967; Ярыгин Н.Е. и др., 1973]. Тобто, умови, створені на периферії, є вирішальними в регенерації нейрона.

Протягом постопераційного періоду в нейронах відбуваються послідовні зміни, спрямовані на відновлення функції клітин, що проходять в три періоди: а) реактивні зміни мотонейронів, пов’язані з травмуванням їх аксона; б) відносна стабілізація та швидкі прогресивні зміни, у зв’язку з відновленням аксонів в складі нерва після оперативних втручань; в) повільні прогресивні зміни, пов’язані з мієлінізацією та відновленням функції нервових волокон і їх закінчень.

Так, в першому періоді реактивні зміни мотонейронів, як їх реакція на ушкодження аксону визначаються при всіх типах проведеної ауто- та алопластики сідничого нерва на 1-2 тижнях постопераційного періоду. До 14 діб деструктивні зміни мотонейронів на гістологічних препаратах спостерігаються у вигляді зменшення об’ємів не тільки їх тіл, але і ядер. Показник ядерно-цитоплазматичного відношення значно зростає. Причому, об’єми клітин зменшуються значно швидше за рахунок швидкого зменшення об’єму цитоплазми, порівняно з об’ємами ядер. Базофільна речовина Ніссля стає дрібнодисперсною, а місцями зовсім зникає. Спостерігається явище центрального хроматолізу, який свідчить про пошкодження аксону. Розпад хроматофільної субстанції свідчить про використання білка на власні потреби клітини. Такі зміни, на нашу думку, сприяють компенсації білок-синтезуючих процесів, які є основою всіх внутрішньоклітинних репаративних явищ. Олігодендроцити групуються навколо нейронів, їх кількість на один нейрон залишається стабільною, або навіть зростає. Як зазначається в літературі, в період реактивних змін нейрони вимагають від свого гліального оточення більшого забезпечення метаболічних процесів. В цьому відношенні ми поділяємо думку Ю.М. Квітницького-Рижова та В.А. Левицького про те, що гліальні клітини можуть мігрувати в напрямку нейронів, які проявили реактивні зміни при ушкодженні їх аксонів [Квитницкий-Рыжов Ю.Н. и др., 1990; Левицький В.А., 1996; 1998].

Таким чином, ранній постопераційний період характеризується не тільки якісними, але і кількісними змінами нейронного складу досліджуваних рухових центрів спинного мозку, які супроводжуються слабо вираженими компенсаторно-пристосувальними явищами.

В другому періоді швидких репаративних змін, який продовжується від другого до четвертого тижня, спостерігається поступове відновлення стану хроматофільної субстанції, що свідчить про відновлення білок-синтезуючих процесів. Морфометричні показники в цей час стабілізуються. Припиняється зменшення показників об’ємів нейронів, об’ємів їх ядер, але відмічаються ще досить високі значення ядерно-цитоплазматичного відношення.

В третьому періоді повільних прогресивних змін відбувається майже повне відновлення стану нейронів. Цей період найбільш тривалий в часі, він продовжується від чотирьох тижнів до дванадцяти місяців. В цей час відновлюється стан хроматофільної субстанції, яка повторює на гістологічних препаратах структуру хроматофільної субстанції інтактних тварин. Морфометричні показники також майже досягають значень контрольних груп. Пролонгованість цього періоду співпадає з процесами мієлінізації нервових волокон в складі периферійного нерва.

З приведених нами результатів видно, що аксональна реакція, яка має місце при травмі периферійного нерва та пластичних операціях, направлених на його відновлення, характеризується досить складними змінами не тільки структури, а і функціонального стану нервових клітин, що відбивається на стані хроматофільної субстанції та морфометричних показниках. Отже, без кількісних значень неможливо встановити закономірності реактивних процесів після травми периферійного нерва та регенераційних процесів, які відбуваються в мотонейронах центральної нервової системи після відновлення нерва.

При проведенні аутопластичних операцій на ушкодженому сідничому нерві другий період швидких стабілізаційних процесів протікає швидше (від 2 до 4 тижня постопераційного періоду).

При проведенні алопластичних операцій на пошкодженому сідничому нерві в змінах стану мотонейронів спинного мозку відмічаються ті ж три основні періоди, що зазначені вище. Але другий період швидких стабілізаційних процесів значно довший і продовжується від другого до дванадцятого тижня.

ВИСНОВКИ

1. В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, яка полягає у з’ясуванні загальних закономірностей динаміки змін мотонейронів рухових центрів спинного мозку за різних методів ауто- та алопластики периферійного нерва в різні терміни після його ушкодження.

2. У тварин, яким проведена ауто- та алопластика сідничого нерва після його травми в постопераційному періоді відбуваються реактивні зміни мотонейронів, які супроводжуються змінами як якісних, так і кількісних показників. Реактивні зміни цитоплазми мотонейронів проявляються швидше і в більшій мірі, ніж реактивні зміни ядра. Це відбивається на зміні об’ємів цитоплазми, ядра, ядерно-цитоплазматичного відношення, в стані субстанції Ніссля, нейрон-гліальних взаємовідношеннях.

3. Послідовні зміни, направлені на відновлення функції клітин, визначають три періоди: а) реактивні зміни мотонейронів, пов’язані з травмуванням їх центрального відростка; б) відносна стабілізація та швидкі прогресивні зміни у зв’язку з відновленням цілісності аксонів у складі нерва після оперативних втручань; в) повільні прогресивні зміни, пов’язані з мієлінізацією та відновленням функції нервових волокон.

4. Реактивні зміни проявляються в ранньому постопераційному періоді клітин за рахунок значного зменшення об’єму цитоплазми і менш різкого зменшення об’єму ядер нейронів і, таким чином, зростанню ядерно-цитоплазматичного відношення, центральним хроматолізом.

5. Період відносної стабілізації та швидких прогресивних змін характеризується стабілізацією морфометричних показників та поступовим збільшенням об’ємів нейронів і їх ядер, відновленням ядерно-цитоплазматичного відношення і поступовим відновленням стану хроматофільної субстанції.

6. Період повільних прогресивних змін та повного відновлення стану нейронів характеризується повним відновленням стану мотонейронів та їх морфометричних показників через 1 рік після проведених аутопластичних операцій та майже повним відновленням стану мотонейронів і їх морфометричних показників через 1 рік після проведених алопластичних операцій.

7. Алопластичні способи оперативних втручань після травми периферійних нервів супроводжуються більш значними реактивними змінами з боку нейронів рухових центрів спинного мозку, ніж способи оперативних втручань за допомогою аутопластики, причому алопластика кріоконсервованим трансплантатом призводить до більш різкого перебігу реактивних змін нейронів, ніж алопластика кріоконсервованим епіневректомованим трансплантатом, при проведенні якої синтетичні процеси в мотонейронах спинного мозку протікають інтенсивніше і швидше.

8. Аутопластичні способи оперативних втручань на травмованих периферійних нервах супроводжуються менш значними реактивними змінами з боку нейронів рухових центрів спинного мозку, ніж після оперативних втручань за допомогою алопластики, а мікрохірургічна аутопластика периферійного нерва є менш травмуючою для мотонейронів, ніж двоетапна аутопластика.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

АНОТАЦІЯ

Шобат Л.Б. Морфологія та реактивні зміни мотонейронів спинного мозку в умовах ауто- та алопластики сідничого нерва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.09 – гістологія, цитологія та ембріологія. Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню реактивних змін мотонейронів рухових центрів спинного мозку в умовах різних видів ало- та аутопластики сідничого нерва в різні терміни постопераційного періоду. Завдяки застосуванню сучасних методів морфологічних, мікроскопічних та статистичних досліджень проаналізована глибина реактивних змін і швидкість відновлення морфометричних показників мотонейронів передніх рогів спинного мозку за умов ауто- та алопластичних операцій на сідничому нерві. Встановлена періодичність відновлення стану мотонейронів в залежності від регенерації сідничого нерва.

Отримані дані є теоретичною основою для вдосконалення відновлювальної терапії пошкоджених нервових стовбурів шляхом впливу на сегментарні центри спинного мозку.

Ключові слова: мотонейрон, спинний мозок, дегенерація нерва, регенерація нерва, сідничий нерв, алотрансплантація, аутотрансплантація.

АННОТАЦИЯ

Шобат Л.Б. Морфология и реактивные изменения мотонейронов спинного мозга в условиях ауто- и аллопластики седалищного нерва. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.09 – гистология, цитология и эмбриология. Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, Киев, 2004.

Исследование проводилось на 90 беспородных собаках. В соответствии с задачами исследования экспериментальным животным была проведена аллопластика криоконсервированным трансплантатом седалищного нерва и аутопластика седалищного нерва. Для сравнения использовали группу контроля. Материал забирался через 1, 2 недели, 1, 3, 6, 12 месяцев. На микроскопическом уровне исследовались