Патоморфология гидроцефалии, связанной с аномалиями развития водопровода мозга

Полный текст

По литературным данным, 43% внутренней водянки головного мозга, или гидроцефалии (ГЦ), у новорожденных обусловлено аномалиями развития водопровода мозга (ВМ), этиологически связанными с рецессивным геном в X-хромосоме [1, 2]. Благоприятный исход ГЦ, по мнению ряда авторов [3, 4], определяют ранняя диагностика и своевременно начатое лечение с учетом структурных повреждений головного мозга.

Общеизвестно, что изменения мозговой паренхимы, обусловленные накоплением ликвора в вентрикулярной системе при врожденной ГЦ, проявляются атрофией больших полушарий, дегенеративными изменениями аксонов вплоть до исчезновения последних и демиелинизацией проводящих путей головного мозга [5]. Однако, до сих пор не существует однозначного представления о структурной основе патологического процесса в веществе головного мозга при наследуемой гидроцефалии, обусловленной хромосомной патологией.

В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования явилось изучение морфологических особенностей вентрикулярной герминативной зоны и неокортекса у новорожденных 22-40 недель гестации при гидроцефалии, сопряженной с аномалиями развития ВМ.

Материалы и методы

Проведено комплексное морфологическое исследование головного мозга 40 мертворожденных и погибших новорожденных детей гестационного возраста 22-40 недель, включающее обзорную гистологию и гистостереометрию вентрикулярной герминативной зоны (ВГЗ) и неокортекса, трансмиссионную электронную микроскопию и иммуногистохимическую (ИГХ) идентификацию глиального белка S-100, матриксной металлопротеиназы-9 (ММР-9), рилина, виментина и десмина в структурах мозга.

Основную группу составил головной мозг 10 умерших новорожденных с ГЦ, обусловленной аномалиями развития ВМ. Гидроцефалию, диагностированную при скрининговом ультразвуковом исследовании плода, подтверждали на аутопсии на основании сочетания дилатации боковых (БЖ) и III желудочков свыше 1,0 см с аномалией развития ВМ. Последнюю выявляли путем заполнения инъекционной тушь-желатиновой смесью вентрикулярной системы головного мозга [6]. Группу сравнения (n=30) составили образцы головного мозга новорожденных, погибших от асфиксии, без патологии ЦНС и с шириной просвета БЖ не более 0,5 см.

Материалом для исследования послужили фрагменты ткани головного мозга, включающие вентрикулярную герминативную зону и неокортекс, иссеченные в проекции цитоархитектонического поля №6, расположенного в передней трети прецентральной извилины (корковое представительство двигательного анализатора). Обработка гистологического материала предусматривала предварительную фиксацию ткани в нейтральном формалине с последующими проводкой и заливкой в парафин [7]. Тканевые срезы толщиной 3-4 мкм окрашивали по методу Ниссля, а также гематоксилином и эозином. Идентификацию антигенов нейроспецифического протеина S-100, рилина, ММР-9, виментина и десмина в паренхиме и сосудах головного мозга проводили по стандартной методике с термической демаскировкой антигенов, используя моноклональные мышиные антитела в рабочих разведениях («Dako», Дания). Визуализацию имму-нопозитивных комплексов осуществляли с помощью светового микроскопа «Micros», Австрия (МС 300Х), в 100 клетках 10 различных полей зрения при 400-кратном увеличении. Интенсивность ИГХ окрашивания ядер и цитоплазмы (слабое, умеренное, выраженное) оценивали в баллах от 0 до 3. Индекс экспрессии (ИЭ) рассчитывали по формуле:

ИЭ = ∑ P(i)∙i/100,

где i – показатель интенсивности окрашивания клеток, полученный путем сложения баллов, P(i) – процент позитивных клеток и структур, окрашенных с разной степенью интенсивности.

Исследуемый материал обеих групп с целью выявления динамики гестационных структурных преобразований вещества головного мозга разделили на подгруппы (22-27, 28-32, 33-37, 38-40 недель), которые с учетом массы и длины тела детей при рождении условно соответствуют новорожденным с экстремально низкой (ЭНМТ), очень низкой (ОНМТ), низкой (НМТ) и нормальной массой тела.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли при помощи пакета программного обеспечения «Statis-tica» с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни с оценкой межквартильных интервалов. Статистически значимыми считались различия при р<0,05. Для определения корреляционной зависимости между переменными выполняли корреляционный анализ по методу Спирмена с оценкой силы связи по степеням [8].

Результаты и их обсуждение

Согласно результатам проведенного исследования, гидроцефалия, сопряженная с аномалиями развития ВМ, в 7 случаях из 10 была обусловлена расщеплением водопровода мозга, в 2 случаях из 10 – стенозом его дистального отдела, в 1 из 10 – агенезией ВМ на фоне генетически подтвержденного синдрома Патау с кариотипом 46, xy, add (16)(g24). Во всех наблюдениях (n=10) аномалия развития ВМ сочеталась с другими врожденными пороками развития ЦНС, такими как полный рахисхиз, гипоплазия мозолистого тела, цефалоцеле, голопрозэнцефалия, ариэнцефалия и премоксилярная агенезия в разных комбинациях, что позволило интерпретировать выявленную патологию головного мозга как наследственную [9].

Аномалии строения ВМ сопровождались нарушением оттока цереброспинальной жидкости и ее накоплением в проксимально расположенном отделе вентрикулярной системы, что послужило причиной равномерной дилатации полостей боковых и III желудочков свыше 1 см и истончения вещества головного мозга от 0,5 до 0,2 см.

По результатам световой микроскопии, ВГЗ, или герминативный матрикс, у мертворожденных и погибших живорожденных детей с ГЦ, обусловленной аномалиями ВМ, независимо от их гестационного возраста имеет мономорфную клеточную структуру и, в отличие от физиологической нормы [10], не сопровождается признаками его последовательной редукции с практически полным исчезновением к 38 неделе гестации. С 22 по 40 недели ВГЗ определяется в виде субэпендимально расположенной клеточной полосы неравномерной ширины из глио- и нейробластов с гипер- и эухромными ядрами. Полости БЖ выстланы однорядной, местами многорядной, эпендимой. На апикальном крае эпендимоцитов определяются микроворсинки в состоянии гидропической дистрофии, часть измененных ворсин десквамирована (рис. А).

Результаты гистометрии ВГЗ позволили подтвердить, что ремоделирование перивентрикулярной области при ГЦ, сопряженной с аномалиями развития ВМ, практически не происходит, поскольку нет достоверных различий между показателями ширины герминативного матрикса в различные сроки гестации.

Одной из причин нарушения гестационных преобразований перивентрикулярной области при наследственной ГЦ, вероятно, является отрицательная экспрессия в глиобластах ВГЗ матриксной металлопротеиназы-9. Последняя в условиях физиологической нормы отличается высокой инвазивной активностью, благодаря чему способствует миграции клеток и, таким образом, участвует в ремоделировании тканей [11], в том числе и головного мозга [12].

Неотъемлемой морфологической особенностью гидроцефалии является отек вещества головного мозга, нарушающий ликворный механизм трофики и способствующий повреждению нейроглии в виде набухания, некробиоза и некроза с последующим формированием зон клеточного опустошения и заместительного глиоза. Перечисленные изменения определяются не только в ВГЗ и интермедиарной зоне, но и в неокортексе (рис. Б). Об этом свидетельствуют динамика экспрессии глиального белка S-100 (маркера дифференцирующейся глии) в зонах повреждения мозговой паренхимы (рис. В), характеризующаяся увеличением индекса экспрессии (ИЭ) S-100 пропорционально гестационному возрасту новорожденных, и достоверность различий (p=0,006) между экспрессией глиального белка в мозговой паренхиме при ГЦ и в группе сравнения.

Прогрессированию отека вещества головного мозга при ГЦ способствуют структурные особенности сосудов перивентрикулярной области, характеризующиеся наличием эндотелиоцитов на базальной мембране и клеток, напоминающих перициты (рис. Г). Отсутствие гладкомышечных волокон в составе стенок сосудов, подтвержденное нулевыми значениями ИЭ десмина в разные сроки гестации, позволяет отнести таковые к капилляроподобным. Дефицит соединительнотканного компонента в базальных мембранах сосудов, подтвержденный пониженной (p=0,006) местной экспрессией виментина, в определенной мере способствует увеличению их проницаемости. Подтверждением служит умеренная отрицательная корреляционная связь (R_s=-0,6) между экспрессией виментина в сосудах и экспрессией глиального белка S-100 в глиобластах перивентрикулярной области.

Изменения в неокортексе при гидроцефалии, сопряженной с аномалиями развития ВМ, некоторые авторы трактуют как «клеточный хаос», или инверсию цитоархитектонических слоев [13], либо нарушение разделения коры на слои [14]. Завершенное нами исследование позволило выявить дисхронию развития нео-кортекса по ретардантному типу, проявившуюся нарушением подразделения молекулярного, или плексиморфного, слоя (I) на клеточный и редкоклеточный подслои и отсутствием дифференцировки II-VI слоев, которые до конца гестационного периода представлены единым мономорфным блоком клеток (рис. Д). На ультраструктурном уровне незрелость коры подтверждена гипоплазией органелл в цитоплазме нейронов: митохондрий, элементов гранулярного эндоплазматического ретикулума, фибрилл (рис. Е).

Кроме того, у всех живо- и мертворожденных детей с ГЦ, обусловленной аномалиями развития ВМ, на органном уровне выявлены нарушения гирификации коры больших полушарий: микрополигирия – 55,6% (n=9) и нарушения последовательности формирования рельефа коры в виде несвоевременного появления и асимметрии борозд первого порядка – 44,4% (n=4).

                                  

Рис. Патоморфология вентрикулярной герминативной зоны, неокортекса и иммунореактивность глиального белка S-100 в глиобластах при гидроцефалии, связанной с аномалией развития водопровода мозга

 

Выявленные нарушения дифференцировки и гирификации неокортекса, вероятно, в значительной мере обусловлены отрицательной экспрессией рилина (ИЭ рилина = 0) в нейронах Кахаля-Ретциуса, поскольку его функциональная активность определяет окончательное расположение зародышевых матричных клеток в периоды фетального и раннего постнатального развития [15].

Вывод

Гидроцефалия, сопряженная с врожденными аномалиями развития водопровода мозга, у новорожденных 22-40 недель гестации характеризуется рядом морфологических признаков, которые могут быть положены в основу ее дифференциальной диагностики с гидроцефалиями другой этиологии: это микрополигирия, несвоевременное и асимметричное появление кортикальных борозд, атрофия неокортекса, персистирование вентрикулярной герминативной зоны до конца гестационного периода (т.е. до 40 недели гестации), отсутствие морфологических признаков редукции герминативного матрикса, дифференцировки II-VI цитоархитектонических слоев и вертикальной ориентации нейронов и нейрональных модулей, увеличение экспрессии глиального белка S-100 в глиобластах белого вещества, снижение экспрессии виментина в сосудах перивентрикулярной области, отрицательная экспрессия металлопротеиназы-9 в глиобластах, рилина – в нейронах Кахаля-Ретциуса и десмина – в перивентрикулярных сосудах.

Об авторах

Елена Васильевна Проценко

ФГБУ Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В.Н. Городкова Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: procenko_e_v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0490-5686
SPIN-код: 1343-3881
ResearcherId: B-1147-2017

д.м.н., старший научный сотрудник лаборатории патоморфологии и электронной микроскопии

Россия, 153045, г. Иваново, ул. Победы, д. 20

Любовь Петровна Перетятко

ФГБУ Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В.Н. Городкова Минздрава России

Email: peretiatko2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1047-6312
SPIN-код: 2795-9185
ResearcherId: B-1176-2017

д.м.н., проф., заведующая лабораторией патоморфологии и электронной микроскопии

Россия, 153045, г. Иваново, ул. Победы, д. 20

Наталья Владимировна Фатеева

ФГБУ Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В.Н. Городкова Минздрава России

Email: nata6120@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4077-3310
SPIN-код: 5817-1380
ResearcherId: A-9999-2017

младший научный сотрудник лаборатории патоморфологии и электронной микроскопии

Россия, 153045, г. Иваново, ул. Победы, д. 20

Ольга Павловна Сарыева

ФГБУ Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В.Н. Городкова Минздрава России

Email: saryevaolga@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8255-2877
SPIN-код: 1436-3998
ResearcherId: A-9996-2017

к.м.н., младший научный сотрудник лаборатории патоморфологии и электронной микроскопии

Россия, 153045, г. Иваново, ул. Победы, д. 20

Список литературы

Дополнительные файлы