Нейроморфологію - психіатрія пізнього віку

5 нейроморфологію

Вступ

Цей розділ починається оглядом змін, які супроводжують нормальне старіння мозку. Потім йде опис патоморфологічних змін при хворобі Альцгеймера (БА), судинної деменції, деменції з дифузними тільцями Леві (ТЛ) та інших більш рідкісних формах деменції пізнього віку. Анатомічні зображення відповідних відділів мозку показані на рис. 5.1-5.3.

А Базальне ядро (містить клубкі- знаходиться вентральнее блідої кулі)
Б Кортікомедіальная мигдалина (містить бляшки і клубки)
Мал. 5.1. Вид правої півкулі мозку на вінцевій розрізі під малим збільшенням. Показана локалізація базального ядра (А) до центру від блідої кулі і мигдалини (Б)

Нормальне старіння і мозок

Зміни в нервових клітинах

Клітинні структури мозку такі: в ньому представлені, з одного боку, нервові клітини в усьому їх різноманітті розмірів, форм, довжини, кількості відростків і типів розподілу, а також числа утворених сінапсов- а з іншого - гліальні і судинні компоненти, які їх підтримують. Чи нервові клітини діляться після народження, хоча безсумнівно, що елементи синаптичних з`єднань додаються пізніше, а окремі нервові клітини в дитинстві ростуть разом з тілом. Деякі зміни нервових клітин дійсно відбуваються в ранній період життя. Наприклад, перші легко визначаються накопичення нейромеланіна в пігментованих клітинах стовбура мозку виявляють у ранньому дитячому віці. Однак важливіше визначити, чим саме відрізняється мозок дитини від мозку дорослого.
Причини змін мозку з віком не зовсім зрозумілі. Ймовірно, ці зміни обумовлені багатьма факторами. Два з них привернули особливу увагу недавно: вплив кисню і інших вільних радикалів, які утворюються в клітинах як побічні продукти, особливо в метаболічно активних клітинах, таких як нейрони- а також токсичні ефекти нейромедіатора порушення глутамата (Le Bel and Dondy, 1992 Coyle and Puttfarcken, 1993).
Одна з концепцій, що відображають сучасні погляди на причини вікових змін в нервовій системі, полягає в уявленні про програмованої смерті клітин або апоптозу як активному процесі, який грає важливу роль в нормальному розвитку нервової системи. Є підстави думати, що подібний процес лежить в основі втрати нейронів з віком. Нижче висвітлюються чотири аспекти змін нервових клітин: їх числа, розмірів, складу цитоплазми, а також зміни їх відростків і з`єднань. Зміни гліальних клітин менш численні і, очевидно, менш важливі.

Кількість нервових клітин

Існує кілька популяцій нервових клітин, які убожіють з віком. Це зубожіння не обов`язково супроводжується порушенням функцій мозку, тому що більшість мозкових ядер, мабуть, «сверхукомплектовани» нейронами, чим забезпечується достатній резерв.

Мал. 5.2. Зображення правого гіпокампа на вінцевій розрізі. Показано основні анатомічні деталі цієї області і підрозділ шару пірамідних клітин на зони Н1-Н4. Точками в області внутрішнього нюхового мозку позначені місця локалізації великих зірчастих нейронів, які піддаються найбільшим змінам при утворенні нейрофібрилярних клубків у літніх і страждають на хворобу Альцгеймера

Мал. 5.3. Зображення мозку на сагиттальном розрізі. Показано походження і поширення аксонів нервових клітин в базальному ядрі (NB) (холінергічних), ядрах шва (R) (серотонінергічних), блакитному плямі (LC) (норадренергических)

Прикладами областей мозку, де втрата нейронів з віком підтверджена, є різні зони кори мозку, гіпокамп (пірамідальні і зубчасті ворота), чорна субстанція, мозочок (клітини Пуркіньє). Ступінь зниження з віком кількості нервових клітин в цих областях мозку різна. Вона може бути незначною - наприклад, 1% клітин щорічно в зоні нижньої лобової звивини після 70 років (Anderson et al., 1983). А може бути вищою - 37% в зоні воріт і 43% в області підстави гіпокампу між 13 і 101 роками (West et al., 1994). Крім того, було встановлено, що у дорослих кількість клітин Пуркіньє мозочка зменшується на 2,5% кожні 10 років (Hell et al., 1975). Втрата нервових кліток не здається неминучим наслідком старіння: в деяких ядрах черепних нервів і зубчастому ядрі мозочка не спостерігається значне зниження числа нейронів навіть у людей дуже похилого віку.

Величина нервових клітин

У багатьох відділах мозку, де з віком скорочується кількість нервових клітин, починаючи з 85 років відзначається і зменшення їх величини (Meier- Ruge, 1988). Ці зміни ускладнюють оцінку числа клітин, так як великі клітини стають меншими, а менші стискаються до величини гліальних і вважаються зниклими. Стиснення (зменшення) нервових клітин встановлюють шляхом вимірювання розмірів тіл клітин, однак визначити ці розміри щодо складно. Відростки клітин також зменшуються в діаметрі і довжині, що несприятливо впливає на підтримання зв`язків між клітинами. Зменшення нервових клітин з віком було виявлено в корі мозку і шкаралупі. Результати іммуноцітохіміческіе досліджень з використанням антитіл до сінаптофізіну як маркерів синаптичних закінчень свідчать про 15-25% зменшенні кількості синапсів в корі лобової частки між 16 і 98 роками (Maslian et al., 1993).

Зміна величини мозку

Нормальна вага мозку дорослих чоловіків і жінок знаходиться в проміжку відповідно 1240-1680 г і 1130-1510 р
Втрата нервових клітин і їх зменшення супроводжуються повільним, постійним, але помірним зниженням обсягу і маси мозку починаючи приблизно з 50 років. У міру зменшення розмірів мозку збільшуються шлуночки і субарахноїдальний простір, заповнюючи внутрішньочерепний простір, обсяг якого залишається незмінним.
Таким чином, співвідношення обсягів мозку і внутрішньочерепного простору знижується з 92% - у дорослих, до 83% - у людей старечого віку до 90 років. Оболонки мозку злегка товщають через відкладення колагену.

Зміни в цитоплазмі нервових клітин

Найбільш очевидне вікова зміна вмісту нервових клітин - скупчення в їх цитоплазмі гранул пігменту ліпофусцину. Цей процес починається відносно рано і прогресує з віком. Ліпофусцин - комплекс речовин, що включає лізосомальніферменти і ліпіди, в утворенні яких беруть участь частково розпалися і відмерлі клітинні компоненти. Ядра мозку різняться за рівнем накопичення ліпофусцину. У людей похилого і старечого віку багаті липофусцином нижні оливи, латеральні колінчаті тіла, інші таламические ядра, а також рухові нейрони передніх рогів. З віком в нейронах також накопичується нейромеланін, який за хімічною структурою близький до Ліпофусцин.
Істотні зміни з віком відбуваються і в компонентах белковоподобних нейронального цитоскелету. Цитоскелет створює внутрішню структуру нервових клітин і підтримує їх форми. Він також виконує важливу транспортну функцію, беручи участь в перенесенні речовин, наприклад, ферментів та інших білків, які синтезуються в тілі клітини, до дендритам і аксональним закінченнях, а також в зворотному транспорті синаптичних речовин до тіла клітини. Компоненти цитоскелета самі повільно рухаються від центру до периферії. Існують три основних компоненти цитоскелету: мікрофіламенти, проміжні філаменти (нейрофіламенти) і мікротрубочки. Мікрофіламенти в основному складаються з актину, нейрофіламенти - принаймні з трьох різних білків, а мікротрубочки - з тубуліну. Для встановлення зв`язків між цими компонентами, а також з клітинної мембраною і екстрацелюлярний матриксом необхідні додаткові білки. Один такий білок (тау) бере участь в утворенні зв`язків між нейрофіламенти і мікротрубочками. Скупчення тау-білка беруть участь в утворенні патологічних спірально звивистих парних филаментов, які формують нейрофібрилярних клубки (НФК) в деяких старих нервових клітинах.

Мал. 5.4. Нейрофібрилярних клубки в небагатьох великих зірчастих нейронах (стрілки) в нюхової корі мозку страждав хворобою Альцгеймера (х 400). Забарвлення сріблом по Von Braunmuhl

Цим змінам схильні пірамідні нейрони гіпокампу і великі зірчасті клітини поверхневих шарів нюхової кори, хоча найчастіше вони стосуються лише деяких із них (рис. 5.4). Супроводжує ці зміни формування аргірофільних (сенильних) бляшок (СБ) - патологічних скупчень бета-амілоїду неправильної сферичної форми, іноді з ядром в центрі. Сенільні бляшки без ядер іноді називають «простими», або «дифузними», а з ядрами - «зрілими» (рис. 5.5 (а), (б)). Сенільні бляшки в нормальному мозку поширені ширше, ніж НФК. Вони виявляються в новій корі (що знаходиться зовні від гіпокампу і нюхової кори), в мигдалині, а також в гіпокампі і нюхової корі. Певних і загальновизнаних відмінностей між нормальним старінням і хворобою Альцгеймера в тому, що стосується числа і розподілу сенильних бляшок, немає. Однак для вищих психічних функцій особливо важливі скупчення бляшок з аномальними тау-позитивними нейрітіческіе компонентами. Вони присутні в мозку і при нормальному старінні, але лише в невеликих кількостях. Критерії диференціювання нормального старіння і хвороби Альцгеймера засновані на виявленні більш численних нейрітіческіе сенильних бляшок в новій корі при хворобі Альцгеймера (Mirra et al., 1991) (див. Також розділ хвороба Альцгеймера нижче).
Інша аномалія цитоскелета, яка в невеликому ступені проявляється при нормальному старінні, - освіту тілець Хірано (Hirano bodies), які представляють собою еозинофільні паличкоподібні або формою нагадують морква структури в певних нейронах в гіпокампі або поблизу (рис. 5.6 с. 91). Ці тільця містять велику кількість білка микрофиламентов - актину. Як НФК і сенільні бляшки, вони набагато численніші при хворобі Альцгеймера. Їх поява часто супроводжується грануловакуольной дегенерацією - освітою в пірамідних нервових клітинах груп вакуолей з щільними гранулами (рис. 5.7). Ці зміни найчастіше спостерігаються при хворобі Альцгеймера, але в незначній мірі відзначаються і при нормальному старінні.
Тельця Леві, як і НФК, є аномальними внутрішньоклітинними включеннями. Вони зустрічаються в невеликих кількостях в деяких ділянках мозку - чорної субстанції, блакитному плямі - здорових літніх людей. У які страждають на хворобу Паркінсона їх набагато більше і вони поєднуються з вираженою втратою нейронів. Поодинокі сферичні тільця або їх невеликі скупчення в цитоплазмі нервових клітин мають шарувату (пластинчасту) структуру з щільним ядром в центрі, в основному складається з шорсткого матеріалу, і радіально розходяться фибриллами в зовнішньому вінці (рис. 5.8).

Відео: Громадянин СРСР потрапив до психлікарні

Мал. 5.5 (а). Незріла аргірофільна бляшка (відзначена стрілками) в корі мозку страждав хворобою Альцгеймера (х 200). Помітний реактивний астроцітозом у краю бляшки (напрямні кінці стрілок). Забарвлення сріблом по Von Braunmiihl

Мал. 5.5 (б). Зріла бляшка (відзначена стрілками) в корі мозку похилого суб`єкта, що не страждав деменцією (х 200). Добре визначається ядро бляшки в центрі і конденсація оточуючих відростків нейронів, які формують вінець. Забарвлення сріблом по Von Braunmuhl.

Мал. 5.6. Тельці Хірано (стрілка) біля пирамидной нервової клітини в гіпокампі страждав хворобою Альцгеймера (х 400). Забарвлення гематоксиліном і еозином

Мал. 5.7. Грануловакуольная дегенерація цитоплазми пірамідних клітин в гіпокампі страждав хворобою Альцгеймера (х 1000). Помітні гранули різної величини, що займають бліді вакуолі. Забарвлення гематоксиліном і еозином

Мал. 5.8. Тельці Леві (стрілка) - пластинчатое включення в цитоплазму меланінсодержащего нейрона в чорній субстанції страждав хворобою Паркінсона (х 500)

Нарешті, у 30% літніх людей в стінках м`яких оболонок і кровоносних судин кори мозку знаходять відкладення амілоїду. Ці відкладення можна виявити за позитивної реакції з барвником конго-червоним, який в поляризованому світлі викликає яскраво-зелене свічення препарату. Якщо такі відкладення відзначаються в мозку здорових літніх людей, то вони зазвичай дрібні, дуже часто розкидані в поверхневих шарах кори і в м`яких оболонках основних часток мозку. Іноді вони зустрічаються в м`якій менінгеальної оболонці мозочка, але не в гіпокампі.
Природа відкладень амілоїду в кровоносних судинах така ж, як СБ, і більш детально описана нижче. Цей амілоїд позначається як А4, або бета-амілоїд, щоб відрізняти його від іншого амілоїду, який відкладається в інших місцях при різних обставинах, як, наприклад, легкі ланцюги імуноглобулінів. Крім кровоносних судин і СБ, А4 / бета-амілоїдних білок визначається в корі головного мозку при нормальному старінні у вигляді неправильних скупчень. Одні з них дрібні, гранулярні, інші - великі з фибриллярной структурою. Їх можна виявити після фарбування препаратів з використанням антисироваток до білка. Кількість амілоїдних відкладень у здорових літніх людей менше, ніж у хворих на хворобу Альцгеймера.
За допомогою імунного фарбування можна виявити інші біохімічні порушення - відкладення убіхітіна (ubiquitin), особливо в гіпокампі. Дрібні гранули або нитки цих відкладень виявляються в білому і сірій речовині мозку. Убіхітін, як випливає з назви, - білок, широко поширений в клітинах тварин. Він з`єднується з білками, «приреченими» на розщеплення. Однак це не єдина його роль. Крім освіти гранул невідомого призначення в нормальному старіючому мозку, убіхітін входить до складу РБ, НФК, ТЛ, тілець Піка (див. Стор. 105), тілець Хірано, фібрилярних включень пошкоджених моторних нейронів, а також гранул при грануловакуольной дегенерації.

Зміни в відростках нервових клітин і з`єднаннях нейронів

Про зміни відростків нервових клітин і їх з`єднань відомо набагато менше, ніж про біохімічні зміни, які супроводжують старіння. Однак в дослідженнях із застосуванням імпрегнації Гольджі було показано, що в нервових клітинах кори мозку кількість відростків зменшується з віком. Інші ж дендрити інтенсивно розгалужуються, як би компенсуючи втрачені. Про зниження числа синапсів з віком згадувалося вище.

Зміни в гліальних клітинах

З вікових змін гліальних клітин основну увагу приділяють змін астроцитів. Ці клітини, збільшуючи розміри і число своїх відростків, беруть участь в загоєнні тканини ЦНС і формуванні рубців. Таким чином, будь-який місцеве пошкодження ЦНС супроводжується фокальним скупченням відростків астроцитів. Більш дифузний і менш помітний глиоз, особливо в шарах під м`якою мозковою і епендимальних оболонками, спостерігається при нормальному старінні. Інша добре відоме вікова зміна - скупчення corpora amylacea, найчастіше периваскулярні, під м`якою мозковою оболонкою і в субепендімальних областях. Вони представляють сферичні тіла діаметром 20-50 ц, іноді шаруваті, які добре фарбуються йоднокіслотним барвником Шиффа (Schiff). Даними ультраструктурних досліджень показано, що вони в основному знаходяться в відростках астроцитів, хоча бувають і в аксонах.