МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕСТРОЙКА СОСУДИСТОГО РУСЛА НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ КРЫС ПОСЛЕ ПЕРЕРЕЗКИ СПИННОГО МОЗГА

 

Травматическое повреждение спинного мозга остается серьезной и чрезвычайно сложной проблемой современной медицины. Эта категория пострадавших составляют от 1 до 4% от общего числа больных с различными видами травм [1, 2].

К числу наиболее тяжелых и частых осложнений, развивающихся при повреждении спинного мозга, относятся нейротрофические и сосудистые нарушения, одним из проявлений которых являются пролежни мягких тканей. По данным отечественных и зарубежных авторов, они появляются у подавляющего большинства больных (до 90%). Присоединение вторичной инфекции и иных неблагоприятных факторов вызывают нарушение иммунного статуса больного, способствуют появлению гнойных ран, абсцессов, остеомиелита, вызывают развитие тяжелого септического состояния, сопровождающегося интоксикацией, анемией, потерей белка и электролитов. Пролежни препятствуют проведению ранних реабилитационных мероприятий, из-за них могут откладываться чрезвычайно нужные больному оперативные вмешательства на спинном мозге [3]. Описанные нарушения микроциркуляции у больных перенесших травму спинного мозга в 20–25 процентов случаев приводят к летальному исходу [1].

Как известно, никакие успешные клинические исследования в лечении травм, в том числе спинномозговых, у людей невозможны без предшествующих исследований на животных с использованием моделей травмы. Исходя из этого, стандартизация модели травмы спинного мозга поможет более подробно изучить биологические и молекулярные процессы, происходящие при травме спинного мозга, и помогут создать платформу для оценки эффективности методов лечения [4, 5].

В связи с этим мы решили изучить структурные изменения, наступающие в сосудах кожи нижних конечностей крыс после перерезки спинного мозга в течение длительного эксперимента. Наша работа является составной частью большого исследования, посвящённого вопросам регенерации нервной системы, проводимого на кафедре нормальной анатомии Медицинской академии Крымского Федерального университета [6, 7, 8].

 

Материал и методы исследования

Работа выполнена на 90 крысах линии «Вистар», у которых под внутрибрюшинным гексеналовым наркозом производилась ламинэктомия и полная поперечная перерезка спинного мозга на уровне нижнегрудных–верхнепоясничных его сегментов. Крыс содержали в стандартных условиях вивария при постоянной температуре и влажности воздуха со свободным доступом к воде и пище. Выведение из опыта проводили на 1-е, 3-и, 7-е, 14-е, 21-е, 60-е, 90-е и 180-е сутки путем декапитации животных под эфирным наркозом. Исследования проводились в соответствии с Женевской конвенцией International Guiding Principles for Biomedical Research Inroling Animals [9]. Кусочки кожи из латеральной поверхности бедра фиксировали в 12% растворе нейтрального формалина с последующей заливкой в парафин. С полученным материалом проводили общепринятые гистологические исследования (гематоксилин-эозин, по Ван-Гизон, Маллори, Вайгерту-Палю). Состояние обменных процессов в коже изучались с помощью гистохимических (ШИК-реакция, определение ферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и сукцинатдегидрогеназы (СДГ), кислой и щелочной фосфатазы) методов в свежих криостатных срезах. С целью объективизации учета морфологических изменений в коже в различные сроки эксперимента проведен цифровой анализ с последующей математической обработкой методом вариационной статистики [10].

 

Результаты исследования и их обсуждение

Сосудистые расстройства развиваются во всех слоях кожи уже в I сутки после перерезки спинного мозга. Первым и основным их компонентом является венозное полнокровие с расширением просвета вен всех калибров, а также посткапиллярного звена микроциркуляторного русла. Прекапиллярные сосуды, а также артерии сохраняют обычный диаметр или умеренно сужены. Эти изменения носят очаговый характер, наиболее выражены в поверхностных сосудистых сплетениях сосочкового слоя. На 3 сутки очаговость, мозаичность сосудистых расстройств сменяется их диффузностью, имеет место также расширение прекапиллярного звена, сосудов поверхностной и глубокой артериальный сетей, сосудистых сплетений вокруг волосяных сумок, сальных и потовых желез. При этом явления внутрисосудистой агрегации, стаза и диапедеза прогрессируют и имеют место не только в посткапиллярных венулах и мелких венах, но и в прекапиллярах.

На 7–14 сутки вазодилатация прогрессирует во всех элементах поверхностных и глубоких сосудистых сплетений кожи, причем более значительно реагируют посткапиллярное звено микроциркуляторного русла и мелкие вены. Нарастают явления отека, диапедеза и очаговых геморрагий с инфильтрацией всех слоев кожи преимущественно круглоклеточными лейкоцитами. В сетчатом и эластическом слоях возрастает содержание тканевых базофилов и плазмоцитов. Отражением тканевой гипоксии циркуляторного характера, на фоне которой развиваются воспалительно-дистрофические изменения, является изменение тканевого дыхания в коже с преобладанием анаэробного гликолиза. Активность СДГ снижается по сравнению с нормой в эпителии желез, волосяных влагалищ, за исключением капилляров и клеток мальпигиевого слоя, имеющих высокую реакцию фермента. Повышается активность ЛДГ и кислой фосфомоноэстеразы в клетках мальпигиевого слоя, эпителии волосяных влагалищ, сальных и потовых желез. Активность щелочной фосфомоноэстеразы в вышеотмеченных структурах резко падает.

В сроки 21–60 суток имеют место заметные преобразования в сосудистом русле и соединительнотканных элементах кожи. Так, отмечается некоторое уменьшение вазодилятации как в глубоком, так и в поверхностном сосудистых сплетениях, стихают явления отека и воспаления, хотя признаки артериальной гиперемии и венозного полнокровия сохраняются по-прежнему. При этом важной особенностью является то, что на фоне продолжающегося отека сосочкового сетчатого и, в меньшей мере, эластического слоев кожи отмечается разрастание камбиальных элементов, пролиферация клеток фибробластического ряда и образование тонких коллагеновых волокон.

По сравнению с предыдущим периодом заметно снижается общий уровень активности дыхательных ферментов. Прежде всего падает активность сукцинатдегидрогеназы. В сущности, диффузная зернистость формазана СДГ определяется в цитоплазме клеточных пролифератов вокруг очагов трофических расстройств в субэпидермальных отделах, в стенках волосяных сумок и в пролиферируюцих глиальных элементах. Также снижается активность ЛДГ. Она выявляется, в основном, в стенках расширенных полнокровных сосудов и волосяных влагалищах. Продолжает падать активность щелочной фосфатазы, в то время как реакция кислой фосфатазы в вышеуказанных элементах кожи остается повышенной. Снижение по сравнению с предыдущим сроком активности СДГ, на фоне сохранения и даже повышения активности фермента анаэробного дыхания ЛДГ, а также кислой фосфатазы к концу этого периода свидетельствует об установлении относительно стабильного анаэробного дыхания в коже.

Таким образом, этот период по глубине морфофункциональных преобразований в нейрорецепторном аппарате сосудистом русле и соединительнотканных элементах кожи можно рассматривать как критический. Именно в данный период многие экспериментальные животные погибли, остальные заметно отяжелели, у них отмечалось истощение, трофические расстройства.

Циркуляторные расстройства в сосудистом бассейне кожи в сроки 60–90 суток после перерезки спинного мозга заметно шли на убыль, являясь частью вялотекущих воспалительно-реактивных и склеротических изменений, которые развивались диффузно, во всех слоях кожи. При этом продолжало иметь место расширение просвета посткапиллярных сосудов, увеличение артериоло-венозных анастомозов, рост количества капилляров, как за счет почкования, так и вследствие эндотелизации щелей в рассасывающемся фибрине, в участках серозно-фиброзного пропитывания сетчатого и эластического слоев кожи.

Новообразование сосудов и расширение артериоло-венулярных анастомозов, вероятно, является одним из основных компенсаторных механизмов, способствующих некоторой нормализации циркуляторных расстройств и улучшению трофики в деафферентированной коже. Подтверждением этого является тот факт, что на фоне общего низкого уровня активности СДГ имеет место некоторое возрастание содержания фермента в новообразованных сосудах, эпителии волосяных луковиц и влагалищ, в пролиферирующих глиальных элементах и клетках фибробластического ряда. Отмечается умеренное повышение активности ЛДГ в эпителии волосяных влагалищ и мальпигиевом слое. Что касается содержания неспецифических фосфомоноэстераз, то на фоне слабой активности щелочной фосфатазы во всех тканевых структурах кожи, содержание кислой фосфатазы остается повышенным в сравнении с нормой в эпителии волосяных влагалищ и сальных желез, новообразованных сосудах, клеточных элементах соединительной ткани.

Наряду с прогрессивного восстановительного характера преобразованиями в сосудистом русле кожи, в этот период заметно нарастают склеротические изменения во всех ее слоях, в стенках сосудов, дистрофические процессы в эпителии сальных и потовых желез, волосяных влагалищах, в эпидермисе мальпигиевого слоя. Характерным является сравнительно быстрое завершение фибрилогенеза в новообразованных коллагеновых волокнах, а также развитие между ними клеточных пролифератов с постоянным образованием новых функсинофильных волокон.

Свидетельством нарушения органной специфичности и дедифференцировки тканевых структур денервированной кожи является потеря эпидермисом полиморфизма и послойной специфичности клеток. При этом базальная мембрана разрыхляется или исчезает полностью. Отмечается погружной рост эпидермальных клеток вглубь сосочкового и сетчатого слоев кожи. Наряду с утолщением нарастают атрофия и истончение эпидермального слоя, дедифференцированный эпидермис легко отслаивается, чему способствует постоянно выраженный субэпидермальный отек.

В участках десквамации эпидермиса возникали и в последующем развивались трофические язвы, морфологической особенностью которых являлось длительное сохранение альтеративно-экссудативных процессов в прилежащих тканях при умеренной или незначительной выраженности продуктивных реакций. Формирующиеся при этом очаги воспалительно-реактивных изменений в сосочковом и сетчатом слоях кожи не отграничивались валом пролиферирующих клеточных элементов фибробластического ряда и коллагеновых волокон, как это имеет место при заживлении кожных ран. Напротив, продуктивная реакция была вялой, замедленной, преобладала инфильтрация преимущественно круглоклеточными лейкоцитами. Образование коллагеновых волокон отмечалось, в основном, по периферии очагов, было замедленным, незначительным. В последних быстро завершался фибриллогенез, они превращались в плотные бессосудистые фиброзные тяжи, ограничивающие зону вяло текущего воспаления. Сравнительно раннее созревание и уплотнение коллагеновых волокон в краях и на дне трофических язв затрудняло эпителизацию последних регенератами дедифференцированного эпидермиса.

Признаки перивазального склероза, отмечаемые в ранние сроки, нарастали, переходя в фибросклеротическую трансформацию сосудистых стенок, которые были резко утолщены. Просвет таких артерий и вен резко суживался, зиял. Внутренняя и наружная эластические мембраны оказывались частично или полностью разрушенными.  Мышечные слои замещались пластами плотной фиброзной ткани, между которыми определялись пучки гладкомышечных клеток с амитотически делящимися ядрами. Адвентиция утолщалась и без видимой границы переходила в рубцово трансформированную мышечную оболочку. В гиперплазированной интиме возрастало содержание клеток с базофильной цитоплазмой. Эндотелиальные клетки набухали, ядра их были увеличенными, гиперхромными, округлой формы. В базальной мембране отмечались признаки дезорганизации. В просвете таких сосудов имели место разные стадии тромбообразования от начальных, в виде фиксации агглютинатов и белковых бесструктурных масс к эндотелию, до образования плотных смешанных или гиалиновых тромбов, в части которых отмечались признаки реканализации.

Таким образом, на фоне имеющихся циркуляторных расстройств прогрессирующие склеротические изменения и тромбоз магистральных сосудов усугубляли их. Во всяком случае, обратное развитие возникающих трофических нарушений в коже в этот период было сопряжено, вероятно, с определенными трудностями, обусловленными не только отрицательным влиянием деафферентации на сосудистую стенку, но и редукцией сосудистого бассейна кожи вследствие склероза и сопутствующего ему тромбоза магистральных артерий и вен.

В сроки 180 суток продолжают иметь место признаки циркуляторных расстройств, прогрессирующего склероза, дистрофических изменений в эпителиально-железистом аппарате. Коллагеновые волокна сетчатого и эластического слоев остаются утолщенными с очагами гиалиноза и серозно-фибринозного пропитывания. Несмотря на диффузный характер, процессы фибросклероза кожи более выражены в перивазальных отделах, вокруг сальных желез и волосяных луковиц, а также в субэпидермальных отделах вокруг очагов трофических расстройств.

Наряду с перивазальным склерозом прогрессируют процессы фибробластической трансформации артерий и вен с резким утолщением их стенок и сужением просвета. При этом продолжают иметь место явления пристеночного и полного тромбоза таких сосудов. Поддерживает и усугубляет трофические расстройства и циркуляторную гипоксию в коже в эти сроки также процесс заметной инволюции сосудов артериоло-венулярного бассейна, как следствие склероза, уплотнение соединительной ткани, превращения ее в бессосудистую, фиброзную. Следует отметить, что редукция капиллярной сети денервированной кожи в эти сроки сопровождается увеличением количества артериоло-венозных анастомозов. Несмотря на общеизвестную адаптивность подобного явления обеспечивающего высокую пластичность сосудов микроциркуляторного русла и полной компенсации нарушенного кровотока в денервированной коже к исходу эксперимента не происходит.

Отражением нарастающих циркуляторных расстройств и тканевой гипоксии в коже к максимальному сроку является дальнейшее снижение активности дыхательных ферментов, в сравнении с предыдущими сроками. Так, СДГ почти не выявляется. ЛДГ сниженного уровня активности определяется в перивазальных камбиальных элементах, пролиферирующих леммоцитах, в стенках капилляров, а также в крупных сосудах, подвергающихся склеротическим изменениям. Активность дегидрогеназы молочной кислоты несколько возрастает в эпителии волосяных и сальных желез. Активность щелочной фосфатазы продолжает оставаться низкой. Кислая фосфатаза высокоактивна в стенках мелких сосудов, перивазальных камбиальных элементах, в эпителиальных образованиях кожи, а также клетках глии и дегенерирующих нервных проводниках и их оболочках.

Таким образом, прогрессирующее снижение активности неспецифических энзимов и дыхательных ферментов, осуществляющих процессы окислительного фосфорилирования свидетельствуют, что к полугоду эксперимента в денервированной коже по мере нарастания циркуляторной гипоксии окончательно устанавливается анаэробный тип дыхания, замедляющий репаративные процессы, поддерживающий воспалительно-дистрофические изменения.

При этом, как свидетельствуют наши данные, резко замедляются и извращаются процессы репарации в денервированной коже, в ее сосудистом аппарате, эпителиальной и соединительной ткани. Эти процессы и наслаивающиеся на них воспалительно-дистрофические и фибро-склеротические изменения отличаются своеобразием и фазовостью динамики.

 

 

 Список использованных источников

 

1. Бодрова Р. А. Коррекция нейротрофических нарушений у лиц, перенесших травму спинного мозга // Неврологический вестник. 2008. Т. XL. Вып. 3. С. 99–101.
2. Шелепа Е. Д., Шаповалова Е. Ю., Мостюк Е. М. Морфофункциональная характеристика нервных элементов и гемомикроциркуляторного русла узлов симпатического ствола собак в ранние сроки после экспериментального повреждения спинного мозга // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2015. Т. 5, № 1 (17). С. 60–62.
3. Чернов В. Ф., Ребров М. В., Чернов Д. В., Галиев И. Ж. Хирургическое лечение пролежней у больных со спинномозговой травмой // Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2012. № 2, 3 (27, 28). С. 50–51.
4. Акшулаков С. К. Анализ эффективности размозжения спинного мозга крысы как идеальной модели травмы спинного мозга для трансплантации аутологичных нервов // Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2016. № 3 (44). С. 9–14.
5. Новосельская Н. А., Свербилова Т. Л., Шелепа Е. Д. Морфофункциональные изменения стенки желудка при травме спинного мозга // Таврический медико-биологический вестник. 2002. Т. 5, № 3. С. 149.
6. Зяблов В. И. Проблемные вопросы регенерации нервной системы: Лекции // Симферополь, 1986. 156 с.
7. Куница В. Н., Барсуков Н. П., Пикалюк В. С., Новосельская Н. А., Яровая О. Я. Морфологическое обоснование необходимости восстановления целостности стволов блуждающего нерва // Свiтмедицини та бiологii. – 2013. № 3-1 (39). С. 026–029.
8. Пикалюк В. С., Кутя С. А., Кривенцов М. А., Бессалова Е. Ю., Макалиш Т. П. Крымская анатомическая научная школа // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2016. Т. 6, № 3.С. 205–211.
9. Беляева Е. А., Кривенцов М. А. Структурные преобразования поднижнечелюстной слюнной железы после однократного тотального гамма-облучения // Таврический медико-биологический вестник. 2014. Т. 17, № 3 (67). С. 9–12.
10. Кривенцов М. А. Изменение абсолютной и относительной массы тимуса крыс при парентеральном введении спинномозговой жидкости в онтогенетическом аспекте // Український морфологічний альманах. Т. 11, № 2. С. 55–57.

 

---

 

Novoselskaya Natalia

PhD, associate Professor, Department of normal anatomy, S. I. Georgievsky Medical Academy, V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol

 

Kirsanova Natalia

PhD, associate Professor, Department of normal anatomy, S. I. Georgievsky Medical Academy, V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol

 

Kunitsa Viktor

PhD, associate Professor, Department of propaedeutics of internal diseases, S. I. Georgievsky Medical Academy, V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol

 

Sverbilova Tatyana

associate Professor, Department of normal anatomy, S. I. Georgievsky Medical Academy, V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol

 

Yarovaya Olga

associate Professor, Department of normal anatomy, S. I. Georgievsky Medical Academy, V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol

  

MORPHO-FUNCTIONAL RESTRUCTURING OF THE VASCULAR SEAT OF THE LOWER LIMBS OF THE RATS AFTER THE CROSSING OF THE SPINAL BRAIN

 

The effect of transection of the spinal cord on the structure of the vascular bed of the skin of the lower limbs of white rats was studied. Circulatory disorders in the initial period of the experiment are characterized by an increasing expansion of capillaries, postcapillaries and veins, then precapillaries with the development of fullness, stasis, diapedesis. Subsequently, against the background of the normalization of the lumen of the precapillary vascular bed, the dilatation of postcapillary venules and veins increases. To the maximum period as the development of sclerosis and sluggish current inflammation in the skin, its vascular pool significantly decreases due to the sharp involution of the vessels of the microcirculatory bed, and due to sclerotic changes in the walls of the arteries and veins and their thrombosis.

 

Key words: spinal cord, microcirculatory bed, rats, experimental anatomy.

 

© АНО СНОЛД «Партнёр», 2018

© Новосельская Н. А., 2018

© Кирсанова Н. В., 2018

© Куница В. Н., 2018

© Свербилова Т. Л., 2018

© Яровая О. Я., 2018