В многочисленных эпидемиологических, генетических, молекулярно-биологических, клинико-биологических исследованиях приводятся доказательства важной роли нейровоспаления в этиологии и патогенезе шизофрении [1—3]. Микроглия, резидентные иммунокомпетентные клетки мозга участвуют в функциях как врожденного, так и приобретенного иммунитета [4]. Согласно микроглиальной гипотезе шизофрении [5, 6], воспаление, связанное с активацией микроглии, участвует в прогрессирующих структурных изменениях в мозге.

Нейровизуализационные исследования показали, что психотические симптомы и их тяжесть связаны с активацией микроглии [7—9]. Установлено, что на активацию микроглии влияет возраст [10]. Функционирование микроглии тесно связано с функциональным состоянием периферической иммунной системы [11]. Так, в префронтальной коре дисрегуляция кинуренинового метаболизма при шизофрении, в котором участвует микроглия, обнаружена в подгруппе пациентов с повышенным уровнем цитокинов, коррелирующим отрицательно с объемом префронтальной коры [12].

Постмортальные исследования показали повышение численной плотности микроглии во фронтальной коре при шизофрении [13—15]. S. Fillman с соавт. [16] обнаружили в 9% случаев повышение плотности микроглии, коррелирующей положительно с экспрессией интерлейкина-1β, в белом веществе префронтальной коры при шизофрении, при этом признаки воспаления были найдены у 40% больных шизофренией. Достоверные различия в плотности микроглии были установлены при параноидной шизофрении по сравнению с резидуальной шизофренией [17]. Таким образом, было показано, что реактивность микроглии может иметь отношение к различиям в клинических типах шизофрении.

Патогенез шизофрении связан с состоянием врожденного и приобретенного иммунитета. Так, повышение активности лейкоцитарной эластазы и уровня антител к фактору роста связано с остротой и тяжестью клинических проявлений у пациентов с приступообразными эндогенными психозами, свидетельствующими об их вовлечении в воспаление [18, 19]. Маркеры воспаления различаются у молодых и пожилых пациентов с шизофренией [19], маркеры эндотелиальной дисфункции выявлены при приступообразно-прогредиентной шизофрении [20]. Нарушение гематоэнцефалического барьера может объяснить синергизм изменений маркеров воспаления в мозге и крови при шизофрении [11, 21]. В моноцитах у молодых пациентов с шизофренией в стадии обострения болезни до начала лечения были обнаружены повышение объемной фракции митохондрий и лизосом, свидетельствующее об активации моноцитов, достоверное повышение продукции интерлейкина-1β и положительные корреляции продукции интерлейкина-1β с параметрами лизосом при шизофрении [22]. В работах И.И. Глезера и Л.И. Сухоруковой [23, 24] было установлено, что типы течения шизофрении различаются по реактивности микроглии, что свидетельствует о разных видах ее активации. Однако эти исследования имели в основном описательный характер и были проведены без применения методов морфометрии на ультраструктурном уровне.

В слое 5 поля 10 префронтальной коры показаны снижение размеров дендритов пирамидных нейронов [25], снижение численной плотности олигодендроцитов [26] при шизофрении, конкордантность маркеров, связанных с иммунитетом, в лимфоцитах и слое 5 префронтальной коры [11], ультраструктурные повреждения миелиновых волокон при приступообразно-прогредиентной и непрерывнотекущей шизофрении [27]. Мы предположили, что в слое 5 префронтальной коры может быть повышена численная плотность микроглии, нарушена ультраструктура микроглии, и микроглиальная реактивность может быть связана с типами течения шизофрении.

Цель настоящего исследования — морфометрическая оценка численной плотности и ультраструктурных параметров микроглии в слое 5 префронтальной коры при приступообразно-прогредиентной и непрерывнотекущей шизофрении по сравнению с контролем без психической патологии.

Материал и методы

Исследование было проведено на коллекции структур аутопсийного мозга, имеющейся в лаборатории клинической нейроморфологии Научного центра психического здоровья. Диагностику шизофрении при жизни проводили по МКБ-10. Группа приступообразно-прогредиентной шизофрении (у 5 больных был установлен диагноз F20.01, у 3 — F20.02, у 1 — F20.21, у 1 — F20.31) включала 10 больных: 5 мужчин, 5 женщин; возраст 53±12,2 года; возраст начала болезни 27,6±10,5 года; длительность болезни 24,4±13,7 года. В группу параноидной непрерывнотекущей шизофрении (F20.00) вошли 9 больных: 6 мужчин, 3 женщины; возраст 58,8±17,3 года; возраст начала болезни 26,3±12,5 года; длительность болезни 32,4±12,3 года. В контрольную группу вошли 20 лиц без психической и неврологической патологии. 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 [28].

Подготовка ткани мозга к исследованию подробно описана нами ранее [29]. Микрофотографии микроглии получали на электронном микроскопе JEM-100B («JEOL», Япония) при увеличении ×3,300. Слой 5 идентифицировали по присутствию больших пирамидных нейронов. Микроглию идентифицировали как клетки небольших размеров, содержащие овальные, округлые или палочковидные ядра и электронно-плотный гетерохроматин, по присутствию митохондрий, эндоплазматического ретикулума, рибосом, лизосом, липофусцина, комплекса Гольджи.

Методика морфометрии была подробно описана ранее [29]. Исследовали все мироглиальные клетки в слое 5 префронтальной коры. Среднее число микроглии на случай ± ст. отклонение составляло 46,25±5,7 в контрольной группе и 48,9±6,9 в группе шизофрении. Площадь среза (среднее ± ст. отклонение) была 0,21±0,06 мм² в контрольной группе и 0,19±0,04±0,05 мм² в группе шизофрении. Плотность микроглии оценивали как количество клеток в единице площади ткани (n/мм²). Измеряли размеры клеток, ядерно-цитоплазматическое отношение, площадь, объемную фракцию (Vv) и количество (n) органелл (митохондрий, вакуолей эндоплазматического ретикулума, липофусциновых гранул).

Статистический анализ проводили с помощью пакета Statistica 7. Нормальность распределения оцениваемых параметров в группах тестировали по критерию Колмогорова—Смирнова. Корреляционный анализ Пирсона применяли для выяснения возможных корреляций параметров с возрастом, постмортальным интервалом, антипсихотической терапией (хлорпромазиновый эквивалент), возрастом начала болезни и длительностью болезни. Исследованные группы не различались по возрасту и постмортальному интервалу (все p>0,6). Ковариационный анализ ANCOVA использовали для сравнения исследованных групп с контрольной и между клиническими группами с клеточными параметрами как зависимые переменные, клиническими группами как зависимый фактор и возрастом и постмортальным интервалом в качестве ковариат. Для оценки влияния возраста (≤ и >50 лет), пола, возраста начала болезни, длительности болезни на параметры микроглии применяли ковариационный анализ с клеточными параметрами как зависимые переменные, клиническими группами или возрастом или полом или возрастом начала болезни или длительностью болезни как независимые переменные и постмортальным интервалом в качестве ковариаты. После ANCOVA применяли тест Дункана (post-hoc Duncan test).

Результаты и обсуждение

Ультраструктура микроглии гетерогенна как в контроле, так и в клинических группах. Наряду с нормальными встречаются амебоидные клетки, а также клетки с признаками дистрофии и апоптоза. Нормальные клетки содержат небольшую цитоплазму, митохондрии, лизосомы и цистерны эндоплазматического ретикулума (рис. 1, а). Амебоидная микроглия имеет признаки гипертрофии, содержит инвагинированное ядро неправильной формы и многочисленные вакуоли, образованные расширенными цистернами эндоплазматического ретикулума (рис. 1, б, в). Дистрофичная микроглия содержит мало нормальных и набухших митохондрий, гранулы липофусцина и вакуоли. Апоптотическая микроглия отличается темным ядром и узкой гиперхромной цитоплазмой с малым количеством органелл. Во всех случаях, особенно в клинических группах, встречалось много переходных форм: от нормальных до апоптотических (рис. 1, г).

Рис. 1. Микрофотографии микроглии в слое 5 префронтальной коры, контактирующей с олигодендроцитом и нейроном (стрелка) в контроле (а), при приступообразно-прогредиентной шизофрении (б, в) и при непрерывнотекущей шизофрении (г).

Контакт цитоплазмы микроглии с ядром олигодендроцита (указан стрелкой) (б). М — микроглия, Ол — олигодендроцит, Н — нейрон, В — вакуоль. Масштаб = 1 мкм.

Морфометрическое исследование выявило влияние клинических групп на параметры митохондрий и липофусцина [все F(2,34)=14—26,6, p<0,001], на площадь вакуолей [F (2,34)=4,12, p=0,02] и объемную фракцию вакуолей [F (2,34)=4,47, p=0,02] в микроглии. Апостериорный анализ показал достоверные изменения параметров микроглии по сравнению с контрольной группой (рис. 2). Найдены снижение объемной фракции (Vv) и количества (n) митохондрий и повышение Vv, количества и площади липофусциновых гранул в обеих группах по сравнению с контрольной группой (все p<0,001). При этом площадь вакуолей повышена только в группе приступообразно-прогредиентной шизофрении по сравнению с контрольной группой (p<0,05). Плотность микроглии была повышена также только в группе приступообразно-прогредиентной шизофрении по сравнению с контрольной группой (p<0,05) (рис. 3, а).

Рис. 2. Графики индивидуальных и средних значений для объемной фракции (Vv) митохондрий (а), количества митохондрий (б), Vv липофусциновых гранул (в), количества липофусциновых гранул (г), площади липофусциновых гранул (д) и площади вакуолей (е) в контрольной группе, в группе шизофрении, в группах приступообразно-прогредиентной шизофрении (ППШ) и непрерывнотекущей шизофрении (НТШ).

* — p<0,05; ** — p<0,01; *** — p<0,001.

Рис. 3. Графики индивидуальных и средних значений для плотности микроглии в группах контрольной, шизофрении, ППШ и НТШ (а), для плотности микроглии (б), площади микроглии (в) и площади ядра микроглии (г) в разных возрастных подгруппах в контрольной группе и в группах ППШ и НТШ.

* — p<0,05; ** — p<0,01; *** — p<0,001.

Ковариационный анализ определил влияние возраста на плотность микроглии [F (1,16)=6,1, p=0,02], площадь микроглии [F(2,32)=3,98, p=0,02] и площадь ядра микроглии [F (2,32)=5,45, p=0,009]. Апостериорное сравнение показало повышение плотности микроглии у молодых (<50 лет) больных приступообразно-прогредиентной шизофренией по сравнению с пожилыми (>50 лет) из группы контроля (p<0,05) (рис. 3, б), повышение площадей микроглии (p<0,05) и ядра микроглии (p<0,01) у молодых (<50 лет) больных приступообразно-прогредиентной шизофренией по сравнению с пожилыми (>50 лет) из группы контроля и пожилыми больными приступообразно-прогредиентной шизофренией (рис. 2, в, г). Кроме того, площади микроглии и ядра микроглии были достоверно больше у молодых больных приступообразно-прогредиентной шизофренией по сравнению с молодыми больными непрерывнотекущей шизофренией (рис. 2, в, г). Площадь ядра микроглии у молодых больных приступообразно-прогредиентной шизофренией была также достоверно выше, чем у пожилых больных непрерывнотекущей шизофренией (p<0,05) (рис. 2, г).

Корреляционный анализ показал наличие отрицательных достоверных корреляций площадей микроглии, ядра микроглии и количества митохондрий с возрастом в группе приступообразно-прогредиентной шизофрении (рис. 4, а—в). В этой группе площадь микроглии коррелировала отрицательно с возрастом начала болезни (r=–0,69, p=0,02). Положительные достоверные корреляции между параметрами липофусцина и возрастом были найдены только в группе приступообразно-прогредиентной шизофрении (рис. 4, г—е). Площадь липофусциновых гранул в этой группе коррелировала положительно также с длительностью болезни (рис. 4, е).

Рис. 4. Отрицательные достоверные корреляции Пирсона между площадью микроглии (а), площадью ядра микроглии (б), количеством (n) митохондрий (в) и возрастом в группе ППШ и положительные достоверные корреляции между объемной фракцией (Vv) липофусциновых гранул (г), площадью липофусциновых гранул (д) и возрастом и между площадью липофусциновых гранул и длительностью болезни (е) в группе ППШ.

Отсутствие корреляций в группе непрерывнотекущей шизофрении (НТШ) (а—е).

Таким образом, проведенное исследование показало, что реактивность микроглии связана с типами течения шизофрении. Выявлены как сходство, так и различия в микроглиальной реактивности при разных типах течения шизофрении. Так, в обеих группах с разными типами течения болезни найдены достоверное снижение объемной фракции и количества митохондрий и повышение объемной фракции, количества и площади липофусциновых гранул по сравнению с контрольной группой, отражающие дистрофический характер изменений микроглии. Эти изменения не связаны с влиянием таких факторов, как постмортальный интервал и возраст, поскольку группы не различались по этим показателям, также не найдено корреляций между ними и исследованными параметрами микроглии. Не было обнаружено корреляций с хлорпромазиновым эквивалентом, однако известно, что типичные и атипичные нейролептики могут снижать активацию микроглии и уровень провоспалительных цитокинов [30]. Отличительными особенностями приступообразно-прогредиентной шизофрении было повышение площади вакуолей и плотности микроглии по сравнению с контрольной группой.

Наиболее важным результатом, различающим исследованные группы с разным типом течения шизофрении, являются изменения микроглии, достоверно связанные с влиянием возраста. В группе приступообразно-прогредиентной шизофрении площади клетки и ядра микроглии были повышены в подгруппе молодых больных по сравнению с подгруппой пожилых из контрольной группы, а также с обеими возрастными подгруппами непрерывнотекущей шизофрении. Одним из характерных признаков микроглии при приступообразно-прогредиентной шизофрении является наличие контактов цитоплазмы микроглии с ядром олигодендроцитов, свидетельствующее о ее активации. Все эти результаты указывают на повышенную реактивность и активацию микроглии, связанные, по-видимому, с обострением патологического процесса у молодых больных приступообразно-прогредиентной шизофренией, и на отсутствие остроты патологического процесса у пожилых больных и у всех больных непрерывнотекущей шизофренией в исследованных случаях. Такое предположение согласуется с активацией врожденного и приобретенного иммунитета при эндогенных приступообразных психозах в острой стадии заболевания у больных среднего возраста и наличием связи между иммунологическими показателями и клинической оценкой состояния пациентов по шкале PANSS [18], а также с отсутствием достоверных изменений иммунологических показателей у пациентов пожилого возраста в стадии обострения болезни по сравнению с пациентами без обострения [19].

Корреляционный анализ выявил различия между исследованными типами течения шизофрении, связанные с возрастом и длительностью болезни. Так, площади клетки и ядра микроглии, а также количество содержащихся в ней митохондрий коррелировали отрицательно, при этом площадь липофусциновых гранул коррелировала положительно с возрастом и длительностью болезни только в группе приступообразно-прогредиентной шизофрении. В то же время параметры митохондрий и липофусцина при непрерывнотекущей шизофрении не коррелировали с возрастом и длительностью болезни. Эти результаты указывают на прогрессирующие дистрофические нарушения микроглии с возрастом при приступообразно-прогредиентной шизофрении в отличие от непрогрессирующих изменений микроглии при непрерывнотекущей шизофрении, что соответствует разной степени прогредиентности этих типов течения болезни.

Повышение численной плотности микроглии при приступообразно-прогредиентной шизофрении согласуется с результатами работы S. Busse и соавт. [17], показавших большую активацию микроглии в гиппокампе при параноидной шизофрении с преобладанием позитивных симптомов по сравнению с резидуальной шизофренией с преобладанием негативных симптомов, и с предположением J. Steiner и соавт. [15] о наибольшей активации микроглии при шизофрении во время острого психотического приступа. Полученные данные согласуются с результатами нейровизуализационных исследований о том, что психотические симптомы и их тяжесть связаны с активацией микроглии [7—9]. Результаты настоящего исследования также подтверждают результаты более ранних исследований [23, 24] о пролиферативно-дистрофическом характере реактивности микроглии при периодическом типе течения шизофрении и наличии дистрофических изменений в микроглии без признаков пролиферации при непрерывном типе течения болезни. Что касается механизмов возникновения измененной реактивности и дистрофических нарушений микроглии при шизофрении, то наиболее вероятной является роль генетических факторов и пре- и постнатальных стресс-факторов, влияющих на реактивность микроглии [31—33].

Таким образом, хроническая приступообразно-прогредиентная шизофрения характеризуется повышенной реактивностью в молодом возрасте и дистрофическими нарушениями микроглии, прогрессирующими с возрастом. Непрерывнотекущая шизофрения связана со сниженной реактивностью микроглии, обусловленной ее дистрофическими и непрогрессирующими изменениями.

Дальнейшее изучение взаимоотношений микроглии с нейронами и глией, оценка состояния гематоэнцефалического барьера, взаимосвязи реактивности микроглии с иммунологическими маркерами иммунитета при разных типах течения шизофрении, влияния антипсихотических и противовоспалительных препаратов на микроглию будет способствовать развитию новой стратегии лечения шизофрении.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.