Патоморфология вентрикулярной герминативной зоны и неокортекса у новорожденных при постгеморрагической гидроцефалии

Постгеморрагическая гидроцефалия (ГЦ) является осложнением внутрижелудочковых кровоизлияний (ВЖК) III степени, как правило, у глубоконедоношенных новорожденных, характеризуется высокой летальностью и тяжелыми неврологическими нарушениями у 30—45% детей [1]. Основным фактором риска ее развития является перинатальная гипоксия, ведущая к нарушению мозгового кровотока [2].

В литературе встречаются публикации, посвященные изучению гемодинамики мозговых сосудов у новорожденных при ВЖК [3], однако сведения, касающиеся структурных особенностей мозгового плаща при постгеморрагической ГЦ, крайне скудны и в основном отражают изменения, происходящие в мозговой паренхиме у пациентов в возрасте от 3 мес: истончение слоев коры, перицеллюлярный отек, наличие клеток-«теней» в коре, гиперплазия астроглии [4].

В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования стало изучение морфологических особенностей вентрикулярной герминативной зоны (ВГЗ) и неокортекса у новорожденных 22—40 нед гестации при постгеморрагической гидроцефалии.

Проведено комплексное морфологическое исследование головного мозга 42 мертворожденных и умерших новорожденных, гестационный возраст которых составил 22—40 нед: гистостереометрия вентрикулярной герминативной зоны (ВГЗ) и неокортекса, трансмиссионная электронная микроскопия и иммуногистохимическая (ИГХ) идентификация глиального белка S-100, матриксной металлопротеиназы 9 (ММР-9) и рилина в клетках паренхимы мозга с использованием соответствующих моноклональных мышиных антител в рабочих разведениях («Dako», Дания). Интенсивность ИГХ-окрашивания позитивных клеток оценивали в баллах (от 0 до 3) и вычисляли значения соответствующих индексов экспрессии (ИЭ) путем сложения показателей интенсивности окраски клеток в баллах (i), умноженных на процент позитивных клеток P (i), и последующего деления результата на 100.

В основную группу вошли 12 новорожденных с постгеморрагической ГЦ, диагностированной ультразвуковым методом в постнатальном периоде. Этиологию Г.Ц. в исследуемых образцах головного мозга подтверждали на аутопсии при сочетании ВЖК III степени с дилатацией боковых желудочков (БЖ) более 1 см на фоне окклюзии вентрикулярной системы, как правило, на уровне апертур IV желудочка, выявляемой методом ее наливки инъекционной смесью — раствором желатина, маркированным черной тушью [6]. Контрольную группу составили образцы головного мозга мертворожденных и умерших новорожденных без дилатации вентрикулярной системы с шириной камер БЖ не более 0,5 см.

Материалом для исследования послужили фрагменты мозгового плаща, включающие ВГЗ и неокортекс, иссеченные в проекции цитоархитектонического поля № 6, расположенного в передней трети прецентральной извилины (корковое представительство двигательного анализатора). Обработка гистологического материала предусматривала предварительную фиксацию в нейтральном формалине с последующими проводкой и заливкой в парафин. Тканевые срезы толщиной 4—5 мкм окрашивали по Нисслю, а также гематоксилином и эозином. С целью выявления динамики структурных преобразований паренхимы мозга обе группы разделили на гестационные подгруппы: 22—27, 28—32, 33—37, 38—40 нед. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли при помощи пакета программного обеспечения Statistica с использованием непараметрического критерия Манна—Уитни [7].

Комплексное патоморфологическое исследование ВГЗ и неокортекса, проведенное параллельно с изучением гирификации больших полушарий, позволило уточнить ряд закономерностей пренатального онтогенеза головного мозга.

Гирификация неокортекса, осуществляемая путем формирования постоянных борозд первого порядка, в основном завершается на 25-й неделе гестации [8], что не противоречит результатам фундаментальных исследований [9]. Дифференцировка нейронов и формирование цитоархитектонических слоев неокортекса поля № 6 наиболее активно реализуются с 22-й по 27-ю неделю гестации. В это время завершаются дифференцировка I—II цитоархитектонического слоя, разделение молекулярного, или I, слоя на клеточный и редкоклеточный подслои, модульная организация нейронов наружного зернистого (II) и пирамидного (III) слоев, предполагающая объединение соседних вертикальных колонок нейронов двумя—тремя параллельными цепочками, каждая из которых содержит от 9 до 16 клеток. Происходят формирование дендритов, дифференцировка клеточных ультраструктур — митохондрий, элементов гранулярной эндоплазматической сети, эухроматизация ядер. Активная дифференцировка и модульная организация нейронов IV слоя осуществляются на 28—32-й неделе, а формирование V и VI цитоархитектонических слоев — на 33-й неделе.

Таким образом, 22—27 нед гестации — период наиболее интенсивной гирификации больших полушарий и дифференцировки максимального количества цитоархитектонических слоев моторной коры, а 28—33 нед — период практически полного завершения формирования неокортекса поля № 6.

Изучение экспрессии рилина в коре головного мозга предпринято в связи с имеющимися данными [10] о его роли в неокортикогенезе (выполняет роль «маяка» для мигрирующих в кортикальном направлении нейробластов, определяет окончательное месторасположение нейронов и, таким образом, влияет на дифференцировку коры). Установлено, что экспрессия рилина в глиобластах ВГЗ по мере увеличения гестационного возраста достоверно (p=0,001) уменьшается: в 22—27 нед ИЭ рилина составляет 2,65 усл. ед., в 28—32 нед — 2,22 усл. ед., в последующие 33—37 и 38—40 нед — 1,71 и 0,69 усл. ед. соответственно (p=0,001). Подобная динамика показателя — свидетельство максимальной экспрессии рилина с 22-й по 32-ю недели гестации, что практически совпадает с завершением гирификации головного мозга и дифференцировки неокортекса двигательного анализатора.

Гестационная трансформация ВГЗ осуществляется постепенно в течение нескольких условно выделенных временны́х периодов, или этапов (22—27, 28—32, 33—37, 38—40 нед), каждый из которых имеет определенный морфологический субстрат. На 22—27-й неделе слой зародышевых клеток определяется в виде умеренно широкой, морфологически мономорфной клеточной полосы с ровным дистальным краем и равномерным расположением ядер глиобластов. В последующие 28—32 нед ВГЗ имеет вид темно-клеточной полосы (благодаря доминированию клеток с гиперхромными ядрами), ширина которой в 1,5 раза меньше, чем на предыдущем сроке (p=0,003). На 33—37-й неделе появляется зональное расположение глиобластов (слоями либо в виде периваскулярных муфт), а ширина ВГЗ по сравнению с предшествующим гестационным сроком уменьшается еще в 4,5 раза (p=0,0007). На этапе 38—40 нед происходит полная либо субтотальная редукция герминативного матрикса.

Исследование экспрессии глиального белка S-100 в паренхиме мозга позволило выявить максимально высокие значения его ИЭ в 22—27 нед в ВГЗ (0,21±0,03 усл. ед.) и в 28—32 нед в интермедиарной зоне, расположенной между ВГЗ и неокортексом (ИЭ = 0,18±0,02 усл. ед.), что свидетельствует о присутствии там в указанные сроки дифференцирующейся астроглии [11]. Нулевые значения ИЭ S-100 в последующие сроки внутриутробного развития могут означать завершение дифференцировки глиальных элементов с дислокацией последних, о чем свидетельствует морфология ВГЗ в сроки 33—37 и 38—40 нед.

Принимая во внимание участие ММР-9 в ремоделировании тканей за счет высокой инвазивной активности и причастности к миграции клеток [12], предполагаем, что ММР-9-иммунореактивность мозговой паренхимы, достоверно увеличивающаяся с 22-й по 37-ю неделю внутриутробного развития (см. таблицу), является важным фактором физиологической редукции ВГЗ. Причем максимальная иммунореактивность мозговой паренхимы (см. рисунок, а) в 33—37 нед совпадает с наиболее заметной редукцией ВГЗ, когда происходит зональное распределение глиобластов (см. рисунок, б) с последующей субтотальной регрессией зародышевого матрикса.

Положительная взаимосвязь (r=0,9) экспрессии рилина в кортикальных нейронах Кахаля—Ретциуса и ММР-9 в клетках белого вещества, сильная (r=0,9) в 22—27 нед и ослабевающая в дальнейшем (r=0,4), позволяет считать, что основные структурные преобразования неокортекса поля № 6 осуществляются в 22—27 нед с участием клеток ВГЗ.

Постгеморрагическая ГЦ (n=12), обусловленная ВЖК III степени (100%), диагностирована в основном у новорожденных с экстремально низкой — 3 (25%) — и очень низкой — 7 (58,3%) — массой тела, гестационный возраст которых составил 22—32 нед, а продолжительность постнатальной жизни колебалась от 7 до 31 сут. Подобные ВЖК обусловлены перинатальной гипоксией на фоне морфофункциональной незрелости головного мозга [13]. У двух (16,7%) детей, гестационный возраст которых составил 33—40 нед, ВЖК, послужившие причиной постгеморрагической ГЦ, оказались результатом родовой травмы, клинически проявившейся спустя неделю после рождения и более.

Морфология неокортекса при постгеморрагической ГЦ характеризуется признаками ишемического повреждения его структур в виде набухания нейронов, некробиоза с формированием клеток-«теней» и локальных некрозов с последующим глиозом. С последним, вероятно, связано достоверное (p=0,006) увеличение экспрессии S-100 в коре по отношению к группе контроля.

Дифференцировка неокортекса сопоставима с таковой контрольной группы. Об этом свидетельствуют соответствующие гестационному возрасту новорожденного гирификация больших полушарий головного мозга, стратификация коры поля № 6, структура клеточных колонок и ансамблей, ультраструктура нейронов. Кроме того, нет достоверных различий между экспрессией рилина в нейронах неокортекса детей с постгеморрагической ГЦ и контрольной группы.

Вышеперечисленное косвенно свидетельствует о том, что при постгеморрагической ГЦ наиболее существенные структурные изменения происходят в перивентрикулярном белом веществе. Другие исследователи [14] также отмечают более выраженные изменения в глиальных клетках по сравнению с нейронами коры в результате механической деформации перивентрикулярной области и последующих нарушений мозгового кровообращения при постгеморрагической ГЦ.

ВГЗ новорожденных 22—27 нед гестации с постгеморрагической ГЦ отличалась неравномерной шириной, неровным наружным краем с фестончатыми очертаниями, напоминающими заостренные лучи (см. рисунок, в), в 28—32 нед — еще и разреженностью глиобластов. Вероятно, подобные изменения обусловлены происходящей в указанные сроки миграцией глиобластов из герминативной зоны в кортикальном направлении, поэтому их следует считать морфологическими маркерами ремоделирования перивентрикулярной области.

У новорожденных 33—40 нед гестации в перивентрикулярной зоне обнаруживались «остатки» зародышевого матрикса.

Динамика структурных преобразований перивентрикулярной области при постгеморрагической ГЦ, с одной стороны, указывает на раннее начало (22—27 нед), с другой — на замедление темпа редукции. Вероятно, ранний старт редукции ВГЗ обусловлен острым нарушением ликворного механизма трофики мозговой паренхимы в связи с блокадой ликворпроводящих путей сгустками крови и скопления спинномозговой жидкости в Б.Ж. Дальнейшее замедление темпа редукции герминативной зоны может быть обусловлено ослаблением экспрессии ММР-9 в глиобластах (см. рисунок, г), о чем свидетельствует достоверное по отношению к контрольной группе уменьшение ИЭ металлопротеиназы в клетках ВГЗ (p=0,006). Вероятно, факторами, нарушающими экспрессию ММР-9 в глиобластах, являются перицеллюлярный отек, наиболее выраженный в перивентрикулярной области, а также субэпендимальные и периваскулярные геморрагии, способствующие повреждению части ферментсинтезирующих клеток.

Свидетельством заместительного глиоза поврежденных участков мозговой паренхимы в перивентрикулярной и интермедиарной зонах, особенно у недоношенных новорожденных, являются повышенные по отношению к группе контроля значения ИЭ глиального белка S-100 (p=0,006).

Таким образом, постгеморрагическую ГЦ у новорожденных 22—40 нед гестации характеризует совокупность морфологических признаков, реализующихся при пониженной экспрессии ММР-9 в клетках перивентрикулярной области и физиологической экспрессии рилина в нейронах Кахаля—Ретциуса, между которыми установлена положительная корреляционная связь (r=0,6), на фоне повышенной экспрессии S-100 в глиобластах при ВЖК III степени: это рано стартующая (в 22—27 нед), но замедленная редукция ВГЗ, соответствие гирификации головного мозга, дифференцировки нейронов, гисто- и цитоархитектоники коры гестационному возрасту новорожденного. Перечисленные морфологические признаки могут быть использованы в качестве морфологических дифференциально-диагностических критериев постгеморрагической гидроцефалии.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Е.В.П., Л.П.П.

Сбор и обработка материала: Е.В.П., О.П.С.

Статистическая обработка: О.П.С.

Написание текста: Е.В.П.

Редактирование: Л.П.П.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.