Ультраструктурная патология олигодендроцитов в белом веществе при непрерывнотекущей параноидной шизофрении: роль микроглии

Нейровизуализационные и аутопсийные исследования последних лет [1—7] показали, что одним из наиболее важных звеньев патогенеза шизофрении является патология олигодендроглии и миелиновых волокон, которая может приводить к нарушению межнейрональных синаптических связей. В нашем предыдущем исследовании [4] при шизофрении были выявлены ультраструктурные изменения миелиновых волокон в сером веществе префронтальной коры (ПФК), гиппокампа и хвостатого ядра, наиболее выраженные в ПФК при непрерывнотекущей форме заболевания. Сходные изменения миелиновых волокон имелись и в белом веществе ПФК [5]. Нарушения ультраструктуры миелиновых волокон при шизофрении предполагают их связь с изменением ультраструктуры миелинобразующих олигодендроцитов. В случаях шизофрении были установлены дистрофические нарушения и дефицит олигодендроцитов [6, 7]. В литературе соответствующих работ, касающихся причин и механизмов рассматриваемых нарушений, их связи с клиническими особенностями заболевания мы не обнаружили. Было высказано предположение, что изменения олигодендроцитов в ПФК могут быть связаны с особенностями течения шизофрении.

Рассматривая ультраструктурную патологию олигодендроглии, необходимо помнить о возможном влиянии на эти клетки их микроокружения. В этом отношении внимание привлекает в первую очередь микроглия. Дело в том, что ее состояние при шизофрении после введения в практику активного лечения психофармакологическими препаратами изменилось. Так, если ранее в классических работах по нейроморфологии шизофрении отмечалась ареактивность микроглии, что отличало ее от других психических заболеваний, то в настоящее время, напротив, в ряде работ описывается активация микроглии при этом заболевании. Более того, в работах последних лет, согласно одной из гипотез, при шизофрении развивается процесс, в котором предполагается активная роль микроглии в патологии олигодендроцитов [8, 9].

В нейровизуализационных и аутопсийных исследованиях [9, 10] приводятся различные доказательства активации микроглии в белом веществе мозга при шизофрении, которые могут приводить к нарушению функциональных связей. Что касается связи реактивности микроглии с особенностями течения шизофрении, то еще в работах И.И. Глезера [11] и Л.И. Сухоруковой [12] было отмечено, что разные типы течения шизофрении различаются по реактивности микроглии: при непрерывнотекущей шизофрении они отмечали преобладание амебоидной микроглии с наличием «пузырчатых тел» в цитоплазме и редко встречающимися фагосомами, а при периодической — палочковидной микроглией, содержащей фагосомы, что свидетельствует о разных видах ее активации при разных типах течения шизофрении. Известно также, что микроглия может оказывать как протективное действие на олигодендроциты, так и усугублять их дистрофические и даже деструктивные изменения [9]. Однако остается неясным, имеются ли в этом отношении особенности при разных типах течения шизофрении.

Цель настоящей работы — сравнительное морфометрическое исследование ультраструктуры контактирующих с микроглией олигодендроцитов в белом веществе ПФК при непрерывнотекущей шизофрении по сравнению с контролем.

Исследование было проведено на коллекции структур аутопсийного мозга, имеющейся в лаборатории клинической нейроморфологии (зав. лабораторией — докт. мед. наук Н.А. Уранова) Научного центра психического здоровья (директор — проф. Т.П. Клюшник).

Диагностику шизофрении при жизни проводили по МКБ-10. В группу параноидной непрерывнотекущей шизофрении (F20.00) вошли 11 случаев, в контрольную группу — 11 случаев без психической и неврологической патологии.

Характеристика обеих группы приведена в табл. 1. Группы не различались по возрасту (ANOVA: F=0,31, p=0,5) и постмортальному интервалу (ANOVA: F=2,84, p=0,11). Причины смерти были сходными в обеих группах: инфаркт миокарда, тромбоэмболия легочной артерии, пневмония, ишемическая болезнь сердца, острая сердечно-сосудистая недостаточность. Для учета возможного влияния нейролептической терапии на исследованные параметры использовали хлорпромазиновый эквивалент [13—15].

Была изучена ткань белого вещества мозга, расположенного под ПФК (поле 10 по Бродману) из левого полушария. Подробное описание фиксации и обработки ткани для электронно-микроскопического исследования приведено в опубликованной ранее статье [4]. В каждом случае ультраструктурные срезы получали с двух случайно выбранных блоков ткани исследуемой структуры мозга. Ультратонкие срезы окрашивали водным раствором уранилацетата и раствором цитрата свинца и просматривали с помощью электронного микроскопа JEM-100B (Япония).

Морфометрическое исследование проводили на негативах, полученных при увеличении ×3,300. Исследовали контактирующие с микроглией олигодендроциты. Подсчитывали не менее 10 клеток в каждом случае. Во всех клетках определяли площадь олигодендроцитов, объемную фракцию (Vv) и количество митохондрий, вакуолей эндоплазматического ретикулума и липофусциновых гранул. Для этого негативы увеличивали в 8 раз на аппарате Minolta. Оцениваемые параметры подсчитывали, используя тестовые сетки при конечном увеличении ×26,400 [16]. Для подсчета площади клетки, ее ядра и цитоплазмы применяли квадратную тестовую сетку с расстоянием 1,5 μм между точками. Для подсчета органелл это расстояние было равно 0,75 μм. Vv (%) клеточных органелл оценивали по принципу Делессе: Vv=Aa, т. е. она равна площади поперечного сечения органелл [16]. В цитоплазме клетки определяли количество каждой из органелл.

Статистический анализ проводили с помощью пакета Statistica 7. Нормальность распределения оцениваемого параметра в группах тестировали по критерию Колмогорова—Смирнова. Для выявления возможного влияния возраста, постмортального интервала и нейролептической терапии применяли корреляционный анализ Пирсона. Значения р<0,05 были приняты как статистически значимые. Влияние пола оценивали с помощью двухфакторного дисперсионного анализа. Сравнение групп шизофрении и контрольной проводили с помощью ковариантного анализа с параметрами олигодендроцитов в качестве зависимых переменных, диагнозом в качестве межгруппового фактора и возрастом и постмортальным интервалом в качестве ковариат.

При электронно-микроскопическом исследовании была установлена хорошая сохранность ультраструктуры контактирующих с микроглией олигодендроцитов в контроле и наличие выраженных ультраструктурных изменений при шизофрении (рис. 1). В контрольных случаях для олигодендроцитов было характерно наличие округлого ядра с расположенным по его периферии гетерохроматином, многочисленных рибосом, мелких вакуолей эндоплазматического ретикулума, митохондрий и редко встречающихся гранул липофусцина. В случаях шизофрении характерными изменениями ультраструктуры олигодендроцитов были набухание цитоплазмы, ее видимое обеднение рибосомами и митохондриями, набухание и вакуолизация эндоплазматического ретикулума. Отдельные микроглиальные клетки при шизофрении, как и в контроле, показывали ультраструктурные признаки активации — повышение размеров сомы клетки, вакуолизацию цитоплазмы, появление ядер неправильной формы. Ультраструктурных признаков деструктивных изменений исследованных олигодендроцитов, включая апоптоз, ни в одной из групп обнаружено не было.

При шизофрении по сравнению с контрольной группой в изучавшихся олигодендроцитах было выявлено значимое снижение Vv митохондрий (–48%): F (1,18)=11,47, p=0,003, количества митохондрий: (–50%), F (1,18)=14,95, p=0,001 и повышение количества липофусциновых гранул: (+125%), F (1,18)=4,58, p=0,04 (рис. 2). Vv липофусциновых гранул, Vv и число вакуолей также повышались при шизофрении по сравнению с контролем, но не достигали статистической значимости (см. рис. 2). Остальные параметры в группе шизофрении также значимо не отличались от контрольной группы. Корреляционный анализ Пирсона показал отсутствие корреляций с возрастом, постмортальным интервалом и хлорпромазиновым эквивалентом (p>0,2). Не было также найдено влияние пола и возраста больных к началу болезни (p>0,15). Однако количество липофусциновых гранул в олигодендроцитах позитивно коррелировало с длительностью болезни (рис. 3). Анализ корреляционных связей между ультраструктурными параметрами олигодендроцитов выявил значимые корреляционные связи между параметрами ядра, митохондрий, вакуолей и липофусцина только в группе шизофрении, но не контроле (табл. 2).

Таким образом, в проведенном исследовании был выявлен ряд дистрофических изменений контактирующих с микроглией олигодендроцитов в белом веществе ПФК при хронической параноидной непрерывнотекущей шизофрении по сравнению с контролем. Так, при шизофрении показано обеднение цитоплазмы рибосомами, снижение Vv и количества митохондрий и повышение количества липофусциновых гранул. Кроме того, в изучавшихся олигодендроцитах найдена значимая позитивная корреляция между количеством липофусциновых гранул и длительностью болезни и наличие значимых корреляционных связей в группе шизофрении между ультраструктурными показателями ядра, митохондрий, вакуолей и липофусцина. Полученные результаты указывают не только на определенное влияние микроглии на олигодендроциты в шизофрении, что, видимо, отражает влияние на метаболизм олигодендроцитов. Дистрофические изменения последних могут быть связаны с нарушением белкового, энергетического и липидного обмена, что в свою очередь дает основание соотнести эти общие изменения с характером течения заболевания, его хроническим непрерывным течением.

При обсуждении обменных нарушений при шизофрении нельзя не заметить, что спектр ультраструктурных дистрофических изменений олигодендроцитов является типичным для оксидативного (окислительный) стресса [17, 18]. Ранее было установлено [19, 20], что олигодендроциты и их предшественники особенно чувствительны к такому стрессу в связи с высокой метаболической активностью и повышенными энергетическими затратами, связанными с миелинизацией аксонов. О важной роли оксидативного стресса в патогенезе шизофрении свидетельствуют снижение уровня антиоксидантов у больных дефицитной шизофренией [21] и антиоксидантного глутатиона в аутопсийной ПФК при шизофрении [22], влияние генетических факторов на порог чувствительности к оксидативному стрессу [23]. Последний приводит к нарушениям белкового метаболизма, перекисного окисления липидов и способствует формированию и накоплению в клетке липофусцина. Повышенное содержание липофусцина также отражает состояние окислительного стресса [24] и косвенно указывают на токсическое влияние микроглии на олигодендроциты при шизофрении.

Результаты аутопсийных и нейровизуализационных исследований приводят доказательства активации микроглии при шизофрении, особенно в белом веществе [8, 25—29], хотя некоторые исследователи [30] не обнаружили повышенной численной плотности микроглии в белом веществе ПФК при шизофрении. В нашем предыдущем исследовании [7] были описаны группы микроглиальных клеток с ультраструктурными признаками активации, контактирующие с дистрофически измененными олигодендроцитами в белом веществе ПФК при шизофрении.

Дефицит митохондрий в контактирующих с микроглией олигодендроцитах может быть связан с показанным при шизофрении нарушением митохондриального дыхательного окислительного фосфорилирования [31], специфическими для шизофрении нарушениями митохондриального комплекса I в ПФК аутопсийного мозга [32], и выявленной при шизофрении дисфункцией митохондрий и реактивности на оксидативный стресс [33].

Необходимо отметить, что в последние годы была установлена [18] связь активации микроглии при оксидативном стрессе с развитием воспаления по принципу обратной связи. При этом в ответ на окислительный стресс олигодендроциты продуцируют иммунные медиаторы, которые могут активировать контактирующую с ними микроглию. Последняя способна выделять провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, и IL-1β, а также глутамат, липолитические ферменты, окись азота и пероксинитрин, потенциально токсичные для олигодендроцитов [18]. В частности, окись азота тормозит цикл Кребса в митохондриях и вызывает продукцию свободных радикалов [3, 34], что также может приводить к дефициту митохондрий в олигодендроцитах, контактирующих с микроглией.

Полученные результаты и высказанные предположения согласуются с установленными [35—37] при шизофрении повышением в поле 10 ПФК уровня белка и экспрессии мРНК IL-1β, TNF-α, микроглиального маркера CD11b, экспрессии мРНК NF-κB p50 и p65 субъединиц — универсального ядерного фактора транскрипции, контролирующего экспрессию генов врожденного и приобретенного иммунного ответа повышенной экспрессией связанных с иммунной функцией генов в ПФК при шизофрении.

В заключение можно отметить, что для уточнения роли выявленных нейроморфологических изменений в патогенезе шизофрении необходимо дальнейшее изучение реактивности микроглии и сопряженности ее изменений с состоянием олигодендроцитов при разных типах течения шизофрении с учетом влияния фармакотерапии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.