Ультраструктурная патология олигодендроцитов в белом веществе при приступообразно-прогредиентной шизофрении и роль микроглии

По современным представлениям, патология олигодендроцитов и миелиновых волокон, связанная с нарушением межнейрональных синаптических связей, является одним из наиболее важных звеньев патогенеза шизофрении. Нейровизуализационные исследования последних лет показали выраженные изменения во многих трактах белого вещества мозга, коррелирующие с клиническими симптомами шизофрении [1, 2]. При исследовании аутопсийного материала были выявлены дистрофические, деструктивные изменения, дефицит олигодендроцитов и повреждения миелиновых волокон в сером и белом веществе мозга при шизофрении [3—6]. В последнее время в нейровизуализационных и аутопсийных исследованиях [7—9] приводятся различные доказательства связи нарушений белого вещества мозга при шизофрении с активацией микроглии, которая может участвовать в нарушении межнейрональных синаптических контактов. Представление о состоянии микроглии 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 в ряде работ описывается активация микроглии при этом заболевании и предполагается ее активная роль в патологии олигодендроцитов [10, 11]. Известно, что микроглия может как оказывать протективное действие на олигодендроциты, так и усугублять их дистрофические и даже деструктивные изменения [10]. Показано также [12, 13], что реактивность микроглии связана с особенностями течения шизофрении. В нашем предыдущем исследовании [4] были описаны группы микроглиальных клеток с ультраструктурными признаками активации, контактирующие с дистрофически измененными олигодендроцитами в белом веществе префронтальной коры при шизофрении. Ранее нами было также показано [14], что при параноидной непрерывнотекущей шизофрении олигодендроциты, контактирующие с микроглией, в белом веществе префронтальной коры отличаются от контроля обеднением цитоплазмы рибосомами, значимым снижением объемной фракции (Vv) и числа митохондрий и повышением числа липофусциновых гранул. Эти результаты позволяют предполагать, что микроглия при шизофрении может иметь отношение к нарушению энергетического, липидного и белкового метаболизма контактирующих с ней олигодендроцитов.

Цель настоящей работы — сравнительное морфометрическое исследование ультраструктуры контактирующих с микроглией олигодендроцитов в белом веществе префронтальной коры при приступообразно-прогредиентной шизофрении по сравнению с контролем.

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

Диагностику шизофрении при жизни проводили по МКБ-10. Группа приступообразно-прогредиентной шизофрении включала 9 случаев (F20.01 — 5 случаев, F20.02 — 2, F20.21 — 1, F20.31 — 1). В контрольную группу вошли 20 случаев без психической и неврологической патологии.

Характеристика групп шизофрении и контроля дана в табл. 1.

Была изучена ткань белого вещества мозга, расположенного под префронтальной корой (поле 10 по Бродману), из левого полушария. Подробное описание фиксации и обработки ткани для электронно-микроскопического исследования приведено в опубликованной ранее статье [6]. 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-100 В (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, Vv и число 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 [18]. 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 мкм. Vv (в %) клеточных органелл оценивали по принципу Делессе: Vv=Aa, т. е. Vv органелл равна площади их поперечного сечения [18]. Количество органелл определяли как количество каждой органеллы в цитоплазме клетки.

Статистический анализ проводили с помощью пакета программ 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 контроля проводили с помощью ковариатного анализа с параметрами олигодендроцитов в качестве зависимых переменных, диагнозом в качестве межгруппового фактора и возрастом и постмортальным интервалом в качестве ковариат.

Электронно-микроскопическое исследование показало хорошую сохранность ультраструктуры контактирующих с микроглией олигодендроцитов в контроле (рис. 1, а)

Статистический анализ (ANOVA с ковариатами возраст и постмортальный интервал) показал, что при шизофрении по сравнению с контролем в изучавшихся олигодендроцитах были значимо повышены Vv (+180%): F (1,25)= 11,39, р=0,002 и количество (+187%): F(1,25)=9,08, p=0,006 вакуолей, Vv (+324%): F(1,25)=19,11, р=0,0003 и количество (+298%): F(1,25)=19,42, р=0,00017 липофусциновых гранул (рис. 2).

Таким образом, в проведенном исследовании были выявлены дистрофические изменения контактирующих с микроглией олигодендроцитов в белом веществе префронтальной коры при хронической приступообразно-прогредиентной шизофрении по сравнению с контролем. Так, при шизофрении показано обеднение цитоплазмы рибосомами, увеличение Vv и количества вакуолей эндоплазматического ретикулума и липофусциновых гранул. Эти изменения, по-видимому, не связаны с влиянием таких факторов, как постмортальный интервал, возраст, поскольку группы были адекватны по этим показателям и не найдено корреляций между ними и исследованными параметрами олигодендроцитов. Также не обнаружено корреляций с хлорпромазиновым эквивалентом антипсихотической терапии. В то же время анализ корреляционных связей между ультраструктурными параметрами олигодендроцитов выявил значимые корреляционные связи между параметрами вакуолей и липофусцина с параметрами митохондрий в олигодендроцитах только в группе шизофрении, но не в контроле. Полученные результаты могут отражать влияние микроглии на изменение липидного, энергетического и белкового метаболизма олигодендроцитов в контакте с микроглией при приступообразно-прогредиентной шизофрении.

Отмеченная вакуолизация олигодендроцитов является отражением отека клетки, возможно, связанного с повышенной проницаемостью цитоплазматических мембран. Найденные значимые положительные корреляционные связи вакуолей с митохондриями только в группе шизофрении при незначимом снижении Vv и количества митохондрий могут указывать на компенсаторный характер повышения количества вакуолей, направленного на сохранение митохондрий в олигодендроцитах. Отметим, что при непрерывнотекущей шизофрении, в отличие от приступообразно-прогредиентной, Vv и количество митохондрий в олигодендроцитах значимо снижены, а корреляции параметров митохондрий и вакуолей отсутствуют. Повышенные Vv и количество вакуолей (+180%) в контактирующих с микроглией олигодендроцитах при шизофрении по сравнению с контролем указывают на их дисфункцию, которая не может не отражаться на дисфункции миелина, аксонов и синаптических контактов в мозге при шизофрении. О дисфункции олигодендроцитов свидетельствует также установленная нами ранее выраженная патология миелиновых волокон в белом веществе префронтальной коры при шизофрении, связанная с набуханием периаксонального отростка олигодендроцита и атрофией аксонов [4]. Известно, что олигодендроциты, помимо миелинизации аксонов, участвуют в поддержке их метаболизма [19].

Анализ корреляционных связей между ультраструктурными параметрами в олигодендроцитах также показал, что, несмотря на отсутствие значимого снижения Vv и количества митохондрий в контактиpyющиx с микроглией олигодендроцитах, обнаружены значимые отрицательные корреляции с параметрами липофусцина только в группе шизофрении. При этом важно, что при непрерывнотекущей шизофрении не толька показана значимая отрицательная корреляция параметров липофусцина и митохондрий, но и установлено значимое снижение Vv и количества митохондрий [14]. Следовательно накопление липофусцина в олигодендроцитах связано с изменениями в митохондриях при шизофрении, что подтверждается в других исследованиях [20].

Сравнение результатов исследования олигодендроцитов при разных типах течения шизофрении выявило как сходство, так и различия в изменении их ультраструктурных параметров. Накопления липофусцина в олигодендроцитах при обоих типах течения шизофрении, показанное ранее при непрерывнотекущй шизофрении [14] и в настоящей работе, может отражать хроническое течение заболевания, связанное с влиянием микроглии на олигодендроциты. В подтверждение этого предположения в обзоре L. Laskaris и соавт. [21] приводятся различные доказательства связи прогрессирующих изменений в мозге при шизофрении с активацией микроглии. Различия в типах течения заключаются в значимом повышении Vv и количества вакуолей при приступообразно-прогредиентной шизофрении и значимом снижении Vv и количества митохондрий в контактирующих с микроглией олигодендроцитах при непрерывнотекущей шизофрении. Последнее, видимо, является главным различием двух типов шизофрении и может быть связано с большей тяжестью непрерывнотекущей шизофрении.

Что касается механизмов возникновения дистрофических нарушений олигодендроцитов в контакте с микроглией, то, по нашему мнению, к наиболее вероятным из них при обоих типах течения шизофрении относится оксидантный стресс [22], что более подробно обсуждено в нашей предыдущей статье [14].

Качественное исследование выявило признаки активации микроглии в контакте с дистрофически измененными олигодендроцитами (инвагинации ядра и цитоплазмы, вакуолизация) в случаях приступообразно-прогредиентной шизофрении по сравнению с контролем. Эти данные наряду с установленной вакуолизацией олигодендроцитов в контакте с микроглией при этом типе шизофрении согласуются с предположением J. Steiner и соавт. [23] о том, что наибольшая активация микроглии при шизофрении происходит во время острого психотического приступа, и результатами работы S. Busse и соавт. [24], показавших бо́льшую активацию микроглии в гиппокампе при параноидной шизофрении с преобладанием позитивных симптомов по сравнению с резидуальной шизофренией с преобладанием негативных проявлений.

Полученные результаты также согласуются с данными нейровизуализационных и экспериментальных исследований [8—10] о том, что патология белого вещества при шизофрении связана с воспалением. При этом олигодендроциты и особенно их предшественники обладают повышенной чувствительностью к воспалению, оксидативному стрессу, глутаматной токсичности [10]. Повреждения олигодендроцитов показаны при воспалительных заболеваниях ЦНС (демиелинизирующий энцефаломиелит, рассеянный склероз, вирусные инфекции) [25]. Эти данные и результаты нашего исследования предполагают повреждающий, токсический характер воздействия активированной микроглии на олигодендроциты в белом веществе при шизофрении. В связи со сказанным необходимо отметить, что современные атипичные антипсихотические препараты тормозят высвобождение провоспалительных цитокинов и свободных радикалов из активированной микроглии и препятствуют их повреждающему влиянию на метаболизм олигодендроцитов [8, 26, 27].

Таким образом, проведенное исследование показало выраженные дистрофические изменения олигодендроцитов, контактирующих с микроглией, в белом веществе префронтальной коры при хронической приступообразно-прогредиентной шизофрении. Микроглия при шизофрении может участвовать в нарушении липидного и белкового метаболизма олигодендроцитов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: uranovan@mail.ru