Дофаминергическая система мозга при шизофрении (ультраструктурно-морфометрическое исследование)
Главная
Библиотека
Защищенные диссертации
Диссертации за 1995
Уранова Наталия Александровна.
УРАНОВА Наталия Александровна
ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА ПРИ ШИЗОФРЕНИИ (УЛЬТРАСТРУКТУРНО-МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
1.1. Актуальность проблемы.
Проблема шизофрении интенсивно разрабатывается во многих странах мира. Это связано не только с большой распространенностью заболевания, вызываемым им высоким уровнем инвалидизации и соответственно значительным экономическим бременем для общества, но и невыясненностью этиологии и патогенеза этого страдания.
Существует целый ряд гипотез, касающихся причин. и механизмов развития шизофрении. Основными из биологических гипотез являются представления о наследственной обусловленности этого заболевания, его инфекционном, вирусном происхождении, аутоиммунная гипотеза и ряд биохимических и нейрохимических концепций. Нейрохимические гипотезы шизофрении в большинстве своем ориентированы на обмен отдельных нейротрансмиттеров и патологию функции соответствующих мозговых систем (дофаминергической, катехоламинергической, серотонинергической, ГАМКергической и др.).
Одной из наиболее распространенных и обоснованных является дофаминовая гипотеза шизофрении (Crow Т., 1981; Wyatt R., Kirch D., De Lisi L., 1989; Carlsson M, Carlsson A., 1990; Orgen S., 1994). Сущность ее, согласно первоначальным представлениям, сводилась к предположению о существовании при шизофрении гиперфункции дофаминергической системы мозга с избыточным выделением дофамина и гиперчувствительностью дофаминовых рецепторов. Право на существование таких представлений подтверждается особенностями клинических эффектов агонистов и антагонистов дофамина у человека. Речь идет о возникновении шизофреноподобных явлений у психически здоровых людей и обострении симптомов шизофрении при введении амфетамина и высокой терапевтической эффективности при шизофрении нейролептиков (например, галоперидола), являющихся антагонистами (блокаторами) дофаминовых рецепторов. Эти наблюдения доказывают вовлеченность дофаминергической системы в патогенез шизофрении на уровне медиаторно-рецепторных, т. е. преимущественно синаптических, взаимодействий. В пользу дофаминовой гипотезы шизофрении свидетельствуют также биохимические и позитронно-томографические данные, указывающие на нарушение обмена дофамина и гиперчувствительность дофаминовых рецепторов в структурах мозга с высокой концентрацией дофамина при шизофрении (Crow T. et al., 1979, 1981; Mackay A. et al., 1982; Seeman P., I960; Reynolds G., Cutts A., 1992). Хотя не все из перечисленных данных получили полное подтверждение (Reynolds G., 1992), в литературе признается факт существования.. связи между степенью связывания дофаминовых Д2 рецепторов нейролептиками и их антипсихотической активностью (Сгееэе I. et al.,1975; Seeman P., 1980).
Современный вариант дофаминовой гипотезы шизофрении отражает формирование представлений о возможности дисфункций дофаминергической системы при этом заболевании и гетерогенности функционального состояния отдельных ее структур. Так, накопились наблюдения, свидетельствующие о том, что при шизофрении может иметь место сочетание снижения функции мезокортикального отдела дофаминергической системы с гиперфункцией ее мезолимбической части (Davis К., 1991). Допускается также одновременное существование сдвигов Функциональных с явлениями деструктивного характера. Такого рода представления многими авторами рассматриваются в аспекте наличия при шизофрении позитивных и негативных расстройств. Crow Т. (1991), с учетом выраженности этих нарушений и состояния дофаминергических структур, выделяет два типа шизофрении.
Не являясь вполне завершенной, дофаминовая гипотеза шизофрении требует дальнейшей разработки. К числу недостаточно изученных ее сторон относится нейроанатомический аспект проблемы, т. е. вопрос о состоянии структур дофаминергической системы в его морфологическом выражении.
Несмотря на большое число работ по патологической анатомии шизофрении, дофаминергическая система мозга почти не была предметом специального изучения. С точки зрения самой дофаминовой гипотезы, в которой основное место отводится состоянию рецепторов, и с учетом таких характерных для шизофрении проявлений болезни, как разорванность мышления, диссоциативность интеллектуальных функций и аффективных реакций, на ультраструктурном уровне наибольший интерес представляет состояние межнейрональных синаптических связей, обеспечивающих Функционирование мозга и его отдельных систем как единого целого. Такого рода исследования в области шизофрении до сих пор не проводились. Сказанное выше обусловило выбор объекта и методов настоящего исследования.
Предметом исследования в настоящей работе были структуры дофаминергической системы мозга при непрерывнотекущей и приступообразно-прогредиентной шизофрении.
В основу построения нейроморфологического раздела исследования был положен структурно ориентированный подход, учитывающий существующие гистохимические и иммуногистохимические данные по картированию дофаминергических нейронов и их проекций в структурах мозга человека. Он был осуществлен на основе сочетания приемов клинико-анатомического анализа с применением методов электронной микроскопии и компьютерно-морфометрической оценки изменений межнейрональных синаптических связей. Последнее обусловило возможность подойти к оценке состояния дофаминергической системы мозга при шизофрении с точки зрения функциональной нейроморфологии.
1.2. Цель и задачи исследования.
Цель исследования состояла в установлении нейроморфологических особенностей дофаминергической системы мозга при шизофрении в структурах, являющихся источником дофаминовых проекций на уровне среднего мозга (комплекс черная субстанция — вентральное поле покрышки среднего мозга) и в структурах, в которых оканчиваются аксоны дофаминовых нейронов (хвостатое ядро, префронтальная кора, передняя лимбическая кора).
Задачи исследования:
1. Установить ультраструктурные изменения клеточных элементов и межнейрональных связей в нигростриатном, мезокортикальном и мезолимбическом отделах дофаминергической системы мозга при шизофрении.
2. Выявить особенности нейроморфологии дофаминергической системы мозга по сравнению с типичными патоморфологическими проявлениями шизофренического процесса.
3. На основе ультраструктурно-морфометрического исследования выделить наиболее информативные количественные показатели состояния синаптических связей и определить основную направленность изменений синаптических контактов в зонах окончания аксонов дофаминергических нейронов среднего мозга при шизофрении.
4. Дать оценку состояния дофаминергической системы мозга при шизофрении на основе сопоставления ее изменений при этом заболевании с предварительно установленными собственными данными, касающимися Функциональных сдвигов, вызываемых стимулирующими и блокирующими психофармакологическими воздействиями — агонистом дофамина (амфетамином) и антагонистом дофамина (галоперидолом).
5. Выделить наиболее информативные морфологические показатели изменений дофаминергической системы мозга, сопряженные с клинической Формой заболевания, а также возрастом больных и длительностью заболевания.
6. Оценить место и значение ультраструктурных изменений и синаптических перестроек в структурах дофаминергической системы мозга в обшей дофаминовой концепции шизофрении.
1.3. Научная новизна.
Впервые проведено нейроморфологическое ультраструктурно-морфометрическое изучение комплекса структур дофаминергической системы мозга, представляющих как источники дофаминовых проекций на уровне среднего мозга (черная субстанция — вентральное поле покрышки), так и зоны их распределения в пределах нигростриатного (хвостатое ядро), мезокортикального (префронтальная кора) и мезолимбического (передняя лимбическая кора) ее отделов при шизофрении. Проведенное исследование отличает полнота охвата клеточных структур — от тел клеток (нейронов, глии) до их отростков, аксонных терминалей и синапсов.
В дофаминергической системе мозга установлены как общие для шизофрении нейроморфологические проявления, так и признаки, свойственные преимущественно структурам этой системы. Выявлены также характерные для отдельных дофаминергических структур особенности.
Разработан и применен алгоритм компьютерно-морфометрического стереологичеокого исследования синаптических связей, который позволил количественно оценить изменения ультраструктуры и синаптической организации в разных областях мозга.
Состояние дофаминергической системы мозга при шизофрении на основании качественных данных о состоянии дофаминовых нейронов среднего мозга, а также на основании сопоставления полученных количественных характеристик синаптических перестроек в зонах проекций различных отделов дофаминергической системы мозга при шизофрении с результатами исследований синаптических перестроек в тех же отделах мозга под влиянием психотропных препаратов, т. е. в условиях моделирования гипер- и гипофункции дофаминергической системы, оценено как дисфункциональное. Впервые показана гетерогенность морфологического выражения такой дисфункции на разных уровнях структурной организации мозга: установлены нарушения нормального соотношения между отдельными пре- и постсинаптическими компонентами синапсов, изменения сопряженности сдвигов разных популяций синапсов.
Новым является положение о том, что ключевым элементом в структурных перестройках дофаминергической системы мозга при шизофрении является патология клеточных мембран, а также дистрофически-атрофичеокая аксонопатия, которые до последнего времени не считались типичными для шизофрении. Выявлено, что патология клеточных мембран является наиболее информативным показателем, сопряженным с клиническими формами шизофрении, и она более выражена при непрерывнотекущей шизофрении по сравнению с приступообразно-прогредиентной, особенно в случаях с большой длительностью заболевания и ранним возрастом его начала (до 25 лет).
Обращено внимание на неотмеченный в литературе факт наличия при шизофрении на ультраструктурном уровне сочетания дистрофически-деструктивных изменений нервной ткани с гипертрофическими и гиперпластическими процессами.
1.4. Практическая значимость.
Практическое значение результатов данной работы определяется расширением представлений о патогенезе шизофрении, которые неразрывно связаны с возможностью разработки новых подходов к терапии этого заболевания.
Выявленная дезорганизация синаптических связей в структурах дофаминергической системы мозга при шизофрении, проявляющаяся нарушением ультраструктуры синапсов на уровне их отдельных компонентов, изменением соотношения пре- и постсинаптических компонентов, а также числа аксошипиковых и аксодендритных связей может в большой мере определять свойственные этой болезни нарушения информационных процессов.
Показано, что изменения дофаминергической системы мозга выходят за рамки постулируемых дофаминовой гипотезой шизофрении нейромедиаторно-рецепторных нарушений, сближая ее с другими патогенетическими гипотезами, в частности, ориентированными на мембранную патологию, нарушения процессов перекисного окисления липидов и др. В связи с этим обнаруженная мембранная патология как характерное общее проявление ультраструктурных нарушений нервной ткани в дофаминергических структурах мозга при шизофрении, делает необходимым углубленное изучение механизмов нарушения Фосфолипидного обмена при этом заболевании, что важно для поиска новых подходов к фармакотерапии шизофрении.
Установленное положение о том, что дифференциация клинических форм шизофрении (приступообразная и непрерывнотекущая) определяется только степенью выраженности ультраструктурных изменений нервной ткани, и в первую очередь клеточной патологии мембран и дистрофических нарушений глиальных клеток, создает фактическую основу для более глубокого исследования клинико-анатомических взаимоотношений, с применением методов компьютерной морфометрии.
Разработанный алгоритм морфометрического стереологического исследования межнейрональных синаптических связей с использованием полуавтоматического анализатора изображений может быть применен при выявлении пластичности синаптических связей и их перестроек в любых экспериментальных исследованиях мозга в норме и патологии, а также в клинико-анатомических исследованиях. Он успешно применяется в нескольких лабораториях НЦ психического здоровья РАМН, в Томском научном центре РАМН, а также в исследованиях, выполняемых в рамках программы международного научного сотрудничества.
1.5. Основные положения работы.
1. Подтверждено наличие органического мозгового процесса при шизофрении, выходящего за рамки постулируемых дофаминовой гипотезой шизофрении трансмиттерно-рецепторных сдвигов.
2. Выявлены выраженные ультраструктурные изменения клеточных элементов и синаптических связей в дофаминергической системе мозга при шизофрении.
3. Состояние дофаминергических структур мозга при шизофрении характеризуется комплексом ультраструктурных изменений, включающим признаки выраженной патологии (дистрофический процесс) и компенсаторные перестройки в сохранных клеточных элементах. Характерным является нарушение глио-нейрональных взаимоотношений, обусловленное дистрофическими изменениями всех типов глиальных клеток. Наиболее общим элементом патологии является изменение цитоплазматических и внутриклеточных мембран (включая мембранные образования в зоне синаптических контактов) и мембран миелиновых волокон, а также изменения митохондрий по дистрофически-деструктивному типу как в нейронах, так и в межнейрональных синаптических связях и глиальных клетках всех типов.
4. На основе разработанного алгоритма для компьютерно-морфометрического стереологического исследования синаптических связей с помощью полуавтоматического анализатора изображений при шизофрении установлено, что изменения ультраструктуры синаптических контактов и синаптической организации имеются во всех зонах окончаний аксонов дофаминергических нейронов в хвостатом ядре (нигростриатная система), префронтальной коре (мезокортикальная система) и передней лимбической коре (мезолимбическая система). К наиболее информативным показателям ультраструктурных перестроек синаптических связей отнесены размеры постсинаптических уплотнений, объемная, поверхностная и численная плотности аксонных терминалей и содержащихся в них митохондрий.
5. Наряду с регрессивными изменениями синаптических связей в пределах структур дофаминергической системы мозга (сморщивание пресинаптических терминалей, отсутствие в них митохондрий, наличие коротких активных зон синапсов, дегенерация аксонных окончаний по темному типу) отмечены также и прогрессивные сдвиги в виде гипертрофии и гиперплазии аксонных окончаний, увеличения числа аксошипиковых связей, что свидетельствует о разнонаправленном характере синаптических перестроек в целом, часть из которых направлены на компенсацию выявленной патологии синаптических контактов.
6. Характер обнаруженных при шизофрении ультраструктурных особенностей дофаминергической системы мозга, а также их сопоставления с изменениями, характеризующими состояние гиперфункции дофаминергической системы (амфетамин) и блокадой ее функции (галоперидол), свидетельствуют о наличии при шизофрении дисфункции дофаминергической системы мозга. Наиболее четко она выражена в областях проекций дофаминовых нейронов, где выявлено нарушение нормального соотношения между пре- и постсинаптическими ультраструктурными компонентами синапсов, разнонаправленный характер изменений популяций аксошипиковых и аксодендритных синаптических связей и синаптических перестроек в разных областях проекций дофаминовых нейронов, а также в нарушении синаптической организации в целом.
7. Ультраструктурные изменения нервной ткани в структурах дофаминергической системы мозга дистрофически-деструктивного типа, касающиеся ультраструктуры нейронов, синаптических контактов и глиальных клеток, при непрерывнотекущей шизофрении более выражены, чем при приступообразно-прогредиентном течении заболевания. Выявленный комплекс ультраструктурных изменений, включающий нарушения ультраструктуры нейронов, глиальных клеток и синаптических связей дистрофического характера в сочетании с компенсаторными перестройками пролиферативно-гипертрофического типа, может иметь отношение к формированию таких клинических особенностей заболевания, как позитивные и негативные симптомы шизофрении.
8. Отсутствие корреляции параметров синаптических структур с длительностью болезни, отсутствие прогрессивных реакций глии, увеличение числа безмиелиновых волокон и аксонных окончаний в некоторых областях дофаминовых проекций в структурах дофаминергической системы мозга при шизофрении свидетельствует о возможных нарушениях развития дофаминергических структур на ранних стадиях онтогенеза.
1.6. Апробация работы.
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на отечественных и международных конференциях, симпозиумах и конгрессах, в том числе: на конференции «Дегенерация нервной системы» (Бранденбург, ГДР, 1985), на Пленуме Всесоюзной проблемной комиссии «Структурно-функциональные основы организации мозга в норме и патологии» (Махачкала, 1986), на Всесоюзной конференции «Химия, фармакология и клиника нейролептиков» (Таллинн, 1936), на конференции «Новые методы в нейроморфологии» (Лейпциг, ГДР, 1987), на конференции «Методологические, теоретические и методические аспекты нейроморфологии» (Москва, 1988), на XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Звенигород, 1988), на Всесоюзном симпозиуме «Морфо-функциональные исследования нейронов и синапсов» (Пущино, 1989), на советско-итальянском симпозиуме «Современные вопросы геронтологии, психофармакологии и организации психиатрических служб»(Москва, 1989), на Всесоюзной конференции «Медико-биологические аспекты охраны психического здоровья» (Томск, 1990), на V Всемирном конгрессе по биологической психиатрии (Флоренция, Италия, 1991), на XIV конференции по электронной микроскопии (биология и медицина) (Черноголовка, 1992), на ежегодном рабочем совещании по шизофрении (Бадгаштайн, Австрия, 1992).
1.7. Публикации.
По результатам диссертации опубликовано 23 научные работы, в том числе 10 в центральных отечественных и 7 в зарубежных журналах.
1.8. Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Объем диссертации — 300 страниц машинописного текста, включая 6 таблиц и 93 рисунка (микрофотографии, графики, схемы). В работе цитируется 465 наименований, иэ них 75 отечественных и 390 зарубежных.
1.9. Благодарности.
Автор выражает благодарность сотрудникам НИИ клинической психиатрии НЦ психического здоровья РАМН за помощь в проведении настоящего исследования. Особую благодарность автор выражает профессору Д. Д. Орловской за большую помощь в проведении исследования и подготовке диссертации. Автор также благодарит д. м. н. А. И. Ойфа за участие в работе и обсуждение ее результатов. Автор выражает благодарность лаборанту — исследователю Н. Н. Матятовой, инженерам А. М. Теодоровичу, В. П. Бруку и другим сотрудникам лаборатории клинической нейроморфологии за подготовку и обработку препаратов для исследования и эа техническую помощь в работе.
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материал исследования.
Нейроморфологическое изучение дофаминергической системы мозга при шизофрении проводилось на посмертно взятом материале. Основную группу наблюдений составили 25 случаев шизофрении (7 мужчин, 18 женщин). Все они относились к больным, которые при жизни в период с 1984 по 1992 г. г. находились в Московской городской клинической больнице № 1 им. Н. Н. Алексеева (глав, врач — канд. мед. наук В. А. Козырев).
Использовали 2 критерия для отбора наблюдений — диагноз и время, прошедшее от момента смерти до взятия материала для исследования. В работу были включены случаи шизофрении, не вызывавшие сомнения в диагностическом отношении. Большинство больных на разных этапах течения болезни были проконсультированы сотрудниками НИИ клинической психиатрии НЦПЗ РАМН, а также ведущими специалистами больницы. Из всего клинико-анатомического материала, поступившего в лабораторию клинической нейроморфологии НИИ клинической психиатрии НЦ психического здоровья РАМН в указанный выше период, в разработку были включены только случаи прогредиентной непрерывнотекущей шизофрении, а именно шизофрении параноидной (16 наблюдений) и случаи приступообразно-прогредиентной (шубообразной) шизофрении, по течению, синдромальными проявлениям и степени развития негативных расстройств приближающиеся к непрерывнотекущим формам заболевания (9 наблюдений).
Диагноз основного заболевания в настоящей работе сформулирован в соответствии с классификацией психических болезней НЦ психического здоровья РАМН, а также Международной классификацией болезней 10-го пересмотра (МКБ-10).
Возраст больных к моменту смерти был от 26 до 77 лет, длительность заболевания — от 8 до 54 лет. В подгруппе непрерывнотекущей шизофрении возраст колебался от 26 до 77 лет, длительность болезни от 8 до 54 лет; в подгруппе приступообразно-прогредиентной шизофрении эти показатели соответственно были 49—76 лет и 18-42 г.
Непрерывнотекущая параноидная шизофрения была достаточно типичной по своим проявлениям и особенностям развития болезни. В 6 случаях она манифестировала в среднем возрасте (25-40 лет), в 4 случаях ее начало было ранним (до 20 лет), в 6 более поздним (43-52 г.). Манифестный период болезни характеризовался возникновением, дальнейшим развитием и усложнением галлюцинаторно-бредового синдрома — от несистематизированных идей отношения и преследования до сложных бредовых систем, тесно связанных с галлюцинаторными переживаниями, особенно на стадии появления синдрома Кандинского-Клерамбо с преобладанием псевдогаллюцинаторных расстройств. В некоторых случаях имело место развитие в последующем галлюцинаторной парафрении с Фантастическим бредом. В 1 из наших наблюдений в статусе больной к моменту смерти имелись признаки вторичной кататонии. Помимо такого рода позитивных (продуктивных) психических расстройств в 8 случаях достаточно быстро выявлялись и негативные симптомы, которые позволили к моменту смерти в группе непрерывнотекущей параноидной шизофрении констатировать состояние психического дефекта с типичной для шизофрении структурой и особенностями поведения. В 6 случаях состояние больных в целом оценено как дефектное. Наследственное отягощение шизофренией (семейная шизофрения) было у 6 больных этой подгруппы.
В подгруппе приступообразно-прогредиентной (шубообразной) шизофрении заболевание началось в возрасте 24-50 лет. Приступы болезни были преимущественно бредовыми и галлюцинаторно-бредовыми, лишь в 2 случаях выраженным был и аффективный компонент синдрома. В целом структура приступов видоизменялась в соответствии с закономерностями смены синдромов,
характерными для непрерывнотекущей шизофрении. Течение болезни было приступообразным с возникновением разной глубины ремиссий на Фоне постепенного углубления личностных расстройств и нарастанием психического дефекта. В 4 случаях последний полностью определял психический статус к моменту смерти. Наследственное отягощение шизофренией было выявлено у 4 больных.
Контрольную группу составили 25 случаев соматических заболеваний у лиц без признаков психической патологии (11 мужчин, 14 женщин). Возраст больных в контрольной группе колебался от 28 до 74 лет. Непосредственные причины смерти в основной и контрольной группах были сходными: преобладали острая сердечно-сосудистая недостаточность, инфаркт миокарда, тромбоэмболия легочной артерии. В этом отношении группа изученных нами случаев психических заболеваний по сравнению с контрольными наблюдениями не имела каких-либо особенностей.
Аутопсийный мозг в контрольных случаях был взят в патологоанатомическом отделении Московской городской клинической больницы № 55. Время от момента смерти до взятия мозга для исследования как в основной, так и в контрольной группах не превышало 6 часов.
При сравнении результатов исследования мозга в случаях шизофрении с контрольным материалом принимались во внимание изменения, привносимые процессом старения (в связи с этим отдельно рассматривались наблюдения, относившиеся к больным старше 60 лет) и изменения, обусловленные процессами посмертного аутолиза. В последнем случае для оценки возможного влияния такого рода процессов использовалась схема Ю. И. Савулева и В. А. Агафонова (1977) в той ее части, которая относится к периоду первых 4-6 час. после смерти, т. е. к случаям ранних аутопсий.
Для исследования были взяты участки дофаминергической системы мозга, которые могли дать представление как об областях расположения тел нейронов, дающих начало соответствующим трактам, так и об основных структурах, в которых оканчиваются аксоны дофаминергических нейронов, т. е. проекции этих нейронов. К первым относились черная субстанция и вентральное поле покрышки среднего мозга, ко вторым префронтальная кора (поле 10), передняя лимбическая кора (поле 24) и головка хвостатого ядра. Все структуры были взяты из левого полушария мозга.
2.2. Методы исследования.
Световая микроскопия.
Световая микроскопия использовалась как основа для клинико-анатомической диагностики шизофрении. Для светооптического исследования мозг фиксировали 10 % раствором формалина или 2,5 % раствором глютаральдегида на 0,1 М Фосфатном буфере (рН 7,2-7,4) в течение 24-48 час. После обезвоживания материал заливали в парафин и целлоидин. Затем готовили серийные фронтальные срезы соответствующих мозговых структур. Для гистопатологического исследования применялись следующие методики: окраска гематоксилин-эозином, метод Ниссля, методы Снесарева на астроглию и Мийагавы для выявления микроглии и олигодендроглии, окраска судаком черным на липиды по Лизону, а также фазово-контрастная и поляризационно-оптическая микроскопия.
Электронная трансмиссионная микроскопия.
Кусочки мозга фиксировали в 2,5 % растворе глютаральдегида на фосфатном буфере (рН 7,2-7,4) методом погружения в течение 24-48 час. По окончании фиксации лезвием бритвы готовили Фронтальные срезы толщиной 0,5-1,0 мм. Из них методом случайной выборки брались срезы, из которых вырезались 8-10 кусочков размером 1 мм. Их отмывали в 0,1 М фосфатном буфере (рН 7,2-7,4) в течение 10-15 мин. Затем материал дофиксировали в 1 % растворе четырехокиси осмия на 0,1 М фосфатном буфере в течение 1-2 час. После этого его отмывали в двух сменах того же буфера, обезвоживали в этаноле возрастающей концентрации и заключали в аралдит.
На ультратомах фирм «LKB»(Швеция) и «Не1спегЪ»(Австрия) получали полутонкие (1-2 мкм) и ультратонкие (45-60 нм) срезы. Полутонкие срезы делали через все слои коры головного мозга и подлежащее белое вещество, а также подкорковые структуры. Они были необходимы для ориентации в соответствующих структурах и прицельного приготовления ультратонких срезов. Полутонкие срезы окрашивались метиленовым синим или толуидиновым синим. Ультратонкие срезы окрашивали спиртовым раствором уранилацетата (15 мин при 56 С) и цитратом свинца по Рейнольдсу в течение 5 мин. при комнатной температуре. Материал просматривали и фотографировали на электронном микроскопе «ЕМ-420» фирмы «Philips» (Голландия).
Каждая из структур мозга изучалась методом трансмиссионной электронной микроскопии с целью общей оценки состояния мозговой ткани и всех ее элементов. При этом наибольшее внимание уделялось изучению синаптических связей, которые оценивались также с помощью специальных методов морфометрического анализа электронограмм.
Количественное электронномикроскопическое исследование (компьютерная морфометрия).
Морфометрический анализ был ориентирован на зоны наиболее плотных проекций дофаминергических нейронов — центральную часть головки хвостатого ядра (нигростриатная система), слой VI префронтальной коры (мезокортикальная система) и слой II передней лимбической коры (мезолимбическая система).
Изучали две популяции синаптических контактов — на шипиках и стволах дендритов. Принимались также во внимание тип синаптических контактов и их форма: подсчитывалось процентное соотношение выпуклых, вогнутых и плоских синапсов, «перфорированных» и«неперфорированных» синапсов.
Измерения проводили с помощью системы полуавтоматического анализа изображений «МОП-видеоплан» фирмы «Контрон» (Австрия) с негативов. Изображения с них с помощью телекамеры передавались на монитор системы, который позволял обводить контуры измеряемых объектов и визуально контролировать эту процедуру. Негативы получали в процессе фотографирования объекта при использовании метода «систематического случайного отбора образцов» (Weibel, 1979). Исследовали по 3 блока с каждой структуры, с которых снимали по 3 сеточки срезов. Фотографирование с сеточек осуществлялось слепым методом при увеличении х!8500. Такое увеличение соответствовало разрешающей способности системы «МОП-видеоплан» и было оптимальным для определения и обводки контуров соответствующих ультраструктур. С каждой сеточки получали по 32 негатива. Они отражали только область нейроглия, где расположена основная часть синаптических контактов. На каждый секционный случай приходилось по 96 негативов, общая площадь которых составляла 1361 мкм. Измерялись следующие параметры: 1) площадь сечения аксонной терминали; 2) периметр аксонной терминали; 3) число аксонных терминалей на негатив; 4) суммарная площадь сечения митохондрий в аксонной терминали; 5) периметр митохондрий в аксонной терминали; 6) число митохондрий в аксонной терминали; 7) площадь сечения постсинаптического уплотнения; 8) периметр постсинаптического уплотнения; 9) длина постсинаптического уплотнения; 10) толщина (ширина) постсинаптического уплотнения; 11) площадь сечения шипика; 12) периметр шипика; 13) число шипиков на негатив. Стереологический анализ проводили на основе измерения перечисленных выше линейных и плоскостных параметров. Оценивались следующие стереологические показатели: 1) объемная плотность (Volume density — Vv), т. е. доля объема, приходящаяся на исследуемую структуру, в единице объема ткани; 2) поверхностная плотность (Surface density — Sv), т. е. совокупная поверхность измеряемой структуры в единице объема ткани. 3) численная плотность (Numerical density — Nv), т. е. число структур в единице объема ткани. Указанные стереологические параметры вычисляли для аксонных терминалей, митохондрий в аксонных терминалях, постсинаптических уплотнений и шипиков. Вычисления стереологических показателей проводилось с использованием стереологической программы, предложенной Фирмой «Kontron Electronik» (ФРГ). Использовались следующие формулы:
Vv = 2-u"a /3-7f (t + 2/3 DQ). NA-AT; Sv =4A/(t + 2/3 DQ)-AT; Nv = NA/(t + 2/3 DQ)"AT. В приведенных Формулах: AT — сумма площадей стандартных полей зрения; А — сумма площадей сечения измеряемых профилей структур в AT; и — сумма периметров измеряемых профилей в AT; NA — число измеряемых профилей в AT; t- толщина срезов; DQ — средний диаметр сечения профиля (DQ = u/71"NA). Толщину срезов определяли по методике «Small- fold technique», предложенной Weibel (1979). Средняя толщина среза составила 0,05 мкм. Объем репрезентативной выборки определяли на основании средних значений и коэффициента вариации (В. Ю. Урбах,1975, Г. Г. Автанвилов, 1990). Статистическую обработку результатов проводили на объединенной системе, состоящей из компьютера «IBM/PC/AT «(США) и «МОП-видеоплан» с помощью пакета программ «Statgraphics». Графическое представление результатов осуществлялось с помощью графического редактора «Harvard Graphics». Для оценки достоверности различий использовали параметрические и непараметрические критерии. Применяли также методы корреляционного анализа.
3. РЕЗУЛЬТАТЫИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Световая микроскопия структур дофаминергической системы мозга при шизофрении.
Анатомически диагноз шизофрении, сформулированный на основе принятых в психиатрии принципов клинико-анатомической диагностики, был подтвержден во всех 25 наблюдениях. Были выявлены такие характерные признаки шизофрении, как наличие не связанных с сосудами очагов выпадения нейронов в поверхностных слоях (II и III) неокортекса, наличие гиперхромных нейронов, отложения липофусцина в нейронах, астроцитах и эндотелии сосудов и отсутствие глиальных реакций (заместительного глиоза в очагах выпадения нейронов). В случаях смерти больных старше 60 лет встречались также сенильные бляшки и участвующие в их формировании единичные активированные микроглиоциты. Встречающихся при патологии старения (болезни Альцгеймера и др.) изменений нейронов, в частности, клеток с Альцгеймеровским типом изменения нейрофибрилл, в наших случаях найдено не было.
Во всех исследованных случаях в патоморфологической картине болезни имелись также элементы аутолитических и возрастных изменений. К посмертным изменениям могут быть отнесены начальные явления экстраклеточного отека и набухания миелиновых волокон, а также набухание пресинаптических компонентов синапсов с разрежением синаптических пузырьков, что отражается уменьшением их числа. Гиперхромные нейроны более устойчивы к посмертным изменениям, и перечисленные сдвиги в них выражены значительно меньше. Обоснованность отнесения отмеченных признаков к проявлениям посмертных изменений ультраструктур мозга полностью подтверждается изучением нашего контрольного материала. Отмеченные выше посмертные изменения имелись в большинстве контрольных наблюдений и практически исчерпывались ими. Это дало нам основание сделать вывод о достаточной сохранности структур аутопсийного мозга, взятого не позднее 4-6 час. после смерти, для электронномикроскопического и морфометрического исследования. Последнее подтверждается и тем, что состояние изучавшейся нами мозговой ткани вполне соответствовало имеющимся в литературе описаниям взятого при шизофрении биопсийного материала (Сухорукова Л. И., 1969; Miyakawa Т. et al., 1972).
Возрастные изменения мозговой ткани, т. е. изменения, связанные с процессом старения, оценивались на основе сопоставления наблюдений, относящихся к 2 возрастным группам — до и более 60 лет. Были выделены признаки, которые в изученных нами случаях могут быть отнесены к процессу старения мозга: увеличение в цитоплазме нейронов и глиальных клеток гранул липофусцина, набухание миелина в некоторых миелиновых волокнах, наличие в отдельных аксонных профилях аксональных сфероидов (дегенерирующих митохондрий) и единичных миелиноподобных структур в нейронах и глиальных клетках, повышение числа глиофибрилл с образованием грубых их пучков в астроцитах. Отмеченные выше признаки как посмертных, так и возрастных изменений, естественно, присутствовали и в нейроморфологической картине изучавшихся мозговых структур при шизофрении.
3.2. Электронная микроскопия дофаминергических структур среднего мозга — областей локализации тел дофаминовых нейронов при шизофрении.
3.2.1. Ультраструктура черной субстанции.
В случаях шизофрении по сравнению с контролем в этой области мозга четко выступала своего рода мозаичность, когда на фоне неизмененных участков ткани выделялись клетки с признаками различных структурн<