Введение
Цереброваскулярные заболевания остаются важной проблемой современного здравоохранения. Показатель первичной заболеваемости трудоспособного населения по данной группе заболеваний имеет тенденцию к росту. Ежегодные нелетальные потери от цереброваскулярных болезней трудового потенциала составляют от 61860 до 118436 человек [1]. В связи с этим ведется активный поиск новых способов лечения данной патологии.
Ключевым фактором патогенеза сосудистых заболеваний головного мозга является нарушение перфузии. Нормальная перфузия тканей головного мозга является важным условием его деятельности. Многочисленными исследованиями доказано, что снижение перфузии мозговой ткани ведет к гистопатологическим изменениям: периваскулярный и перицеллюлярный отеки, перераспределение кровенаполнения сосудов, изменения состояния нейронов и нейроглии и др. [2,3]. При этом выраженность изменений прямо коррелирует с продолжительностью гипоперфузии и объемом пораженного участка сосудистого русла [4]. В этой связи коррекция микроциркуляторных нарушений представляет собой важную составляющую патогенетической терапии при широком спектре заболеваний.
В настоящее время показано значительное влияние на процессы в системе микроциркуляции электромагнитного излучения на частотах 150,176…150,664 ГГц. Ранее выполненные исследования свидетельствуют, что низкоинтенсивное электромагнитное излучения на частотах 150,176…150,664 ГГц способствует нормализации микроциркуляции в коре головного мозга в условиях кратковременной и длительной гипоперфузии у белых крыс [5,6]. В связи с эти цель исследования - изучить морфологические изменения тканей головного мозга при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения на частотах 150,176…150,664 ГГц в условиях экспериментальной хронической гипоперфузии у белых крыс.
Объекты и методы исследования
Выполненная экспериментальная работа проведена в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики (GPL). Все лабораторные животные содержались в условиях вивария в соответствии с СанПиНом 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней» вместе с ГОСТ 33215–2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила оборудования помещений и организации процедур» и «Методическими рекомендациями по содержанию лабораторных животных в вивариях научно-исследовательских институтов и учебных заведений» (РД-АПК 3.10.07.02-09).
Эксперименты над животными проводились в соответствии: с Директивой Европейского парламента и Совета Европейского Союза 2010/63/ЕС от 22 сентября 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей, с Федеральным законом от 27.12.2018 N 498-ФЗ (ред. от 27.12.2019) "Об ответственном обращении с животными и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".
Все хирургические манипуляции проводились под общей анестезией. С этой целью использовали внутримышечное введение раствора тилетамина и золазепама (Телазол 100 мг®, производитель «Zoetis Manufacturing & Research Spain, S.L.» Carretera Camprodon s/n – La Riba, 17813-Valle de Bianya, Gerona, Испания) из расчета 10 мг/кг (0,1 мл/кг) массы тела и ксилазина гидрохлорида (Ксиланит®, производитель ООО «Нита-Фарм», Россия) в дозе 1 мг/кг (0,05 мл/кг) массы тела.
Экспериментальное исследование выполнено на 34 белых крысах-самцах массой 200-220 г., которых разделили на три группы. Первая группа (10 крыс), включала ложно оперированных крыс (контрольная группа). Вторая группа включала животных (12 крыс) с хронической гипоперфузией головного мозга (группа сравнения). Третья группа состояла из 12 крыс, у которых воспроизводилась модель хронической гипоперфузии головного мозга на фоне ежедневного 30-минутного воздействия низкоинтенсивного электромагнитного излучения на частотах 150,176…150,664 ГГц.
Модель хронической ишемии воспроизводилась путем пережатия правой общей сонной артерии. Для этого, после обработки операционного поля, производился разрез по переднему краю правой грудинно-ключично-сосцевидной мышцы длинной 0,6 см. Рассекали кожу, подкожную клетчатку, поверхностную фасцию, а затем переднюю стенку влагалища правой грудино-ключично-сосцевидной мышцы. Грудино-ключично-сосцевидную мышцу оттягивали тупым концом кнаружи. Далее выделяли правую общую сонную артерию, отделяли ее от нисходящей ветви подъязычного нерва. Под артерию подводили лигатуру на игле Дешана и затем затягивали ее. В конце операции выполнялось послойное ушивание раны, обработка антисептическими растворами, наложение асептической повязки.
Электромагнитные волны генерировались аппаратом «Орбита» (ОАО «Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры», г. Саратов, Россия). Облучалась поверхность кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины, с расположением облучателя на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного, при мощности излучения 0,7 мВт, и плотности мощности 0.2 мВт/см^2. Воздействие электромагнитными волнами проводилось со второго дня после перевязки правой общей сонной артерии в течение 6 дней. Однократное облучение животных составляло 30 минут.
Животные были выведены из эксперимента на 7-е сутки после оперативного вмешательства путем декапитации. Непосредственно после декапитации головной мозг животных извлекали щадящим образом из черепа, фиксировали – помещали в 10% раствор нейтрального формалина (Биовитрум, Россия) обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации, после чего заливали в парафин. Срезы, толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилином Майера (Биовитрум, Россия) и эозином (Биовитрум, Россия). Для покрытия срезов применяли среды Bio-Monht (BioOptica, Италия). Исследование препаратов проводили при помощи микроскопа AxioImager (CarlZeiss, Германия). Для каждой из групп морфологическую оценку проводили отдельно для правого и левого полушария. Морфологическое описание выполнялось согласно принятому алгоритму описания микропрепаратов головного мозга с оболочками – состояние мозговых оболочек (структура мягкой мозговой оболочки, кровенаполнение ее сосудов, наличие отёка, наличие кровоизлияний, клеточной инфильтрации, очагов некроза), состояние вещества мозга (кровенаполнение сосудов, наличие и степень выраженности отёка, наличие кровоизлияний, очагов организации, состояние нейронов).
Результаты
В ходе проведенных исследований установлено, что у ложнооперированных животных через 7 суток после оперативного вмешательства патологических изменений в мягкой мозговой оболочке и веществе головного мозга не выявлено. Также не обнаружено отличий морфологической структуры тканей правого и левого полушарий (рис.1).
Рис. 1 Головной мозг ложнооперированных крыс. Окраска гематоксилин и эозин. Увеличение х63.
При хронической гипоперфузии (группа сравнения) на стороне перевязки сонной артерии (правое полушарие) отмечается сниженное кровенаполнение сосудов как артериального таки венозного русла. В веществе головного мозга правого полушария также отмечается резкое малокровие артерий – преобладают сосуды с пустым просветом. Большинство венозных сосудов в спавшемся состоянии. В отдельных венах отмечаются явления сладжа и сепарации крови на конгломераты форменных элементов и плазму. Отмечаются выраженные периваскулярные отеки. Также во всей ткани правого полушария визуализируются перицелюлярные отеки. Кроме того, в правом полушарии отмечается значительное количество дистрофически измененых нейронов. Дистрофические изменения нейронов проявляются набуханием ядер, пикнотическими изменениями или кариорексисом, а также хроматолизом. Выраженность дистрофических изменений в нейронах варьирует в различных полях зрения от 40 до 70% нейронов (рис.2).
Рис. 2 Головной мозг крыс группы сравнения. Окраска гематоксилин и эозин. Увеличение х63.
У животных с хронической гипоперфузией в мягкой мозговой оболочке контралатерального (левого) полушарии в отличие от правого полушария отмечается полнокровие артерий, в меньшей степени полнокровие вен. Отмечаются диапедезные кровоизлияния. В веществе головного мозга при этом также отмечается повышенное кровенаполнение артерий и вен. Кроме того, в отличие от правого полушария визуализируются множество единичных эритроцитов в просветах сосудов микроциркуляторного русла. Также как и в правом полушарии в контралатеральном левом полушарии визуализируются периваскулярные и диффузные перецеллюлярные отеки. В отдельных полях зрения обнаруживаются единичные дистрофично-измененые нейроны с явлениями кариопикноза или кариорексиса (рис.3).
Рис. 3. Головной мозг крыс опытной группы. Окраска гематоксилин и эозин. Увеличение х63.
Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что хроническая гипоперфузия оказывает существенно влияние на морфологию ткани головного мозга. Это выражается в перестройки функционирования сосудистого русла. На стороне поражения (правое полушарие), количество функционирующих сосудов артериального звена уменьшается. С левой стороны напротив отмечается активация кровотока артериальных сосудах и капиллярах, и, в меньшей степени, в венозном отделе сосудистого русла. Такие изменения кровотока в контрлатеральном полушарии, вероятно, носят компенсаторный характер и реализуются путем активации коллатерального кровотока, а также ангиогенеза. В обоих полушариях выявляется выраженный диффузный отек вещества головного мозга, что вероятно указывает на запущенные механизмы ишемического поражения и каскады реакций способных приводить к гибели клеток. Это подтверждается наличием значительного количества дистрофически- измененых нейронов.
У животных подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне длительной гипоперфузии в мягкой мозговой оболочке правого полушария в отличие о группы сравнения визуализируется неравномерное кровенаполнения сосудов. Определяются как умеренно наполненные кровью артерии, так и сосуды с пустым просветом. Вены мягкой мозговой оболочки правого полушария у животных данной группы в отличие от крыс, не подвергнутых ТГЧ-воздействию на фоне длительной гипоперфузии, умеренно наполнены кровью. При оценке кровенаполнения сосудов вещества мозга у животных данной группы в отличие от группы сравнения выявлено неравномерное кровенаполнение артерий, так и вен. Отдельные артериальные сосуды полнокровны, часть сосудов умерено наполнены кровью, в тоже время отмечаются отдельные артерии с пустым просветом. В отдельных артериях отмечается сепарация крови на плазму и форменные элементы. Вены правого полушария у животных данной группы имеют преимущественно умеренное кровенаполнение, единичные сосуды находятся в спавшемся состоянии. В отличие от группы сравнения в правом полушарии животных данной группы визуализируются отдельные эритроциты в просвете сосудов микроциркуляторного русла. В правом полушарии у животных данной группы отмечаются периваскулярные и перицеллюлярные отеки, однако степень их выраженности меньше, чем в группе сравнения. В правом полушарии животных опытной группы обнаруживаются отдельные нейроны с дистрофическими изменениями в виде кариопикноза, кариолизиса, хроматолиза.
У животных подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне хронической гипоперфузии также, как и в группе сравнения, артерии мягкой мозговой оболочки контралатерального (левого полушария) полнокровны, а вены имеют умеренное кровенаполнение. Аналогичная картина кровенаполнения сосудов отмечается в веществе головного мозга. При этом в веществе головного мозга также, как и в группе сравнения, отмечается большое количество одиночных эритроцитов в просвете капилляров. Отмечаются слабо выраженные периваскулярные и перицеллюлярные отеки. Дистрофические изменения нейронов в левом полушарии у крыс, подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне хронической гипоперфузии не выражены. В целом левое полушарие облученных электромагнитными волнами животных напоминает левое полушарие животных из группы крыс, не подвергавшихся ТГЧ–воздействию на фоне хронической гипоперфузии.
Таким образом, низкоинтенсивное электромагнитное облучение на частотах 150,176…150,664 ГГц оказывает выраженный эффект на кровоток в правом полушарии головного мозга (на стороне поражения). Это проявляется увеличением кровенаполнения сосудов артериального и венозного русла, снижением выраженности отека и дистрофических изменений в нейронах. Следует отметить, что в левом полушарии при этом также, как и у животных группы сравнения, отмечаются признаки активации коллатерального кровотока.
Обсуждение результатов
Полученные данные свидетельствуют, что у животных при перевязке правой сонной артерии возникает резкий дефицит кровотока в сосудах правого полушария головного мозга. Дефицит кровотока ограничивает доставку кислорода и глюкозы к мозговой ткани. К недостатку указанных веществ особенно чувствительно клетки нейроглии, в частности астроциты [7]. В ответ на гипоксию они выделяют большое количество нейротрансмиттеров (глутамат, NO, аспартат). Указанные соединения оказывают воздействие на нейроны, стимулируя открытие в них кальциевых каналов. Ионы кальция по градиенту концентрации устремляются в нейроплазму, запуская процессы апоптоза. В современной литературе данная цепь событий называется глутамат-кальциевым каскадом [7]. Морфологически его последствия отражаются набуханием ядер, пикнотическими изменениями, кариорексисом, хроматолизом. Дистрофические изменения в телах нейронов закономерно сопровождаются перецеллюлярными отеками. Описанные изменения соответствуют морфологической картине крыс группы сравнения.
Многочисленными исследованиями показано, что низкоинтенсивное электромагнитное облучение на частотах 150,176…150,664 ГГц способствует активации эндотелиальной NO-синтазы (eNOS). eNOS усиливает образование NO из L-аргинина [8]. Оксид азота является мощным вазоактивным соединением. Благодаря его свойствам происходит перераспределение мозгового кровотока, что морфологически проявляется неравномерным кровенаполнением артерий и вен, что в конечном итоге приводит к уменьшению периваскулярных и перицеллюлярных отеков.
Так же вероятно оксид азота по системе обратных связей ингибирует образование нейронального оксида азота астроцитов (nNOS). Это в свою очередь препятствует развитию глутамат-кальциевого каскада, а соответственно и развитию апоптоза нейронов. Морфологически это проявляется уменьшением дистрофических изменений в виде кариопикноза, кариолизиса, хроматолиза относительно группы сравнения.
Заключение
Таким образом облучение низкоинтенсивным облучение на частотах 150,176…150,664 ГГц у животных со смоделированной хронической гипоперфузии расширяет компенсаторные возможности пораженной ткани. Это создает предпосылки для разработки новых методов профилактики и лечения хронической недостаточности мозгового кровообращения.
- Муравьева А.А., Михайлова Ю.В., Стерликов С.А. и др. Заболеваемость цереброваскулярными болезнями лиц трудоспособного возраста и её влияние на нелетальные потери трудового потенциала. Социальные аспекты здоровья населения [сетевое издание] 2024; 70(1): 1.
- Шертаев М.М., Ибрагимов У.К., Икрамова С. Х., и др. Морфологические изменения в тканях головного мозга при экспериментальной ишемии. Science for Education Today2015; 1 (23): 72-79.
- Tu X., Li X., Zhu H. et al. Unilateral cerebral ischemia induces morphological changes in the layer V projection neurons of the contralateral hemisphere. Neurosci Res. 2022; 182: 41-51.
- Смирнов А.В., Горелик Е.В, Григорьева Н.В. и др. Морфофункциональные механизмы повреждения нейронов при ишемии головного мозга. Волгоградский научно-медицинский журнал.2022; 1: 5-10.
- Иванов А.Н., Сахань М.А., Бугаева И.О. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на частотах 150,176...150,664 ГГц на показатели микроциркуляции в сосудах головного мозга в условиях длительной экспериментальной ишемии. Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2016; 15(3): 64-69.
- Киричук В.Ф., Иванов А.Н., Сахань М.А. Влияние электромагнитных волн на частотах оксида азота на микроциркуляцию в сосудах головного мозга в условиях острой экспериментальной ишемии. Фундаментальные исследования 2014; 7-4: 719-722.
- Kim W.T., Rioult, M.G., Cornell-Bell A.H. Glutamate-induced calcium signaling in astrocytes. GLIA 1994; 2 (11): 173-184.
- Janaszak-Jasiecka A., Płoska A., Wierońska J.M. et al. Endothelial dysfunction due to eNOS uncoupling: molecular mechanisms as potential therapeutic targets. Cellular & molecular biology letters 2023; 1 (28): 21-29.
Поступила в редакцию 17 августа 2025 г., Принята в печать 02 сентября 2025 г.
