Функциональная морфология гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы при тяжелой черепно-мозговой травме

Прошина Юлия Викторовна

Функциональная морфология гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы при тяжелой черепно-мозговой травме

14.00.24 – судебная медицина

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Москва – 2007

Работа выполнена на кафедре патологической анатомии с курсом судебной медицины Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Папков Виталий Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук Богомолов Дмитрий Валерьевич

кандидат медицинских наук, доцент Баринов Евгений Христофорович

Ведущая организация: 111 Главный государственный центр судебно-медицинской и криминалистической экспертизы

Министерства обороны Российской Федерации

Защита состоится «17» мая 2007 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.070.01 при Федеральном государственном учреждении «Российский Центр судебно-медицинской экспертизы Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (125284, г. Москва, ул. Поликарпова, дом 12/13).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного учреждения «Российский Центр судебно-медицинской экспертизы Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан «___» ______________ 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат медицинских наук, доцент Панфиленко О.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьпроблемы.

В современных условиях тупая травма тела прочно занимает ведущее место в структуре смертельных повреждений. По данным Рязанского Бюро судебно-медицинской экспертизы на долю смертности вследствие черепно-мозговой травмы (ЧМТ) за последние 3 года приходится 13% - 21% от всех случаев насильственной смерти. По сообщениям различных авторов и по данным Рязанского Бюро СМЭ повреждения черепа и головного мозга наблюда- ются, преимущественно, среди лиц в возрасте 20 — 49 лет, т. е. у наиболее физически активной категории населения. У мужчин данный вид травмы встречается в 3 раза чаще по срав- нению с женщинами.

Значительная частота повреждений головы и высокая смерт- ностьпри них, в сочетании с поражением наиболее трудоспо- собной категории населения, придают большую социально-меди- цинскую значимость проблеме черепно-мозгового травматизма. Актуальность исследования гипоталамо – гипофизарно–надпочечниковой системы (ГГНС) при черепно-мозговой травме обусловлена как частотой данной травмы, так и важностью этой сис- темы в поддержании гомеостаза организма. Нарушение гомеостаза является неотъемлемой частью патогенеза ЧМТ. В работах, посвященных изучению патоморфологии головного мозга при ЧМТ проведено детальное исследование травматических повреждений различных его отделов, в том числе и стволового (К.И. Хижнякова, 1983, Сингур, 1970).

Обнаружены ишемические повреждения в коре, дистрофические и некротические изменения нейронов подкорковых ганглиев и стволового отдела мозга. Выявлены значительные структурные изменения сосудистого русла крупноклеточных ядер гипоталамуса, сопровождающиеся признаками отклонения их функционального уровня. Однако состояние мелкоклеточных ядер гипоталамуса не привлекало внимания исследователей, хотя имен но эти ядра играют большую роль в регуляции эндокринного статуса, выделяя разрешающие и ингибирующие факторы. Не изучалось также состояние задних ядер гипоталамуса, которым принадлежит регулирующая роль в развитии и последующем течении иммунных реакций. Значительное внимание уделялось изучению структуры других отделов ГГНС – гипофиза и надпочечников. В гипофизе при ЧМТ обнаружены очаговые кровоизлияния в ножку и капсулу (К.И.Хижнякова, 1983, В.Е.Локтев, 1977).

Было уточнено соотношение различных типов клеток, но при этом показатели их функционального состояния остались без детального исследования. В надпочечниках при стрессе, возникающем на почве ЧМТ обнаружены изменения в содержании липоидов в клетках коры (В.И. Алисиевич,1995). Однако в упомянутых работах не проводилось детального морфометрического исследования органоспецифических клеток, позволяющего наиболее точно высказываться об их функциональном уровне.

В связи со всем вышеизложенным представляет интерес исследование ГГНС при черепно-мозговой травме с использованием морфологических методик, позволяющих более достоверно определить уровень функциональной активности органов. В качестве одной из таких методик служит кариометрия, позволяющая объективно оценить уровень функциональной активности исследуемых органов.

Цель исследования:

Выяснить морфо-функциональное состояние органов гипоталамо-гипофизарной-надпочечниковой системы при тяжелой черепно-мозговой травме на раннем этапе ее развития.

Задачи исследования:

-выяснить морфо-функциональное состояние мелкоклеточных ядер гипоталамуса свычислением среднего объема кариона нейронов;

- уточнитьморфо-функциональное состояние крупноклеточных ядер гипоталамуса с вычислением среднего объема кариона нейронов;

- уточнитьморфо-функциональное состояние гипофиза при тяжелой черепно-мозговойтравме, для чего определить процентное соотношение различных типоваденоцитов (базофилов, эозинофилов и хромофобов) ивычислить средний объем их кариона;

- уточнитьморфо-функциональное состояние надпочечников при тяжелойчерепно-мозговой травме с вычислением толщины различных зон коры и среднего объема кариона эндокриноцитов;

- определитьстепень отклонения названных показателей от аналогичных показателей людей, погибших от других травм (контрольная группа).

Научная новизна работы

Впервые вычислен средний объем кариона нейронов мелкоклеточных ядер гипоталамуса (АЯ, ЗГЯ), всех секреторных клеток аденогипофиза, коры и мозгового вещества надпочечников при тяжелой черепно-мозговой травме. Это дало возможность сделать заключение об уровне их функционального состояния. Установлено, что при данной травме, в условиях нарушения гемоциркуляции, в ПВЯ, АЯ, ЗГЯ появляются признаки усиления секреторного процесса. В СОЯ показатель уровня функциональной активности остается близким “контрольной“ величине.

Процесс нейросекреции в крупноклеточных ядрах (СОЯ и ПВЯ) протекает в условиях нарушения его этапности (стадийности).

Научно-практическая значимость.

Получены новые сведения о реакции ГГНС при черепно-мозговой травме, уточняющие представления о патогенезе данной травмы. Эти сведения могут способствовать повышению обоснованности судебно-медицинского заключения по поводу танатогенеза ЧМТ.

Кроме того, обнаруженная структурная перестройка органов ГГНС, характерная для ЧМТ, является признаком прижизненности повреждения и может служить дополнительным критерием при дифференциальной диагностике травмы и церебро-васкулярной болезни.

Выявленные изменения показывают перспективность клинических изысканий по регуляции деятельности указанной системы в ходе лечения черепно-мозговой травмы.

Внедрение

Материалы исследования внедрены в практику работы Рязанской областной клинической больницы, ГУЗ Бюро судебно-медицинской экспертизы Администрации Рязанской области, а также в учебный процесс на кафедре РязГМУ: кафедра гистологии и биологии.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Морфологическаякартина гипоталамических ядер отражает неоднозначное изменениеуровня их функционального состояния в начальном периоде тяжелойчерепно-мозговой травмы.
2. Тяжелая ЧМТсопровождается значительными нарушениями структуры гипофиза сизменением показателей функционального состояния его аденоцитов. Кратковременное повышение функциональной активности аденогипофизасменяется ее снижением.
3. Тяжелая ЧМТсопровождается изменениями показателей морфофункциональногосостояния надпочечников, свидетельствующими о возрастании функциональной активности желез.
4. При ЧМТ нарушается координированное взаимодействие органов ГГНСвследствие нарушения функционирования гипоталамических ядер и гипофиза.

Объеми структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 136 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 193 источника, из которых 89- отечественных и 104 иностранных. Работа иллюстрирована 30 рисунками, 9 таблицами и 9 графиками.

Апробацияработы

Основные положения диссертации обсуждены на областной конференции судебных медиков, на 6-м Всероссийском съезде судебных медиков.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Материали методы исследования.

Исследованы гипоталамические ядра, гипофиз и надпочечники 34 мужчин в возрасте от 25 до 49 лет погибших вследствие черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Контрольную группу составили 7 наблюдений, в которых смерть мужчин среднего возраста наступила от различных острых травм за исключением черепно-мозговой. При исследовании трупов определялся эндокринный статус по методике Декура – Думика. Готовились парафиновые и замороженные срезы, которые обрабатывались гематоксилином и эозином, по Маллори, тионином. Ставилась ШИК-реакция с докраской тионином. Проводилась окраска на нейросекрет по Майоровой, импрегнация дегенерирующих нервных волокон по методу Наута, золочение по Кахалу. Для выявления уровня функционального состояния проведена кариометрия органоспецифических клеток всех исследованных объектов с вычислением среднего объема кариона (СОК). Морфометрическое изучение органов проведено лишь в тех наблюдениях, в которых морфограмма эндокринного статуса приближалась к “идеальному“ типу. Результаты кариометрии обра- ботаны статистически с вычислением средней арифметической (Х), среднего квадратического отклонения (δ), средней взвешенной ошибки m). В крупноклеточных ядрах гипоталамуса (СОЯ и ПВЯ) определено процентное содержание нейронов, находящихся в различных фазах нейросекреторного цикла (по А.Л.Поленову). В аденогипофизе вычислено процентное соотношение базофильных, эозинофильных и хромофобных клеток. Указанное исследование произведено в наблюдениях, в которых смерть людей наступила в период до 8 часов после получения травмы.

Результатыисследования и их обсуждение

Структура гипоталамуса при черепно – мозговой травме.

Исследование головного мозга после ЧМТ выявило в коре распространенную сосудистую реакцию с переобладанием спазма сосудов. В области субарахноидальных кровоизлияний периваску- лярные воронкообразные пространства Вирхов-Робен-Снесарева были сужены, что препятствовало проникновению эритроцитов в данные пространства. По этой причине проникновение эритроцитов из субарахноидальных кровоизлияний в указанные пространства встречались редко. Данное обстоятельство может иметь дополнительное диагностическое значение при дифференцировке природы кровоизлияния (ЧМТ или ЦВБ). В гипоталамусе, не являющемся областью непосредственного воздействия повреждающей силы, возникают изменения, общие для головного мозга с той лишь особенностью, что периваскулярные диапедезные кровоизлияния редко возникают в исследуемых ядрах. Эту особенность можно, предположительно, поставить в связь с глубоким расположением и с характером васкуляризации ядер, имеющих густую капиллярную сеть. Трехмерность сосудистой сети и закругленность ее петель способствуют ослаблению воздействия ударной волны кровяного столба на стенки сосудов. С особенностями локализации гипоталамических ядер связана различная степень тяжести дисцир- куляторных процессов. Более значительными эти процессы являются в ПВЯ и ЗГЯ, т.е. в ядрах, расположенных наиболее близко к стенке 3-го желудочка. Данная локализация обусловливает подверженность ядер воздействию ударной ликворной волны со стороны 3-го желудочка, что усугубляет нарушение локального кровообращения.

Наиболее часто кровоизлияния возникают в верхнем полюсе ПВЯ, в районе находящейся там артериолы. Несколько реже кровоизли- яния возникают в ЗГЯ, которые располагаются на более значи- тельном расстоянии от стенки желудочка. Сравнительно редко возникали небольшие кровоизлияния диапедезного характера в СОЯ и АЯ. Дисциркуляторные процессы неизбежно влекут за собой нару- шение метаболизма в клетках. Астроциты и их отростки умеренно набухают. Некоторые отростки-ножки, участвующие в формировании гематоэнцефалического барьера распадаются, что влечет за собой нарушение этого барьера. Отдельные нейроны в исследованных ядрах набухают, появляются признаки ишемического повреждения, возникает картина тяжелого перерождения клеток. Некоторые клетки находятся в состоянии сморщивания с явлениями депонирования нейросекрета и кариопикноза. Однако большинство нейронов сохраняют признаки активного функционального состояния.

Проведенное кариометрическое исследование показало, что СОК нейронов АЯ, ПВЯ и ЗГЯ достоверно повышен по сравнению с аналогичным показателем контрольной группы наблюдений (табл. 1) .

Таблица 1

Средний объем кариона нейронов гипоталамических ядер (куб.мкм.) (Х ± m).

*Уровень значимости Р<0,05.

СОК нейронов СОЯ достоверно не отличается от аналогичного “контрольного“ показателя. Таким образом, вычисление СОК нейронов выявило однонаправленное отклонение этого показателя в исследуемых ядрах, за исключением СОЯ. Но величина этого отклонения различна. Наиболее значительное отклонение (статистически достоверное) обнаружено со стороны нейронов АЯ, нес- колько меньшее повышение - в ЗГЯ и ПВЯ. Средний объем кариона нейронов СОЯ остался практически без изменений. Эти данные частично соответствуют результатам приведенным в литературе. В частности имеются указания на умеренную секреторную активность клеток СОЯ и ПВЯ при быстром наступлении смерти от черепно- мозговой травмы (Хижнякова, 1990).

Значение происходящей при травме морфофункциональной перестройки гипоталамических ядер можно оценить исходя из их функциональной направленности.

Так возрастание СОК нейронов АЯ, относящегося к гипофизотропной области, отражает усиление функции центра, регулирующего эндокринный статус организма. Увеличение СОК клеток ЗГЯ служит проявлением усиления регулирующего влияния центров иммунитета, как клеточного, так и гуморального. Основываясь на этих данных можно сделать заключение о раннем включении эндокринной и иммунной систем в патогенез ЧМТ.

Возрастание СОК нейронов ПВЯ может быть расценено в качестве показателя повышения активности центров, влияющих на тонус гладкой мускулатуры. Активность центров, регулирующих водно-минеральный обмен (СОЯ) не претерпевает значительных изменений. Вычисление процентного содержания нейронов находящихся на различных стадиях нейросекреторного процесса в СОЯ и ПВЯ выявило значительные его отклонения по сравнению с аналогичными показателями в контрольной группе наблюдений (Табл. 2).

Таблица 2

Процентное распределение нейронов СОЯ, находящихся на различных стадиях нейросекреторного процесса (Х±m).

*Уровень значимости Р< 0,01.

У лиц, погибших от ЧМТ, обнаружено снижение процентного содержания нейронов, находящихся в трех первых фазах нейросекреторного цикла (покоя и начала синтеза, накопления, выведения нейросекрета). Указанное явление можно, вероятно, расценить как следствие изменения темпов внутриклеточного метаболизма при ЧМТ, а именно укороченного течения данных стадий нейросекреции, что ведет к уменьшению числа указанных клеток. Увеличение количества нейронов имеющих признаки 5-й фазы представляет собой, очевидно, следствие нарастания дистрофических явлений.

На основании приведенных выше результатов можно сделать заключение, что при ЧМТ признаки “нормального“ (СОЯ) или повышенного (ПВЯ) уровня функционирования нейронов сочетаются с признаками нарушения скорости синтеза нейросекрета на различных этапах этого процесса. Определение процентного соотношения нейронов ПВЯ, находящихся на различных стадиях нейросекреторного процесса, дало результаты близкие тем, которые были получены при исследовании СОЯ (Табл. 3). Значение изменений процентного соотношения нейронов с признаками различных стадий нейросекреторного процесса можно оценить, основываясь на положении о зависимости числа клеток от продолжительности этих стадий. Таким образом, достоверное снижение количества нейронов с признаками первых 3-х стадий может быть, предположительно, следствием ускорения процессов синтеза нейросекрета во время этих стадий (начало синтеза, накопление и выведение нейросекрета). Проведенное исследование показывает, что изменение ритма нейросекреторного процесса может происходить при различном уровне общего функционального состояния ядер, как при повышенном (ПВЯ), так и при “нормальном “ (СОЯ).

Таблица 3

Процентное соотношение нейронов, находящихся на различных стадиях нейросекреторного процесса в ПВЯ при ЧМТ (Х+m).

Допустимопредположение, что следствием выявленных нарушений нейросекреторного цикла является поступление в кровь незрелого нейросекрета. Более чем двукратное увеличение числа нейронов, имеющих признаки 5-й фазы, отражает, очевидно, нарастание дистрофических процессов, возникающих на почве нарушения кровообращения, а также возникновение препятствий на пути выведения нейросекрета. Обобщая результаты исследования гипоталамических ядер можно отметить возникновение значительной их морфофункциональной перестройки при ЧМТ, являющейся признаком прижизненности. Полученные сведения расширяют возможности трактовки механизма танатогенеза при судебно-медицинском заключении в случаях макроскопически неповрежденного гипоталамуса.

Структура гипофизапри черепно – мозговой травме

В различных отделах гипофиза возникают значительные нарушения гемоциркуляции. В строме железы и в ее капсуле возникают кровоизлияния различных размеров. Наиболее часто они локализуются в области ножки гипофиза, что обусловлено механизмом патогенеза ЧМТ, а именно перемещением головного мозга относительно диафрагмы турецкого седла. Кроме того, обнаружены умеренная дискомплексация, неравномерное кровенаполнение синусоидных капилляров, эритростазы, участки плазматического пропитывания сосудистых стенок. В органоспецифической эндокринной ткани со сторонысекреторных клеток выявлены деструктивные изменения: сморщивание аденоцитов с явлениями кариопикноза, вакуолизация цитоплазмы, рассеянные маленькие очажки некроза без перифокальной воспалительной реакции. Подсчет процентного соотношения клеток показал, что клеточный состав аденогипофиза вскоре после травмы претерпевает ряд изменений (табл. 4).

Таблица 4

Процентное соотношение клеток аденогипофиза (Х± m)

*Уровень значимости Р < 0,01

Обнаружено достоверное уменьшение числа базофильных и эозинофильных тропоцитов. Количество хромофобных клеток увеличилось. Данные отклонения в соотношении клеток можно расценить в качестве показателя быстрого, “аварийного”, посттравматического выброса тропных гормонов базофильными и эозинофильными клетками. При этом аденоциты утрачивающие секреторные гранулы превращаются в хромофобные клетки.

Результаты кариометрии свидетельствуют, что СОК базофилов остается практически без изменений, СОК эозинофилов незначительно, но достоверно, повышен, а СОК хромофобных клеток снижен значительно (табл. 5). Эти данные можно расценить в качестве наличия тенденции к возрастанию функционального уровня эозинофильных клеток, вырабатывающих соматотропный гормон, и снижению уровня функционального состояния хромофобных клеток, являющихся неоднородной популяцией.

Таблица 5

Средний объем кариона клеток аденогипофиза в мкм ³ (Х ± m)