Содержание к диссертации
Введение
Практические рекомендациилитература влияние факторов стресса на организм
Влияние гипоксии на организм
Влияние гиподинамии на организм
Материалы и методы исследования
Характеристика используемых материалов
Характеристика методов исследования
Результаты собственных исследований
Структурно-функциональные изменения мозжечка при гипоксии
Структурно-функциональные изменения мозжечка при действии гиподинамии
Структурно-функциональные изменения мозжечка при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии
Обсуждение полученных результатов
- Влияние гипоксии на организм
- Влияние гиподинамии на организм
- Структурно-функциональные изменения мозжечка при гипоксии
- Структурно-функциональные изменения мозжечка при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии
Введение к работе
Актуальность темы. Нервная система человека и животных находится под постоянным действием различных химических, физических и биологических факторов (Меерсон Ф.З., 1989; Сазонтова Т.Г., 2002).
При дефиците кислорода и макроэргов наблюдается активация липолиза и разрушение мембран. В результате деградации мембран митохондрий нарушается их проницаемость для катионов, наблюдается угнетение процессов тканевого дыхания. Гипоксия сопровождается нарушениями энергетического обмена и активацией перекисного окисления липидов в мозге (Лобанов С.А. и др., 2004-2005; Пшенникова М.Г., 2007; Clini Е., 2000; Lopez-Barneo J. et al, 2001).
Нехватка кислорода стимулирует использование организмом дополнительных, анаэробных источников энергии - расщепления гликогена до молочной кислоты, что приводит к сдвигу рН в кислую сторону. Изменения функций нервной системы при гипоксии носят адаптационный и компенсаторный характер и направлены на борьбу с кислородной недостаточностью (Манухина Е.Б. и др., 2001-2007; Цветкова A.M. и др., 2002; Лукьянова Л.Д. и др., 2007; Semenza G.L., 1998). При значительной степени кислородной недостаточности или ухудшении компенсаторных реакций в нервной системе человека развивается ряд физиологических и патологических изменений (Аршавский И.А., 1981; Шумилова Т.Е., 2006; Hennemann G. et al, 2001; Yen P.M., 2001).
Гипоксия чаще всего встречается в условиях действия стрессовых факторов. К таким мощным стрессовым факторам можно отнести и гиподинамию, которая вызывает нарушения обменных процессов и избыточное отложение липидов, способствует развитию ожирения. Недостаточная двигательная активность ведет к изменению функциональных показателей организма, отрицательные сдвиги которых могут вызывать возникновение предпатологических состояний и заболеваний. Недостаток движения задерживает рост и развитие организма и часто приводит к необратимому нарушению структур и их функций (Агаджанян Н.А., 1990; Акопян В.П. 1998; Жвания М.Г., 1995-1998; Фомин Н.А., 2003; Liu С, 2000). В условиях пониженной двигательной активности масса мозга, а также количество нервных клеток в нем уменьшается (Рыжав-ский Б.Я., 2000; Емелева Т.Ф., 2005).
Исследованиями Д.З. Шибковой (1987) показано, что адаптация к гиподинамии представляет собой реакцию целостного организма, однако специфические изменения в тех или иных функциональных системах могут быть выражены в различной степени. Изменения, возникающие непосредственно во время гиподинамии, сохраняются в организме как следствие, и после ее окончания. Несоответствие показателей существующим в физиологии критериям оптимального функционирования систем позволяет сделать вывод о дисфункции отдельных органов. Представляется очевидным то, что к числу доминирующих критериев адаптированности нужно отнести показатели изменений в нервной системе. Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, а также предупреждать неблагоприятно направленные функциональные сдвиги и со-
хранять здоровье (Ганченкова Г.П., 1997; Фомин НА., 2003; Павлова В.И., 2003; Калугин В.П., 2004, Камскова ЮГ., 2004; Е. Germinario et al, 2002).
В настоящее время остаются еще не до конца полностью изучены и исследованы некоторые аспекты структурно-функциональных изменений разных клеточных элементов мозжечка и состояния межклеточного матрикса в условиях действия гипоксии и гиподинамии. Недостаточно полно освещены вопросы изменения структурных элементов нейронов и клеток глии мозжечка, механизмы адаптивных процессов, в основе которых лежит физиологическая регенерация. Остаются не полностью изученными многие механизмы адаптации клеток мозжечка к новым функциональным состояниям, связанным с изменениями межклеточного матрикса в зависимости от характера, интенсивности и продолжительности действия факторов среды.
Целью нашей работы явилось выявление особенностей адаптационно-компенсаторных реакций мозжечка в условиях длительного воздействия гипоксии и гиподинамии как факторов стресса.
Задачи исследования:
Выявить морфо-функциональные особенности реакций мозжечка на действие 90-суточной гипоксии.
Оценить влияние 90-суточной гиподинамии на динамику морфо-функциональных изменений мозжечка.
Выявить особенности адаптационно-компенсаторных реакций раздельного и сочетанного действия гипоксии и гиподинамии.
Научная новизна. Впервые изучены адаптационно-компенсаторные механизмы нейронов мозжечка при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии (90 суток), в частности установлены особенности динамики содержания и соотношения разных классов гликозаминогликанов и их взаимосвязи с ультраструктурными изменениями клеток мозжечка. Особенностями реакций мозжечка являлись физиологические процессы, направленные на мобилизацию нейронов и клеток глии, проявляющиеся увеличением к 3-7 суткам сочетанного воздействия гипоксии и гиподинамии объема митохондрий, комплекса Гольджи и эндоплазматического ретикулума, затухающие по мере развития адаптационного процесса (14-е сутки эксперимента), с последующим снижением показателей ниже уровня контроля на 59-64%.
Установлена прямая взаимозависимость при действии гипоксии между увеличением объема эндоплазматического ретикулума и повышением содержания гиалуроновой кислоты, что является свидетельством адаптационных процессов, наиболее выраженных к 7 суткам воздействия. При гипоксии выявлено увеличение содержания митохондрий на 33% и интенсивность окрашивания их матрикса к 3 суткам, увеличение объема комплекса Гольджи на 44% и эндоплазматического ретикулума на 35% к 7 суткам, что является показателем пластического и энергетического обеспечения, ведущего к развитию устойчивой и экономичной адаптации.
При гиподинамии к 3-7 суткам прослежена прямая зависимость между увеличением гиалуроновой кислоты с ростом комплекса Гольджи, митохондрий и эндоплазматического ретикулума; к 30 суткам наблюдается обратная за-
висимость между увеличением содержания хондроитин-6-сульфатов и гепаран-сульфатов к объему комплекса Гольджи и эндоплазматического ретикулума, что является совокупностью приспособительных реакций и морфологических изменений, позволяющих мозжечку сохранить относительное постоянство внутренней среды в изменяющихся условиях внешней среды.
Компенсаторные механизмы мозжечка позволяют поддерживать относительно стабильный гомеостаз при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии, характеризующийся прямой связью между увеличением внутриклеточных структур с динамикой гиалуроновой кислоты и хондроитин-4-сульфатов в первые трое суток, к 30 суткам обратной взаимосвязью между хондроитин-6-сульфатами и комплексом Гольджи с эндоплазматическим ретикулумом, содержанием хондроитин-6-сульфатов имеющим фазный характер с максимальным возрастанием к 3 и 30-м суткам. Изменения гистохимического состава межклеточного матрикса при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии в 60-90 сутки приводит к миграции нейронов из гранулярного слоя в другие слои, что способствует приспособлению к стрессу и развитию адаптационного процесса.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Результаты проведенных комплексных морфо-функциональных исследований мозжечка крыс расширяют существующие представления о влиянии стресс-факторов (гипоксия и гиподинамия) на формирование адаптационных, компенсаторных физиологических механизмов, а также пограничных состояний.
Гистохимические исследования динамики содержания и соотношения сульфатированных и несульфатированных гликозаминогликанов и особенностей ультраструктурных изменений в клетках мозжечка крыс в хроническом 90-суточном эксперименте позволяют изучить особенности процессов внутриклеточной физиологической регенерации.
Полученные данные экспериментальных исследований используются в учебном процессе кафедры нормальной физиологии Башкирского государственного медицинского университета по дисциплине «Вопросы частной физиологии ЦНС»; кафедры общей гигиены с экологией, с курсом гигиенических дисциплин Башкирского государственного медицинского университета по дисциплине «Влияние факторов среды на организм»; кафедры медико-биологических основ физического воспитания и физиологии Башкирского государственного педагогического университета им. М.Акмуллы по дисциплине «Физиология физического воспитания и спорта»; кафедры анатомии Башкирского государственного аграрного университета по дисциплине «Анатомия и физиология ЦНС».
Основные положения, выносимые на защиту:
При раздельном действии гипоксии и гиподинамии прослеживаются адаптационно-компенсаторные реакции, выражающиеся в асинхронных изменениях ультраструктурых элементов нейронов и гистохимического состава межклеточного матрикса мозжечка.
Сочетанное действие гиподинамии и гипоксии приводит к формирова-
нию адаптационно-компенсаторных реакций, нарастающих в ранние сроки (3-7 сутки) и постепенно затухающих в поздние сроки (30-60 сутки), выражающиеся в снижении процессов физиологической внутриклеточной регенерации, вплоть до развития деструктивных изменений в мозжечке (90 сутки).
Апробация работы. Основные результаты исследования и материалы диссертации доложены на Международном симпозиуме «Адаптационная физиология и качество жизни: проблемы традиционной и инновационной медицины», посвященном 80-летию академика РАМН Н.А. Агаджаняна (Москва, 2008), VII Всероссийской начно-практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине» (Нижний Новгород, 2007), Международной научно-практической конференции «Биологические науки в XXI веке: Проблемы и тенденции развития» (Бирск, 2005), юбилейной научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в XX веке: опыт, современный подход, проблемы и перспективы» (Стерлитамак, 2006), всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование системы профессиональной подготовки и повышения квалификации кадров в области физической культуры и спорта» (Ижевск, 2006), межвузовской научной конференции аспирантов и молодых ученых «Молодежь, образование, наука» (Уфа, 2006).
Диссертационная работа апробирована на совместном межкафедральном совещании Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы, Башкирского государственного медицинского университета, Башкирского института физической культуры, состоявшемся 15 апреля 2009 года.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 14 научных работах, из них 1 в издании, рекомендованном ВАК, 1 монография.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 59 рисунками и фотографиями, 8 таблицами.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, описывающей материалы и методы исследования, главы собственных результатов исследований, главы обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка используемой литературы: 145 отечественных и 82 зарубежных автора.
Влияние гипоксии на организм
При недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в процессах биологического окисления, возникают структурные и функциональные нарушения. Эти нарушения являются важным компонентом патогенеза многих заболеваний (Малышев И.Ю. и др., 2000; Никоноров А.А., 2001; Гольдберг Е.Д. и др., 2006; Манухина Е.Б., 2007, Birnbaum M.J., 2001; Vincent К.А. et al., 2002).
Изменения при гипоксии выявляются во всех органах и системах на разных уровнях их структурной организации и приводят к снижению жизнедеятельности и работоспособности организма. Исследование этих вопросов привлекает внимание физиологов с точки зрения изучения механизмов развития различных функциональных и пограничных состояний, что подчеркивает актуальность данной проблемы (Долова Ф.В. и др., 2000; Сазонтова Т.Г., 2002; Сухоруков B.C., 2003; Пшенникова М.Г., 2007; Hennemann G. et al., 2001; Yen P.M., 2001).
H.A. Агаджанян и др. (1970-1996), Ф.З. Меерсон (1989), Gorman R.B. et al. (2002) отмечают, что гипоксия означает недостаток кислорода в тканях, а гипоксемия же недостаток кислорода в крови. В зависимости от причин возникновения и механизмов исследователями было выделено несколько разновидностей гипоксии. Ф.З. Меерсон (1981-1993) отмечает, что в настоящее время существуют различные определения понятия «гипоксия», но наиболее полно суть этого процесса отражает определение, данное A.M. Чарных еще в 1961: «Гипоксия — патологическое состояние, наступающее в организме при неадекватном снабжении тканей и органов кислородом или при нарушении утилизации в них кислорода». J. Barcroft в 1920 году предложил, a J. Peters и D. van Slyke в 1923 году дополнили классификацию, согласно которой различают экзогенную гипоксию и эндогенную (Ван Лир Э., 1967). Здоровый организм может оказаться в состоянии гипоксии, если потребность в кислороде (кислородный запрос) выше, чем возможность ее удовлетворить. Исследованиями отечественных и зарубежных авторов установлено, что при гипоксии в первую очередь негативное влияние ощущает на себе центральная нервная система: нарушается тонкая координация движений, появляются головная боль, сонливость, теряется аппетит. Далее происходит снижение обменных процессов в организме и угнетение функций внутренних органов. В результате этого наступает быстрая утомляемость, слабость, падает работоспособность. Негативные проявления гипоксемии в виде повреждения клеток особенно ярко проявляются в гипертрофированном миокарде. Эти нарушения также выявляются в других органах и системах (Хочачка П., 1988; Меерсон Ф.З., 1993; Долова Ф.В. и др., 2000; Ни-коноров А.А., 2001; Алексеева Г.В. и др., 2003; Semenza G.L., 1998). Как показано в исследованиях Т.Г. Сазонтовой (2002), Т.Е. Шумиловой (2006), Y. Takahashi et al. (1998), J. Lopez-Barneo et al. (2001) патогенез гипоксии сложен. Начальным звеном является усиленный выброс катехо-ламинов, в результате чего в тканях повышается содержание циклического аденозинмонофосфата. Под влиянием циклического аденозинмонофосфата наблюдается активация фосфолипазы А2 и фосфорилазы, а также снижается активность гликогенсинтетазы. Вследствие активации фосфолипазы Аг происходит деградация фосфолипидов клеточных мембран и увеличение содержания жирных кислот в тканях. Далее происходит повреждение тканей при недостатке поступления кислорода — повышение концентрации ионов кальция в цитозоле. При дефиците кислорода и макроэргов (прежде всего аденозинтрифосфата) нарушается работа Са-транспортирующих аде-нозинтрифосфатаз, следствием чего становится накопление ионов кальция в цитозоле. Свободные ионы кальция вызывают активацию липолиза и разрушение мембран. В результате деградации мембран митохондрий на рушается их проницаемость для катионов, наблюдается угнетение процессов тканевого дыхания. Митохондрии набухают, что приводит к разрыву их наружной мембраны и выходу цитохрома С в цитозоль. Свободный ци-тохром С может активировать перекисное окисление липидов, следствием чего может быть возникновение свободных радикалов и еще большее повреждение клеток (Аршавский И.А., 1981; Сухорукое B.C., 2003; Southall D.P., 1990; Jameson J.L., 2001). И.А. Герасимовой (2005), Е. Clini (2000) выявлено, что при недостатке поступления кислорода нарушается энергетический метаболизм тканей, в результате чего концентрации аденозинтрифосфата и других макроэргов значительно снижаются. Также при этом происходит увеличение содержание нуклеозиддифосфатов и нуклеозидмонофосфатов. Эти изменения получили название биоэнергетической гипоксии (Хочачка П., 1988; Hennemann G. et al., 2001). Происходящее истощение клеточных энергетических запасов в условиях гипоксии требует компенсации. В процессе адаптации организма к новым условиям отечественные и зарубежные исследователи выделяют несколько фаз. На первой фазе - фазе возбуждения - наблюдается усиление активности NADH-зависимого пути окисления и увеличение продукции аденозинтрифосфата. Этой фазе соответствует усиление функциональной активности клетки. Длительность фазы возбуждения зависит от продолжительности и интенсивности гипоксии. Фаза возбуждения сменяется фазой адаптации. Вследствие ограничения поступления кислорода постепенно растет доля восстановленных дыхательных ферментов, в частности убихинола. При этом происходит угнетение NADH-зависимого и активация сукцинатзависимого пути окисления.
Активация второго пути окислительного фосфорилирования происходит при снижении рОг на 20-50% от нормы. При этом наблюдается ускорение синтеза янтарной кислоты из различных субстратов. Янтарная кислота обладает выраженным антиоксидантным и антиацидотическим дей ствием. Как указывается в работах, за счет активации сукцинатзависимого пути окисления концентрация аденозинтрифосфата не претерпевает значительных изменений, то есть имеет место компенсация биоэнергетической гипоксии (Караш Ю.М. и др., 1988; Зарубина И.В., 1999; Климин В.Г., 2006; Mellies M.J., 1993; Yen P.M., 2001).
Влияние гиподинамии на организм
Многочисленными и многолетними исследованиями доказано, что движение в условиях жизни нашей планеты есть необходимое условие, без которого организм не может нормально функционировать. Причем недостаток движения так же вреден для организма, как и избыток, и негативные изменения в организме происходят в обоих случаях одинаковые.
В исследованиях А.П. Сорокина (1977-1985), Д.З. Шибковой (1987), В.П. Калугина (2004), К. Vijayan et al. (2001) гиподинамия показана как совокупность отрицательных морфофункциональных изменений в организме.
В своих работах Е.А. Коваленко и Н.Н. Гуровский (1980), J. Thottassery (1992) проведя дифференцированный анализ результатов исследований, выделяют две разновидности недостаточной двигательной активности: гипокинезия как недостаток мышечных движений и гиподинамия как недостаток физического напряжения. Обычно, гиподинамия и гипокинезия сопровождают друг друга и действуют совместно, поэтому заменяются одним словом (как известно, наиболее часто употребляется понятие «гиподинамия»). Гиподинамия представляет собой особое состояние организма, вызванное длительным ограничением мышечной активности. По своей выраженности и последствиям оно может быть различным, и обусловлено условиями работы человека, длительностью и степенью недостаточности мышечных нагрузок. Гиподинамия в сочетании с другими факторами может явиться предпосылкой к возникновению целого ряда болезненных состояний и даже заболеваний (Агаджанян Н.А., 1990; Михайлов В.М., 2001, Калугин В.П. и др., 2004; Козлова Т.В., 2007). Исследования Д.З. Шибковой (1987) показали, что гипокинезия выступает в качестве фактора, тормозящего возрастное развитие. При этом отдельно указывается, что при. ограничении двигательной активности практически останавливается физиологический рост. Известно, что необходимым условием нормальной жизнедеятельности организма является двигательная активность, определенный уровень которой был выработан в ходе эволюции. Однако в связи с развитием научно-технического прогресса в современных условиях все более возрастает диспропорция между умственной и физической деятельностью (Коваленко Е.А., 1980; Фомин Н.А., 2003; Thottassery J., 1992). В отечественной и зарубежной литературе в последние десятилетия наблюдается существенное увеличение количества работ освещающих вопросы гиподинамии (Шибкова Д.З., 1987; Коваленко Е.А., 1990; Бурчик М.В., 2000; Самусев Р.П. и др., 2002; Vijayan К. et al., 2001). Влияние на людей и животных недостаточной двигательной активности способствует развитию выраженных структурно-функциональных нарушений не только в отдельных органах или даже системах, но и во всем организме. Исследованиями В.П. Акопяна (1998), В.М. Михайлова (2003), В.П. Калугина (2004), A. Semyanov (2003) доказывается, что малоподвижный образ жизни является фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза и ряда других патологических состояний. Многочисленными исследованиями показывается, что в связи со стремительно развивающимся техническим прогрессом проблема гиподинамии приобретает поистине угрожающий характер. Функциональные нарушения в детском и молодом возрасте (вегето-сосудистая дистония, бронхоспазм, дискинезия желчного пузыря и толстой кишки и т.д.), несмотря на медикаментозное лечение, могут перейти в хроническую патологию, вплоть до развития серьезных, даже смертельно опасных осложнений. (Волович В.Г., 1996; Агаджанян Н.А., 1990). Различными исследованиями показывается, что нет такого органа или системы, функции которых не изменились бы в условиях гиподинамии (Самусев Р.П. и др., 2002, Щуров В.А., 2003). Я.И. Ажипа (1990) при классификации гипокинезии предлагает мо тивационно-причинный подход, выделяя следующие виды: индивидуальное стремление к длительному физическому отдыху; приобретенное стремление к бытовому комфорту и привыкание к малоподвижному образу жизни; малоподвижный образ жизни учащихся и специалистов умственного труда; возрастная малоподвижность; а также гипокинезия, обусловленная заболеваниями органов движения и заболеваниями, требующими длительного постельного режима. Экспериментально установлено, что длительная гипокинезия вызывает комплекс структурно-функциональных нарушений практически во всех органах и системах (Тигранян Ф.А., 1985; Егоров А.Д., 2001; Liu С. et al, 2000). В работах Н.А. Темурьянца (1993), В.М. Михайлова (2001) показано, что пусковым механизмом для развития неспецифических реакций служит реакция симпато-адреналовой системы. В последние годы получены многочисленные данные о биологической активности переменно-магнитного поля земли инфранизкой частоты и его влияния на организм. Б.М. Владимирский и др. (1995) обнаружили способность переменно-магнитного поля определенных параметров изменить временную организацию биосистем. Е.Р. Евстафьевой (1985), Е.Р. Грабовской (1992) установлено влияние данного физического агента на ход адаптационных реакций, имеющих место при ограничении подвижности и общее неспецифическое воздействие на организм. Согласно учению Cannon и Selye любая болезнь представляет собой стресс-реакцию, направленную на восстановление нарушенного равновесия, сопровождаемую повышенной секрецией аденокортикотропного гормона аденогипофизом и кортикостероидов корой надпочечников, что является первой стадией стресс-реакции (периода тревоги или мобилизации). Гиперсекреция гормонов способствует переходу организма во вторую стадию или период повышения неспецифической резистентности (Селье Г., 1960-1977; Меерсон Ф.З., 1988).
Анализ неспецифических адаптационных синдромов локомоторного аппарата, наблюдаемых при повреждениях (острых перегрузках) и вынужденных (параморбидных) гипокинезиях, показал, что функционально-структурные реакции адаптации в ответ на различные раздражители на молекулярном, клеточном, органном (тканевом) и системном уровнях универсальны: наблюдается постадийное течение стресс-ситуации, будь она перегрузочной или гипокинезнои, острой или хронической, за реакцией следует адаптация, за адаптацией - компенсация, затем - срыв компенсации, т.е. болезнь (Меерсон Ф.З., 1981; Акопян В.П., 1998; Михайлов В.М., 2003; Isfort R.J. et al., 2002).
Показано, что при различных экстремальных состояниях организма -перегрузках или гипокинезиях, во время заболеваний или после механических повреждений, а также при старении в элементах опорно-двигательного аппарата происходит декомпенсаторная (патологическая) реактивно-адаптационная перестройка (Ковешников В.Г. и др., 1986, Егоров А.Д., 2001, Щуров В .А., 2003).
В результате проведения исследований, направленных на изучение адаптационно-компенсаторного процесса было выявлено, что патогенными раздражителями являются не только острые и хронические перегрузки, но и также гипокинезии (острые и хронические) локомоторного аппарата (Бурчик М.В. 2000; Михайлов В.М., 2001, Semyanov А., 2003).
Структурно-функциональные изменения мозжечка при гипоксии
В некоторых случаях также было видно, что они отшнуровываются от клетки. Митохондрии в цитоплазме обычно располагаются неравномерно, чаще они образуют скопления у основания отростков. Встречаются митохондрии с вытянутой палочкообразной формой (на поперечных срезах — округлой или овальной), плотно упакованными кри-стами, не всегда четко различимыми на фоне матрикса повышенной электронной плотности. Часто митохондрии тесно контактируют с канальцами гранулярного эндоплазматического ретикулума (рис. 17). Микротрубочки в цитоплазме нейронов встречаются редко и располагаются в основном на периферии клетки и в отростках так же, как и фи-ламенты, связанные обычно с микротрубочками. К концу месяца после гипоксии лизосомы встречаются в основном в форме первичных лизосом в зоне комплекса Гольджи. Выявляются включения в виде липидных капель, а также, по-видимому, и небольших скоплений гликогена. Среди клеток глии в этот период выявляются фигуры митоза. Морфологические исследования позволяют проследить, что на 30-е сутки эксперимента в некоторых участках клетки-зерна начинают мигрировать между нейронами Пуркинье и попадают в молекулярный слой. Ганглиозный слой в этот период приобретает ярко выраженный мозаичный характер. Этот феномен можно связать в некоторых случаях с явлениями апоп-тоза, в других случаях с аутолизом клетки. Это ведет к разрушению не только самих клеток, но и окружающего межклеточного матрикса, что существенно способствует и значительно облегчает миграцию клеток-зерен в молекулярный слой (рис. 18). Экспериментальные исследования мозжечка крыс 60 сутки эксперимента позволили выявить явления гиперемии кровеносных сосудов мозжечка и дилатации (рис. 19, 20). В этот период сохраняются явления миграции клеток-зерен в другие слои мозжечка (рис. 20). В некоторых участках эти явления миграции выражены незначительно или практически отсутствуют (рис. 21, 22). Гистологические и гистохимические исследования мозжечка позволяют проследить наличие различных отростков нейронов, контактирующих между собой. В этот период нейроны ганглиозного слоя характеризуются разной функциональной активностью, что проявляется гетерогенностью окрашивания тел этих клеток (рис.22). К 90-м суткам эксперимента в большинстве участков мозжечка прослеживается миграции клеток-зерен и корзинчатых клеток, не только в ганглиозный слой, но и в молекулярный (рис. 23). На 60-90 сутки эксперимента электронно-микроскопические исследования также показывают, что клеточная мембрана нейронов мозжечка в этот период достаточно хорошо контурируется. У некоторых клеток наружная мембраны имела разрыхленный вид, у другой части клеток она была плотная и четкая. Явления вне- и внутриклеточного отека отсутствуют. Цитогранул очень мало, чаще они равномерно распределены в гиалоплаз-ме, хотя изредка и встречаются их небольшие скопления. Клеточные ядра по сравнению с ранним сроком были бедны хроматином, который равномерно распределен по всей площади ядра. Ядерная оболочка разрыхлена, местами вдается внутрь ядра, образуют глубокие крипты. Около ядер в большом количестве расположены пузырьки аппарата Гольджи. Стенки капилляров в этот период умеренно утолщены, в них наблюдается оживленный пиноцитоз. Поперечные канальцы умеренно расширены, иногда заполнены ос-миефильной массой слабой электронной плотности. В ряде электроно-грамм отмечается взаимосвязь гладкого эндоплазматического ретикулума с гранулярным, причем в одних участках клетки он спиралевидно закручи вается, а в других — отменяется расширение его цистерн, около которых иногда встречаются лизосомы, а также распадающиеся митохондрии. Нередко около эндоплазматического ретикулума находятся вместе и лизосомы и митохондрии. Лизосом в нейронах мозжечка в этот период много, они имеют различную величину, форму и характер матрикса. Очень часто встречаются вторичные лизосомы типа аутофагических вакуолей и остаточные тельца, содержащие обрывки митохондриальных крист и миелиповые фигуры. Отмечается контакт лизосом с митохондриями, причем в местах этого контакта наружная мембрана митохондрий подвергается деструкции. Большое количество мелких лизосом находится в местах локализации околоядерного аппарата Гольджи. В большинстве микрофибрилл выявляются хорошо различимые протофибриллы. В отдельных микрофибриллах отмечаются даже участки гомогенизации.
По сравнению с ранними сроками в цитоплазме нейронов количество митохондрий значительно уменьшилось. Размеры их в этот период сильно варьируются. Можно отметить, что большая часть митохондрий находится в состоянии умеренного набухания (рис. 24). Наружная мембрана их утолщена, а у части органелл ее внешний листок разрушен. В основном митохондрии обладают плотным матриксом, но в некоторых органеллах отмечается его пятнистое просветление. В этот период большинство митохондрий содержит уменьшенное количество крист, хотя встречаются отдельные крупные органеллы с большим количеством крист. Кристы сильно фраг-ментированы, некоторые из них дихотомически ветвятся. Часто встречаются митохондрии (в основном крупные), совершенно лишенные крист. Многие митохондрии тесно прилежат друг к другу, так что их наружные оболочки сливаются, резко утолщаясь в местах этого слияния. Нередко в таких участках противолежащие кристы пространственно соответствуют друг другу. В субцитолеммной, околоядерной и центральной зонах нейронов митохондрии распределены относительно равномерно.
Структурно-функциональные изменения мозжечка при сочетанном действии гипоксии и гиподинамии
Экспериментальные исследования, проводились на крысах для изучения особенностей влияния гипоксии и гиподинамии на их мозжечок. Проводились наблюдения за поведением крыс, их отношением к окружающей среде, к своим собратьям, к пище и воде. При этом было выявлено, что при сочетаннои гипоксии и гиподинамии существенно снижалась двигательная активность животных. Они вели малоподвижный образ жизни. Больше лежали. В тоже время необходимо отметить, что гипертонус мышц конечностей сохранялся в течение первых двух недель, затем уменьшался. Ротовая полость у крыс постоянно была открыта практически весь период наблюдения. Крысы часто дышали. Частота дыхания значительно превосходила таковую у крыс контрольной группы. От приема пищи и воды животные не отказывались.
Морфологические исследования мозжечка крыс на 3-7 сутки эксперимента показали, что структура изучаемой ткани характеризуется легкой разрыхленностью. В мозжечке в этот период прослеживаются клеточные элементы, расположенные в разных его слоях. Нами было прослежено, что сочетан-ное действие гипоксии и гиподинамии уже к 3-7 суткам ведет к легкой размытости клеточных контуров (рис. 44, 45).
Анализ данных гистохимических исследований позволяет проследить распределение протеогликанов в клеточных элементах мозжечка и межклеточном матриксе. Цитоплазма клеток, расположенных в ганглиоз-ном слое имеет более интенсивное окрашивание, чем их ядра и межклеточное вещество. В некоторых участках можно проследить кровеносные сосуды микроциркуляторного русла, которые характеризуются явлениями гиперемии и дилатации. Вокруг этих сосудов наблюдаются явления пери-васкулярного отека (рис. 45). Электронно-микроскопические исследования мозжечка на 3-7 сутки эксперимента позволили нам проследить особенности динамики внутриклеточных ультраструктур и межклеточного матрикса.
В этот период клеточная мембрана была без каких-либо изменений. Ядра нейронов и клеток глии содержат небольшое количество хроматина, неравномерно распределенного по площади ядра. Наблюдается выраженная маргинация хроматина (рис. 46). В мембранах отдельных ядер отмечается наличие глубоких крипт. Капилляры резко расширены, стенки их утолщены, пиноцитоз оживленный.
Лизосомы присутствуют в больших количествах (по сравнению с контролем количество возросло на 37,5%). Они располагаются группами, обычно около митохондрий. Размеры лизосом сильно варьируют. Лизосомы в основном первичные. В отдельных лизосомах отмечаются многочисленные вакуоли с несколько меньшей электронной плотностью, нежели остальной матрикс этих органелл. В ряде полей зрения наблюдается тесный контакт лизосом и митохондрий с нарушением в местах этого контакта целостности митохондриальных мембран.
Канальцы эндоплазматического ретикулума умеренно расширены, просвет их свободен, в отдельных участках нейронов они спирально закручены и содержат на мембранах большое количество рибосом. Местами структура канальцев эндоплазматического ретикулума исчезает, они как бы растворяются в цитоплазме. В отдельных частях клетки канальцы ЭПР образуют замкнутые петли с внутренними перегородками в этих петлях. Создается впечатление, что замкнувшиеся одномембранные канальцы ЭПР превращаются в двухконтурную мембрану митохондрий, внутри которой начинает формироваться матрикс.
В гиалоплазме наблюдаются крупные темные цитогранулы, представляющих собой, скорее всего гликоген и располагающиеся в основном вокруг митохондрий. Цитогранулы распределены в клетке чрезвычайно гетерогенно: в отдельных электронограммах отмечаются их массивные ско пления, в то время как в других — они отсутствуют.
Микрофибриллы имеют обычное строение с четко обозначенными дисками и линиями и хорошо дифференцируемыми протофибриллами. Вставочные диски хорошо прослеживаются: они несколько утолщены, контуры их слегка размыты.
Основная масса митохондрий имеет округлую или овальную форму. Мембраны их четко двухконтурны, хотя у части органелл отмечаются разрушения той или иной степени. Встречаются митохондрии с тотально разрыхленной наружной мембраной или даже полностью ее лишенные. Митохондрии содержат большое количество крист, значительная часть которых фрагментирована: многие кристы имеют расплывчатые контуры. Почти во всех митохондриях кристы теряют параллельное расположение и анастомозируют друг с другом. Некоторые кристы, сливаясь, разделяют митохондрию на несколько частей, причем в тех участках, где кристы переходят во внутреннюю мембрану, наружный ее листок теряет целостность, что можно расценивать как свидетельство деления митохондрий. Нередко в митохондриях, которые тесно контактируют друг с другом и имеют четкие наружные мембраны, кристы переходят из одной органеллы в другую. Матрикс митохондрий плотен, но в отдельных органеллах наблюдается его пятнистое просветление, встречается некоторое количество митохондрий, полностью лишенных крист. Примечательна гетерогенность митохондрий.
