Многочисленные исследования состояния здоровья людей в результате экзо- и эндогенных воздействий показали, что экстремальные факторы способны вызывать характерные соматические и психоневрологические расстройства с нарушением цикла «сон-бодрствование» [1-4]. В частности, у здоровых при длительной депривации сна (ДС) выявляются преходящие неврологические расстройства (горизонтальный нистагм, тремор, птоз, дизартрия, адиадохокинез), а на ЭЭГ отмечается замедление фоновой ритмики с появлением эпилептиформной активности [5]. Также показано, что в первые 3 сут ДС приводит к эмоциональной лабильности, снижению внимания, памяти, нарастающей усталости, нарушению зрения, снижению двигательной активности, сочетающейся с двигательной избыточностью при выполнении заданий и возникновению эпилептических приступов [6].

В исследованиях на крысах было показано, что часть животных, подвергнутых ДС более суток, погибла в ходе опыта, что является убедительным доказательством витальной необходимости сна. Однако данные о морфологии мозга при ДС немногочисленны и в основном получены на светооптическом уровне [3]. В исследованиях на животных на ультраструктурном уровне отмечены деструктивные изменения в большинстве нервных клеток ретикулярной формации и гиппокампа, который считается «ядерной зоной» нейропластичности [2, 7]. Наиболее значимые изменения у экспериментальных животных после ДС обнаруживали во всех структурных элементах гипоталамуса и особенно в супрахиазматическом ядре, отвечающем за циркадные ритмы животных и человека, и супраоптическом ядре, ответственном за гомеостаз [8-10]. С учетом вышеизложенного ДС, с одной стороны, была причислена к арсеналу изощренных пыток людей, а с другой стороны - позволила разработать концепцию нейропластичности [2].

Цель работы - изучение неврологических и электрофизиологических проявлений ДС у пациентов с локально обусловленными симптоматическими формами эпилепсии (ЛОЭ) и у здоровых, а также исследование нейроморфологических паттернов ДС в экспериментальных условиях.

Комплексные клиническое и электроэнцефалографическое (видео-ЭЭГ мониторинг - ВЭМ - с обязательной записью сна) исследования выполнены до и после ДС в течение 24 ч у 178 пациентов с симптоматическими (посттравматические, постинсультные, постинфекционные) формами ЛОЭ (основная группа). Большинство (65,2%) обследованных пациентов находилось в трудоспособном возрасте до 30 лет, а их распределение по половому признаку было относительно однородным. Пациенты основной группы получали медикаментозную противоэпилептическую терапию в соответствии с формой заболевания и типом приступов. Среди обследованных преобладали больные с височными и лобными формами ЛОЭ (72,5%), у которых длительность заболевания в большинстве случаев (77,2%) не превышала 5 лет: у 39,4% - до 1 года, у 22,7% - от 1 года до 3 лет, у 15,1% - от 3 до 5 лет и у 22,8% больных длительность заболевания была более 5 лет. Клиническое обследование включало определение типа эпилептического приступа, изучение анамнеза и неврологического статуса. Исследование неврологического статуса выполнялось у всех обследованных по общепринятой в классической неврологии методике. Регистрация биоэлектрической активности головного мозга (БЭА ГМ) осуществлялась до и после ДС посредством ВЭМ в течение 5 ч в состоянии утреннего и дневного бодрствования, во время дневного сна, с окончательным форсированным пробуждением и с проведением функциональных проб на электроэнцефалографе NicOne («Viasys») с использованием 19 отведений по системе «10-20». Кроме того, всем обследованным выполнялась МРТ головного мозга по специальной программе с целью исключения очаговой актуальной церебральной патологии и верификации эпилепсии. В контрольную группу вошли 45 здоровых, по половозрастному составу сопоставимых с пациентами основной группы, без эпилептических приступов в анамнезе, которым был выполнен тот же объем обследований, что и больным эпилепсией.

Экспериментальные исследования ДС проводили на 103 беспородных белых крысах-самцах массой тела 200-320 г в возрасте 2,5-3 мес. Лабораторных животных содержали в условиях стационарного вивария при световом режиме, приравненном к дневному освещению, и на стандартном пищевом рационе. ДС у крыс создавали, используя методику малых площадок с изменениями по Н.Н. Заболотскому [3], обеспечивающими состояние вынужденного активного бодрствования в течение 48 ч. Интактные животные не подвергались ДС, а содержались в обычных условиях вивария. Под эфирным наркозом животных декапитировали и извлекали головной мозг, из которого для морфологического исследования брали участки сенсомоторной области коры больших полушарий, гипоталамуса, ствола и мозжечка. Материал для световой микроскопии обрабатывали по нейрогистологическим методикам с применением окрасок: гематоксилина и эозина, методов Ниссля, Ван-Гизона и Маллори. Для электронно-микроскопического исследования (ЭМИ) брали материал из тех же участков головного мозга и подготавливали по общепринятым методикам [11], после чего изготавливали ультратонкие срезы, которые изучали и фотографировали в электронном микроскопе JEM-100 CX; всего было проанализировано более 300 электронограмм.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows в соответствии с международными рекомендациями по обработке результатов медико-биологических исследований. Результаты обрабатывали при помощи методов многофакторного статистического анализа, который проводился как по отдельно взятым основным характеристикам различных форм ЛОЭ, так и по их совокупности с целью выявления корреляционных связей анализируемых характеристик ДС и частотой развития эпилепсии. Все количественные результаты морфологических исследований и ЭМИ были обработаны методами вариационной статистики, при этом вычисляли среднее арифметическое значение (Х), величину среднего квадратического отклонения (s), ошибку средней (m). Достоверность различий между средними выборочными значениями вычисляли в виде значения t-критерия Стьюдента. Расчетные значения сопоставляли с табличными данными определенной в контрольной группе нормы. Различие расценивалось как достоверное при уровне значимости р<0,05.

Обследованные пациенты с ЛОЭ после ДС в течение не менее 24 ч, в отличие от здоровых и пациентов с ЛОЭ без ДС, предъявляли жалобы на головную боль различной локализации, головокружение, сонливость, предчувствие возникновения эпилептического приступа, нарушение концентрации внимания, двоение в глазах, повышенную раздражительность и утомляемость, ощущение внутренней дрожи, учащение или замедление сердцебиения, одышку, колебания настроения, вплоть до витального страха, двигательное беспокойство. Ядро клинической картины всех обследованных больных ЛОЭ составляло наличие простых и сложных парциальных эпилептических приступов без вторичной генерализации, с вторичной генерализацией и развитием вторично-генерализованных судорожных тонико-клонических эпилептических приступов. У 136 (76,4%) пациентов с ЛОЭ клиническая картина заболевания до ДС была представлена двумя или тремя типами приступов, и только у 42 (23,6%) больных она состояла из одного типа приступов.

При неврологическом осмотре у большинства обследованных с симптоматическими формами ЛОЭ до ДС (142 из 178 пациентов) помимо эпилептического синдрома был выявлен ряд других неврологических нарушений. Частота выявления неврологической симптоматики в группе больных ЛОЭ до ДС составила 80,0% и чаще всего была представлена вегетативным (18,5%), очаговым (18,0%), ликвординамическим (17,4%), астеническим (17,2%) и психоорганическим (8,9%) синдромами. У пациентов с ЛОЭ после ДС частота вегетативного, очагового, астенического и психоорганического синдромов выросла на 23,1, 17,6, 48,8 и 14,6% соответственно. Таким образом, обнаруженная до ДС неврологическая симптоматика у больных симптоматическими формами ЛОЭ являлась этиологическим отражением перенесенных ранее травмы мозга, инсульта и нейроинфекций, повлекших за собой возникновение эпилептических приступов, а нарастание неврологического дефицита после ДС может рассматриваться как один из предикторов дальнейшего развития патологического (эпилептический) процесса и учащения приступов.

С целью анализа фоновой БЭА ГМ была использована классификация Е.А. Жирмунской, которая позволила определить качественный уровень ЭЭГ-нарушений. Анализ результатов ВЭМ у больных ЛОЭ, проведенного до и после ДС, у 10,8 и 32,6% больных выявил очень грубые изменения, у 28,5 и 39,7% - грубые, у 23,2 и 25,4% - изменения БЭА ГМ (рис. 1 и 2). Умеренные и лёгкие нарушения БЭА ГМ у больных ЛОЭ до ДС и после нее наблюдались достоверно реже - в 10,8 и 2,3% случаев (p<0,05).

При ВЭМ у больных ЛОЭ выраженные и умеренно выраженные локальные нарушения преимущественно в височных и лобно-височных отделах ГМ с регистрацией нестойких разрядов эпилептиформной активности до ДС регистрировались у 62,5% больных, тогда как после ДС эти изменения были зафиксированы у 97,7% больных. Несмотря на то что до ДС локальная эпилептиформная активность в виде одного стойкого очага отмечалась у 33,4% обследованных, а более одного очага выявлялась у 28% больных, после ДС эти показатели изменялись недостоверно, составляя 35,6 и 29,4% соответственно (p>0,05). Таким образом, несмотря на отсутствие явной связи между приведенными выше показателями эпилептиформной активности, полученные нами данные свидетельствуют о наметившихся тенденциях негативного развития эпилептического процесса на фоне ДС.

За время проведения ВЭМ до ДС у 2 из 178 обследованных с ЛОЭ были зафиксированы эпилептические приступы, а после ДС - у 11 больных. Помимо этого 29 пациентов ретроспективно сообщили об увеличении частоты приступов в течение 1-2 нед после Д.С. Динамика ЭЭГ в контрольной группе на фоне ДС также характеризовалась значительным нарастанием патологических изменений ЭЭГ вплоть до появления единичных эпилептиформных разрядов.

В экспериментальных исследованиях у абсолютного большинства подопытных крыс после ДС в течение 48 ч в отличие от крыс контрольной группы, не подвергавшихся ДС, регистрировали общемозговые симптомы и такие двигательные нарушения, как тремор конечностей и всего туловища, динамическую и статическую атаксию, гиперкинезы, судорожные тонико-клонические эпилептические приступы, парезы (паралич) конечностей. Выраженность неврологических нарушений находилась в прямой зависимости от длительности ДС; неврологическая симптоматика отсутствовала в контрольной группе и нарастала к концу эксперимента.

При гистологическом исследовании сенсомоторной коры (СМК) головного мозга, гипоталамической области, ствола мозга и мозжечка крыс контрольной группы на светооптическом уровне не было обнаружено каких-либо заметных нарушений в структуре и расположении нервных клеток и глиоцитов. При ЭМИ области СМК и коры мозжечка интактных крыс ультраструктурных изменений в нервных и глиальных клетках, а также в окружающей их ткани мозга не установлено.

После 48-часовой ДС при световой микроскопии наиболее значимые и полиморфные изменения в структуре нервных клеток отмечали в СМК и коре мозжечка, реже - в других отделах головного мозга. Обнаруженное в нейронах снижение их морфофункциональной активности после ДС носило черты деструктивного характера, о чем свидетельствовало появление нейронов в состоянии набухания (рис. 3).

При ЭМИ области СМК и коры мозжечка животных после 48-часовой ДС в нейронах отмечали признаки морфофункционального напряжения в виде большой концентрации свободных рибосом и полисом, фрагментации канальцев гранулярной эндоплазматической сети, обильно усыпанных рибосомами. Большинство митохондрий имело обычную структуру и размеры. В СМК олигодендроциты, обеспечивающие трофику нейронов, а также единичные нейроны зернистого слоя мозжечка находились в состоянии апоптоза. Изредка в СМК и клетках-зернах мозжечка крыс обнаруживали погибающие нейроны с ядрами в состоянии кариорексиса. После Д.С. в миелиновых волокнах СМК и мозжечка при ЭМИ наблюдали умеренную миелино- и аксонопатию, а также в ткани мозга встречались свободные эритроциты, что является косвенным подтверждением нарушения гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) (рис. 4).

Как в проксимальных, так и в дистальных частях безмиелиновых волокон мозжечка находили фокальную плейоконию митохондрий, а в СМК и в мозжечке было выявлено большое число синапсов с уменьшенным количеством везикул и их агглютинацией, а также изменения в структуре зоны синаптического контакта. После Д.С. обнаружены изменения в структуре обоих типов глиоцитов. В частности, в ядре олигодендроцитов имелись нетипично плотные скопления хроматина. Как в астроцитах, так и в олигодендроцитах признаки клеточного истощения выражались в просветлении цитоплазмы, содержавшей крупные плотные лизосомы и весьма небольшой набор остальных органоидов с измененной структурой. При сохранении структуры базальной мембраны сосудов нарушения ГЭБ проявлялись в виде умеренного периваскулярного отека вследствие набухания прилежащих к сосудам отростков астроцитов.

Наиболее значимые изменения при ЭМИ у животных после ДС обнаружены во всех структурных элементах гипоталамуса и особенно в супрахиазматическом ядре (СХЯ) и супраоптическом ядре (СОЯ) (р<0,05). Так, многие нейроны СХЯ были либо пикнотизированными, либо находились в состоянии дистрофии по темному типу. В первом случае в них наблюдались следующие морфологические изменения: ядро имело очень плотную кариоплазму и не менее плотную цитоплазму (рис. 5). В СОЯ пикнотизированные нейроны не встречались, темные нейроны обнаруживались редко, а большая часть нейросекреторных клеток имела ядро с изрезанными границами и цитоплазму с признаками морфофункциональной активности, содержащую типичные для этих клеток нейросекреторные гранулы (рис. 6).

Кроме ультраструктурных изменений нейронов, глиоцитов и миелиновых волокон как в СХЯ, так и в СОЯ были обнаружены отчетливые нарушения архитектоники синаптических контактов, которые выражались в повышении прозрачности аксонов, резком уплотнении синаптической щели и везикул, а также в нарушении структуры митохондрий (рис. 7 и 8).

Обнаруженные при ЭМИ у крыс после 48-часовой ДС такие морфологические паттерны, как плейокония митохондрий, повреждение элементов ГЭБ, признаки истощения цитоплазмы астроцитов и олигодендроцитов, изменение ядер глиоцитов и некоторых нейронов по типу апоптоза и кариорексиса, выраженные структурные нарушения нейронов гипоталамуса, а также деструкция синапсов свидетельствовали о снижении нейропластического потенциала, который обеспечивает приспособительные функции ЦНС и ее гомеостаз [2].

Изучение цикла сон-бодрствование имеет большое теоретическое и практическое значение, поскольку позволяет понять общие закономерности адаптационно-приспособительных механизмов взаимодействия человека с окружающей средой (нейропластичность), нарушения которых лежат в основе возникновения многих заболеваний ЦНС, в том числе и эпилепсии [2, 3, 12]. Так, в неврологическом статусе обследованных нами здоровых при длительной ДС обнаружены преходящие неврологические расстройства, а на ЭЭГ отмечается замедление фоновой ритмики с появлением эпилептиформной активности, что согласуется с данными других авторов [13, 14]. Кроме того, показано, что ДС усиливает эпилептиформную активность в виде появления фокальных спайков у больных эпилепсией, что совпадает с полученными нами данными по негативной ЭЭГ-динамике после ДС [5]. Проведенный анализ результатов ВЭМ у больных ЛОЭ после ДС выявил существенный рост нарушений БЭА ГМ в виде очень грубых, грубых и значительных. Кроме того, частота эпилептических приступов у обследованных пациентов с ЛОЭ после ДС возросла более чем в 5 раз (р<0,05).

С целью более детального изучения механизмов влияния ДС на развитие эпилептического процесса («маладаптивная» нейропластичность) [2] нами были выполнены экспериментальные нейроморфологические исследования на крысах. Результаты этих исследований показывают, что 48-часовая ДС у животных является для них сверхсильным раздражителем. Это подтверждается данными о состоянии условнорефлекторной деятельности и двигательной активности крыс, согласно которым после ДС в ЦНС преобладали процессы торможения. Имеются также работы [15], в которых ДС вызывала замедление выработки и нарушение выполнения условнорефлекторной реакции активного избегания. Наши данные об изменениях проницаемости ГЭБ и структуры олигодендроцитов после ДС подтверждаются данными о том, что при этом происходит возникновение в клетках повреждающих процессов (оксидантный стресс и эксайтотоксичность), которые вызывают необратимые изменения миелинобразующих клеток, а также усиление процессов перекисного окисления липидов и клеточного катаболизма [16]. В участках соприкосновения демиелинизированных волокон друг с другом возможна атипичная эфаптическая передача импульса, нарушается работа калиево-натриевого насоса, вследствие чего у крыс развивается судорожный синдром. Поэтому патогенез эпилептического процесса определенно связан с нарушением изолирующей функции миелина. Наши данные о миелино- и аксонопатии совпадают с результатами О.Н. Гайковой и А.П. Новожиловой [17], которые на операционном материале (при эпилепсии с парциальными приступами) показали, что наиболее выраженные изменения обнаруживаются в белом веществе (повреждение сосудов и миелина, глиоз, образование кист).

Известно, что ткань коры больших полушарий отличается от ткани ствола мозга более высокой интенсивностью метаболизма и активностью окислительных ферментов. Очевидно, поэтому наиболее ранние и выраженные структурные изменения митохондрий обнаруживались нами в СМК, что согласуется с данными других авторов [17, 18]. Митохондриальные плейокония и мегакония являются структурным эквивалентом функционального напряжения клеток при воздействии экстремальных факторов и могут рассматриваться как нейропластические реакции, свидетельствующие о включении физиологических компенсаторных механизмов, обеспечивающих восстановление нарушенного гомеостаза ценой повышенных энергетических затрат [2, 3, 19, 20].

Таким образом, на основании результатов нашего клинико-экспериментального исследования становится очевидным, что ДС является действенным патогенным фактором для ЦНС, который у животных вызывает ярко-выраженные патоморфологические изменения нейронов и нейроглии, свидетельствующие о масштабной дезинтеграции нейропластичности. В связи с этим длительная ДС у пациентов с симптоматическими формами ЛОЭ может инициировать прогрессирование основного заболевания (нарастание клинико-электроэнцефалографических расстройств у больных), а у здоровых может рассматриваться в качестве причины возникновения эпилептического процесса. Кроме этого, полученные данные существенно дополняют современные представления о механизмах нейропластичности и патогенеза эпилепсии, а также обосновывают необходимость исследования терапевтической эффективности модуляторов нейропластичности (транскраниальная магнитная стимуляция, нейромидин и др.) в комплексном лечении больных указанного профиля.