STRUCTURAL CHANGES IN THE SENSORY GANGLIA OF THE SPINAL NERVES AFTER REPEATED MAGNETIC STIMULATION ON THE MODEL OF ISCHEMIC MYELOPATHY

Full Text

Распространенность сосудистых поражений спинного мозга в структуре неврологической патологии не превышает 4%. Однако частые ошибки в диагностике и неудовлетворительные результаты лечения ишемических миелопатий (ИМ) позволяют считать их исследование крайне актуальным для современной медицины [4]. В этой связи важно изучение терапевтической эффективности и механизмов действия новых перспективных способов лечения. В последние годы большое внимание уделяется исследованиям повторяющейся магнитной стимуляции (ПМС) структур ЦНС. Приводятся убедительные данные о высокой терапевтической эффективности этого метода [2, 7]. В то же время, механизмы восстановления функций у больных с ИМ при их лечении ПМС до конца не изучены [6, 7]. Решению этих вопросов, безусловно, должно способствовать изучение структурных изменений, лежащих в основе наблюдаемого при ПМС клинического улучшения. Цель настоящего исследования — выявить связь морфологических изменений в чувствительных узлах спинномозговых нервов (УСН) при ПМС у крыс с экспериментальной моделью ИМ с клинической симптоматикой. Материал и методы. Эксперимент был выполнен на 31 взрослой крысе линии Вистар обоего пола, массой 180– 200 г. Исследования осуществляли согласно «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных» (ссылка в письмах Рособрнадзора от 22.12.2007 г. и Министерства образования и науки РФ от 30.11.2007 г.). У 16 животных была воспроизведена модель ИМ по методу A. Tadahiko [8]. Крысам, анестезированным внутрибрюшинно калипсолом в дозировке 10 мг/кг, производили ампутацию передних конечностей в проксимальных суставах. В результате изменения статики позвоночника, из-за перераспределения массы тела на задние лапы у всех животных через 2 мес сформировался кифоз со сдавлением спинного мозга в среднегрудном отделе. Контрольную группу составили 15 здоровых крыс. Через 95 сут от начала эксперимента животные с моделью ИМ были разделены на 2 группы сравнения. Крысам 1-й группы (n=8) проводили ПМС чувствительных УСН на уровне повреждения спинного мозга (среднегрудной отдел). Процедуру осуществляли с помощью магнитного стимулятора Mag-2 (Dantec, Дания), малой круглой катушкой, монофазными импульсами интенсивностью 110% от пороговых значений и частотой 0,3 Гц. Катушку располагали перпендикулярно к стимулируемой области с направлением тока в ней противоположно направлению хода эфферентных волокон спинного мозга. Стимуляции проводили ежедневно в течение 5–7 мин; общее число — 30 процедур на курс лечения. В начале и в конце курса терапии выполняли клинические исследования, включавшие изучение реакции животных на болевое раздражение хвоста, определение возможности передвигаться вверх по доске с наклоном 27º. Крысам 2-й группы (n=8) ПМС не проводили. Для проведения гистологических и электронномикроскопических исследований на 125-е сутки эксперимента брали чувствительные УСН (поясничные — удаленные от очага повреждения и шейные — расположенные близко к очагу повреждения спинного мозга). Взятие материала производили по методу Б. С. Дойникова в модификации Г. А. Акимова и В. В. Семеновой-Тян-Шанской [1]. Материал для микроскопии фиксировали в 10% формалине, обезвоживали в этаноле восходящей концентрации и заливали в парафин. Серийные срезы окрашивали гематоксилином–эозином и тионином по методу Ниссля. Для электронномикроскопического изучения материал обрабатывали по общепринятым стандартным методикам [3]. В последнем случае полутонкие срезы (толщиной 1 мкм) окрашивали толуидиновым синим по методу Ниссля и исследовали под световым микроскопом. Затем изготавливали ультратонкие срезы толщиной до 500 нм, которые исследовали и фотографировали в электронном микроскопе Leo-910 (Carl Zeiss, Германия). Результаты исследования. У животных обеих экспериментальных групп и при световом, и при электронно-микроскопическом исследовании наблюдались морфологические изменения в чувствительных УСН как вблизи очага поражения спинного мозга, так и на отдалении от него. Эти изменения (от слабых до значительных) были представлены дистрофией нейронов и глионервных волокон определялись демиелинизация и, в меньшей степени, аксональная дегенерация. Эти структурные нарушения были более выражены и встречались чаще у экспериментальных крыс 2-й группы, не получавших лечения ПМС. Морфологическим изменениям соответствовали клинические данные. Общее состояние крыс в обеих группах сравнения оставалось удовлетворительным в течение всего периода наблюдений. Нарушения движений у животных определялись только через 2–3 нед после ампутации передних конечностей. Расстройства моторной функции с течением времени нарастали и к моменту первого осмотра достигали отчетливо выраженного парапареза у двух крыс в 1-й и одной крысы — во 2-й группе сравнения. У остальных животных определялось умеренное снижение силы мышц в задних лапах. Чувствительные нарушения (при болевом раздражении хвоста) отмечались у двух крыс в 1-й и у четырех — во 2-й группе. Выраженность трофических расстройств находилась в прямой связи со степенью моторного и чувствительного дефицита. Выявленные структурные изменения вместе с обнаруженными клиническими расстройствами подтверждали валидность выбранной модели для эксперимента. Поражение структуры и шейных, и поясничных УСН было более характерным для крыс обеих групп с явными клиническими нарушениями. При световой микроскопии у крыс с сенсорным дефицитом нейроны были набухшими, контуры их — сглаженными. Глыбки хроматофильного вещества были мелкими, часто пылевидными и слабо окрашивались. Определялось просветление нуклеоплазмы, ядро было смещено к периферии клетки. Изредка обнаруживались дистрофические изменения нейронов УСН по типу отека. Контуры этих клеток были нечеткими, а вокруг ядер выявлялась просветленная цитоплазма. Хроматофильное вещество располагалось по периферии цитоплазмы в виде узкого ободка и было гомогенно окрашенным. Реже обнаруживались изменения нейронов по типу острого набухания. Ядра этих клеток были несколько увеличены и диффузно окрашивались. В цитоплазме определялась мелкая базофильная зернистость (рис. 1, а). Проводимая в 1-й группе сравнения ПМС способствовала восстановлению морфологических нарушений. У животных этой группы наблюдалась наиболее отчетливая связь структурных признаков регенераторно-репаративных процессов с регрессом неврологической симптоматики. В 1-й группе в отличие от 2-й группы (без лечения) только у одной особи были обнаружены изменения нейронов по типу отека. Среди крыс без сенсорного дефицита также лишь у одного животного в нейронах были выявлены начальные признаки первичного раздражения в виде частичного (кольцевидного) хроматолиза, намечающейся эктопии ядра, увеличения размера ядрышка. Указанные изменения нейронов УСН наблюдались, как правило, с обеих сторон, но всегда были неодинаковы по выраженности. У остальных крыс изменения нейронов заключались лишь в просветлении нуклеоплазмы вследствие уменьшения количества гетерохроматина и в повышении базофилии цитоплазмы (преимущественно по периферии), что можно расценивать как признаки первичного раздражения (см. рис. 1, б). При электронно-микроскопическом исследовании поясничных и шейных УСН у крыс 2-й группы (с моделью ИМ без лечения) были обнаружены отчетливые и разнообразные нарушения ультраструктуры нейронов, глиоцитов и нервных волокон. При этом структурные элементы микроциркуляторного русла почти не имели нарушений, лишь в ряде случаев в капиллярах отмечался стаз эритроцитов. Среди нейронов чувствительных УСН встречались как гиперхромные (дистрофически измененные по темному типу), так и со светлой цитоплазмой (дистрофически измененные по светлому типу). В гиперхромных нейронах контуры ядра были неотчетливы, а канальцы гранулярной эндоплазматической сети (ЭПС) располагались очень плотно. Цистерны комплекса Гольджи иногда были сильно расширены, встречались лизосомы и липофусциновые включения (рис. 2, а). В других нейронах цитоплазма почти не содержала органелл, а сохранившиеся митохондрии, канальцы ЭПС и цистерны комплекса Гольджи часто были вакуолизированы. Кроме того, обнаруживались единичные погибающие нейроны с гиперхромными ядром и ядрышком, а также с вакуолизированными ЭПС, комплексом Гольджи и митохондриями (см. рис. 2, б). У животных, получавших ПМС, почти во всех структурных элементах, чувствительных УСН, были обнаружены морфологические признаки различной функциональной активности. Одни нейроны по этим признакам имели пониженную, другие — высокую функциональную активность. Цитоплазма нейронов, находящихся в состоянии функционального торможения, содержала большое количество узких канальцев ЭПС и уплощенных цистерн комплекса Гольджи (см. рис. 2, б). Погибающие нейроны обнаружены не были. Часто встречались нормохромные нейроны с признаками высокой функциональной активности. В этих клетках цистерны комплекса Гольджи и канальцы гранулярной ЭПС были умеренно расширенными, часть митохондрий имели почти типичную структуру (см. рис. 2, в). В УСН у крыс без лечения ПМС такие нейроны наблюдались очень редко. У крыс, получавших лечение ПМС, характерным морфологическим признаком восстановления как нейронов, так и нейролеммоцитов в УСН было большое количество свободных рибосом и полисом в их цитоплазме, а также рибосом, прикрепленных к мембранам ЭПС (см. рис. 2, г). Как в шейных, так и в поясничных чувствительных УСН у крыс без лечения часть нейролеммоцитов (миелинобразующих глиоцитов) имели типичную структуру ядра и почти не измененную цитоплазму, но у большинства — обнаруживалась гиперхромная или просветленная цитоплазма (рис. 3, а). Таким образом, нейролеммоциты, как и нейроны, имели морфологические признаки дистрофии по темному либо светлому типу. У всех животных, леченных с помощью ПМС, визуально увеличивалось количество леммоцитов. Нередко наблюдались морфологические признаки восстановления их функциональной активности. Клетки имели ядра типичной структуры и полный набор органелл в цитоплазме (см. рис. 3, б). Миелиновые волокна УСН у крыс без лечения характеризовались такими изменениями, как слипание пластинок миелина с потерей четкости структуры миелиновой оболочки, повышение ее осмиофилии, нарушение строения насечек миелина и узловых перехватов. Аксоны изменялись значительно реже и в меньшей степени, чем миелиновая оболочка (рис. 4, а). В миелиновых волокнах как шейных, так и поясничных УСН после лечения ПСМ, миелино-и аксонопатия были умеренно выраженными, а в единичных миелиновых волокнах выявлялась ремиелинизация (см. рис. 4, б). Морфологические признаки восстановления структуры чувствительных УСН после терапии ИМ с помощью ПМС коррелировали с положительной динамикой клинических показателей. В частности, наблюдалось уменьшение двигательных расстройств, причем сила в задних лапах восстанавливалась не только при умеренной, но и при значительной выраженности нижнего парапареза. У всех животных 1-й группы с гипестезией, получавших лечение ПМС, отмечалось повышение реакций на болевое раздражение хвоста. Восстановление двигательных функций во 2-й группе сравнения (без лечения ПМС) было менее значительным. Уменьшение выраженности пареза определялось у одной трети крыс, а регресс чувствительных расстройств — только у половины. Обсуждение полученных данных. Значительное число исследований механизмов действия импульсного магнитного поля на структуры ЦНС посвящено влиянию транскраниальной магнитной стимуляции на клетки моторной коры. В них доказано, что магнитные стимулы модулируют синаптическую активность клеток коры по типу долговременных депрессий или потенциаций. Также рассматриваются и такие механизмы, как метапластичность, согласно которой предварительная высокая постсинаптическая активность клеток коры головного мозга увеличивает порог их активации и снижает порог ингибиции [5–7]. При электронно-микроскопическом исследовании в ряде нейронов и нейролеммоцитов чувствительных УСН у леченных ПМС животных нами были обнаружены морфологические признаки высокой функциональной активности. Кроме того, наблюдалось увеличение количества нейролеммоцитов, а в миелиновых волокнах при умеренно выраженной миелино-и аксонопатии выявлялись признаки ремиелинизации. Особенно важным было обнаружение в клетках УСН (как в нейронах, так и в нейролеммоцитах) крыс, получавших лечение ПМС, характерных морфологических признаков восстановления по типу внутриклеточной репарации. Такие структурные изменения позволяют предположить, что при проведении ПМС распространение импульса было опосредовано задними корешками спинномозговых нервов, а реализация лечебных эффектов осуществлялась через схожие с транскраниальной магнитной стимуляцией механизмы [6]. При ПМС у крыс с морфологическими изменениями в УСН наблюдается и более отчетливая положительная клиническая динамика. Такая чувствительность к стимуляции может служить косвенным подтверждением теории метапластичности. Для структурных элементов спинного мозга (нейронов, глиоцитов и нервных волокон) подобные факты были установлены ранее в аналогичных экспериментах [2]. Выбранная экспериментальная модель ИМ корректно воспроизводит поражение грудного отдела спинного мозга. Обнаружена высокая степень корреляции клинических и морфологических показателей. Показано, что экспериментальная сосудистая спинальная патология в восстановительном периоде без лечения может сопровождаться поражением клеток и других структур шейных и поясничных чувствительных УСН, а также миелиновых волокон в них в виде отчетливой миелинопатии и менее выраженной аксонопатии. Таким образом, лечебное действие ПМС чувствительных УСН при ИМ проявляется отчетливым улучшением структуры всех их элементов. Схожесть механизмов терапевтических эффектов этого способа воздействия с транскраниальной модификацией метода дает возможность использовать общие подходы при определении параметров стимуляции, упростит их подбор, что, в конечном итоге, позволит улучшить результаты лечения травматических и сосудистых поражений спинного мозга.

About the authors

L. S. Onishchenko

S. M. Kirov Military Medical Academy

D. A. Iskra

S. M. Kirov Military Medical Academy

Email: iskradm@mail.ru

References

Supplementary files