ультраструктурные изменения эпителиоцитов ворсинок

Известия Челябинского научного центра, вып. 2 (36), 2007
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
УДК 611.81
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭПИТЕЛИОЦИТОВ ВОРСИНОК
СОСУДИСТЫХ СПЛЕТЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА
ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ ПРЕЦЕРЕБРАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ
Т. М. Бабик
e-mail: babik@chelcom.ru
Челябинский государственный университет, г. Челябинск, Россия
Статья поступила 4 марта 2007 г.
Введение
Церебральный атеросклероз – наиболее частая причина развития хронической ишемии головного мозга [1, 2]. Данное патологическое состояние вызывает повреждение барьерной системы мозга [3], включающей в себя гематоэнцефалический, гематоликворный и ликвороэнцефалический барьеры [4]. Эпителий сосудистых сплетений желудочков головного мозга
является важнейшим элементом гематоликворного барьера, благодаря обеспечению им, наряду с фильтрацией, активного транспорта компонентов плазмы крови в спинномозговую жидкость и секреции в нее ряда веществ [5–8]. В доступной литературе отсутствуют сведения об
изменениях ультраструктурной организации хориоидального эпителия в результате атеросклероза прецеребральных артерий, что препятствует пониманию особенностей функционирования
гематоликворного барьера при данной патологии.
Цель настоящей работы – изучить изменения ультраструктурной организации эпителиоцитов ворсинок сосудистых сплетений бокового, III и IV желудочков головного мозга человека при
атеросклерозе прецеребральных артерий.
1. Методика исследования
Материалом исследования послужили сосудистые сплетения головного мозга, полученные
при аутопсии людей обоих полов зрелого возраста (52–60 лет) с атеросклерозом прецеребральных артерий (ПЦА) (внутренней сонной, основной, позвоночной) резко выраженной степени
(поражение более 50% интимы), с тяжелой степенью сужения просвета сосудов (более 1/2 просвета), смерть которых не была напрямую связана с данным заболеванием. Контрольную группу составили люди сопоставимого возраста, без видимых признаков сердечно-сосудистой патологии, погибшие от случайных причин.
Исследованы сосудистые сплетения бокового желудочка (ворсинчатая и гладкая части),
III желудочка и IV желудочка (средняя и латеральная части) головного мозга. Выделение отделов ворсинчатой части сосудистого сплетения бокового желудочка проводили по Е. В. Капустиной (1960). Были выделены 5 отделов: передний полюс, расположенный в области межжелудочкового отверстия; задний полюс, прилежащий к вершине нижнего рога желудочка; передний
и задний отделы, находящиеся в центральной части и нижнем роге желудочка; гломус (сосудистый клубок) – расширение сплетения в области коллатерального треугольника желудочка.
Фрагменты сосудистых сплетений фиксировали в 4% параформе на фосфатном буфере
(рH 7,4), дофиксировали в 1,5% растворе тетраоксида осмия, обезвоживали в этаноле и заливали в эпоксидные смолы. Срезы изготавливали на ультратоме УМТП-6. Полутонкие срезы
Изменения эпителиоцитов ворсинок сосудистых сплетений головного мозга человека
107
окрашивали 1% раствором метиленового голубого в 1% растворе тетрабората натрия. Ультратонкие срезы последовательно контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца, просматривали
и фотографировали в электронном микроскопе ПЭМ-100 при ускоряющем напряжении 75 кВ.
На электронных микрофотографиях при увеличении в 20 000 раз определяли количество
митохондрий на единицу площади цитоплазмы эпителиоцитов (10 мкм2) и удельную площадь
в цитоплазме митохондрий и гранулярной эндоплазматической сети методом точечного счета [9].
Для каждого показателя высчитывали среднее значение и его стандартную ошибку. Оценку значимости различий проводили по критерию Стьюдента. Различия считали значимыми при Р<0,05.
2. Результаты и обсуждение
Форма эпителиальных клеток, покрывающих ворсинки сосудистых сплетений, является
различной и во многом зависит от их локализации на поверхности ворсинок, представляющих
собой листовидные образования высотой 50–80 мкм. В области оснований ворсинок эпителиальные клетки, как правило, уплощены, в области боковых поверхностей ворсинок ширина и
высота эпителиоцитов приблизительно равны, а в области верхушек ворсинок клетки по форме
обычно приближаются к цилиндрическим. Учитывая, что в области верхушек ворсинок образующие ворсинки капиллярные петли имеют расширения и процессы транскапиллярного обмена веществ протекают наиболее интенсивно [10], логично предположить наличие зависимости
между высотой хориоидальных эпителиоцитов и уровнем продукции ими спинномозговой жидкости. Вероятно, различия формы и функциональной активности эпителиоцитов определяют
ультраструктурные особенности их строения, на основании которых данные клетки подразделяют на 3 типа (у кошек) [11]. Кроме того, отдельные эпителиоциты сосудистых сплетений выглядят как «светлые» и «темные». Последние меньшей величины, угловатой формы, с деформацией контуров. По современным данным [12], это клетки с интенсивным белковым синтезом,
обеспеченным суперэкспрессией амплифицированных генов.
Нами проводились ультраструктурные исследования «светлых» эпителиоцитов, расположенных в области верхушек ворсинок. Эти эпителиальные клетки в обычных условиях на своей
апикальной поверхности содержат большое количество микроворсинок и обычно несколько
ресничек, отходящих от базальных телец. От подлежащей соединительной ткани они отделены
хорошо выраженной базальной мембраной, образующей складки, что может быть связано с необходимостью увеличения площади ее обменной поверхности. Ядра крупные, центральнобазальной и базальной локализации, с диффузно расположенным хроматином. В ядре присутствуют 1–3 ядрышка. Большинство органелл находится в апикальной части цитоплазмы, комплекс Гольджи расположен в околоядерной области.
Среди органелл наиболее многочисленны митохондрии, хорошо развита гранулярная эндоплазматическая сеть (ГЭС). Количество митохондрий в 10 мкм2 цитоплазмы составляет
11,53–14,59, являясь наибольшим в переднем полюсе, переднем отделе и заднем полюсе сосудистого сплетения бокового желудочка (табл. 1). Удельная площадь в цитоплазме ГЭС равна
5,18–7,17%, митохондрий – 23,91–33,38%. Данные параметры между собой корреляционно связаны (r=0,389, р<0,05) и преобладают в переднем отделе, гломусе и заднем отделе сосудистого
сплетения бокового желудочка (табл. 2). В цитоплазме имеются пиноцитозные пузырьки, рибосомы, лизосомы, филаменты. В отдельных эпителиоцитах обнаруживаются пигментные включения, имеющие шаровидную или эллипсоидную форму и иногда достигающие размеров, превышающих размеры ядра клетки.
При атеросклерозе ПЦА происходят изменения ультраструктурной организации хориоидальных эпителиоцитов ишемического и дистрофического характера. Микроворсинки редуцируются, уменьшается количество ресничек. Наблюдается расширение зон межклеточных контактов, являющихся важнейшим структурным элементом гематоликворного барьера. Наряду
с этим в эпителии имеются места, где микроворсинки, реснички и межклеточные контакты изменены незначительно или не отличаются от нормальных. Величина ядер эпителиоцитов в целом уменьшается, хотя встречаются гипертрофированные ядра. В некоторых ядрах наблюдается конденсация хроматина, преимущественно в наружной части, ядерная оболочка образует
складки. Комплекс Гольджи претерпевает вакуолизацию.
Количество митохондрий в эпителиоцитах снижается на 2,17–23,32%, максимально – в переднем и заднем полюсах и переднем отделе сосудистого сплетения бокового желудочка. При
108
Т. М. Бабик
этом удельная площадь в цитоплазме митохондрий практически не меняется, так как наряду
с обычными появляются отдельные крупные митохондрии, что может быть компенсаторной реакцией на снижение их количества. Кроме того, часть митохондрий набухает, наблюдается их
вакуолизация, просветление матрикса и фрагментация крист. Происходит расширение просвета большинства цистерн ГЭС, ее удельная площадь в цитоплазме возрастает на 6,7–49,48%,
сильнее всего в переднем полюсе и гладкой части сосудистого сплетения бокового желудочка
и сосудистом сплетении III желудочка. Одновременно сокращается количество рибосом, связанных с мембранами ГЭС.
Таблица 1
И з м ене н ие к о л ичес т в а мито хо ндр и й эпителио цитов в орс инок
сос удис тых с пле те н ий (СС) го ло вного мозг а ч е лов е ка
п р и а терос клер озе пр еце ребр аль ны х ар те рий ( ПЦ А) ( М+ m)
СС желудочков головного мозга,
их части и отделы
СС бокового желудочка:
Передний полюс
Передний отдел
Гломус
Задний отдел
Задний полюс
Гладкая часть
СС III желудочка
СС IV желудочка:
Средняя часть
Латеральная часть
Количество митохондрий в 10 мкм2
Контрольная
Атеросклероз
группа, n=5
ПЦА, n=5
14,59+1,12
13,43+1,05
12,61+0,93
12,17+1,14
13,85+1,03
11,53+0,89
11,94+1,01
11,21+0,85∗
10,35+0,81∗
10,59+0,95
10,48+0,80
10,62+0,91∗
11,28+1,06
11,57+0,92
13,15+1,11
12,49+1,14
11,65+0,99
11,33+1,05
Примечание. ∗ р<0,05 по сравнению с контрольной группой.
Таблица 2
И з м ене н ие удельной п л о ща д и мито хо ндр ий
и г ра н у ля рн о й э н до плаз ма тич ес ко й сети (ГЭС )
эпителиоцитов в орс ино к сос удис ты х с пле те н и й (СС)
г о лов но го м оз га че лов ека при ате рос клероз е пре цер ебр аль ных а р тер и й ( ПЦА ) (М+m)
СС желудочков головного
мозга, их части и отделы
СС бокового желудочка:
Передний полюс
Передний отдел
Гломус
Задний отдел
Задний полюс
Гладкая часть
СС III желудочка
СС IV желудочка:
Средняя часть
Латеральная часть
Удельная площадь в цитоплазме, %
Митохондрий
ГЭС
Контрольная
Атеросклероз
Контрольная
Атеросклероз
группа, n=5
ПЦА, n=5
группа, n=5
ПЦА, n=5
30,70+2,40
33,02+2,68
33,38+2,87
32,82+2,83
32,33+2,91
28,30+2,25
30,24+2,73
28,08+2,12
27,48+2,07
29,61+2,28
29,87+2,23
31,12+2,42
27,83+2,13
29,57+2,33
5,74+0,65
6,62+0,71
6,72+0,86
7,17+0,94
6,29+0,73
5,67+0,52
5,18+0,55
8,58+1,03∗
8,08+0,94
7,23+0,83
7,65+0,90
7,82+0,95
8,34+1,01∗
7,71+0,93∗
27,48+2,18
23,91+1,94
23,42+1,97
22,81+1,78
6,55+0,69
6,08+0,81
7,61+0,84
8,29+1,07
Примечание. ∗ р<0,05 по сравнению с контрольной группой.
Данные ультраструктурные изменения хориоидального эпителия ведут к нарушению его
функций (барьерной, транспортной, секреторной) и ухудшению ликвородинамики. Вместе с тем,
неодинаковая степень деструкции ультраструктур в отдельных клетках может свидетельствовать о том, что патологический процесс еще не достиг выраженной стадии своего развития [13]
и эпителиоциты обладают различной функциональной активностью.
Изменения эпителиоцитов ворсинок сосудистых сплетений головного мозга человека
109
Заключение
Таким образом, форма хориоидальных эпителиоцитов различна и связана с их локализацией на поверхности ворсинок. В обычных условиях морфометрические параметры ультраструктур эпителиальных клеток имеют наибольшую величину в сосудистом сплетении бокового
желудочка головного мозга. При атеросклерозе ПЦА происходят изменения ультраструктурной
организации эпителиоцитов ишемического и дистрофического характера, количество митохондрий снижается в среднем на 13,92%, при этом их удельная площадь практически не меняется,
удельная площадь ГЭС возрастает в среднем на 28,73%. Степень выраженности данных ультраструктурных изменений неодинакова как в сосудистых сплетениях различных желудочков головного мозга, так и в отдельных клетках в пределах одного сосудистого сплетения или его
части.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Верещагин Н. В., Моргунов В. А., Гулевская Т. С. Патология головного мозга при атеросклерозе
и артериальной гипертонии. М.: Медицина, 1997. 288 с.
Кухтевич И. И. Церебральный атеросклероз. М.: Медицина, 1997. 184 с.
Беляева И. А., Гусев Е. И., Чехонин В. П. и др. Гематоэнцефалический барьер // Журн. неврол. и психиатр. 1999. № 8. С. 57–62.
Кассиль Г. Н. Гематоэнцефалический барьер. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 408 с.
Коржевский Д.Э. Структурные основы становления гематоликворного барьера у человека // Успехи
физиол. наук, 2002. Т. 33, № 4. С. 43–52.
Brown P. D., Davies S. L., Speake T., Millar I.D. Molecular Mechanisms of Cerebrospinal Fluid Production //
Neuroscience, 2004. V. 129, № 4. P. 957–970.
Herbert J., Wilcox J. N., Pham K. T. et al. Transthyretin: a Choroid Plexus-Specific Transport Protein in
Human Brain. The 1986 S. Weir Mitchell award // Neurology, 1986. V. 36, № 7. P. 900–911.
Redzic Z. B., Segal M. B. The Structure of the Choroid Plexus and the Physiology of the Choroid Plexus
Epithelium // Adv. Drug. Deliv. Rev., 2004. V. 56, № 12. P. 1695–1716.
Беляева И. А., Гусев Е. И., Чехонин В. П. и др. Гематоэнцефалический барьер // Журн. неврол. и психиатр., 1999. № 8. С. 57–62.
Чернух А. М., Александров П. Н., Алексеев О. В. Микроциркуляция. М.: Медицина, 1984. 432 с.
Константиновский Г. А., Стеченко Л. А. Ультраструктура ворсинок сосудистых сплетений боковых
желудочков головного мозга у кошки // Арх. анат., 1983. Т. 85, № 7. С. 45–50.
Калимуллина Л. Б. К вопросу о «темных» и «светлых» клетках // Морфология, 2002. Т. 122, № 4.
С. 75–80.
Саркисов Д. С., Втюрин Б. В. Электронная микроскопия деструктивных и регенераторных внутриклеточных процессов. М.: Медицина, 1967. 224 с.