БЮЛЕТЕНЬ

УДК 616-08+616.8-009-085.851.8:616-018:616.831-005.4-092.9.259

Лікувально-відновний вплив експериментальної
нейротрансплантації на структуру тканини ішемізованого мозку

Цимбалюк В.І., Цімейко О.А., Носов А.Т., Бондар Л.В.

Інститут нейрохірургії ім.акад.А.П.Ромоданова АМН України, м.Київ, Україна

Ключові слова: ішемія мозку, трансплантація ембріональної нервової тканини, лікування.

В результаті гострого порушення мозкового кровообігу (ГПМК) навколо зони загинувших від ішемії клітин завжди залишається велика ділянка ( "пенумбри") нервових клітин, що знаходяться в стані парабіозу [10]. При збільшенні або відновленні кровопостачання до фізіологічно нормальних величин клітини цієї ділянки відновлюють свою біоелектричну активність, при цьому клінічно констатується зменшення або зникнення неврологічного дефіциту [4]. В інших умовах спостерігається подальша загибель нейроцитів з утворенням мозкового рубця, який складається переважно з глії, котра потребує в 5 разів менше кисню [6].

Тому сучасна тактика консервативного лікування ішемії мозку базується на збільшенні об'ємного кровообігу в ушкодженій ділянці шляхом найшвидшого залучення до кровопостачання природних колатералей, а оперативного - на реканалізації привідного артеріального русла або створенні штучного обхідного кровопостачання [4,7]. Однак адекватна сітка природних анастомозів формується протягом перших 3-4 тиж після судинної катастрофи [8], а застосування хірургічних методів у гострий період ішемічного інсульту проблематичне і дискутабельне. Повна компенсація кровопостачання по системах природних та штучних анастомозів у клінічних умовах практично не відзначається [3].

Це примушує шукати нові методи лікування для зменшення морфологічних та клінічних пошкоджень нервової системи при ГПМК.

Перспективним напрямком відновлення втрачених функцій мозку є трансплантація ембріональної нервової тканини (ТЕНТ). Експериментально доведено здібність нейротрансплантатів (НТ) зменшувати вираженість гліозу у пошкодженій ділянці мозку за рахунок захисту від некротично-дегенеративних змін [2], посилення процесів регенерації тканин [5]. У клінічній практиці підтверджено високу лікувальну ефективність ТЕНТ при таких тяжких станах, як дитячий церебральний параліч [9], паркінсонізм [13], черепно-мозкова травма [1,15], апалічний синдром [9].

Перші дані про обнадійливі результати ТЕНТ до зони ішемії головного мозку були опубліковані на початку 90-х років [11,12,14]. Однак імплантацію донорської тканини проводили не в гострий період, а це означає, що вплив НТ на тканину мозку був вивчений недостатньо.

Ми вважаємо, що застосування ТЕНТ у гострій стадії порушення мозкового кровообігу відповість на ряд принципово важливих теоретичних питань як патогенезу самої ішемії мозку, так і впливу ембріональної нервової тканини при цій патології. Експериментальна спрямованість роботи обумовлюється, по-перше, необхідністю вивчення явищ та процесів, інформація про які може бути отримана тільки дослідницьким шляхом, по-друге, ситуаціями, коли попередня постановка експерименту є необхідною умовою проведення ідентичних досліджень у клініці.

Матерiали i методи. Робота виконана на 102 безпорiдних бiлих щурах-самцях, що залишались живими пiсля моделювання тромбоемболiчної iшемiї одної (запланованої) півкулі мозку за розробленою нами оригінальною методикою. Мор-фологiчнi дослiдження проводили на 50 тваринах: 25 щурів, які зазнали ішемічного ушкодження правої гемісфери, склали контрольну групу, іншим 25 щурам виконано імплантацію ембріональної нервової тканини в безсудинну ділянку сенсомоторної зони ураженої півкулі через 10-12 год після моделювання ГПМК.

Для порiвняльного динамiчного морфо-логiчного дослiдження змiн тканини мозку щурiв з експерименту виводили по 5 тварин основної та контрольної груп через 2 та 7 дiб, 1, 3 і 6 мiс вiд початку експеримента.

Щурів умертвляли передозуванням наркотичних препаратів. Одразу ж пiсля декапiтацiї протягом 5 хв забирали тканину головного мозку в ділянці сенсомоторної зони кори пiвкуль. Для прицільного ультратомування і більш поглибленої оцінки одержаних даних з епоксидних блоків виготовляли напівтонкі зрізи товщиною 1000 А, забарвлювали їх метиленовим синім та піронином і досліджували за допомогою світлооптичного мікроскопа.

При аналізі отриманих даних насамперед необхідно було виходити з головної мети даного дослідження, а саме визначити вплив імплантації ЕНТ на морфофункціональний стан тканини головного мозку в цілому й ураженій півкулі зокрема після ініціації ішемічного інсульту. Цей аналіз можна провести, порівнюючи отримані морфометричні показники про кількісний стан клітин і ступінь їх ураження після моделювання ішемічного інсульту і імплантації ЕНТ у постішемічний період.

Нами виявлено, що при індукованому інсульті в ураженій півкулі відразу ж зменшується кількість клітинних елементів за рахунок їх руйнування. Найбільш різке зменшення кількості клітин спостерігається на 7-му добу після моделювання інсульту і складає 70% від початкового рівня, тобто цей показник зменшується в 1,4 разу порівняно з нормою. При імплантації ЕНТ загальна кількість клітинних елементів зменшується приблизно у таких же параметрах. Проте, слід зазначити, що при імплантації ЕНТ через 2 доби спостерігається досить різке зменшення загальної кількості клітин, що пов'язано з травматичною дією оперативного втручання на зону досліджуваної ділянки мозку. Через 1 міс після імплантації ЕНТ загальна кількість клітинних елементів порівняно з 7-ою добою після початку експерименту, коли було зафіксовано найбільше зменшення кількості клітинних елементів, зростає в 1,2 разу. В той же час при ішемічному інсульті без застосування імплантації ЕНТ кількість клітин практично не змінюється. Через 3 міс після постановки експерименту відбувається збільшення кількості клітинних елементів при індукованому інсульті без імплантації ЕНТ у 1,1 разу, а при імплантації ЕНТ - у 1,25 разу. В наступний термін (6 міс після імплантації ЕНТ) загальна кількість клітинних елементів наближається до нормального рівня (95,0±3,8 при нормі 98,0±4,0). Це свідчить про те, що через 6 міс при застосуванні імплантації ЕНТ практично повністю відновлюється структурна цілість ураженої частини головного мозку, в той час як без імплантації ЕНТ дефіцит клітинних елементів складає близько 20% від рівня норми.

У сенсомоторній зоні кори ураженої півкулі кількість нейронів, що дистрофічно змінились, через 2 доби після моделювання інсульту збільшується більш ніж у 3 рази. Через 7 діб після моделювання інсульту кількість змінених нейронів зростає в 5 разів порівняно з нормою і складає 40,0±3,5 клітин при нормі 98,0±5,0, тобто більш ніж 40% загальної кількості клітин частково або цілком руйнуються. Через 3 міс після експерименту кількість дистрофічно змінених нейронів у зв'язку з їх частковим або повним відновленням зменшується порівняно з 7-ю добою експерименту в 1,6 разу, а через 6 міс індекс зменшення складає вже 2,6 разу порівняно з 7-ю добою і дорівнює 15,0±1,5. Це майже в 3 рази вище початкового рівня. У перші 2 доби після імплантації ЕНТ у сенсомоторній зоні кори ураженої півкулі спостерігається збільшення кількості дистрофічно змінених нейронів у середньому на 10% порівняно з ішемією без імплантації ЕНТ, що, імовірно, пов'язано з травматичними ураженнями тканини головного мозку під час хірургічної процедури. Через 7 діб після імплантації ЕНТ кількість дистрофічно змінених нейронів залишається на рівні 2-ї доби після імплантації ЕНТ, але цей показник на 13% нижче, ніж без імплантації. Через 3 міс після імплантації ЕНТ кількість дистрофічно змінених нейронів наближається до нормальних показників і більш ніж у 2 рази нижче, ніж у цей же термін без імплантації. Через 6 міс після імплантації ЕНТ кількісні показники щодо дистрофічно змінених нейронів практично нормалізуються, у той час як через 6 міс після моделювання інсульту без наступної імплантації ЕНТ кількість дистрофічно змінених нейронів перевищує контрольний рівень майже в 2 рази. Статистична обробка даних засвідчила, що ці зміни були вірогідними.

Динаміка зміни кількості інтактних нейронів деякою мірою корелює зі змінами кількості дистрофічно змінених нейронів. Це взаємозалежні процеси: дистрофічно змінені нейрони поступово переходять у розряд інтактних нейронів. Так, найбільш різке зменшення кількості інтактних нейронів спостерігається в перші 7 діб після постановки експерименту, а індекс зменшення кількості інтактних нейронів при моделюванні ішемічного інсульту без імплантації ЕНТ знижується майже в 4 рази і складає 20,0±3,0 при нормі 78,0±4,0. Після імплантації ЕНТ індекс зменшення кількості інтактних нейронів становив 2,6. Через 3 міс після ТЕНТ у зв'язку з відновленням дистрофічно змінених нейронів значно збільшується кількість інтактних нервових клітин, які в 1,8 разу перевищують кількість інтактних нейронів у сенсомоторній зоні кори ураженої півкулі без ТЕНТ, а через 6 міс після імплантації ЕНТ кількість інтактних нейронів наближається до нормальних показників, у той час як при моделюванні ішемічного інсульту без імплантації ЕНТ цей індекс у 1,5 разу нижче.

Дуже важливим, на наш погляд, є питання про динаміку зміни кількості гліальних клітин, оскільки ці клітини виконують при ушкодженні головного мозку 2 важливі функції - трофічну і замісну. Через 2 доби після постановки експерименту (як без ТЕНТ, так і після неї) кількість гліальних клітин зменшується в середньому в 1,5-2 рази порівняно з нормою і практично не змінюється або змінюється дуже незначно через 7 діб після постановки експерименту. Різке збільшення кількості гліальних клітин відбувається через 1 міс після постановки експерименту. При інсульті кількість гліальних клітин у сенсомоторній зоні ураженої півкулі збільшується в 3,1 разу, а після імплантації ЕНТ - у 2,5 разу. Тобто, уже через 1 міс в ураженій півкулі головного мозку наростають явища гліозу. Протягом 3 міс після постановки експерименту кількість гліальних клітин як без імплантації ЕНТ, так і з ТЕНТ залишається постійною. Лише через 6 міс після моделювання інсульту спостерігається зменшення кількості гліальних клітин при моделюванні інсульту без ТЕНТ до 20,0±2,0, що в 2,5 разу вище, ніж у нормі, а при імплантації ЕНТ - до 15,0±2,1, що майже в 2 рази вище, ніж у нормі. Збільшення кількості гліальних клітин у початковий період експерименту є, найімовірніше, замісним чинником, оскільки гине значна частина нейронів, а в місцях їх загибелі або випадання розвивається посилена гліальна реакція, яка зумовлює утворення гліального рубця. Імплантація ЕНТ дещо стримує явища гліозу, проте і при її застосуванні утворення гліального рубця не вдасться уникнути.

І, нарешті, дуже важливим є питання про морфофункціональний стан мікроциркуляторного судинного русла. Одним із показників застійного порушення мозкового кровообігу слід вважати зміни діаметру мікросудин. Найбільш значне розширення просвіту значної частини мікросудин спостерігається на 7-му добу після постановки експерименту. Їх діаметр становить 16,5±2,0 , що в 2 рази перевищує нормальний рівень. При імплантації ЕНТ найбільш значне розширення просвіту мікросудин спостерігається на 2-гу добу експерименту. Індекс розширення просвіту мікросудин складає 1,75 разу. У наступні терміни після імплантації ЕНТ, починаючи вже з 7-ї доби експерименту, фіксується зменшення діаметру мікросудин, який вже через 6 міс практично наближається до нормальних показників і складає 9,0±1,2 при нормі 8,0±1,5. При індукованому інсульті без імплантації ЕНТ навіть через 6 міс визначаються залишкові прояви порушеного внутрішньомозкового кровообігу, оскільки просвіт значної кількості мікросудин залишається розширеним майже в 1,4 разу порівняно з нормою.

Отримані дані свідчать про те, що імплантація ЕНТ значною мірою стабілізує систему мікроциркуляторного судинного русла ураженої ділянки головного мозку, поліпшує мозковий кровообіг, сприяючи відновленню структурної цілості клітинних елементів головного мозку.

Список літератури

1. Влияние трансплантации эмбриональной ткани и суспензии клеток эмбриональной нервной ткани на морфофункциональное состояние головного мозга после тяжелой черепно-мозговой травмы/ Носов А.Т., Зозуля Ю.А., Цымбалюк В.И. и др. //Макро- и микроуровни организации мозга в норме и патологии: Материалы симпозиума .- М., 1992.- С.112.

2. Влияние ТЭНТ на структурные изменения в мозгу крыс после ЧМТ/ Лосева Е.В., Цымбалюк В.И., Пичкур Л.Д., Брагина А.Г. //Нейрофизиология.- 1996.- N5-6.- С.350-360.

3. Зарецкая И.Х. Об атипичных формах закупорки средней мозговой артерии //Журн. невропатологии и психиатрии им.С.С.Корсакова.- 1968.- N9.- С.1237-1276.

4. Зозуля Ю.А. Диагностика и хирургическое лечение атеросклеротических нарушений мозгового кровообращения // Журн. АМН України.- Т.2, N2.- С. 243-256.

5. Полежаев Л.В., Александрова М.А. Трансплантация ткани мозга в норме и патологии.- М.:Наука, 1986.- С.151.

6. Полковников Ю.Ф. Морфофункциональная характеристика рибонуклеинового обмена нейронов при ишемической патологии мозга: Автореф.дис. …канд.мед.наук. - Симферополь,1987.- 19 с.

7. Ромоданов А.П., Зозуля Ю.А., Педаченко Г.А. Сосудистая нейрохирургия.- К. Здоровье,1990.- С.183.

8. Савич В.И. Патологические изменения экстра- интракраниальных артерий и инфаркт мозга.- Минск: Беларусь,1987.- 144 с.

9. Цымбалюк В.И., Пичкур Л.Д., Мартынюк В.Ю. Нейротрансплантация в лечении последствий апаллического синдрома //I съезд нейрохирургов Рос. Фед.: Тез.докл.- Екатеринбург, 1995.- С.317-318.

10. Astrup J., Siesjo B., Symon L. Theresholds in cerebral ischemia. The ischemic penumbra // Stroke.- 1981.-V.2.-P.723-725.

11. Grabowski M., Johansson B.B., Brundin P. Survival of fetal neocortical grafts implanted in brain infarcts of adult rats: the influence of postlesion time and age of donor tissue / Experimental Neurology.-1994.- V.127, N1.- P.126-136.

12. Hodges H., Nelson A., Virley D., Kershaw T.R., Sinden J.D. Cognitive deficits induced by global cerebral ischaemia: prospects for transplant therapy // Pharmacology, Biochemistry & Behavior. -1997.- V.56, N4.- P.763-780.

13. Lindvall O., Rehnckona, Brudin D. et al. Neural transplantation in Parkinson's disease: the swedish experience // Abstract's of Cambridge.-1989.- P.63.

14. Nishino H., Czurko A., Onizuka K., Fukuda A., Hida H., Ungsuparkorn C., Kunimatsu M., Sasaki M., Karadi Z., Lenard L. Neuronal damage following transient cerebral ischemia and its restoration by neural transplant. Neurobiology.-1994.- V.2, N3.-P.223-234.

15. Tsymbaliuk V.I., Pichkur L.D., Scherba I.N., Rasskazov S.Y. Embryonic Neocortical Grafts in Experimental traumatic brain injury and the first clinical trial // Sump. off Interdisciplinaru Neurosurgical aspects: Abstracts, 1996, Kuwait. -P.20.

Лечебно-восстановительное влияние
экспериментальной нейротрансплантации на структуру ткани
ишемизированного мозга

Цымбалюк В.И., Цимейко О.А., Носов А.Т., Бондарь Л.В.

Определены основные особенности взаимоотношений донорской и реципиентной нервной ткани в условиях экспериментальной ишемии. На основе светооптической микроскопии зафиксировано лечебно-восстановительное влияние трансплантации эмбриональной нервной ткани на динамику и качество регенеративных процессов, происходящих в нейроцитах, которые пострадали в результате острого нарушения мозгового кровообращения.

The beneficial effect of experimental neurotransplantation on ischemic damage brain

Tsymbaliuk V.I., Tsymeiko O.A., Nosov A.T., Bondar L.V.

It was discovered the main relationship between host and donors brain tissue in experimental ischemic model.

Received ultrastructural evidences of beneficial role of brain tissue transplantation on reparation processes in ischemical damages.