2 курс / Гистология / Востриков_В_М_Олигодендроглия_в_мозге_человека_при_шизофрении

131

сравнения с результатами настоящего исследования, представляют работы, посвященные изучению численности глиальных клеток при шизофрении, которые были проведены на коллекции медицинского научно-исследовательского института Стенли. При исследовании этой коллекции было выявлено снижение численной плотности глиальных клеток при шизофрении в нижних слоях поля 9 на 34% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 20% (Cotter D.R. et al., 2001). При исследовании других коллекций аутопсийного мозга были получены разноречивые результаты. Так Stark А.К. и соавт. (2004) обнаружили уменьшение числа глиальных клеток на 18% в поле 24 при шизофрении, однако Selemon и соавт. (Selemon L.D. et al.,1995, 2003) не нашли разницы в численной плотности глии в поле 9 при шизофрении по сравнению с контролем. Таким образом, исследования численной плотности совокупной глии в головном мозге при шизофрении в целом подтверждают наши данные о дефиците олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении.

Что же касается исследований численной плотности олигодендроцитов в префронтальной коре при маниакальнодепрессивном психозе и депрессии, то на данный момент в литературе нет работ, посвященных этой проблеме. В настоящей работе на коллекции аутопсийного мозга института Стенли впервые выявлено статистически значимое снижение численной плотности олигодендроцитов в слое VI поля 9 префронтальной коры при маниакально-депрессивном психозе и депрессии. При маниакальнодепрессивном психозе уменьшение составило 29%, при депрессии — 18,7%. В подлежащем белом веществе снижение численной плотности олигодендроцитов было менее выраженным: при маниакальнодепрессивном психозе - 4%, при депрессии - 8%, и не достигало уровня статистической значимости.

132

Наши результаты согласуются с результатами исследований численной плотности общей глии на коллекции медицинского научноисследовательского института Стенли, выполненных с использованием метода оптического диссектора. В этих работах было найдено снижение общей глиальной плотности в поле 9 на 25% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 17,5% (Ongur D. et al., 1998) при маниакально-депрессивном психозе. При депрессии снижение численной плотности глиальных клеток было выявлено в нижних слоях поля 9 на 30% и 27% (Cotter D.R. et al., 2002) и в поле 24 на 15% (Ongur D. et al., 1998) и на 22% (Cotter D.R. et al, 2001). Кроме того, уменьшение численной плотности глиальных клеток в поле 9 на 1115% при маниакально-депрессивном психозе и депрессии было выявлено Rajkowska G. и соавт. (1999, 2001, 2000) на собственной коллекции аутопсийного мозга. Среди исследований, посвященных изучению глиальных клеток головного мозга при аффективных расстройствах, следует отметить работу Hamidi М. и соавт. (2004). Авторы, пришли к заключению, что снижение численной плотности глиальных клеток в миндалине при депрессии, происходит, главным образом, за счет потери олигодендроцитов, так как они не выявили уменьшения числа астроцитов и микроглиальных клеток.

Обращает на себя внимание то, что размер снижения численной плотности глиальных клеток (в среднем на 25%), обнаруженный разными авторами, на различных коллекциях аутопсийного мозга и в разных отделах головного мозга при шизофрении, маниакальнодепрессивном психозе и депрессии, сходен с величиной дефицита олигодендроцитов, который был выявлен в настоящем исследовании.

С учетом приведенных фактов мы считаем, что, выявленный разными авторами, дефицит глиальных клеток в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии происходит, главным образом, за счет олигодендроцитов.

133

Подтверждением потери олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах служит также наше собственное электронно-микроскопическое исследование, в котором выявлено тяжелое повреждение олигодендроцитов при довольно хорошей сохранности нейронов и астроцитов. Ультраструктурные изменения перинейрональных и перикапиллярных олигодендроцитов были выявлены в префронтальной коре (поле 10) в большинстве исследованных нами случаев шизофрении. Они характеризовались уменьшением размера ядра, дезинтеграцией ядерного хроматина на отдельные глыбки, уменьшением площади цитоплазмы при относительной сохранности органелл. Описанные изменения характерны для гибели клетки по типу апоптоза.

Похожие ультраструктурные изменения олигодендроцитов были выявлены другими исследователями при шизофрении в биоптатах лобной коры (Miyakava Т. et al., 1972), а также при аутопсии (Senitz D. and Winkelman Е., 1981).

Результаты настоящей работы, свидетельствующие о выраженных изменениях олигодендроцитов при шизофрении и аффективных расстройствах, согласуются с исследованиями экспрессии генов в аутопсийном мозге при этих заболеваниях. Эти работы, выполненные с применением метода ДНК-микрочипов, полностью подтвердили наши результаты о повреждении олигодендроцитов и их дефиците в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах. Наиболее ценные результаты, в плане сопоставления с данными настоящей работы, были получены на коллекции аутопсийного мозга научноисследовательского института Стенли. В поле 9, которое мы исследовали в настоящей работе, при шизофрении и маниакальнодепрессивном психозе было выявлено снижение экспрессии генов,

134

ответственных за синтез в олигодендроцитах специфических белков и гликопротеинов: протеолипидпротеина-1, гликопротеина миелина и олигодендроцитов, и генов, ответственных за дифференцировку и созревание олигодендроцитов - OLIG1, OLIG2 и SOX10 (Tkachev D. et al., 2003) и подтвердили, ранее описанное Hakak Y. и соавт. (2001),

снижение экспрессии генов, ответственных за синтез миелин-

связанного гликопротеина, рецепторов к нейрорегулину и трансферрину. Кроме того, при шизофрении в поле 9 было обнаружено снижение экспрессии гена, ответственного за синтез фермента аспартоацилазы (Tkachev D. et al., 2007). Фермент аспартоацилаза, который синтезируется преимущественно в олигодендроцитах, расщепляет N-ацетиласпартат на аспартат и уксусную кислоту, которая встраивается непосредственно в липидные компоненты миелина (Chakraborty G. et al., 2001). Таким образом, снижение экспрессии гена аспартоацилазы в префронтальной коре при шизофрении, может приводить к снижению синтеза липидных составляющих миелина и свидетельствовать о нарушении функции олигодендроцитов.

Снижение экспрессии генов, связанных с регуляцией структуры

и функции хроматина - гистондеацитилазы, хроматин-связанной ацетилтрансферазы и генов, ответственных за регуляцию клеточного цикла было выявлено в ассоциативных полях височной области (поле 21) при шизофрении и депрессии на коллекции научноисследовательского института Стенли (Aston С. et al., 2004, 2005; Sokolov В.Р., 2007). Гистоновая деацетилаза и ацетилтрансфераза регулируют ацетилирование и деацетилирование гистонов в ядре и таким образом оказывают влияние на активность генов, ответственных за дифференцировку клеток. Нарушение активности этих ферментов в ядре может нарушать дифференцировку

олигодендроцитов, задерживая их развитие на стадии

135

предшественников. О геномной нестабильности свидетельствуют также наши исследования, выполненные совместно с лабораторией цитогенетики НЦПЗ РАМН (Yurov Y.B. et al., 2008), в которых показано повышение уровня анеуплоидии 1-ой хромосомы в клетках префронтальной коры при шизофрении. О нарушении организации хромосом свидетельствуют также изменения ультраструктуры ядерного хроматина в олигодендроцитах, обнаруженные нами в настоящем исследовании при шизофрении.

Данные о нарушениях экспрессии генов, связанных с олигодендроцитами и компонентами миелина, при шизофрении и аффективных расстройствах были подтверждены и другими исследователями на разных коллекциях аутопсийного мозга (Bahn S. and Jones Р.В., 2003, Dracheva S. et al., 2005, Iwamoto K. et al., 2005, Katsel P. et al., 2005, Sugai T. et al., 2005, Peirce T.R. et al., 2006, Aberg K. et al., 2006).

Таким образом, деструктивные изменения олигодендроцитов и снижение их численной плотности при шизофрении и аффективных расстройствах могут быть морфологической основой нарушенной функции этих клеток, обнаруживаемой в виде снижения экспрессии генов. Сопоставляя результаты работ по экспрессии генов с результатами настоящего исследования, следует особо отметить, что большинство этих исследований выполнено на коллекции аутопсийного мозга научно-исследовательского института Стенли. Следовательно, в рамках настоящего исследования мы имеем уникальную возможность, сравнивать результаты, полученные в разных научных лабораториях с использованием разных методов, на единой коллекции аутопсийного мозга. Эти данные вместе с результатами нашего морфометрического и электронномикроскопического исследования представляют убедительные доказательства нарушения функции и снижения численной плотности

136 олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии.

Результаты настоящей работы согласуются также с исследованиями специфических маркеров олигодендроцитов (белков и липидов) в аутопсийном мозге больных шизофренией и аффективными расстройствами. В результате этих работ было показано, что содержание белковых маркеров олигодендроцитов - основного белка миелина, миелин-ассоциированного гликопротеина и З'фосфодиэстеразы 2',3' циклических нуклеотидов, уменьшено в префронтальной коре при шизофрении и депрессии (Honer W.G. et al., 1999, Flynn S.W. et al., 2003). Пониженное содержание главных липидных компонентов миелиновых оболочек - сфингомиелина и галактоцереброзида выявлено при шизофрении в зрительном бугре (Schmitt A. et al., 2004). О нарушении липидного обмена в олигодендроцитах и повреждении миелиновых оболочек также свидетельствуют исследования, в результате которых обнаружен повышенный уровень переносчика липидов - аполипопротеина-Д, в префронтальной коре и в плазме крови при шизофрении и маниакально-депрессивном психозе (Thomas Е.А. et al., 2001, Mahadik S.P. et al., 2002, Dean B. et al., 2003). Следует отметить, что аполипопротеин-Д синтезируется преимущественно в олигодендроцитах (Ни C.Y. et al., 2001, Navarro A. et al., 2004), и повышенное содержание его в префронтальной коре и в плазме крови исследователи связывают с деградацией миелиновых оболочек (Thomas Е.А. et al., 2001). Также было установлено, что уровень фософолипидов и ненасыщенных жирных кислот снижен в аутопсийном мозге при шизофрении (Horrobin D.F., 1998; Arvindakshan V. et al., 2003, Berger G.E. et al., 2006), маниакальнодепрессивном психозе (Ranjekar P.K. et al., 2003) и депрессии (McNamara R.K. et al., 2007).

137

Таким образом, при исследовании белковых и липидных маркеров в аутопсийном мозге больных шизофренией и аффективными расстройствами были получены убедительные доказательства патологии миелиновых оболочек и олигодендроцитов, что также согласуются с нашими данными об ультраструктурных повреждениях и снижении численности этих клеток.

О наличии выраженной патологии олигодендроцитов в сером веществе коры и подлежащем белом веществе при шизофрении и аффективных расстройствах коры свидетельствуют многочисленные исследования, выполненные с использованием методов прижизненной нейровизуализации - рентгеновской компьютерной томографии (КТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ) и диффузионно-тензорной томографии (ДТТ). В исследованиях головного мозга больных шизофренией с использованием МРТ было обнаружено расширение желудочков мозга, а также уменьшение объема мозга и белого вещества преимущественно в лобных и височных долях (Wright I.C. et al., 2000, Shenton M.E. et al.3 2001). При этом снижение объема белого вещества лобных долей коррелировало с тяжестью функциональных нарушений у этих больных (Но B.C. et al., 2003). При маниакальнодепрессивном психозе и депрессии также было выявлено уменьшение объема серого и белого вещества коры главным образом в лобных и височных долях (MacFall J.R. et al., 2000, Drevets W.G., 2001, Beyer J.L. et al, 2002, Strakowski S.M. et al., 2002).

Нарушение структурной упорядоченности в миелинизированных волокнах ассоциативных пучков белого вещества у больных шизофренией было выявлено в ходе прижизненных исследований головного мозга с использованием метода ДТТ. Снижение фракциональной анизотропии было обнаружено главным образом в белом веществе лобных и височных долей и в миелинизированных нервных трактах, осуществляющих связь между

138

этими областями (в поясе [cingulum], в дугообразных и крючковатых пучках белого вещества полушарий) (Foong J. et al., 2000, Lim K.O.

and Helpern J.A., 2002, Buchsbaum M.S. et al., 2006, Kubicki M. et al., 2007). Интересно, что снижение фракциональной анизотропии во

внутриполушарных миелинизированных пучках префронтальной

коры и в миелинизированных пучках связывающих лобные и височные доли положительно коррелировало с тяжестью негативной симптоматики (Shin Y.W. et al., 2006), и со степенью нарушения исполнительских функций (Schlosser R.G. et al., 2007). Нарушения микроструктуры миелинизированных волокон белого вещества префронтальной коры были выявлены также при маниакальнодепрессивном психозе (Beyer J.L. et al., 2005, Adler CM. et al., 2006) и при депрессии (Alexopoulos G.S. et al., 2002). Результаты этих исследований согласуются с данными настоящей работы и свидетельствуют о повреждении олигодендроцитов и миелиновых оболочек нервных волокон в ассоциативных пучках подкоркового белого вещества при шизофрении и аффективных расстройствах. Поражение миелинизированных нервных волокон может приводить к разобщению различных отделов коры друг с другом и с подкорковыми структурами, что может являться морфологической основой снижения функциональной активности коры головного мозга.

О патологии олигодендроцитов при шизофрении также свидетельствуют исследования фосфолипидного обмена в головном мозгу. В префронтальной коре у нелеченных больных шизофренией при использовании метода МРС-Р31 был обнаружен пониженный уровень фосфомоноэстераз и повышенный уровень фосфодиэстераз (Volz H.R. et al., 2000, Reddy R. and Keshavan M.S., 2003).

Итак, результаты прижизненных исследований головного мозга, выполненных различными методами нейровизуализации, и результаты настоящего исследования полностью согласуются.

139 Совокупность изложенных результатов собственных наблюдений и

сведений литературы относительно патоморфологии олигодендроцитов свидетельствует о выраженной их патологии при шизофрении и аффективных расстройствах. При этом основой выявленных другими авторами функциональных, биохимических и томографических изменений в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах могут быть ультраструктурные изменения олигодендроцитов и снижение их числа.

Известно, что в сером веществе коры головного мозга олигодендроциты располагаются преимущественно в положении перинейрональных сателлитов, участвуя в трофической поддержке нейронов (Peters A. et al., 1976, Uranova N.A. et al., 2001). Изучению этой субпопуляции олигодендроцитов нами было посвящено специальное исследование. Нами впервые показано снижение числа перинейрональных олигодендроцитов в слое III поля 9 префронтальной коры при шизофрении, маниакально-депрессивном психозе и депрессии по сравнению с контролем. Наиболее выраженное снижение числа перинейрональных олигодендроцитов на 43% обнаружено в группе больных маниакально-депрессивным психозом, в группе больных шизофренией снижение составляло 27%, а в группе больных депрессией 16%. При статистическом анализе не было выявлено влияние демографических и клинических факторов (пола, возраста больного, возраста начала заболевания, длительности заболевания, доз нейролептиков, длительности посмертного интервала, времени хранения ткани мозга в формалине) на число перинейрональных олигодендроцитов. На этом основании мы сделали заключение, что уменьшение числа перинейрональных олигодендроцитов в префронтальной коре является признаком, характерным для шизофрении, маниакально-депрессивного психоза и депрессии.

140

В научной литературе нет морфологических работ, посвященных исследованию числа перинейрональные олигодендроцитов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах. Косвенным подтверждением полученных в настоящем исследовании результатов могут служить данные Вупе W. и соавт. (2006), свидетельствующие об уменьшении соотношения олигодендроцит/нейрон в переднем ядре талямуса при шизофрении. Кроме того, подтверждением наших результатов о сниженной численной плотности олигодендроцитов в слое III поля 9 могут служить работы, в которых показано выраженное снижение численной плотности всей популяции олигодендроцитов именно в слое III поля 9 при шизофрении (Hof P.R. et al., 2002, 2003). Так как в сером веществе коры олигодендроциты находятся преимущественно в положении сателлитов нейронов, то изменения, обнаруженные указанными авторами, можно с большой вероятностью отнести за счет субпопуляции перинейрональных олигодендроцитов.

Наше предположение об уменьшении размера пирамидных нейронов в слое III поля 9 при шизофрении, маниакальнодепрессивном психозе и депрессии не подтвердилось. Разница в площади срезов пирамидных нейронов между контрольными случаями и психиатрическими группами, а также внутри психиатрических групп не была выявлена.

Литературные данные относительно размера нейронов в префронтальной коре при шизофрении и аффективных расстройствах в настоящее время носят противоречивый характер. Так Rajkowska G. и соавт.(1998) и Pierri J.N. и соавт. (2001) выявили уменьшение размеров нейронов в III слое поля 9 префронтальной коры при шизофрении. Другие исследователи (Cotter D.R. et al., 2002, 2005, Selemon L.D. et al., 2003), не обнаружили изменений в размере нейронов в префронтальной коре (поле 9) при шизофрении. В то же