Мієлінізація протягом постнатального розвитку гризунів

Період постнатального розвитку гризунів є достатньо складним та динамічним процесом. У ньому умовно можна виділити три періоди: період раннього постнатального розвитку, період зрілості та період пізнього постнатального розвитку (період старіння, старечий період). Кожний з цих інтервалів характеризується певним розвитком нервової системи та різним характером процесів мієлінізації нервових волокон [15, 16].

Протягом нормального онтогенезу мієлінізація аксонів у таламусі, мозочку, гіпокампі та середньому мозку щурів починається в перші постнатальні дні. Якщо зразки тканин цих відділів використати для культивування in vitro, то тканини новонароджених тварин ще не містять мієлінізованих відростків. Таким чином, процес формування мієлінових оболонок можна простежити в умовах культивування [17].

In vitro утворення мієлінізованих волокон відбувається з 3-4 доби постнатального розвитку [16]. При цьому у процесі культивування певна кількість вже мієлінізованих аксонів групується у пучки, навколо яких формується загальна мієлінова оболонка. Тобто, у використаній культурі присутні структури, схожі на нервові волокна in vivo. Цей факт можна пояснити, по-перше, агрегацією дисоційованих клітин на початку і протягом культивування, внаслідок чого сусідні відростки здатні формувати пучки під час росту в одному напрямку [18, 19]. По-друге, відростки можуть об’єднуватися пізніше при формуванні нейро-гліальної сітки. В цей період вібувається синтез основних ізоформ ОБМ.

Порівняльний структурний аналіз мієлінових оболонок, сформованих у культурі та у мозку щурів, виявив схожість їх будови [20]. Це дозволяє припустити, що морфологічні та функціональні характеристики мієлінових оболонок і процесу мієлінізації in vitro, у цілому, відповідають таким у нервовій системі тварин [21, 22]. Звертає на себе увагу виявлення оболонок навколо невеликої кількості аксонів у культурах тканини мозочка і таламусу 28-денних щурів. Ці оболонки містять багато компактних ламел (проміжків між шарами мієлінової оболонки), проте характеризуються спіральною та цілісною формою [19, 23].

Експериментальними роботами з вивчення механізмів природньої та індукованої мієлінізації показано, що у різних відділах мозку 1-місячних щурів спостерігається підвищена синтетична активність олігодендроцитів і шванівських клітин [24]. При цьому відбувається активація специфічної групи генів Krox20/Egr2, продуктом яких є білки Krox20 та Egr2 [25]. Ці протеїни є специфічними факторами транскрипції, які підвищують експресію генів основного білка мієліну (гени МВР) [22, 25].

Структура аксонів і мієлінова оболонка нервових клітин мозку 2-та 3-місячних щурів є чутливою до дії різних фізичних чи хімічних факторів. Так, під дією солей важких металів (кадмію, свинцю, арсену тощо) більшість аксонів має видозмінені аксолему, аксоплазму та мієлінову оболонку [26]. Можливим поясненням цього факту може бути припущення, що основними або первинними мішенями дії вищеперерахованих речовин є мієлінові оболонки з олігодендроцитами. В такому випадку пошкодження аксолеми, очевидно, є наслідком демієлінізації і має аксо-соматичну направленість. Локальна зміна структури аксолеми розповсюджується від аксону до клітинної соми або ініціює певні процеси деструкції нейронів. Зміна структури мієлінових оболонок також може викликати зміну стану аксоплазми, наприклад, руйнувати пов’язаний з оболонками цитоскелет [27].

Значний інтерес в останній час викликають роботи з вивчення речовин, які впливають на стан мієлінових оболонок. Показано, що біофлавоноїд з вітаміноподібною активністю кверцетин посилює мієлінотвірну функцію олігодендроцитів та шванівських клітин і сприяє підвищенню експресії основного білка мієліну у мозку щурів [17].

У 3-місячних щурів спостерігаються процеси диференціювання мієлінової оболонки. Спочатку утворюються зона компактного мієліну, проміжна зона та юкстапаранодальний сегмент. Формування паранодального сегменту та сегментів Шмідта-Лантермана відбувається пізніше. Агрегація ОБМ тут здійснюється у зоні компактного мієліну з мієлін-асоційованим глікопротеїном (МАГ) та протеоліпідним білком [28, 29].

Рівень метаболізму мієліну у мозку 6-місячних гризунів має свої особливості. У цей період відбувається активація експресії генів Oct6/Scip, що кодують синтез специфічних білків – OCT6 та SCIP, що є активаторами експресії генів внутрішньомієлінових або внутрішніх білків, які входять до складу юкстапаранодального та паранодального сегментів мієлінової оболонки. Внутрішні білки сприяють агрегації 21,5 кДа-ізоформ ОБМ у структурі зазначених частин мієліну. Це сприяє тому, що мієлінова оболонка 6-місячних тварин є більш компактною та структурованою у порівнянні з 3-місячними. Однак необхідно зазначити, що задовго до експресії генів Krox20/Egr2 та Oct6/Scip відбувається активація групи генів Sox10 (цей процес спостерігається ще під час ембріонального розвитку) [25]. Результатом діяльності Sox10 є синтез білків-«упорядників» нервових волокон, які разом з фактором росту нейронів [27] сприяють формуванню аксонів та відповідають за цілісність аксолеми. Білки-«упорядники» відіграють ключову роль в експресії генів Krox20/Egr2, Oct6/Scip та МВР. Будь-які в генах Sox10 призводять до неможливості процесів утворення мієлінової оболонки, тяжких порушень нервової системи та смерті організму ще під час внутрішньоутробного розвитку [30].

У більшості мишоподібних гризунів у віці 1-1,5 роки настає так званий «мієліновий» баланс, тобто швидкість процесів утворення мієлінової оболонки врівноважується з процесами її деградації [29]. У цей період спостерігається невелике підвищення рівня ОБМ у всіх відділах головного мозку. З досягненням тваринами 2-річного віку картина мієлінової оболонки зазнає суттєвих змін, що свідчить про поступове старіння організму. По-перше, активується експресія сфінгомієліназ та церамідаз, які здійснюють катаболічний вплив на мієлінову оболонку. Продукція ферментів індукується олігодендроцитами, астроцитами і шванівськими клітинами. По-друге, зменшується продукція білкових компонентів мієліну нервових волокон ЦНС, у результаті чого спостерігаються численні порушення процесів передачі збудження [15, 18].

Структурно-функціональні зміни олігодендроглії за ішемічного стану головного мозку

Типи ішемії

Незалежно від причини ішемічного ушкодження клітин результатом є виникнення осередку фокальної (точкової) ішемії – ішемічного інсульту чи прогресуючої дисфункції певного органу – інфаркту міокарду серця чи головного мозку. Хронічна ішемія формується при тривалій недостатності кровообігу тканини внаслідок ушкодження клітин [31].

Ішемія мозку буває глобальною чи осередковою (локальною). У свою чергу, глобальна ішемія може бути незворотною, наростаючою й транзиторною (перехідною). Так, глобальна та незворотня ішемія мозку характерні для передлетального стану. Глобальная наростаюча ішемія спостерігається за умов агонії. У результаті глобальної ішемії у мозковій тканині розвиваются аутолітичні процеси [32].

Виділяють також транзиторні (перехідні) порушення мозкового кровообігу, прояви яких лежать в основі передінсультних станів і виникають раптово. До них відносять: сильний головний біль, запаморочення, порушення зору (при цьому втрачається половина зорового поля чи може має місце повна втрата зору), розлади другої сигнальної системи (мовлення), порушення орієнтувальних рефлексів, зниження пам'яті тощо [33].

Основним етіологічним фактором розвитком хронічної ішемії мозку є поєднання артеріальної гіпертензії з атеросклеротичним ураженням церебральних судин. За умов атеросклерозу холестеринові бляшки трансформуються в тромби. Останні – облітеруючий фактор для судин. При відриві частини бляшки спостерігається оклюзія судини, що, у свою чергу, призводить до ішемізації певної ділянки мозку з наступним формуванням патологічного осередку загиблих внаслідок острої гіпоксії клітин [34].

У результаті повільного прогресування хронічної ішемії формуються зони ураження дрібних артерій та/або великих артеріальних стовбурів. При ураженні артеріол розвивається осередкове чи дифузне пошкодження тканини мозку у вигляді мікроінфарктів. Патологічні зміни великих артерій – причина територіальних (генералізованих) мозкових інфарктів [35].