Динамика морфобиохимических показателей системы “нейрон-глия-капилляр” и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении
1На правах рукописи
Григорьев Олег Глебович Динамика морфобиохимических показателей системы “нейрон-глия-капилляр” и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении 14.00.02 – анатомия человека 03.00.04 – биохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Москва 2006.
Работа выполнена в Челябинской государственной медицинской академии.
Научные руководители:
Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Турыгин Виктор Васильевич доктор медицинских наук Шемяков Сергей Евгеньевич доктор медицинских наук, профессор Волчегорский Илья Анатольевич
Официальные оппоненты:
Доктор медицинских наук, профессор Лысов Павел Константинрвич Доктор медицинских наук, профессор Ивков Николай Николаевич
Ведущая организация:
Московский государственный медико-стоматологический университет
Защита состоится «»2006г. в часов на заседании дис сертационного совета Д.208.040.01. в Московской медицинской академии им.
И.М. Сеченова по адресу: 119992, Москва, ул. Трубецкая, д.8, стр.2.
С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Московской меди цинской академии им. И.М. Сеченова по адресу: 117998, Москва, Нахимовский пр. д. 49.
Автореферат разослан «» 2006г.
Ученый секретарь Владимир диссертационного совета Анатольевич Доктор медицинских наук, профессор Варшавский АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Мост головного мозга человека играет важнейшую роль в качестве центрального аппарата как двигательной, так и чув ствительной сферы (А.В. Триумфов, 1999). Являясь сложно устроенным отделом мозгового ствола, мост участвует в регуляции функционирования целого ряда систем, таких как статокинетическая, слуховая, вегетативная, жевательно речевой аппарат и др. Возрастные изменения, развивающиеся в структурах мос та на поздних этапах онтогенеза, во многом определяют как старение организма в целом, так и развитие в нем патологических процессов.
Проблема “нормального” старения головного мозга человека остается в настоящее время недостаточно изученной (Н.Н. Боголепов и соавт., 1999) и привлекает повышенное внимание исследователей в сфере как теорети ческой, так и практической медицины.
Структурно-функциональной микроединицей ЦНС является нейрон с его ближайшим капиллярным и глиальным окружением (П.А. Мотавкин и со авт.,1983). Исключительная роль нейроглиальных элементов в обеспечении нормального функционирования нервной системы, в т. ч. и при старении опре деляет интерес исследователей к их изучению в онтогенетическом аспекте (С.М.
Блинков, 1963;
О.С. Адрианов, 1976;
А.И. Ройтбак, 1977;
П.А. Мотавкин и соавт, 1983 и др.). Плотность расположения глиальных и нервных клеток, а также их соотношение (глиальный индекс) характеризуют динамику развития мозга и являются морфологическими признаками физиологических и патологических изменений в ЦНС (С.М. Блинков, 1963). В связи с этим возникает необходи мость в подробной морфометрической характеристике нейроглиальных взаимо отношений в структурах моста на стадиях онтогенеза.
Третьим элементом структурно-функциональной микроединицы ЦНС являются капилляры. Гистохимические методики определения активности фер ментов капиллярной стенки позволяют судить как о микроангиоархитектонике церебральных структур, так и об интенсивности в них метаболических процес сов (П.А. Мотавкин и соавт., 1983). Состояние микрососудистого русла ЦНС в различных физиологических и патологических условиях, а также онтогенетиче ская динамика его параметров являются объектом изучения многих исследова телей (В.В Куприянов, 1983;
П.А. Мотавкин и соавт,. 1983;
В.В. Турыгин, 1985, 1988;
С.Е. Шемяков, 1991;
И.И. Шворак, 1992;
Т.М. Бабик, 1999;
Е.В. Михайло ва 2000). Капиллярное русло моста головного мозга человека, соотношение его параметров с нейроглиальными элементами на этапах онтогенеза служат как показателями возрастной инволюции его структур, так и проявлениями сосуди стой патологии в вертебро-базилярном бассейне. Данные обстоятельства предо пределяют актуальность и перспективность подробного изучения системы “ней рон-глия-капилляр” в структурах моста на этапах онтогенеза.
Морфологические изменения, происходящие в структурах ЦНС на поздних этапах онтогенеза, сопровождаются сдвигами биохимических процес сов в нервной ткани (С.Е. Шемяков, 2003). Одной из ведущих теорий старения в настоящее время является свободно-радикальная концепция (D. Harman, 1981;
М.В. Биленко, 1989;
В.З. Ланкин и соавт., 2000). Известно, что ЦНС обладает как системами генерации активных форм кислорода (ОФК), так и системой ан тиоксидантной защиты (АОЗ) (Т.И. Мжельская, 2000). Оксидативное поврежде ние нервной ткани приводит к дезорганизации клеточных мембран, изменению активности мембраносвязанных ферментов и, в конечном итоге, к апоптозу и гибели клеток (В.М. Дильман, 1987). В связи с этим, приобретает большое зна чение исследование возрастных изменений системы “ПОЛ – АОЗ” и активности мембраносвязанных ферментов во взаимосвязи с морфометрическими парамет рами системы “нейрон – глия – капилляр”.
Исходя из вышеизложенного, были определены цель и задачи настоя щего исследования.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Установить возрастные изменения в системе “нейрон-глия-капилляр” и охарактеризовать их связь с процессами липопероксидации и активностью фер ментов антиоксидантной защиты в структурах моста головного мозга человека при старении.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Изучить нейро-глиальные взаимоотношения в структу 1.
рах моста человека при старении.
Исследовать морфометрические параметры капилляр 2.
ного русла различных отделов моста и их возрастные изменения.
Сопоставить онтогенетические морфологические изме 3.
нения в системе “нейрон – глия - капилляр” с активностью тканевых де гидрогеназ и моноаминоксидазы.
Исследовать содержание продуктов ПОЛ в структурах 4.
моста у лиц старших возрастных групп.
Исследовать возрастные сдвиги в системе антиокси 5.
дантной защиты при старении различных отделов моста головного моз га человека.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в том, что впервые дана количественная характеристика нейроглиальным соотношени ям в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах онтогене за и установлено снижение числа нейронов в период с I зрелого до старческо го возраста на 20 – 40%, сопровождающееся заместительным глиозом и воз растанием глиального индекса на 80 – 150%. Впервые установлено, что мак симальный прирост глиального индекса характерен для вестибулярных ядер моста. Впервые с помощью комплекса морфологических и гистохимических методов прослежена динамика морфометрических параметров капиллярного русла моста головного мозга при старении, выявлена возрастная редукция микроциркуляторного русла, проявляющаяся в уменьшении суммарной дли ны капилляров на 15 – 30% с компенсаторным возрастанием его емкостных характеристик. Впервые описаны возрастные изменения активности фермен тов тканевого дыхания в структурах моста человека, при этом выявлен раз личный темп снижения СДГ- и НАД-Н-дегидрогеназной активности. Впер вые с помощью биохимических методов исследования комплексно изучена возрастная динамика активности МАО-Б и ферментов антиоксидантной за щиты в белом и сером веществе моста. Установлено, что при старении нарас тание активности МАО-Б в 2 – 3 раза сопровождается дисбалансом в системе АОЗ, что приводит к активации процессов липопероксидации. Впервые осу ществлено сопоставление морфологических, гистохимических и биохимиче ских сдвигов в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах постнатального онтогенеза.
ПРАКТИЧЕСКАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Ре зультаты данного исследования, касающиеся возрастных особенностей структурно-функциональной единицы ЦНС в различных компартментах мос та человека, расширяют представления о структурной организации этого от дела мозгового ствола. Полученные данные могут быть использованы при подготовке студентов медицинских ВУЗов на кафедре нормальной анатомии, гистологии и биохимии. Сведения о взаимосвязи морфологических и биохи мических сдвигов в структурах моста при старении позволяют определить новые подходы к профилактике и терапии сосудистых и нейродегенератив ных заболеваний в неврологической и геронтологической практике.
АПРОБАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ. Основные поло жения диссертации доложены на научной конференции «Современные лабора торные технологии в биологии и медицине», посвященной 20-летию ЦНИЛ ЧелГМА (Челябинск, 2000 год);
на 3-ей итоговой конференции молодых ученых ЧелГМА (Челябинск, 2003 год);
на региональной научной конференции «Совре менные технологии в оториноларингологии» (Екатеринбург, 2005 год);
на рас ширенном заседании кафедры анатомии человека ММА им. И.М. Сеченова (Мо сква, 2006);
на VIII конгрессе Международной ассоциации морфологов (Орел, 2006).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 8 статей в местной и региональной печати.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.
1. Изменения морфометрических параметров системы “нейрон – глия – ка пилляр” в структурах моста головного мозга человека на поздних этапах онтоге неза носят стереотипный характер при ряде топологических особенностей.
2. Морфологические сдвиги в структурной микроединице ЦНС сопровож даются снижением активности дегидрогеназ тканевого дыхания.
3. Возрастное нарастание активности МАО-Б сопровождается падением активности СОД и компенсаторным приростом активности каталазы и содержа ния церулоплазмина.
4. При старении в структурах моста развивается дисбаланс в системе ПОЛ АОЗ, сопровождаемый повышением чувствительности церебральных липидов к свободно-радикальной атаке и накоплением продуктов ПОЛ в тканях моста.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литерату ры, описания материалов и методов исследования, результатов собственных ис следований и их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа иллюстри рована 26 таблицами и 18 фотографиями. Список литературы содержит 227 ис точников, в том числе 84 зарубежных.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объектом исследования послужили препараты моста головного мозга, полученные при аутопсии 151 трупа людей обоего пола, в возрасте от21 года до 92 лет, смерть которых не была напрямую связана с заболеваниями центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Забор материала производился не позд нее 24 часов с момента констатации смерти. Были исследованы вестибулярные ядра, ядро лицевого нерва, ядра трапециевидного тела, ядра моста и белое веще ство – корково-спинномозговые волокна. При разделении материала по возрас тным группам использовалась периодизация, принятая на 7-й Всероссийской научной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии (М., изд. АПН СССР, 1965).
Для выявления изменений количественных параметров нервных и гли альных клеток фронтальные срезы моста, фиксированные в 10% нейтральном формалине окрашивались гематоксилин-эозином. В окрашенных срезах произ водился подсчет нейронов и глиоцитов под микроскопом (увеличение объектива 40х) с использованием квадратно-сетчатой окулярной вставки (Г.Г. Автандилов, 1990). На каждом срезе определялось число клеток в 10 соседних участках тка ни. Затем производился перерасчет количества клеток в 0,01 мм 3 ткани с учетом толщины среза. После этого рассчитывался глиальный индекс – соотношение между числом глиальных и нервных клеток в единице объема ткани (С.М. Блин ков, 1963).
Для изучения капиллярного русла моста применялся метод маркиров ки функционально активных капилляров щелочной фосфатазой по M.S. Burstone (1962). Специфичность гистохимической реакции контролировали добавлением в инкубационную среду 0,01М L – цистеина (З. Ллойда и соавт., 1982). На окра шенных фронтальных срезах определяли следующие параметры капиллярного русла: 1) суммарная длина капилляров в 1 мм 3 ткани (L);
2) диаметр капилля ров (d);
3) площадь обменной поверхности капилляров в 1 мм 3 ткани (S=dL);
4) объем крови в капиллярах в 1 мм 3 ткани (V=(d2/4)L);
5) количество крови, при ходящейся на единицу поверхности капилляра (V1=V/S). Суммарная длина ка пилляров вычислялась по методике С.М. Блинкова и Г.Д. Моисеева (1961) с ис пользованием формулы для неравномерного распределения капилляров в мозго вой ткани. Диаметр капилляров измеряли при помощи винтового окулярмикро метра МОВ 1-15х на микроскопе “Биолам” при увеличении объектива 40 х.
Для выявления особенностей окислительно-восстановительных про цессов в нервной ткани моста на этапах онтогенеза была изучена динамика ак тивности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) (К.Ф. 1. 3. 99. 1.) и НАД-Н2 дегидрогеназы (НАД-д) (К.Ф. 1. 3. 99. 3.). Активность СДГ определяли по мето ду Нахласа (Х. Луппа, 1980). НАД-д выявляли с использованием -никотинамид динуклеотида восстановленной динатриевой соли (НАД-Н) и НСТ. Инкубаци онная среда готовилась на трис-буфере с рН=7,4 (Э. Пирс, 1962). Для количест венной оценки активности СДГ и НАД-д в клетках структур моста использовал ся микроскоп «ЛЮМАМ – ИЗ» с фотометрической насадкой «ФМЭЛ – 1А» и с фотоумножителем ФЭУ – 79. Активность энзимов выражалась в условных опти ческих единицах. Съемка гистологических и гистохимических микропреператов производилась цифровой камерой «AGFA».
Активность моноаминоксидазы [МАО;
амин: кислород оксидоредук таза (дезаминирующая), (содержащая флавин);
К.Ф. 1. 4. 3. 4.] в структурах мос та головного мозга определялась по методике И.А. Волчегорского и соавт. (1991, 2000). Метод основан на принципе семикарбазонообразования, где в качестве субстрата использовали солянокислый бензиламин, который является специфи ческим субстратом МАО-Б (Lewinsohn R. Et al., 1980). Активность МАО-Б вы ражали в нМоль бензальдегида / мг ткани мозга / мин.
Содержание изопропанол- и гептан-растворимых первичных, вторич ных и конечных продуктов ПОЛ оценивали спектрофотометрически в липидном экстракте мозговой ткани (И.А. Волчегорский и соавт., 1989;
2000). Результат выражали в виде индексов окисления, рассчитывая соотношения Е232 / Е220, Е278 / Е220, Е400 / Е220. Дополнительно рассчитывали показатель Е220/ мг ткани, отра жающий удельное содержание полиненасыщенных липидов в изучаемых струк турах (И.А. Волчегорский и соавт., 1989;
2000). Параллельно проводилось коло риметрическое определение продуктов ПОЛ, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК) (И.А. Волчегорский и соавт., 1991;
2000). Для изучения устой чивости липидов к свободнорадикальному окислению оценивали накопление ТБК-реактивных веществ в 2,5% гомогенатах мозговой ткани, инкубируемых час in vitro при температуре 37о С (И.А. Волчегорский и соавт., 2000). Показа тель окисляемости выражался в процентах прироста содержания ТБК реактивных веществ по отношению к исходному уровню.
Активность супероксиддисмутазы (СОД) [супероксид: супероксидок сидоредуктаза К.Ф. 1. 15. 1. 1.] определяли по методу С. Чевари и соавт. (1985).
Для расчета активности СОД определяли процент торможения восстановитель ной реакции НСТ в опыте за 1мин и считали, что 50% ингибирования соответст вует одной условной единице активности СОД (Е.Е. Дубинина и соавт., 1983).
Результат выражали в ЕД / мг ткани / мин. Активность каталазы [перекись водо рода: перекись водорода оксидоредуктаза К.Ф. 1. 16. 3. 1. ] определяли по мето дике М.А. Королюк и соавт. (1988). Активность каталазы выражали в нмоль / сек / 1грамм ткани. Содержание ферментноактивного церулоплазмина [ферро: О 2 оксидоредуктаза К.Ф. 1. 16. 3. 1.] в тканях моста определяли с помощью моди фицированной методики Ревина (В.Г. Колб, В.С. Камышников;
1975) с увели чением времени инкубации до 180 мин. Результат выражали мг ферментноак тивного ЦП / 10 грамм ткани мозга.
Полученные данные обработаны дискриптивными методами и пред ставлены в виде средней арифметической (М) и ее стандартной ошибки (m).
Проверка статистических гипотез осуществлялась при критическом уровне зна чимости р = 0,05. Статистическая обработка результатов проводилась при по мощи программы «Microsoft Excel».
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
В настоящей работе приводятся результаты, полученные при морфоло гическом, гистохимическом и биохимическом исследовании ряда структур моста головного мозга человека, связанных с функционированием двигательного, статокинетического, слухового анализаторов.
В ходе исследования морфометрических параметров структур моста головного мозга нами установлено непрерывное снижение плотности нейронов с развитием заместительного глиоза, что сопровождалось нарастанием глиального индекса, наиболее выраженным в вестибулярных ядрах (табл. № 1). Плотность расположения нейроцитов, по нашим данным, была наивысшей в ядрах моста, что согласуется с мнением ряда авторов (В.В. Турыгин, 1990;
Н.В. Малинов ская, 2002;
С.Е. Шемяков, 2003) о более высокой нейрональной плотности в филогенетически «молодых» структурах головного мозга.
Снижение нейрональной плотности на 25-40% сопровождается нараста нием числа глиоцитов на 30-40%, которое, по нашим данным, наиболее выра жено в пожилом возрасте (табл. № 1). Нарастание плотности глиоцитов в стар ших возрастных группах носит не только заместительный, но и компенсаторно приспособительный характер. Мы разделяем мнение П.А. Мотавкина и соавт.
(1983) о повышении роли глиоцитов в трофике нервной ткани и выведении про дуктов метаболизма нейронов в условиях возрастной редукции микроциркуля торного русла.
Наше исследование показало незначительное снижение плотности глиоцитов во II зрелом возрасте в ядрах, связанных со слуховым и статокинети ческим анализаторами. Е.В. Михайлова (2000) при изучении подкорковых цен тров ряда анализаторов, локализующихся на уровне среднего и промежуточного мозга, отметила повышение в них глиальной плотности уже со II зрелого возрас та.
Снижение нейрональной плотности на 20-40% в сочетании с замести тельным глиозом на поздних этапах онтогенеза приводит к повышению глиаль ного индекса в 1,5 – 2,5 раза, что может рассматриваться как показатель возрас тной инволюции нервной ткани. По нашим данным, максимальные значения глиального индекса характерны для филогенетически более «древних» структур моста – ядер вестибулярного нерва. В этих же структурах отмечается и наи больший относительный прирост показателя на протяжении поздних этапов он тогенеза (табл. № 1). Это, отчасти, может служить объяснением факта преобла дания вестибулярных симптомов по сравнению с двигательными и слуховыми расстройствами при сосудистой патологии заднего мозга, начиная со II зрелого возраста до развития клинических и морфологических проявлений атеросклеро за (Г.М. Григорьев, 1975;
И.Я. Калиновская, 1973;
G. Perani, A. Bergomi, 1967).
Таблица №1. Количественная характеристика нейро-глиальных взаимоотношений в структурах моста при старении.
ПОКАЗА- СТРУК- ВОЗРАСТ ТЕЛИ ТУРЫ 1-й зрелый 2-й зрелый Пожилой Старческий МОСТА Количество ВЯ 107,2 ±25,99 83,2±9,33 95,2±9,667 60,8±6, нейронов ЛН 73,6±3,924 92,8±6,50* 94,4±12,496 74,2±5,427** 0,01мм в ТТ 96,0±11,03 73,6±7,756 75,2±5,427 62,4±6,881* ткани СЯ 105,6±13,717 100,8±13,048 94,4±10,851 81,6±10, Количество ВЯ 451,2±40,84 444,2±32,90 654,4±31,23* 662,4±23,92*,** глиоцитов в ЛН 457,6±51,69 411,2±30,42 636,8±41,15*,** 670,4±44,71*,** 0,01 мм3 тка- ТТ 414,4±30,08 459,2±51,20 638,4±17,60*,** 640,0±39,59*,** ни СЯ 486,4±91,02 459,2±46,4 630,4±39,16** 680,0±50,91** Глиальный ВЯ 4,78±0,637 5,434±0,4159 7,22±0,7685*,** 11,65±1,754*,**,*** индекс ЛН 5,73±76,09 4,52±0,4806 7,07±1,2365 9,0±0,5831**,*** ТТ 4,548±0,5669 6,36±0,7068* 8,76±0,5012*,** 10,48±0,6599*,**,*** СЯ 4,568±0,3233 5,24±0,3795 6,94±0,6845* 8,68±0,8602**,*** Примечание: 1. ВЯ – вестибулярные ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – ядра трапециевидного тела;
СЯ –ядра моста. 2. Достоверные различия (p0,05):
* - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрас том.
Морфометрические параметры функционально-активного капиллярного русла и их возрастная динамика достаточно точно отражают уровень метабо лизма ткани головного мозга на различных этапах постнатального онтогенеза. В связи с этим, большое значение приобретает изучение капиллярного русла, маркированного щелочной фосфатазой – ферментом, определяющим транс портные свойства эндотелия и проявляющим высокую активность лишь в функ ционально-активных капиллярах, а не во всех микрососудах (П.А. Мотавкин и соавт., 1983).
При исследовании функционально-активного капиллярного русла нами выявлены значительно более низкие показатели морфометрических параметров капилляров белого вещества моста по сравнению с серым, что совпадает с мне нием О.В. Савинова (1988) и Т.М. Бабика (1999) о большей интенсивности об менных процессов в ядрах серого вещества и, следовательно, о более высоком уровне их капилляризации по сравнению с белым веществом. С.М. Блинков и И.И. Глезер (1964) также указывают на то, что объем, занимаемый капиллярами в сером веществе на 200 – 300 % больше, чем в белом веществе.
Данные настоящего исследования подтверждают общепринятые пред ставления о более высоких морфометрических характеристиках функционально активного капиллярного русла в филогенетически «молодых» структурах голов ного мозга. Нами выявлены максимальные показатели плотности функциональ но-активных капилляров в ядре лицевого нерва и ядрах моста (табл. № 2). Высо кие цифры данного параметра характерны для неоталамических ядер промежу точного мозга (С.Е. Шемяков, 1988) и структур neostriatum конечного мозга (Н.В. Малиновская, 2002). Мы разделяем мнение авторов в том, что данный феномен объясняется большей функциональной активностью филогенетически «молодых» структур.
По нашим данным, в старших возрастных группах происходит умень шение суммарной длины капилляров в единице объема мозговой ткани на 12 25% во всех исследованных структурах. При этом в некоторых структурах моста (вестибулярные ядра, ядро лицевого нерва) нами выявлено достоверное увели чение плотности функционально-активных капилляров во II зрелом возрасте относительно I зрелого. Снижение показателей капилляризации нервной ткани в старших возрастных группах может быть вызвано следующими причинами: во первых, редукцией части микрососудов, во-вторых, падением активности ще лочной фосфатазы в эндотелии капилляров (П.А. Мотавкин и соавт., 1983), в третьих, уменьшением числа функционирующих капилляров (Д.Г. Барамидзе, 1980).
Одновременно нами была выявлена тенденция к неуклонному увеличе нию диаметра функционально-активных капилляров с возрастом (табл. № 2).
Данное явление следует рассматривать как компенсаторно-приспособительную реакцию, направленную на предотвращение ишемии, связанной с редукцией микрососудистого русла (В.М. Черток, Н.В. Мирошниченко, 1987). Авторы отмечают, что значения диаметра капилляров находятся в обратно пропорцио нальной зависимости к их плотности. Исследования Т.М. Бабика (1999), Е.В, Михайловой (2000), Н.В. Малиновской (2002) показывают максимальные значе ния диаметра капилляров при минимальных цифрах их плотности в пожилой и старческой возрастных группах в структурах продолговатого, среднего, проме жуточного и конечного мозга человека.
Площадь обменной поверхности капилляров, по нашим данным, мини мальна в белом веществе моста. Значительно более высокие показатели данного параметра характерны для серого вещества ядра лицевого нерва и ядер моста. В этих же структурах отмечены и более высокие цифры объема крови в капилляр ном русле мозговой ткани (табл. № 2). Можно предположить, что высокая функциональная активность филогенетически «молодых» ядер, связанных с двигательным анализатором, предопределяет более высокий уровень тканевого метаболизма и, соответственно, интенсивную регионарную гемодинамику в данных структурах (табл. № 2).
Показатель объема капиллярного русла в 1мм 3 мозговой ткани во всех исследованных структурах моста достигал своих максимальных значений во II зрелом возрасте. Для пожилого возраста нами отмечена тенденция к снижению данного параметра в белом веществе, которая сохраняется и в старческом воз расте, подобно ядрам продолговатого мозга (Т.М. Бабик, 1999). Противопо ложная динамика (повышение значений данного показателя после 74 лет) выяв лена С.Е. Шемяковым (1991), И.И. Швораком (1992) и Е.В. Михайловой (2000) в структурах промежуточного и среднего мозга.
Таблица №2. Количественная характеристика капиллярного русла структур моста при старении.
ПОКАЗА- СТРУК- ВОЗРАСТ ТЕЛИ ТУРЫ МОСТА 1-й зрелый 2-й зрелый Пожилой Старческий Суммарная ВЯ 225,0±6,71 254,0±7,0* 217,56±3,02*,** 193,04±8,12*,**,*** длина капил- ЛН 262,1±8,69 303,6±8,34* 246,72±6,45*,** 223,24±3,82*,**,*** ляров ТТ 254,85±8,05 252,3±6,37 222,64±4,36*,** 214,8±4,61*,** в 1мм3 СЯ 261,0±7,34 293,0±15,3 233,74±6,78*,** 222,42±3,39*,** ткани (мм) ПП 201,0±7,53 195,34±14,27 169,4±14,99* 137,0±10,02*,** Диаметр ка- ВЯ 5,176±0,469 5,890±0,430 6,280±0,182* 6,170±0,194* пилляров ЛН 5,372±0,670 5,930±0,370 6,710±0,265 6,590±0, (мкм) ТТ 4,876±0,543 5,990±0,450 6,740±0,372* 6,340±0,163* СЯ 5,268±0,250 5,780±0,330 6,420±0,075* 6,420±0,138* ПП 4,940±0,758 5,860±0,460 6,000±0,105 6,400±0,097*** Площадь ВЯ 3,657±0,098 4,698±0,094* 4,215±0,018*,** 3,806±0,046**,*** обменной ЛН 4,421±0,181 5,653±0,097* 5,198±0,054*,** 4,619±0,013**,*** поверхности ТТ 3,902±0,039 4,745±0,090* 4,712±0,051* 4,276±0,035*,**,*** капилляров в СЯ 4,317±0,058 5,318±0,150* 4,712±0,016*,** 4,483±0,015*,**,*** 1мм3 ткани ПП 3,594±0,20 3,191±0,049** 2,753±0,031*,** 3,118±0, (мм2) Объем капил- ВЯ 3,490,195 5,940,97* 6,240,26* 5,880, лярного русла ЛН 5,310,729 6,500,95 8,820,84* 7,750,268* в 1 мм3 ткани ТТ 4,230,16 6,521,04 8,151,24* 6,760,497* (мм3х10-3) СЯ 4,750,49 6,240,85 7,830,135* 9,950,70*,** ПП 3,100,28 5,961,21* 4,930,59* 4,700,47* Количество ВЯ 0,99 0,081 1,26 0,208 1,57 0,10 1,54 0, крови на еди- ЛН 1,2 0,166 1,16 0,17 1,69 0,16* 1,68 0,058*,** ницу поверх- ТТ 1,08 0,042 1,37 0,218 1,74 0,263* 1,57 0,115* ности капил- СЯ 1,09 0,114 1,17 0,162 1,66 0,028* 2,22 0,157*,**,*** ляра ПП 0,99 0,09 1,60 0,34 1,56 0,169* 1,71 0,173* (мм3/мм2х10-3) Примечание: 1. ВЯ – вестибулярные ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – ядро трапециевидного тела;
СЯ –ядра моста;
ПП – корково-спинномозговые волокна. 2. Достоверные различия (p0,05): * - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрастом.
Некоторое повышение емкостных показателей у лиц II зрелого и пожи лого возраста следует рассматривать как компенсаторную реакцию на возрас тное уменьшение линейных параметров капиллярного русла.
В ядрах моста показатель количества крови на ед. поверхности капилля ра нарастает в пожилом и старческом возрасте. Данное наблюдение согласуется с общепринятым представлением о более высокой онтогенетической пластично сти филогенетически «молодых» структур головного мозга. Что касается более «древних» отделов моста, то для них характерны меньшие деструктивные изме нения, сопровождающиеся менее выраженными морфологическими признаками компенсации.
Возрастная редукция капиллярного русла несомненно ведет к нарас тающей ишемии и гипоксии нервной ткани;
морфологическим проявлением данных процессов является снижение числа нейронов с развитием заместитель ного глиоза, который принято рассматривать как следствие хронической гипок сии ЦНС (П.А. Мотавкин и соавт., 1983). В свою очередь, морфологические сдвиги в системе «нейрон-глия-капилляр» могут отражать нарушения тканевого метаболизма, проявляющимся, прежде всего в изменении активности фермент ных систем митохондриального матрикса, регулирующих процессы биологиче ского окисления. Возрастное снижение активности в нейронах моста одного из ключевых ферментов тканевого дыхания – сукцинатдегидрогеназы – указывает на то, что на поздних этапах онтогенеза к циркуляторному компоненту гипоксии присоединяется тканевой. Наше исследование показало топологическую универ сальность динамики СДГ-активности во всех изученных структурах (табл. № 3).
Возрастное падение активности СДГ прямо соотносится со снижением нейро нальной плотности и уменьшением линейных параметров капиллярного русла.
Данные нашего исследования подтверждают мнение о том, что одним из меха низмов нейродегенерации в старости является ингибирование СДГ, приводящее к нарушению энергетического метаболизма нейронов и их гибели (R.T.Matthews et al., 1988). Следует отметить, что схожую динамику СДГ-активности в цереб ральных компартментах наблюдали Е.В. Михайлова (2000) и Н.В. Малиновская (2002).
Нами также выявлено снижение активности НАД-Н2-дегидрогеназы, значимо (р 0,05) проявлявшееся в пожилом и старческом возрасте (табл. № 3).
В то же время обращает на себя внимание тенденция к возрастанию данного по казателя во II зрелом возрасте в ядре лицевого нерва и корково-спинномозговых волокнах моста. Подобную закономерность выявил С.Е. Шемяков (2003) в ба зальных ядрах и таламусе головного мозга человека. Мы разделяем мнение ав тора в том, что данный феномен следует рассматривать как компенсаторную реакцию, направленную на смягчение последствий ингибирования ключевых дегидрогеназ цикла Кребса. Е.В. Михайлова выявила повышение активности НАД-Н2-дегидрогеназы в коре поля Е крючка у лиц старших возрастных групп.
При этом в филогенетически «молодых» отделах коры (поля 17 и 41) автор от мечает снижение активности энзима на поздних этапах онтогенеза.
По-видимому, снижение активности мембраносвязанных дегидрогеназ в нейронах стареющего мозга связано не столько со снижением нейрональной плотности, сколько является результатом свободнорадикальной деструкции ли попротеидов внутриклеточных мембран.
К мембраносвязанным ферментам митохондрий относится также моно аминоксидаза, регулирующая уровень катехоламинов в нервной ткани и влияющая на активность ряда ферментов тканевого дыхания (В.З. Горкин, 1981). Основной формой моноаминоксидазы в головном мозге человека является МАО-Б, на долю которой приходится 80 – 90 % церебральной активности фер мента (R.N. Kalaria et al. 1988).
Результаты настоящего исследования позволяют констатировать, что возрастные изменения активности МАО-Б в структурах моста стереотипны и не зависят от их функционального значения и филогенетического возраста (табл.
№ 3). Относительно низкий уровень активности фермента у лиц I-II зрелого воз раста сменяет выраженное повышение активности МАО-Б во всех структурах моста у лиц пожилого возраста на 80-120%. У лиц старше 74 лет наблюдается дальнейший прирост МАО-активности.
МАО-зависимая генерация свободных радикалов считается важным фактором оксидативного повреждения и развития возрастной инволюции нерв ной ткани (И.А. Волчегорский и соавт., 2001). Нарастание церебральной МАО активности в старших возрастных группах отмечено в работах И.А. Волчегор ского и соавт. (2001;
2003), П.В. Малиновской (2002), С.Е. Шемякова (2003).
Авторы объясняют данное явление развитием глиоза в процессе возрастной ин волюции нервной ткани. Возрастная пролиферация глиоцитов, на долю которых приходится основная часть МАО-активности в ЦНС, приводит к нарастанию экспрессии фермента у лиц старших возрастных групп (В.З. Горкин. 1981;
В.Дж.
Кнолл, 1997). С.Е. Шемяковым (2003) выявлена прямая корреляционная зависи мость между числом глиоцитов в мозговых компартментах и показателями в них МАО-активности. По мнению автора, нарастание активности МАО-Б является не только производным увеличением числа глиоцитов, но и результатом усиле ния экспрессии энзима глиальными клетками в старческой возрастной группе.
Причиной усиленной экспрессии МАО-Б может являться возрастная гипертро фия пучковой зоны коры надпочечников, сопровождающаяся повышением уровня глюкокортикоидов в крови (В.М. Дильман, 1987). Известно, что глюко кортикоидные гормоны усиливают экспрессию МАО-Б астроцитами (P. Carlo et al., 1996).
Возрастное нарастание МАО-активности в ткани мозга рассматривается как один из факторов, ведущих к истощению антиоксидантных резервов и на коплению продуктов липопероксидации (И.А. Волчегорский и соавт., 2001;
2003). Индуктором ПОЛ может служить перекись водорода – субстратнезависи мый продукт МАО-катализируемой реакции окислительного дезаминирования катехоламинов (В.З. Горкин, 1981;
И.А. Волчегорский и соавт., 2000). С.Е. Ше мяков (2003) связывает снижение устойчивости церебральных липидов к сво бодно-радикальному окислению с возрастанием активности МАО-Б на поздних этапах онтогенеза. Накоплению продуктов ПОЛ может способствовать также и подавление активности супероксиддисмутазы в результате усиленного МАО зависимого образования перекиси водорода в мозговой ткани (Ю.А. Владими ров, 1999;
Е.Е. Дубинина, 2001).
Таблица №3. Возрастная динамика активности мембраносвязанных ферментов в структурах моста.
ФЕРМЕ- СТРУК- ВОЗРАСТ НТЫ./ ТУРЫ 1-й зрелый 2-й зрелый Пожилой Старческий Ед. МОС измере- ТА ния МАО-Б ВЯ 0,0121±0,0027 0,0123±0,0047 0,0214±0,0029* 0,0351±0,0022*,**,*** НМоль/ ЛН 0,0099±0,0021 0,0126±0,0046 0,0253±0,0025*,** 0,0361±0,0028*,**,*** мг/мин ТТ 0,0112±0,0029 0,0111±0,0017 0,0211±0,0007*,** 0,0343±0,0017*,**,*** СЯ 0,0115±0,0026 0,0143±0,0048 0,0221±0,0038* 0,0369±0,0015*,*** ПП 0,0114±0,0022 0,0112±0,0015 0,0218±0,0037*,** 0,0371±0,0016*,*** СДГ ВЯ 8,28±0,19 8,39±0,12 6,52±0,11*,** 5,01±0,08*,**,*** Усл. ЛН 8,40±0,18 7,96±0,09* 5,78±0,12*,** 5,47±0,08*,** опт. ед. ТТ 8,34±0,25 8,32±0,19 6,65±0,115*,** 5,69±0,15*,**,*** СЯ 8,33±0,12 8,09±0,08* 5,77±0,18*,** 5,25±0,07*,** ПП 7,75±0,27 7,71±0,52 5,88±0,009*,** 4,76±0,11*,**,*** НАД-д ВЯ 4,91±0,09 5,11±0,08 4,42±0,11** 3,49±0,08*,**,*** Усл. ЛН 5,12±0,09 6,00±0,12* 4,66±0,07** 4,15±0,09*,**,*** опт. ед. ТТ 5,52±0,15 5,27±0,09 4,31±0,12*,** 3,53±0,09*,**,*** СЯ 5,99±0,10 5,62±0,16 4,95±0,10*,** 3,87±0,11*,**,*** ПП 5,34±0,06 5,58±0,10 4,42±0,08*,**,*** 5,03±0, Примечание: 1. ВЯ – вестибулярные ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – трапециевидное тело;
СЯ – собственные ядра;
ПП – корково-спинномозговые волокна. 2. Достоверные различия (p0,05): * - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрастом.
При исследовании содержания первичных продуктов перекисного окисления липидов нами выявлены максимальные значения данного показателя в филоге нетически «молодых» ядрах моста в обеих фазах липидного экстракта (табл.
№4). По данным И.А. Волчегорского и соавт. (2003;
2005) и С.Е. Шемякова (2003), самое высокое содержание изопропанол- и гептанрастворимых первич ных липопероксидов отмечается в неокортексе и коре мозжечка. Мы разделяем предположение автора о том, что высокий уровень переокисленных липидов в филогенетически «молодых» структурах обусловлен наибольшей интенсивно стью в них митохондриального окисления. Следует отметить, что «утечка» электронов из дыхательных цепей митохондрий считается существенным факто ром индукции ПОЛ in vivo (Ю.А. Владимиров, 2000;
В.З. Ланкин и соавт., 2000;
М.В. Биленко,1989).
Результаты настоящего исследования показали возрастное накопление пер вичных (диеновые коньюгаты ацилгидроперекисей) продуктов ПОЛ как в гепта новой, так и в изопропанольной фазе липидного экстракта (табл. № 4). Отмече но так же нарастание содержания с возрастом изопропанолрастворимых вторич ных продуктов ПОЛ (кетодиенов и сопряженных триенов).
Обращает на себя внимание онтогенетическая динамика содержания вторич ных гептанофильных и конечных продуктов ПОЛ (шиффовых оснований) (табл.
№4). Нами выявлено достоверное (р0,05) снижение уровня изопропанолраство римых шиффовых оснований у лиц пожилого возраста. Снижение содержания гептанрастворимых вторичных и конечных продуктов ПОЛ на поздних этапах онтогенеза было менее выражено (р0,05). Схожую онтогенетическую динами ку выявил С.Е. Шемяков (2003). Мы разделяем его предположение о том, что усиленное образование «пигмента старения» - липофусцина, сопровождающее ся потреблением карбонильных липопероксидов, является причиной возрастно го снижения этих интермедиатов ПОЛ в церебральных структурах. Известно, что карбонильные вторичные продукты ПОЛ способны к взаимодействию с аминогруппами азотистых оснований фосфолипидов и -аминогруппами лизи на с последующим образованием липофусцина, который по своей химической природе является производным шиффовых оснований (Е.И. Львовская и соавт., 1991). Следует отметить, что разнонаправленность онтогенетической динамики накопления гептан- и изопропанолрастворимых вторичных и конечных продук тов ПОЛ связана с глубокой деградацией мембранных липидов в процессе воз растной инволюции нервной ткани. По мнению И.А. Волчегорского и соавт.
(2003;
2005), переокисленные ацилы фосфолипидов, экстрагируемые изопропа нолом, «вырезаются» фосфолипазой А-2, трансформируются в неэтерифициро ванные жирные кислоты и приобретают свойства гептанрастворимости. Именно гептанрастворимые продукты фосфолиполиза являются основными метаболиче скими предшественниками шиффовых оснований, накапливающихся в тканях моста головного мозга в процессе возрастной инволюции.
И.А. Волчегорский и соавт., (2001;
2003) провели сравнительный анализ со держания продуктов ПОЛ и активности МАО-Б в структурах головного и спин ного мозга на поздних этапах онтогенеза. Авторами зарегистрировано наиболь шее содержание переокисленных липидов и наименьшая МАО-активность в ко ре больших полушарий и мозжечке. В процессе старения во всех мозговых ком партментах наблюдалось параллельное нарастание активности МАО-Б, увеличе ние чувствительности липидов к оксидативному стрессу и накопление продук тов ПОЛ. Мы разделяем мнение авторов о причастности возрастного повышения церебральной МАО-активности к онтогенетической интенсификации процессов ПОЛ в ткани стареющего мозга.
Одним из факторов, ведущих к истощению антиоксидантных резервов нерв ной ткани в старших возрастных группах, может служить нарастание церебраль ной активности МАО-Б (С.Е. Шемяков, 2003).
Таблица №4. Возрастные изменения содержания первичных (Е 232 / Е220), вторичных (Е278 / Е220), и конечных (Е400 / Е220) продуктов ПОЛ в структурах моста в гептановой и изопропанольной фазе липидного экс тракта.
ПОКАЗА- СТРУ- 1й зрелый 2й зрелый Пожилой Старческий ТЕЛИ КТУ- возраст возраст возраст Возраст РЫ МОСТА Первичные ВЯ 0,245±0,0318 0,303±0,0276 0,302±0,0429 0,221±0, продукты ЛН 0,279±0,065 0,313±0,0602 0,318±0,028 0,226±0,0189*** ПОЛ ТТ 0,170±0,0186 0,280±0,0257* 0,356±0,0608* 0,180±0,0261**,*** (гептан- СЯ 0,403±0,081 0,314±0,0463 0,356±0,0485 0,218±0, раствори- ПП 0,238±0,0286 0,305±0,0458 0,255±0, 0,244±0, мые) Первичные ВЯ 0,383±0,0504 0,567±0,027* 0,497±0,0555 0,554±0,0351* продукты ЛН 0,495±0,0274 0,575±0,0185* 0,559±0,0174 0,562±0,0157* ПОЛ (изо- ТТ 0,505±0,0298 0,575±0,0185 0,527±0,03 0,555±0, про-панол- СЯ 0,529±0,043 0,505±0,0374 0,539±0,0236 0,606±0, раствори- ПП 0,489±0,0402 0,543±0,0272 0,522±0,0322 0,543±0, мые) Вторичные ВЯ 0,0797±0,0217 0,113±0,0342 0,0406±0,0098** 0,047±0, продукты ЛН 0,099±0,05 0,0537±0,0187 0,079±0,0218 0,0399±0, ПОЛ ТТ 0,0757±0,037 0,096±0,0201 0,0807±0,008 0,043±0,006**,*** (гептан- СЯ 0,087±0,0412 0,0386±0,0157 0,082±0,026 0,0613±0, раствори- ПП 0,046±0,0217 0,0916±0,0118 0,0632±0,0073 0,0445±0,0025** мые) Вторичные ВЯ 0,148±0,0118 0,162±0,0054 0,171±0, 0,154±0, продукты ЛН 0,15±0,0051 0,16±0,0101 0,185±0,0136** 0,169±0, ПОЛ (изо- ТТ 0,157±0,0133 0,146±0,0086 0,161±0,0146 0,176±0,0078* про-панол- СЯ 0,161±0,0065 0,162±0,007 0,16±0,0101 0,173±0, раствори- ПП 0,157±0,0127 0,165±0,0151 0,154±0,0144 0,159±0, мые) Конечные ВЯ 0,0061±0,0038 0,0238±0,0079 0,0058±0,00 _ продукты ЛН 0,032±0,0102 0,0029±0, _ _ ПОЛ ТТ 0,0225±0,0052 0,0028±0, _ _ (гептан- СЯ 0,028±0,0133 0,065±0,00 0,0037±0, _ раствори- ПП 0,0392±0, _ _ _ мые) Конечные ВЯ 0,0197±0,0072 0,0146±0,0033 0,00199±0, 0,0172±0, продукты ЛН 0,0307±0,00256 0,0438±0,0085 0,0222±0,0049** 0,023±0,0033** ПОЛ (изо- ТТ 0,0157±0,0077 0,0225±0,0051 0,0317±0,00419 0,0171±0, про-панол- СЯ 0,0181±0,0061 0,0325±0,0011* 0,0164±0,0037** 0,0359±0, раствори- ПП 0,017±0,0034 0,0527±0,017 0,0192±0,0065 0,0135±0,0012** мые) Примечание: 1. ВЯ – вестибулярное ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – ядро трапециевидного тела;
СЯ –ядра моста;
ПП – – корково-спинномозговые волокна. 2. Достоверные различия (p0,05): * - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрастом.
Показатель окисляемости липидов, по нашим данным, отличается наи более высокими цифрами в структурах, относящихся к статокинетическому (вестибулярные ядра) и слуховому (трапециевидное тело) анализаторам (табл.
№5).
Таблица №5. Возрастные изменения содержания ТБК-реактивных веществ, окисляемости и ненасыщенности липидов в структурах моста.
ПОКАЗА- СТРУК- ВОЗРАСТ ТЕЛИ ТУРЫ 1-й зрелый 2-й зрелый Пожилой Старческий МОСТА Содержание ВЯ 1,762±0,0245 1,684±0,0258 1,04±0,03*,** 1,384±0,0107*,**,*** ТБК- ЛН 1,674±0,0402 1,728±0,0368 1,172±0,0247*,** 1,34±0,0145*,**,*** реактив- ТТ 1,556±0,0442 1,538±0,038 0,962±0,0235*,** 0,858±0,0188*,** ных СЯ 1,634±0,082 1,396±0,0416* 1,164±0,0436*,** 1,342±0,0185*,*** веществ ПП 1,856±0,0254 1,396±0,0416* 1,274±0,0203*,** 1,202±0,0142*,**,*** (Е532 х 10-3 / мг ткани) Окисляе- ВЯ 88,4±10,01 93,6±7,27 127,8±9,15* 185,0±8,80*,**,*** мость ЛН 67,0±6,12 83,8±7,79 117,4±12,07*,** 154,0±13,07*,**,*** липидов ТТ 93,4±8,9 81,0±6,52 188,0±8,75*,**,*** 123,8±10,57*,** СЯ 60,0±9,56 61,2±9,73 93,2±10,69* 113,2±7,66*,**,*** (%) ПП 72,4±9,60 78,4±5,55 109,2±8,61*,** 119,8±10,70*,*** Ненасы- ВЯ 0,97±0,21 1,12±0,23 1,5±0,05* 1,53±0,09* щенность ЛН 0,87±0,17 1,14±0,23 1,41±0,04* 1,27±0, липидов ТТ 1,10±0,21 0,91±0,22 1,34±0,08 1,44±0, (Е220 / мг СЯ 0,97±0,23 0,99±0,23 1,33±0,19 1,22±0, ткани, ПП 0,97±0,19 1,49±0,09** 1,35±0, 1,07±0, гептановая фаза) Ненасы- ВЯ 3,13±0,19 2,99±0,21 3,23±0,13 3,26±0, щенность ЛН 2,89±0,26 3,44±0,25 2,93±0, 3,11±0, липидов ТТ 3,12±0,63 2,84±0,29 3,35±0,11 3,37±0, (Е220 / мг СЯ 3,14±0,104 2,41±0,24 3,16±0,23 3,17±0,22** ткани, ПП 2,28±0,14 2,85±0,35 3,18±0,09 3,33±0, (изопропа нольная фаза) Примечание: 1. ВЯ – вестибулярные ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – ядра трапециевидного тела;
СЯ –ядра моста;
ПП – – корково-спинномозговые волокна. 2. Достоверные различия (p0,05): * - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрастом.
Наше исследование выявило прямо противоположную динамику накоп ления в ткани моста ТБК-реактивных веществ и устойчивости церебральных липидов к свободно-радикальной атаке in vitro. Показатель окисляемости липи дов в структурах моста нарастает на всех последующих этапах онтогенеза, при этом наблюдается неуклонное снижение содержания в них ТБК-реактивных ве ществ. Подобная динамика отмечена в работах Н.В. Малиновской (2002) и С.Е.
Шемякова (2003). Последним была установлена прямая зависимость между уве личением чувствительности липидов нервной ткани к оксидативному стрессу и нарастанием активности моноаминоксидазы в стволовых структурах мозга. Б форма данного фермента считается более устойчивой к возрастной стимуляции ПОЛ по сравнению с МАО-А (И.А. Волчегорский и соавт., 1991). Возрастное нарастание активности МАО-Б, в свою очередь, может рассматриваться в каче стве важнейшего прооксидантного фактора на заключительных этапах онтогене за (И.А. Волчегорский и соавт., 2003;
С.Е. Шемяков, 2003). Выявленное нами возрастное снижение содержания ТБК-реактивных веществ в ряде структур мос та может быть обусловлено усиленным расходом данных интермедиатов липо пероксидации в реакциях образования шиффовых оснований (И.А. Волчегор ский и соавт., 2003, 2005;
С.Е. Шемяков, 2003).
Дополнительным фактором, способствующим снижению устойчивости липидов мозговой ткани к свободно-радикальному окислению, может служить возрастание показателя ненасыщенности липидов в старших возрастных груп пах.
Результаты нашего исследования показали явную тенденцию к повыше нию данного параметра в гептановой фазе липидного экстракта у лиц 61 – 74 лет во всех исследованных структурах моста (табл. № 5). Усиленный расход поли ненасыщенных субстратов липопероксидации возможно компенсируется интен сификацией синтеза последних de novo, что может быть обусловлено возрастной пролиферацией нейроглии.
Накопление продуктов ПОЛ обусловливает нарушение активности фер ментов цикла трикарбоновых кислот и способствует инволюции капиллярного русла (Е.В. Михайлова, 2000;
С.Е. Шемяков и соавт., 2002). Авторы подчерки вают, что нарастающая на поздних этапах онтогенеза циркуляторная и тканевая гипоксия приводит к гибели части нейронов и сопутствующему компенсаторно му глиозу.
Важным фактором интенсификации перекисных процессов и нараста ния чувствительности тканей к оксидативному стрессу является дисбаланс в системе антиоксидантной защиты (АОЗ). Особенно важная роль отводится сни жению активности ферментов превентивной антиоксидантной защиты (суперок сиддисмутаза, каталаза), которые препятствуют накоплению активных кисло родных метаболитов (В.З. Ланкин и соавт., 2000). Немаловажна также и компен саторная роль ферментно-активного церулоплазмина (ЦП), обладающим СОД подобным действием (О.Л, Санина. Н.К. Бердинских, 1986) и экспрессируемым также как и МАО-Б глиоцитами (Т.И. Мжельская. 2000).
Cu2+,-Zn2+-зависимая супероксиддисмутаза является одним из ключевых факторов системы АОЗ и наиболее эффективно осуществляет свою функцию в кооперации с Н2О2-разрушающим ферментом каталазой (Ю.А. Александровский и соавт., 1991). Одним из факторов, ведущих к истощению антиоксидантных резервов нервной ткани в старших возрастных группах, может служить нараста ние церебральной активности МАО-Б (С.Е. Шемяков, 2003). Наши данные, сви детельствующие о нарастании МАО-активности, сопровождающимся снижени ем активности СОД в структурах моста при старении, совпадают с результатами исследований Н.В. Малиновской (2002) и С.Е. Шемякова (2003). Вероятной при чиной возрастного подавления активности СОД в церебральных структурах яв ляется усиленное выделение перекиси водорода, которая является субстратнеза висимым продуктом МАО-реакции (И.А. Волчегорский и соавт., 2000) и облада ет СОД-инактивирующим действием (Ю.А. Владимиров, 2000;
Е.Е. Дубинина, 2001).Нами установлены возрастной прирост активности каталазы и тенденция к увеличению содержания ферментно-активного церулоплазмина в структурах моста человека с возрастом (табл. № 6). Схожая динамика данных биохимиче ских показателей наблюдалась С.Е. Шемяковым (2003) в структурах среднего мозга и в гипоталамусе и Н.В. Малиновской (2002) в базальных ядрах полуша рий. Мы разделяем мнение авторов в том, что данные сдвиги следует рассматри вать как компенсаторную реакцию, направленную на элиминацию избытка Н 2О за счет роста каталазной активности и накопления церулоплазмина, обладающе го СОД-подобным действием (О.Л. Санина, Н.К. Бердинских, 1986). Данную компенсацию нельзя признать удовлетворительной, так как сдвиги актив ности каталазы и содержания ЦП в количественном отношении уступают воз растным изменениям МАО- и СОД-активностей (табл. №№ 3;
6).
Таблица №6. Возрастные изменения активности ферментов превен тивной антиоксидантной защиты в структурах моста.
ПОКА- СТРУ ВОЗРАСТ ЗАТЕ- КТУ- 1-й зрелый 2-й зрелый Пожилой Старческий ЛИ РЫ МОС ТА Актив- ВЯ 0,0497±0,0033 0,0491±0,0020 0,0357±0,0039** 0,0322±0,0053*,** ность ЛН 0,0588±0,0038 0,0483±0,0032 0,0408±0,0022* 0,0292±0,0026*,**,*** СОД ТТ 0,0503±0,0036 0,0535±0,0034 0,0355±0,0028*,** 0,0353±0,0067*,** (Ед/мг СЯ 0,0558±0,0028 0,0499±0,0043 0,0358±0,0033* 0,0341±0,0056* ткани/ ПП 0,0435±0,0051 0,0499±0,0050 0,0347±0,0036** 0,0329±0, мин) Актив- ВЯ 1,55±0,143 1,69±0,359 3,06±0,403*,** 2,42±0, ность КТ ЛН 1,52±0,08 2,47±0,554 3,77±0,371* 2,75±0, (нМоль/ ТТ 2,04±0,311 2,69±0,705 3,09±0,585 2,13±0, сек х СЯ 1,77±0,115 2,48±0,60 3,27±0,148* 2,78±0,37* 1гр.) ПП 1,47±0,14 2,21±0,648 2,87±0,788 2,12±0, Содержа- ВЯ 2,25±1,078 5,22±1,415 6,73±1,338* 6,09±1,166* ние ЛН 4,72±1,285 5,30±1,386 5,61±0,412 6,07±0, ЦП(мг/ ТТ 5,57±0,895 5,59±0,636 6,78±0, 5,86±1, 10 гр. СЯ 5,20±1,334 6,22±1,222 3,83±0,408 5,90±1, ткани) ПП 4,65±1,036 6,40±1,20 4,77±1,03 6,95±0, Примечание: 1. ВЯ – вестибулярные ядра;
ЛН – ядро лицевого нерва;
ТТ – ядра трапециевидного тела;
СЯ –ядра моста;
ПП – – корково-спинномозговые волокна. 2. Достоверные различия (р0,05): * - с 1м зрелым возрастом;
** - со 2м зрелым возрастом;
*** - с пожилым возрастом. 3. СОД – супероксиддисмутаза;
КТ – каталаза;
ЦП – ферментноактивный церулоплазмин.
Полученные нами данные позволяют констатировать, что возрастное нарастание активности МАО-Б, сопровождающееся снижением СОД активности, ведет к усиленному образованию активных форм кислорода (Н 2О2 и О2.-). Последние являются инициирующими факторами цепной реакции ПОЛ в мозговой ткани, развивающейся на фоне возрастного ослабления системы АОЗ.
В процессе исследования морфо-, гисто- и биохимических показателей структур моста головного мозга нами обнаружен ряд топологических особенно стей при сравнении динамики данных параметров в белом и сером веществе, двигательных и чувствительных ядрах, в более «древних» и более «молодых» в филогенетическом отношении структурах. Но в целом возрастная динамика изу ченных нами параметров носит стереотипный характер во всех рассмотренных отделах моста. Морфологически возрастная инволюция мозговой ткани прояв ляется снижением нейрональной плотности, пролиферацией глии с нарастанием глиального индекса и редукцией капиллярного русла, которая частично компен сируется увеличением его емкостных характеристик. Результатом возрастного глиоза является усиленная экспрессия МАО-Б, ведущая к повышению концен трации в мозговой ткани перекиси водорода. Последняя индуцирует перекисные процессы и ингибирует суперооксиддисмутазу (Е.Е. Дубинина, 2001). Развива ется дисбаланс в системе «перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита», который лишь отчасти компенсируется приростом активности каталазы и содержания церулоплазмина. Увеличение показателя ненасыщенности цереб ральных липидов служит дополнительным факторам развития оксидативного стресса в нервной ткани при старении. Мишенью свободнорадикальных атак служат липопротеиды клеточных мембран. Дезорганизация последних приводит к снижению активности мембраносвязанных дегидрогеназ и нарушению окис лительного метаболизма нейронов. Таким образом, полученные результаты ил люстрируют существование «порочного круга» морфо-, гисто- и биохимических взаимодействий в ядрах моста стареющего человека. Эскалация инволютивных сдвигов по механизму этого «порочного круга» может составлять важный меха низм нарушения функционального состояния ядер слуховой и статокинетиче ской систем, локализующихся на уровне моста.
ВЫВОДЫ.
1. В структурах моста головного мозга человека старение нервной ткани про являются снижением нейрональной плотности на 20 – 40%, пролиферацией глии с возрастанием глиального индекса на 40 – 150%.
2. Максимальный прирост глиального индекса (в 2,5 раза) наблюдается в фи логенетически «древних» структурах моста – вестибулярных ядрах, а минималь ный (в 1,4 раза) в ядре лицевого нерва.
3. У людей в период с 21 до 94 лет в структурах моста происходит снижение плотности функционально активных капилляров на 8 – 15% с компенсаторным увеличением его емкостных показателей: прирост диаметра капилляров состав ляет 10 – 28%, объем функционально активного капиллярного русла - 40 -50%.
4. Параллельно возрастному снижению числа нейронов и редукции капил лярного русла в структурах моста происходит падение активности сукцинатде гидрогеназы и НАД.Н2 -дегидрогеназы на 20 – 39%.
5. Возрастное увеличение количества глиальных клеток в структурах моста прямо соотносится с приростом активности МАО-Б в 2,9 -3,5 раза.
6. В мосту человека с возрастом происходит снижение активности Cu, Zn зависимой супероксиддисмутазы в 1,4 -1,7 раза, с одновременным приростом активности каталазы в 1,5 – 2,5 раза и увеличением содержания ферментноак тивного церулоплазмина, выраженное в вестибулярных ядрах.
7. Повышение показателя ненасыщенности и снижение устойчивости липи дов структур моста к индукции ПОЛ в старших возрастных группах является дополнительным фактором, способствующим развитию оксидативного стресса в нервной ткани моста головного мозга на завершающих этапах постнатального онтогенеза, проявляющимся в накоплении изопропанол-растворимых первичных и вторичных продуктов липопероксидации.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТА ЦИИ.
1. Григорьев О.Г. Капиллярное русло моста головного мозга человека на позд них этапах постнатального онтогенеза / О.Г. Григорьев // Современные лабора торные технологии в биологии и медицине: Материалы конференции, посвя щенной 20-летию ЦНИЛ ЧелГМА. – Челябинск, 2000. – с.24 – 26.
2. Хуторян Б.М. Взаимосвязь статомоторного развития с морфофункциональ ными изменениями капиллярного русла зубчатого ядра мозжечка человека на этапах постнатального развития / Б.М. Хуторян, С.Е. Шемяков, О.Г. Григорьев // Современные лабораторные технологии в биологии и медицине: Материалы конференции, посвященной 20-летию ЦНИЛ ЧелГМА. – Челябинск, 2000. – с. – 91.
3. Турыгин В.В. Морфометрическая характеристика системы «нейрон-глия капилляр» головного мозга человека при старении / В.В. Турыгин, С.Е. Шемя ков, Т.М. Бабик, И.Б. Телешева, Н.В. Малиновская, О.Г. Григорьев, Б.М. Хуто рян, Е.В. Михайлова // Актуальные вопросы клинической медицины. – Челя бинск, 2001.- с. 139 – 141.
4. Григорьев О.Г. Система «нейрон-глия» и активность моноаминоксидазы-Б в ядрах моста головного мозга человека при старении / С.Е. Шемяков, О.Г. Гри горьев // Актуальные проблемы морфологии: Сб. науч.трудов. – Красноярск, 2003. – с. 111 – 112.
5. Бабик Т.М. Морфометрическая характеристика функционально активного капиллярного русла головного мозга человека / Т.М. Бабик, В.В. Турыгин, О.Г.
Григорьев, Б.М. Хуторян // Актуальные проблемы морфологии: Сб. науч. тру дов. – Красноярск, 2004. – с. 32 – 34.
6. Григорьев О.Г. Система «нейрон-глия» и активность ряда ферментов в ядрах моста головного мозга при старении / О.Г. Григорьев // Материалы 3-ей итого вой конференции молодых ученых ЧелГМА. – Челябинск, 2005. – с. 46 – 49.
7. Григорьев О.Г. Возрастная динамика морфогистохимических показателей в ядрах моста головного мозга человека / О.Г. Григорьев // Материалы региональ ной науч. конференции «Современные технологии в оториноларингологии». – Екатеринбург, 2005. – с. 30 – 31.
8. Григорьев О.Г. О возрастной динамике морфогистохимических показателей в кохлеарных и вестибулярных структурах головного мозга человека / О.Г. Гри горьев // Материалы XVII съезда оториноларингологов РФ. – Санкт-Петербург.
– 2006. – с. 16 – 17.
9. Григорьев О.Г. Возрастные изменения капиллярного русла моста головного мозга / С.Е. Шемяков, О.Г. Григорьев // Морфология. – 2006. – т. 129, №4. – с.
141.
ММА им И.М. Сеченова Подписано в печать _2006г.
Тираж 100 экз.