Солкосерил-индуцированная нормализация патоморфологических нарушений структур мозга при черепно-мозговой травме в условиях эксперимента

Г.А. Волохова, А.Н. Стоянов, Одесский государственный медицинский университет

Резюме

Авторы описывают результаты экспериментальных исследований, целью которых является изучение влияния Солкосерила на патоморфологические изменения структур мозга в посттравматическом периоде. Опыты проводились на крысах на модели легкой ЧМТ. Показано, что ЧМТ вызывала у крыс комплекс макро- и микроскопических патоморфологических нарушений, анализ которых свидетельствует об определенной стадийности в развитии патологических изменений. Солкосерил способствовал регрессированию патоморфологических нарушений головного мозга крыс в посттравматическом периоде, что отмечалось нами на 14-е сутки с момента воспроизведения ЧМТ. В группе крыс, у которых введение препарата начинали на 7-е сутки после нанесения травматического повреждения мозга, нормализующее действие не было выражено. Результаты данного экспериментального исследования являются экспериментальным обоснованием целесообразности его клинического тестирования при травматическом повреждении мозга.

Ключевые слова

Солкосерил, черепно-мозговая травма, патоморфологические нарушения, структуры мозга.

Введение

Травматическое повреждение головного мозга является в настоящее время одним из наиболее распространенных видов травматической патологии. Ежегодные показатели составляют 3–4 случая возникновения черепно-мозговой травмы (ЧМТ) на 1000 населения в год [5, 6, 9]. Однако наиболее важны в социальном и экономическом отношении последствия ЧМТ, поскольку они могут приобретать хронический характер, ухудшая качество жизни пациента, снижая его трудоспособность и нередко приводя к стойкой инвалидизации. В 2000 г. около 70 тыс. взрослых (4,7 на 10 тыс.) и 17,6 тыс. детей (6,2 на 10 тыс.) были признаны инвалидами вследствие травм всех локализаций [2, 11]. В случае верно поставленного диагноза и своевременно начатого патогенетически обусловленного лечения негативные последствия травматического повреждения черепа и головного мозга разной степени выраженности удается смягчить [9, 16, 19]. Актуальной проблемой является отсутствие полноценных реабилитационных программ, что прежде всего относится к последствиям легкой ЧМТ, которые в силу своей распространенности превратились в самостоятельную медицинскую проблему [4, 9, 17, 18].

Показано, что после ЧМТ в мозге инициируется сложный процесс, который сопровождается выраженными сосудистыми и морфологическими нарушениями [2]. По данным ряда авторов, вследствие травматического повреждения мозга запускаются каскадные необратимые морфофункциональные дистрофические и некротические процессы, которые во многом определяют выраженность моторных и когнитивных нарушений в посттравматическом периоде [5]. Считается, что именно морфологические изменения паренхимы мозга вследствие механического воздействия на его ткань во многом определяют характер и выраженность последствий ЧМТ [3, 6, 8, 15].

В настоящий момент травматическое повреждение мозга, в том числе и ЧМТ, лечат при помощи различных терапевтических схем [2, 5, 8], эффективность некоторых из них была определена в условиях эксперимента [18, 19]. Показано, что лечение при ЧМТ важно начинать в острый период [4, 9]. Одно из ведущих мест в лечении занимает медикаментозная терапия, направленная на предотвращение гипоксии мозга, улучшение обменных процессов, восстановление активной умственной деятельности, нормализацию эмоциональных и вегетативных расстройств [2, 9]. Однако не всегда предложенные способы лечения оказываются эффективными, что заставляет специалистов разрабатывать и тестировать в экспериментальных условиях и в клинике новые схемы лечения травматического повреждения мозга и реабилитационной терапии. С учетом важности морфологических изменений в определении характера и выраженности посттравматических проявлений целью настоящей работы явилось исследование эффективности препарата природного происхождения Солкосерила на патоморфологические изменения структур мозга в посттравматическом периоде.

Материалы и методы исследования

Иccледoвания прoвoдилиcь в ycлoвиях хрoничеcкoгo экcперимента на 35 половозрелых белых крыcах линии Виcтар маccoй oт 180 дo 220 г, которых содержали в индивидyальных бoкcах c еcтеcтвеннoй 12-часовой cменoй cвета и темнoты, влажностью воздуха 60 % и его температурой 22 ± 1 °С, со свободным доступом к вoде и пище. С целью прирyчения крыc перед началом эксперимента держали в руках no 2–3 мин в течение 5 дней, чтo облегчало последующие экспериментальные исследования c животными. Работу с лабораторными животными проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов. Данная работа была одобрена комиссией ОГМУ по этическому проведению экспериментальных исследований.

ЧМТ воспроизводили по методу, описанному в работе [13]. Для этого зафиксированным крысам наносили механическую травму грузом массой 50 г на теменно-затылочную область мозга. В момент нанесения травмы животное кратковременно прижимали к поролоновой прокладке, чем добивались горизонтального расположения поверхности свода черепа по отношению к торцевому участку груза (пластмассовый цилиндр, заполненный дробью). Груз опускали с высоты 50 см. Площадь ударной части при этом составляла примерно 3,5 см2.

Экспериментальные наблюдения проводили на следующих группах животных. Животным первой группы (n = 11) с ЧМТ в течение последующих 14 дней внутрибрюшинно (в/б) вводили 0,5 мл 0,9% физиологического раствора. Животным второй группы (n = 10) с ЧМТ в течение последующих 14 дней в/б вводили Солкосерил в дозе 40 мг/кг (Valeant Pharmaceuticals Switzerland GmbH, Швейцария) один раз в день утром между 9.00 и 10.00. Первое введение препарата осуществляли через 2 часа после нанесения крысам ЧМТ. Для исследования временных интервалов эффективности препарата в посттравматическом периоде была выделена третья группа животных с ЧМТ (n = 8), которым Солкосерил вводили по описанной схеме начиная с 7-го дня. Животных контрольной группы (n = 6) фиксировали, но травму не наносили.

Декапитацию крыс с последующим патоморфологическим изучением ткани мозга проводили после 1, 7 и 14 суток с момента нанесения ЧМТ (по 3 крысы из каждой группы в отмеченные временные интервалы). В третьей группе животных морфологические исследования проводили только на 14-е сутки с начала эксперимента. Забой животных осуществляли внутрибрюшинным введением тиопентала натрия (100 мг/кг).

После декапитации быстро вскрывали череп, удаляли головной мозг, который промывали в физиологическом растворе и помещали в 5% раствор формалина. Приготовленные при помощи микротома с шагом разреза в 40 мкм фронтальные срезы головного мозга, взятые на уровне брегмы, сначала подвергали действию спиртов с возрастающей концентрацией (70°, 90°, 95°, 100°), после чего их заливали в целлуидин в соответствии с методическими рекомендациями. Из приготовленных блоков готовили в дальнейшем срезы толщиной 7–9 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Наличие качественных морфологических изменений в тканях головного мозга оценивали при помощи светового микроскопа МБИ-15. При этом в коре головного мозга с использованием морфометрической сетки Автандилова оценивали количество нейронов четырех основных структурно-функциональных типов.

Полученные данные обсчитывали с помощью дополнительного статистического пакета в оболочке программы Labview-5,0, а также программы статистического анализа Statgraph с использованием одновариантного критерия ANOVA. В качестве критерия достоверности было принято значение P < 0,05.

Результаты и их обсуждение

При визуальном обследовании головного мозга у всех травмированных животных после ЧМТ выявляли подкожные гематомы различной величины в месте нанесения травмы при отсутствии нарушений целостности костей черепа, подоболочечных или паренхиматозных кровоизлияний и контузионных очагов.

У животных, переживших 24 ч после травмы, выявлено некоторое увеличение отечности мозговых оболочек и вещества головного мозга при сохранности топографических взаимоотношений серого и белого вещества обоих полушарий. Желудочки мозга были несколько расширены, заполнены прозрачной, обычно бесцветной жидкостью. При гистологическом исследовании в зоне гиппокампа обнаружена капиллярная и венозная гиперемия с расширением сосудистой стенки, дистония сосудов, нарастание количества диапедезных микроэкстравазатов преимущественно ангионевротического характера. В геморрагических очагах отмечались агрегация и гемолиз эритроцитов. В просветах некоторых мелких сосудов видны фиброзно-лейкоцитарные или эритроцитарные тромбы.

В нейронах коры головного мозга преобладали гидропические изменения. В осветленной нейроплазме обнаруживались губчатая пенистость и отдельные вакуоли, ядра обычно были эктопированы, измененной формы, осветленные либо пикнотичные, некоторые из них утратили ядрышко. Встречались гиперхромные нейроны - с признаками пикноморфного набухания, реже начинающегося сморщивания, с плохо различимыми ядром и ядрышком, с извитыми, деформированными отростками. Обнаруживались также единичные нейроны с нечеткими контурами, прогрессирующим кариоплазмоцитолизом, практически утратившие ядро. Возле измененных нейронов обнаруживались единичные сателлиты. Рядом с ними выявлялись гипохромные нейроны, количество которых было на 19 % меньше по сравнению с количеством таких клеток у крыс контрольной группы (P < 0,05). У крыс с ЧМТ количество нейронов с повышенной функциональной активностью снизилось на 25 % по сравнению с контрольными наблюдениями (P < 0,05). Определялись поля начинающейся клеточной дезориентации. В стенках желудочков на фоне интерстициального, перицеллюлярного и периваскулярного отека видны петехиальные микрогеморрагии и застойное полнокровие, отек стромы ворсин сосудистых сплетений.

Солкосерил через 24 ч с момента нанесения крысам ЧМТ существенно не изменял макро- и микроскопическую картину головного мозга, а также не влиял на соотношения нейронов основных структурно-функциональных типов (P > 0,05).

У животных, переживших 7 суток после ЧМТ, значительно усилились отечность и тусклость мозговых оболочек. Сосуды их были расширены и полнокровны. Субарахноидальные пространства и желудочки мозга были переполнены бесцветной, иногда ксантохромной жидкостью. Вещество мозга нередко набухшее, со сглаженными бороздами, полнокровное. Наряду с участками паренхимы мозга, пигментированной гемосидерином, выявлялись очаги свежих петехиальных геморрагий. Желудочки мозга обычных размеров или сужены, с отечной тускловатой эпендимой, синюшными сплетениями. В микропрепаратах в гипоталамусе и стволе мозга отмечены выраженный отек-набухание на всех уровнях головного мозга и прогрессирующая дистония сосудов паренхимы мозга, желудочковых сосудистых сплетений. Ворсины сосудистых сплетений утолщены, с ячеистой стромой, набухшим вакуолизированным эпителием, продолжающимся рубцеванием незначительных по размерам очагов микронекроза и микрогеморрагий. В зонах клеточных инфильтратов четко видны появившиеся радиально и поперечно направленные аргирофильные и преколлагеновые волоконца.

В вентральном и дорсальном гиппокампе наблюдались структурно измененные нейроны, чаще гиперхромные, как набухшие, с умеренной гиперхромией цито- и кариоплазмы, так и сморщенные, нередко палочковидные, с истонченными, штопорообразно извитыми отростками. Наряду с этим обнаруживались нейроны с признаками дистрофии и хроматолизом различной степени выраженности. Количество гипохромных нейронов было на 23 % меньше, а нейронов с повышенной функциональной активностью - на 43 % меньше по сравнению с таковым в контрольных наблюдениях (P < 0,05).

При исследовании мозга животных, которые получали Солкосерил 7 суток после ЧМТ, обнаруживались нейроны с признаками дистрофии и хроматолизом различной степени выраженности. В значительной части нейронов ядрышки были утрачены либо набухшие. Только в некоторых срезах мозга животных, получавших Солкосерил, наблюдались клетки нормальной окраски и величины .

У животных, переживших 14 дней после травмы, макроскопически обнаружено уменьшение отечности головного мозга. На месте старых мелких экстравазатов отмечались участки ржаво-бурого цвета. Микроскопически подтверждено существенное уменьшение отека, особенно периваскулярного. Уменьшились и явления дистонии в артериальных сосудах, но еще выявлялись венозное полнокровие и регионарная гиперемия капиллярной сети, более выраженная в гипоталамо-гипофизарной системе и продолговатом мозге. Наряду с давними, находящимися на разных стадиях организации микроэкстравазатами иногда встречались очаги свежих, вторичных микрогеморрагий ангионекротического характера, возникающие в результате разрыва капилляров. Уменьшились отек и дисгемические явления в оболочках мозга и сосудистых сплетениях. Однако фиброэластическая реакция стала более выраженной, причем ранее нежные волокнистые структуры огрублялись, деформируя, а порой облитерируя субарахноидальные пространства и желудочковую систему, особенно в зонах физиологических сужений и в передних рогах боковых желудочков.

Редуцирование хроматофильной субстанции и активация внутриядерной зернистости отмечались и в ряде гипохромных клеток с несколько увеличенным ядром и четко различимым ядрышком, количество которых было на 33 % меньше, чем у крыс в контрольной группе (P < 0,05). Количество клеток с нормальной и повышенной функциональной активностью было на 43 % меньше, чем в контроле (P < 0,05).

У крыс, которые получали Солкосерил 14 суток, при макрообследовании головного мозга отмечалась отечность мозговых оболочек. Внешний вид и консистенция паренхимы мозга были нормальными. В большинстве случаев восстанавливались размеры и форма желудочков мозга, однако в 19 % случаев еще встречались их деформация, расширение или сужение. Содержимое желудочков мозга и субарахноидальных пространств было в большинстве наблюдений без видимых изменений.

Микроскопическими исследованиями подтверждено регрессирование отечных явлений в веществе мозга, оболочках и сплетениях и восстановление мозговой гемодинамики у большинства животных. Обнаруживались микрорубцы от старых микрогеморрагий, состоящие преимущественно из сети аргирофильных и глиальных волокон, и очаги гемосидероза, выраженный гиалиноз артериол и стромы ворсин сосудистых сплетений желудочков мозга, участки дисплазии ворсинчатого эпителия, замещающегося соединительной тканью. Большинство нейронов коры и подкорковых структур в группе крыс с 14-дневным введением Солкосерила имело нейтральную окраску и сохраненную структуру (P < 0,05). В данных условиях существенно увеличилось количество гипохромных нейронов и нейронов с повышенной функциональной активностью - соответственно на 25 и 34 % (P < 0,05).

Существенных различий в патоморфологических изменениях, а также соотношениях различных типов нейронов на 14-е сутки после ЧМТ у крыс с введением Солкосерила, начатого с 7-х суток после нанесения травматического воздействия, выявить не удалось .

Таким образом, проведенные исследования показали, что ЧМТ вызывала у крыс комплекс макро- и микроскопических патоморфологических нарушений. Анализ результатов патоморфологического изучения мозговых структур при ЧМТ свидетельствует об определенной стадийности в развитии патологических изменений. Так, в первые дни после сотрясения головного мозга отмечалось нарастание дисгемических и гидропических функциональных, а затем и дистрофических нарушений как в нейронах, так и в сосудах головного мозга, а после в течение 2-й недели наблюдалось прогрессирование реактивных и репаративных процессов на фоне стабилизации, а затем и регрессирования отека мозга. Подобная динамика, а также регрессирование большей части патоморфологических изменений вследствие раннего начала приема Солкосерила, по нашему мнению, свидетельствует о функциональном характере этих изменений. С другой стороны, полученные данные показывают развитие необратимых морфоструктурных изменений в виде дистрофических процессов, влекущих за собой появление участков «неполного микронекроза». По-видимому, выявленные патоморфологические изменения, индуцированные ЧМТ, обусловливают формирование значительной части неврологических заболеваний в посттравматическом периоде, что соответствует также мнению ряда авторов [3, 4, 15].

Таким образом, Солкосерил способствовал регрессированию патоморфологических нарушений головного мозга крыс в посттравматическом периоде, что отмечалось нами на 14-е сутки с момента воспроизведения ЧМТ. В группе крыс, у которых введение препарата начинали на 7-е сутки после нанесения травматического повреждения мозга, нормализующее действие не было выражено, что позволяет сделать, по нашему мнению, как минимум два основных заключения. Первое состоит в том, что терапию травматического повреждения головного мозга и введение Солкосерила при этом следует начинать в остром периоде, что позволит достичь желаемого эффекта. Второе положение заключается в том, что воздействие препарата на регрессирование вызванных ЧМТ патоморфологических изменений структур головного мозга требует определенного временного промежутка, который в наших экспериментальных условиях равен двум неделям. Понятно, что в этом случае пациентам следует рекомендовать длительный прием Солкосерила, естественно, в качестве составного компонента комплексной патогенетической терапии ЧМТ. Акцентируя внимание на отмеченных позитивных эффектах Солкосерила при его 14-дневном введении животным, следует обратить внимание на то, что препарат нормализовал качественные и количественные изменения ткани мозга, развившиеся вследствие нанесения механической ЧМТ. Определенный оптимизм в этом отношении вселяет увеличение количества нейронов с повышенной функциональной активностью, что подтверждает регрессирование морфологических макро- и микроизменений в ткани мозга.

В заключение обращаем внимание на то, что результаты, изложенные нами в настоящей работе, дополняют полученные ранее данные о нормализации под влиянием Солкосерила процессов биоэлектрогенеза и двигательной активности животных в аналогичных экспериментальных условиях. Более поздняя регистрация положительных патоморфологических эффектов препарата (14-е сутки после ЧМТ) по сравнению с восстановлением нормальной электрической активности мозга (7-е сутки) и моторных функций (10-е сутки) может быть объяснена, по нашему мнению, большей выраженностью морфологических травматических нарушений относительно изменения процессов биоэлектрогенеза и формирования моторных функций. Однако при некоторых временных различиях в нейропротекторной активности Солкосерила наши данные четко демонстрируют, что препарат следует принимать с первых суток с момента нанесения ЧМТ. В этом отношении мы подтверждаем мнение исследователей [7], которые с успехом применяли Солкосерил для лечения больных с тяжелой ЧМТ.

Настаиваем на том, что результаты данного экспериментального исследования не являются призывом считать Солкосерил панацеей и назначать его всем пациентам в посттравматическом периоде. Обращаем внимание на то, что выявленные нами комплексные позитивные морфологические, электрофизиологические и поведенческие (ранее неопубликованные данные) эффекты Солкосерила являются экспериментальным обоснованием целесообразности его клинического тестирования при травматическом повреждении мозга. При учете механизмов протекторного действия Солкосерила, к числу которых относят ускорение под его влиянием репаративных и регенерационных процессов в поврежденных тканях путем стимуляции пролиферации клеток и их миграции непосредственно в очаг поражения [1, 12], а также облегчение утилизации кислорода и стимуляцию транспорта глюкозы клетками в условиях гипоксии и истощения метаболических ресурсов [10, 14], становится понятной его эффективность в коррекции вызванных ЧМТ морфологических нарушений.

Выводы

• После нанесения механической ЧМТ в теменно-затылочной области у крыс развиваются патоморфологические нарушения, затрагивающие в основном структуры ствола и среднего мозга.
• У крыс с ЧМТ редуцируется количество нейронов с нормальной и повышенной функциональной активностью.
• Ежедневное введение Солкосерила (40 мг/кг в/б) крысам с ЧМТ способствовало качественной и количественной нормализации морфологической структуры мозга животных.
• Лечебное действие препарата развивалось на 14-е сутки и было наиболее выраженным в случае его раннего применения, что свидетельствует о необходимости начала лечения при ЧМТ в остром периоде.
• Назначение Солкосерила может быть полезным в комплексной патогенетической терапии у больных с травматическим повреждением мозга.

Литература
1. Бульйон В.В., Хниченко Л.К., Сапронов Н.С. и др. Циклоферон и солкосерил в лечении дуоденальных язв у крыс // Эксп. клин. фармакол. - 2001. - Т. 64, № 6. - С. 41-44.
2. Карахан В.Б., Крылов В.В., Лебедев В.В. Травматические поражения центральной нервной системы // Болезни нервной системы / Под ред. Н.Н. Яхно, Д.Р. Штульман. - М.: Медицина, 2001. - 744 с.
3. Курако Ю.Л., Букина В.В., Перькова А.В. Морфофункциональные соотношения в патогенезе сотрясения головного мозга // Неврология и психиатрия. - Киев: Здоров’я, 1989. - С. 9-11.
4. Курако Ю.Л., Букина В.В. Легкая закрытая черепно-мозговая травма. - Киев: Здоров’я, 1989. - 136 с.
5. Лихтерман Л.Б., Потапов А.А., Кравчук А.Д. и др. Клиническая классификация и концептуальные подходы к лечению последствий ЧМТ // Вопр. нейрохирургии. - 1999. - № 3. - С. 3-6.
6. Макаров А.Ю. Последствия ЧМТ и их классификация // Неврол. журн. - 2001. - Т. 6, № 2. - С. 38-42.
7. Марусанов В.Е., Мирошниченко А.Г., Николау С.А. и др. Солкосерил в интенсивной терапии тяжелой черепно-мозговой травмы // Вестн. хир. им. И.И. Грекова. - 2000. - Т. 159, № 3. - С. 37-39.
8. Мякотных В.С., Тачанкина Н.З., Боровкова Т.А. Клинические, патофизиологические и морфологические аспекты отдаленного периода закрытой ЧМТ // Журн. неврол. и психиатр. им. Корсакова. - 2002. - Т. 102, № 4. - С. 61-65.
9. Никифоров А.С., Коновалов А.Н., Гусев Е.И. Клиническая неврология: Учебник: В 3 т. - М.: Медицина, 2002. - Т. II. - 792 с.
10. Руденко А.Ю., Башкирова Л.М. Солкосерил - новый препарат для патогенетического лечения пациентов с судорожными формами цереброваскулярной патологии // Лікарська справа. - 2003. - № 7. - С. 110-113.
11. Савченко А.Ю., Захарова Н.С., Степанов И.Н. Лечение последствий заболеваний и травм головного мозга с использованием фенотропила // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2005. - Т. 105, № 12. - С. 22-26.
12. Фомин П.Д., Заплавский А.В., Иванцов П.В. и др. Эффективность применения солкосерила после хирургического лечения острого кровоизлияния при гастродуоденальной язве // Клин. хир. - 1998. - Т. 12, № 1. - С. 6-8.
13. Шандра О.А., Годлевський Л.С., Волохова Г.О. Вплив ушкодження структур мозку каїновою кислотою на судорожні реакції тварин, що перенесли черепно-мозкову травму // Фізіол. журн. - 1993. - Т. 56, № 2–3. - С. 8-14.
14. Akaike A., Katsuki H., Kume T. Pharmacological and physiological proprieties of serofendic acid, a novel neuroprotective substance isolated form fetal calf serum // Life Sci. - 2003. - Vol. 74. - P. 263-269.
15. Babb T.L. Metabolic, morphologic and electrophysiologic profiles of human temporal lobe foci: An attempt at correlation // Adv. Exp. Med. Biol. - 1986. - Vol. 203. - P. 115-125.
16. Bullock R., Teasdale G.M. Head injuries-surgical management: Traumatic intracranial hematomas // R. Braakman (Ed.) Vinken and Bruyn’s Handbook of Clinical Neurology, Head Injury. - Elsevier, Amsterdam, 1991. - Vol. 24. - P. 249-298.
17. Gaetz M. The neurophysiology if brain injury // Clinical Neurophysiology. - 2004. - Vol. 115. - P. 4-18.
18. McIntosh T.K. Novel pharmacologic therapies in the treatment of experimental traumatic brain injury: a review // J. Neurotrauma. - 1993. - Vol. 10. - P. 215-261.
19. Minz M., Knowlton B., Myslobodsky M.S. Effect of nootropic solkoceryl on kainic acid induced excitotoxic brain injury // Pharmacol. Biochem. Behav. - 1993. - 45. - 55-58.