Светооптические и ультраструктурные характеристики фокальных корковых дисплазий человека

Фокальные корковые дисплазии (ФКД) представляют собой врожденные аномалии строения коры головного мозга и часто сопровождаются резистентной к медикаментозному лечению эпилепсией у детей и взрослых. ФКД, являющиеся структурными аномалиями коры головного мозга, выявляются у 12—50% пациентов с фармакорезистентными симптоматическими эпилепсиями [4, 9, 12].

При анализе эпилептогенеза у пациентов с ФКД подчеркивается морфологическое и функциональное повреждение ингибиторных механизмов. Использование ГАМК-эргических маркеров (иммуногистохимическая реакция на кальций-связывающий белок парвальбумин) продемонстрировало различные повреждения, включая снижение плотности рецепторов парвальбумина и наличие гипертрофированных парвальбумин-реактивных розеточных формаций вокруг тел гигантских нейронов [10, 16—18]. M. Avoli и соавт. [2] предположили, что ткань дисплазии генерирует синхронные потенциалы, в основном провоцируемые ГАМКA-рецепторными механизмами. Также были описаны повреждения системы возбуждения нейронов, касающиеся в основном экспрессии глутаматных рецепторов [3, 7, 11, 19].

Электронная микроскопия позволила определить ультраструктурные характеристики баллонных клеток и гигантских нейронов, являющихся основным морфологическим паттерном фокальных корковых дисплазий, а также качественно и количественно оценить синапсы нейропиля [10]. Однако до настоящего времени детальные исследования ультраструктурных морфологических особенностей клеток ФКД являются редкими, а причины эпилептогенности участков дисплазии имеют предположительный характер.

Проведено светооптическое и электронно-микроскопическое исследование 11 препаратов коры головного мозга с участками ФКД, которые были резецированы у пациентов с симптоматическими фармакорезистентными эпилепсиями после проведения соответствующего нейрофизиологического исследования и нейровизуализации, подтвердивших диагноз.

Гистологическое исследование препарата резецированного участка коры после его фиксации нейтральным формалином выполняли по стандартной методике с окраской гематоксилином и эозином.

Для электронно-микроскопического исследования кусочки ткани резецированного участка коры размером 4—5 мм³ предварительно фиксировали в жидкости Карновского, а затем в 1% растворе четырехокиси осмия на 0,2 М какодилатном буфере. Обезвоживание спиртом и ацетоном, а также последующую заливку в аралдит проводили по стандартной методике. Ультратонкие срезы изучали под трансмиссионным электронным микроскопом Phillips (Нидерланды).

При световой микроскопии архитектурные аномалии коры были выявлены у 2 пациентов. У 5 пациентов была обнаружена цитоархитектурная аномалия и у 4 — тейлоровский тип ФКД (ФКД с баллонными клетками).

Архитектурные аномалии были представлены в виде дезорганизации послойного строения коры с истончением коркового слоя II и редукцией количества нейронов в нем (рис. 1).

Цитоархитектурные аномалии представляли собой нарушения ламинарного и столбчатого строения коры, в которой встречались гигантские дизморфичные нейроны, равномерно распространенные в верхней половине кортикальной пластинки и не сгруппированные в кластеры (рис. 2).

ФКД тейлоровского типа (ФКДТТ), обнаруженные у 4 пациентов, характеризовались наиболее тяжелыми проявлениями дисплазии (рис. 3).

При электронной микроскопии препаратов, полученных интраоперационно от 4 пациентов с верифицированными при световой микроскопии фокальными корковыми дисплазиями, были выявлены значительные ультраструктурные изменения клеток в участках дисплазии.

При исследовании баллонных клеток в цитоплазме их тел отмечены ультраструктурные признаки недостаточной нейрональной функциональности. Наблюдалось резкое расширение цистерн шероховатого эндоплазматического ретикулума. В промежутках между цистернами выявлены много свободных рибосом, не собранных в полисомальные розетки, и частичная конденсация митохондриального матрикса в отдельных митохондриях. Обращали на себя внимание необычная для нейрона конденсация хроматина в ядре и появление пристеночного гетерохроматина (рис. 4).

В наружном пирамидном слое обнаружены нейроны с неправильной формой ядра, разбухшими митохондриями и резко расширенными цистернами эндоплазматического ретикулума, что светооптически соответствовало вакуолизации цитоплазмы (рис. 5).

При увеличении свыше 15 000 в баллонных клетках отчетливо видны глыбки гетерохроматина вдоль кариолеммы (начальные признаки конденсации). В цитоплазме выявлены резко расширенные цистерны эндоплазматического ретикулума и разбухание митохондрий с уменьшением размера и количества крист, а также участки просветленной цитоплазмы, лишенной органелл, — признаки, формирующие светооптическую картину «светлых клеток» (рис. 6).

Вторым типом обнаруженных изменений на ультраструктурном уровне были нейроны с признаками повышенного и нарушенного белкового синтеза.

В таких нейронах обращали на себя внимание гигантский размер клетки и эксцентрично расположенное ядро. Ядерно-цитоплазматическое соотношение было изменено резко в пользу цитоплазмы, а размер подобных нейронов достигал 50 мкм. Цитоплазма нейронов была насыщена множеством органелл: мелких митохондрий и лизосом, мелких фрагментов эндоплазматического ретикулума, по всей цитоплазме разбросаны диктиосомы очень развитого и сильно фрагментированного аппарата Гольджи (рис. 7).

При увеличении свыше 25 000 в нейронах выявлены изменения митохондрий в виде бульбозных расширений с частичной потерей крист. Цитоплазма изобиловала элементами цитоскелета, представленными нейрофиламентами, срезанными в различных направлениях. По морфологии такие нейроны очень сильно напоминали ранние постнатальные светлые олигодендроциты (незрелые). Интересно, что нейротрубочки в цитоплазме таких нейронов практически отсутствовали.

Белковый состав микрофиламентов в данном случае неизвестен, однако мы предполагаем, что это и есть продукт патологического синтеза (рис. 8).

Ультраструктурные изменения обнаружены не только в ядрах и цитоплазме нейронов, но и при изучении нейропиля. Нами выявлено нарушение миелинизации нервных волокон, которое заключалось в расщеплении слоев миелина с образованием «петель» и «пузырей». Аксолемма местами была сильно отслоена от внутреннего слоя миелиновой обертки. Характерно, что на этом фоне олигодендроциты (по крайней мере, обычного вида) в исследованном слое коры не выявлены. Также обращало на себя внимание резкое снижение количества синапсов.

Обнаруженные нами ультраструктурные изменения в клетках корковых дисплазий и в нейропиле свидетельствуют о нескольких возможных путях эпилептогенности данных аномалий.

Несколько нейрофизиологических исследований продемонстрировали, что иктальные разряды могут быть генерированы в различных слоях ткани корковых дисплазий, предполагая нарушение баланса между механизмами возбуждения и торможения в этих клетках [2, 13—15].

Об этом же свидетельствуют находки при электронной микроскопии, касающиеся плотности возбуждающих и ингибиторных синапсов в нейропиле, где большинство синапсов локализуется [8]. Основные повреждения заключаются в нарушении количества и плотности симметричных и асимметричных синапсов, которые не коррелируют со степенью потери нейронов в некоторых участках корковых дисплазий.

Следует отметить, что указанные изменения негомогенны в различных участках ткани дисплазии и неодинаковы у разных пациентов; это позволяет предположить, что они затрагивают различные отделы корковой организации.

В дополнение следует отметить, что некоторые из этих изменений могут обусловливать эпилептогенность ФКД, а другие не влиять на механизмы развития патологической эпилептогенной активности.

Так, в некоторых участках встречаются зоны интенсивного глиоза, содержащие незначительное количество нейронов с практически отсутствующими синапсами, которые, вероятнее всего, не могут играть значительной роли в эпилептогенезе. Напротив, в других зонах дисплазии можно обнаружить большое количество аномальных клеток со значительной плотностью синапсов в нейропиле, что свидетельствует о вероятной эпилептогенности этих участков коры. Особенно важным является повышение плотности асимметричных синапсов, являющихся возбуждающими структурами, и снижение плотности симметричных (тормозных) синапсов [1].

На нарушение функции ГАМКA-рецепторов опосредованного торможения указывают также снижение ингибиторного постсинаптического потенциала и компенсаторное снижение обратного захвата ГАМК, что проявляется значительным повышением постоянной времени затухания вызванных и спонтанных ингибиторных постсинаптических потенциалов и снижением эффекта ингибитора транспорта ГАМК, гидрохлорида 1-[2([(дифенилметилен)имино]окси)этилl]-1,2,5,6-тетрагидро-3-перидинкарбоксиловой кислоты на кинетику этих потенциалов. Иммуногистохимическое исследование обнаруживает значительное рассеивание ГАМК-эргических вставочных нейронов в ткани дисплазии и значительное снижение плотности белков-транспортеров ГАМК. Вместе эти механизмы, снижающие синаптическую ингибирующую роль ГАМК, также могут играть роль в эпилептогенезе корковых дисплазий [5].

Обнаруженные нами в тканях ФКД клетки с признаками повышенного синтеза аномального белка, возможно, являются структурами, которые в результате нарушения ингибиторных механизмов становятся субстратом для развития эпилепсии. Учитывая, что баллонные клетки не образуют видимых синапсов, что было продемонстрировано некоторыми исследователями [6], и на ультраструктурном уровне имеют признаки недостаточной функциональности в виде большого числа свободных рибосом, появления пристеночного гетерохроматина, частичной конденсации митохондриального матрикса, резкого расширения цистерн эндоплазматического ретикулума, вероятнее всего, эти клетки не принимают непосредственного участия в механизме развития эпилепсии.

Выявленные структурные изменения миелиновых оболочек также могут свидетельствовать о гипервозбуждении нейронов в зоне дисплазии по аналогии с изменениями аксонов, выявляемых при микроскопии препаратов, полученных от пациентов с «гиперфункциональными» синдромами черепных нервов, таких как тригеминальная невралгия или гемифациальный спазм.

Полученные нами данные свидетельствуют о преобладании процессов возбуждения в тканях ФКД наряду с угнетением процессов торможения, морфологически проявляющихся в виде появления нейронов с признаками повышенного и аномального синтеза белка и типичных нарушений миелинизации аксонов. Баллонные клетки, вероятнее всего, не принимают непосредственного участия в эпилептогенезе и не являются клетками глиальной природы, исходя из их морфологических характеристик.