В.А. Глухов, А.М. Бутенко, Н.В. Хуторецкая, В.Ф. Ларичев.
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В НЕЙРОНАХ ЗАДНИХ РОГОВ СПИННОГО МОЗГА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ВОСПРОИЗВЕДЕНИИ ЛИХОРАДКИ ЗАПАДНОГО НИЛА
Лаборатория морфологии и иммуногистохимии ВНЦ РАМН и АВО, НИИ вирусологии РАМН им. Д.И. Ивановской.
Известно, что в настоящее время среди населения в России, странах Европы, Азии, Африки, Северной Америки одной из актуальных медицинских проблем является лихорадка Западного Нила (ЛЗН) [1,2,4,11,13,14]. Вспышки лихорадки Западного Нила протекают в большинстве случаев с развитием серозного менингоэнцефалита и охватывают в короткий срок значительные группы населения [2,3,5,6].
Начиная с 1999 года на территории Волгоградской области стали регистрироваться многочисленные случаи заболеваемости лихорадкой Западного Нила [1,2,3,5]. Актуальность изучения морфогенеза лихорадки Западного Нила на сегодняшний день связана также с развитием трансплантологии и гемотрансфузиологии [10,11,12].
При экспериментальном воспроизведении лихорадки Западного Нила путём внутрибрюшинного заражения мышей [3,4,5,6,7,8] в различных отделах головного и спинного мозга на светооптическом уровне были обнаружены выраженные дистрофические изменения в нейронах и глиальных клетках, а также наблюдалось повреждение гематоэнцефалического барьера. Модель подкожного инфицирования вирусом Западного Нила более приближена к природному заражению [9]. Несмотря на накопленный материал по данной проблеме, многие вопросы этиологии, патогенеза, выраженности морфофункциональных изменений в задних рогах спинного мозга при подкожном инфицировании вирусом Западного Нила остаются малоизученными.
Цель исследования. Охарактеризовать закономерности морфофункциональных изменений в нейронах задних рогов спинного мозга при экспериментальном воспроизведении лихорадки Западного Нила.
Методика исследования. Экспериментальные исследования проводили в условиях лаборатории биологии и индикации арбовирусов НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН (заведующий лабораторией профессор А.М. Бутенко). В работе использовали белых мышей-самцов массой 10±2 г в возрасте 30 суток, которые были заражены вирусом Западного Нила (ЗН), астраханский штамм (Астр 901) подкожно в разведении 10-2 0,3 мл. Заболевших животных с выраженной клинической симптоматикой лихорадки Западного Нила, выводили из эксперимента на 7 сутки эксперимента (период разгара - 10 животных) под эфирным наркозом в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Контролем служили ложноинфицированные животные, которым подкожно вводили 0,3 мл 0,9% раствора хлорида натрия (10 животных).
Образцы головного и спинного мозга фиксировали в нейтральном забуференном 10% формалине с дальнейшим изготовлением парафиновых срезов толщиной 4-6 мкм, которые окрашивали по стандартным методикам гематоксилином и эозином, тионином по методу Ниссля. Микрофотосъемку гистологических препаратов проводили на микроскопе «Micros» (Austria) цифровой фотокамерой «Olympus» (Japan). Фиксацию кусочков головного и спинного мозга для электронно-микроскопического исследования размером до 1 мм3 проводили в течение 12 часов в 4 % растворе параформа на 0,1М какодилатном буфере с последующей постфиксацией в течение 2 часов в 1 % растворе тетраокиси осмия на 0,1М какодилатном буфере (рН = 7,4) при температуре +4 С0, затем материал подвергали дегидратации в спиртах возрастающей концентрации и заливали в смесь эпона и аралдита. Ультратонкие срезы толщиной 50-90 нм получали на ультрамикротоме LKB-8800 и монтировали на медные сетки. После контрастирования в 2,5%-м растворе уранилацетата на 50о этаноле в течение 40 минут и 0,3%-м растворе цитрата свинца в течение 20 минут срезы изучались в электронном микроскопе Tesla BS-500 при ускоряющем напряжении 60 кВ. Фотодокументирование проводили с использованием фотопластинок «Для ядерных исследований». Электронные микрофотограммы изготавливали на фотографической черно-белой бумаге «Унибром 160 БП».
На фронтальных срезах головного и спинного мозга с помощью системы анализа изображений, программы «Видеотест-Морфо-4» (Россия) определяли следующие морфометрические показатели: удельная площадь перикарионов нейронов и нейропиля, площадь перикарионов нейронов, их ядер и цитоплазмы, рассчитывали отношение удельной площади перикарионов нейронов к нейропилю, ядерно-цитоплазматическое отношение.
Результаты собственных исследований и их обсуждение. При морфологическом исследовании нейронов задних рогов спинного мозга заболевших животных на седьмые сутки эксперимента наблюдался выраженный перицеллюлярный отёк. Выявлялись признаки экссудативного (серозного, а в некоторых случаях серозно-геморрагического) и продуктивного воспаления. В цитоплазме перикарионов части нейронов при окраске по методу Ниссля отмечались явления умеренного гиперхроматоза, что сопровождалось сморщиванием нейронов, появлением признаков кариопикноза, кариорексиса и кариолизиса. В других нейронах обнаруживались признаки набухания и вакуолизации цитоплазмы. В ядрах нейронов встречались интенсивно базофильные включения, располагавшиеся свободно и ассоциированные с ядрышком. Обнаруживались выраженные нарушения кровообращения в сосудах микроциркуляторного русла, явления периваскулярного отёка, серозного экссудата в белом и сером веществе, очаги плазматического пропитывания. В единичных случаях отмечались кровоизлияния диапедезного характера, что свидетельствует о развитии серозно-геморрагического воспаления.
При электронно-микроскопическом исследовании нейронов задних рогов спинного мозга заболевших животных на седьмые сутки эксперимента в перикарионах нейронов наблюдались признаки внутриклеточного отёка, в цитоплазме обнаруживались в значительном количестве свободные рибосомы, выявлялись вакуоли различных размеров с содержимым низкой электронной плотности. Выявлялись митохондрии различных размеров с признаками набухания, кристы которых были частично сохранены. Обнаруживалось увеличение содержания гетерохроматина, встречались гипертрофированные ядрышки неправильной формы.
В белом веществе в миелиновых волокнах наблюдались признаки вакуолизации аксоплазмы. В некоторых аксонах вакуолизация захватывала большую часть аксоплазмы. В более сохранных аксонах в центральных отделах обнаруживались митохондрии со слабовыраженными дистрофическими изменениями, а также мелкие везикулы с содержимым умеренной электронной плотности. Отмечалось разрыхление и деструкция миелиновой оболочки в значительной части нервных волокон.
При морфометрическом исследовании нейронов спинного мозга в задних рогах значимое увеличение площади перикарионов нейронов наблюдалось на 2 сутки на 20,0% (при Р0,05), на 7 сутки - на 32,4% (при Р0,05), на 14 сутки - на 33,6% (при Р0,05) по сравнению с контролем, наблюдалось увеличение средней площади цитоплазмы перикарионов нейронов к 7 суткам на 62,8% по сравнению с контролем, а также увеличение средней площади ядер нейронов ко 2 суткам на 15,9%, к 7 суткам - на 18,8% (при Р0,05), а к 14 суткам - на 13,7% по сравнению с контролем (табл. 1).
Таблица 1
Изменения морфометрических параметров нейронов задних рогов спинного мозга в различные периоды ЛЗН
Морфометрические параметры
|
1 группа контроль
|
2 группа (2 сутки эксперимента) инкубационный период
|
3 группа (7 сутки эксперимента) период разгара
|
4 группа (14 сутки эксперимента) период реконвалесценции
|
Средняя площадь перикариона нейрона, мкм2
|
52,89+4,99
|
88,17+3,48*
|
93,44+6,57*
|
92,87+5,61*
|
Средняя площадь ядра нейрона, мкм2
|
18,14+2,36
|
24,72+1,54**
|
33,94+2,20
|
28,70+2,50
|
Средняя площадь цитоплазмы перикариона, мкм2
|
34,46+2,88
|
59,46+2,26
|
68,14+4,86
|
59,50+3,62
|
Ядерно-цитоплаз-
матическое
отношение, число
|
0,47+0,02
|
0,52+0,03
|
0,36+0,02
|
0,57+0,03
|
Обнаруженные нами структурные изменения в различных отделах центральной нервной системы при экспериментальном моделировании лихорадки Западного Нила путем подкожного заражения свидетельствуют о возникновении наиболее выраженных обратимых и необратимых изменений в нейронах спинного мозга у животных с клиникой ЛЗН, умерших на 7 сутки заболевания.
ЛИТЕРАТУРА
Григорьева Н.В. Патоморфология органов и систем при лихорадке Западного Нила (клинико-экспериментальное исследование): Дисс…докт. мед. наук.- Волгоград, 2005.
Лихорадка Западного Нила: по материалам вспышек в Волгоградской области в 1999-2002 гг./ Львов Д.К. и др. – Волгоград, 2004.
Писарев В.Б., Григорьева Н.В., Петров В.А., Бутенко А.М. Патоморфология лихорадки западного Нила. // Архив патологии.- 2004 - №5.-С.15-18.
Писарев В.Б., Смирнов А.В., Почепцов А.Я., Шмидт М.В., Глухов В.А. Ультраструктурная характеристика нейронов и элементов гематоэнцефалического барьера продолговатого мозга при моделировании вирусного энцефалита // Бюллетень волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области.- 2006 - №3.-С.11-13.
Писарев В.Б., Бутенко А.М. Смирнов А.В., Хуторецкая Н.В. Почепцов А.Я., Шмидт М.В., Глухов В.А. Ультраструктурная изменения в нейронах головного мозга при экспериментальном воспроизведении лихорадки Западного Нила // Бюллетень волгоградского научного центра РАМН и Администрации Волгоградской области.- 2008.- №1.-С.21-24.
Шмидт М.В., Писарев В.Б., Смирнов А.В., Бутенко А.М. Морфологическая реакция астроцитов различных отделов головного мозга мышей при моделировании лихорадки Западного Нила // Архив патологии.- 2006.- Т. 68, №4.-С.25-27.
Шмидт М.В. Морфологическая характеристика гематоэнцефалического барьера при экспериментальном воспроизведении лихорадки Западного Нила // Дис. … канд. мед наук. – В., 2006.
Cantile C., Di Guardo G., Eleni C., Arispici M. Clinical and neuropathological features of West Nile virus equine encephalomyelitis in Italy // Equine Vet.- 2000, № 32.-Р.31-35.
Crichlow R., Bailey J., Gardner C. Cerebrospinal Fluid Neutrophilic Pleocytosis in Hospitalized West Nile virus Patients // The Journal of the American Board of Family Practice.- 2004, № 17.-Р.470-472.
Del Piero F., Wilkins P.A., Dubovi E.J., Biolatti B., Cantile C. Clinical, pathological, immunohistochemical, virological findings of eastern equine encephalitis in two horses. // Vet. Pathol.- 2001, №38.-Р.451-456.
Dai J., Wang P., Bai F., Town T., Fikrig E. ICAM-1 participates in
the entry of West Nile virus into the central nervous system. // J. Virol.- 2008, №6.-Р. 4164-8.
Guarner J., Shieh W.J., Hunter S., Paddock C.D., Morken T., Campbell G. L., Marfin A. A., Zaki S. R. Clinicopathologic study and laboratory diagnosis of 23 cases with West Nile virus encephalomyelitis // Hum. Pathol.-2004, №35.-Р.983-990.
Samuel M.A., Morrey J.D., Diamond M.S. Caspase 3-Dependent Cell Death of Neurons Contributes to the Pathogenesis of West Nile Virus Encephalitis // Journal of Virology.- 2007.- Vol. 81, № 6.-P. 2614-2623.
Shrestha B., Gottlieb D., Diamond M.S. Infection and Injury of Neurons by West Nile Encephalitis Virus. // J. Virol.- 2009.- Vol.77, №24. –Р.13203-13213.
|