Глиальные клетки и глиальный индекс

ГЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ И ГЛИАЛЬНЫЙ ИНДЕКС

Количество глиальных клеток определяют на цитоархитектонических препаратах, т. е. препаратах, окрашенных тионином, толуидином, крезил-виолетом или галлоцианином (Шредер — Schroeder, 1931, 1935; Криспин-Экснер — Kryspin-Exner, 1942; Ферреро — Ferrero, 1947; Фриде — Friede, 1954, 1963; Хокинс и Ольшевский — Hawkins, Olszewski, 1957; Хемпель, Трефф — Hempel, Treff, 1959; Шлоте — Schlote, 1959; Каммермейер — Carnmermeyer, I960, и др.).

При этой окраске отростки и волокна глиальных клеток не выявляются и, следовательно, нельзя избежать серьезных затруднении при дифференцировании глиальных и ганглиозных клеток, а также при опознавании различных типов глиальных клеток. Все же цитоархитектонические препараты наиболее пригодны для подсчета глиальных клеток, потому что на них хорошо видны все клетки — ганглиозные, глиальные и сосудистые, и, кроме того, на этих препаратах можно четко видеть границы цитоархитектонических формаций полей или ядер, в пределах которых производится количественное исследование. Насколько нам известно, лишь Девульф (Dewulf, 1937) пользовался избирательной окраской (импрегнацией микроглии) для определения количества микроглиоцитов в различных формациях головного мозга у макака.

Некоторые авторы полагают, что на цитоархитектонических препаратах (окрашенных по Нисслю) не все глиальные клетки опознаются и часть их классифицировать не удается; другие авторы, как, например, Хокинс и Ольшевский (1957), находят, что окраска по Нисслю вообще не позволяет различать типы глиальных клеток.

Глиальные клетки отличаются от ганглиозных по своей форме и тем, что оболочка их ядер не образует складок. Мелкие ганглиозные клетки иногда нелегко отличить от астроцитов, поскольку у них хроматин в ядре расположен одинаково и подобно астроцитам имеется ободок цитоплазмы вокруг ядра. Однако в ганглиозных клетках в отличие от глиальных ядро располагается в цитоплазме большей частью эксцентрично, оболочка ядра толще и тело клетки окрашено в темно-фиолетовый цвет, между тем как у астроцитов тело клетки окрашено в светло-голубой цвет.

При опознавании типов глиальных клеток на препаратах мозга человека, окрашенных по Нисслю, руководствуются величиной и формой ядра и распределением в нем хроматина.

Каммермейер (1960) исследовал зависимость результата измерения олигодендроглиоцитов и площади ядер астроцитов в спинном мозгу у кошки от толщины среза, от химического состава фиксирующей жидкости, от уровня спинного мозга, от плоскости среза и от размеров спинного мозга. Как и следовало ожидать, средний размер ядер, измеренных на толстых срезах, оказался больше, чем средний размер ядер, измеренных на топких срезах, и эта разница у астроцитов, обладающих более крупным ядром, более отчетливо выражена, чем у олигодендроглиоцитов (табл. 9). При фиксации в 5%-ном формалине ядра мельче, чем при фиксации в 10 и 40%-ном формалине. Наиболее крупные размеры ядер получают при фиксации в жидкости Суза (табл. 9). Соотношение между количеством олигодендро-глиоцитов и астроцитов находится в зависимости от толщины среза. Эта разница объясняется, с нашей точки зрения, тем, что астроцит в 0,5—2 раза крупнее олигодендроглиоцита, а ошибка при вычислении количества ядер находится в зависимости от их диаметра. По данным того же автора (Каммермейер), размеры астроцитов у разных животных находятся в зависимости от индивидуальных колебаний объема спинного мозга. В гипотонических фиксаторах ядра астроцитов приобретают не свойственную им в норме округлую или овальную форму. В заключение Каммермейер предъявил следующие требования к карио-метрическим исследованиям в эксперименте: фиксация мозга в трупе, прижизненное введение гепарина в круг кровообращения во избежание свертывания крови, промывка сосудов первоначально изотоническим раствором того же осмотического давления, что и кровь, извлечение крови в течение возможно короткого срока после смерти, сохранение гидростатического давления, достаточного для прохождения жидкости через вены, последовательное введение фиксатора типа жидкости Суза, которая легко диффундирует и мгновенно воздействует на клетки, извлечение мозга из черепа только после окончания фиксации ткани. Кроме того, следует учесть, что размер и форма глиальных ядер изменяются в зависимости от цитоархитектонической формации.

Размер глиального индекса, т. е. соотношение между количеством глиальных клеток и нейронов в одном и том же объеме мозгового вещества, не зависел бы от толщины срезов, если бы глиальные и ганглиозные клетки были одинаковой величины. Но так как глиальные клетки мельче ганглиозных, вычисленный индекс отклоняется от истинного и находится в прямой зависимости от толщины среза и величины подсчитываемых объектов (клеток, ядер или ядрышек). При прочих равных условиях ошибка будет меньше, если подсчитывать не тела нейронов, а их ядрышки, т. е. считать на каждом срезе только те клетки, ядрышко которых находится в толще подсчитываемого среза. Нами (С. М. Блинков, 1963) было показано, что индекс нижней оливы, равный по Фриде (1953с) 3,1, после внесения поправки па толщину среза (5 мк) и методику подсчета (Фриде подсчитывал тела клеток) оказывается равным 10,3.

Мы считаем оптимальными срезы толщиной 20 мк, хотя ошибка при подсчетах ядер диаметром 5 мк при этом согласно формуле Аберкромби составит 20%. Более тонкие срезы сильно увеличивают ошибку: на срезе толщиной 5 мк ошибка при подсчете тех же ядер увеличится до 100%, т. е. будет подсчитано 200 ядер вместо 100. Более толстые срезы дали бы меньшую ошибку, но на них глиальные клетки будут часто накладываться друг на друга, вследствие чего подсчет будет затруднен 1.

Таблица 9

Зависимость результатов измерения величины олигодендроцитов и астроцитов, а также соотношения между количеством олигодендроцитов и астроцитов от состава фиксирующей жидкости и толщины срезов (Каммермейер, 1960)

Измерения произведены на поперечных срезах VII шейного сегмента спинного мозга кошки.

1 В исследованиях наших (С. М Блинков) и наших сотрудников А. С. Арутюновой, К. А. Карапетян, В. Н. Лариной, М. К. Малоходжаева, В. С. Пономарева и В. М. Пуцилло, которые приводятся в этой книге, подсчеты глиальных клеток н нейронов производили в мозговом стволе на целлоидиновых срезах, а в коре — на парафиновых срезах толщиной 20 мк, окрашенных тионн-ном или крезил-виолетом, в 50 полях зрения посредством окулярмикрометр.т под иммерсионным объективом 60 и окуляром 7х. Нейроны считали только в том случае, когда срез проходил через ядрышко.

ГЛИЯ

ЗАДАЧИ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ГЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

Полагают, что в мозгу глиальных клеток, примерно, в 10 раз больше, чем нейронов (Галамбос — Galambos, 1961). Мы нашли в среднем в 1 мм3 мозгового вещества 80—100 тыс. глиальных клеток; отсюда следует, что в головном мозгу человека содер­жится 100—130 млрд, глиальных клеток, т. е. мы получили вели­чину того же порядка, что и Галамбос. Распределение этих кле­ток в различных формациях головного мозга у человека и жи­вотных, изменение количества глиальных клеток в процессе раз­вития, соотношения между различными формами — астроцитами, олигодендроцитами и микроглиоцитами — в различных цитоархитектонических формациях, ядрах и корковых полях, а также проводящих системах не могут быть установлены без точных количественных определений.

Особенно велико значение количественных исследований глии в невропатологии.

В настоящее время общепризнано, что глия принимает боль­шое участие в различных процессах, протекающих в мозгу в норме и патологии, особенно в реакциях мозга на различные вредности, интоксикации, инфекции, травмы, нарушения обмена, кровоснабжения (Л. И. Смирнов, 1941; М. М. Александровская, 1950; П. Е. Снесарев, 1955; Балтазар — Balthazar, 1952, и мн. др.).

При описании и анализе патогистологических изменений в центральной нервной системе авторы, наряду с качественными изменениями глии, как правило, констатируют увеличение или уменьшение количества глиальных клеток, не прибегая к коли­чественным определениям. Среди большого количества иссле­дований, посвященных глии в патологии, работы, в которых ко­личество глиальных клеток характеризуется мерой и числом, составляют еще очень незначительную часть. Между тем в ли­тературе уже накоплен некоторый материал, в котором, наряду с данными о количестве глии, содержатся сведения о глиаль­ном индексе, т. е. о количественных соотношениях между глиаль­ными клетками и нейронами в различных структурах серого вещества головного мозга.

Глиальным индексом называется отношение количества гли­альных клеток к количеству нейронов в одном и том же объеме мозгового вещества. При этом считают суммарно все типы ней­ронов и формы глии. Этот индекс был обозначен Фриде (Frie- de, 1953) как Gliaindex, Бриззи и Джейкобсом (Brizzee, Jacobs, 1959) как glia/neuron index, Хокинсом и Ольшевским Hawkins, Olszewski, 1957) как glia/nerve cell index. Фриде связывал глиальный индекс с уровнем обменных процессов. Во всяком случае соотношение между нейронами и глией в норме явля­ется существенным признаком структуры нервных центров, а нарушение этих соотношений является признаком, который способствует качественной и количественной оценке патологиче­ского процесса в центральной нервной системе.

РАЗМЕР ГЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

Диаметр ядер астроцитов равен 8—10 мк, по Келликеру (Kolliker, 1896), от 4 до 8 мк— по Глису (Glees, 1955), от 4 до 7,5 мк — по Шлоте (Schlote, 1959). Диаметр ядер у олигодендроглиоцитов меньше, чем у астроцитов, но больше, чем у микроглиоцитов. Однако размер ядра отдельных микроглиоцитов может превышать диаметр олигодендроглиоцитсв и достигать у человека 12,6 мк, макака—10,6 мк и у кролика — 8,1 мк (Глис, 1955).

Круглые и овальные ядра астроцитов, как правило, крупнее ядер олигодендроглиоцитов, имеющих правильную шаровидную форму, а ядра микроглиоцитов с их неправильной формой имеют наименьшие размеры. Следует помнить, что под микро­скопом на микротомном срезе видны ядра, как полностью нахо­дящиеся в плоскости среза, так и срезанные микротомным но­жом горбушки. Поэтому вычисленная по микроскопическим пре­паратам средняя величина ядер будет зависеть от диаметра ядра и толщины среза. Чем тоньше срез и чем больше ядро, тем больше на микротомном срезе количество тангенциально сре­занных горбушек, которые, естественно, имеют меньший диа­метр, чем ядра, у которых диаметр измерен по экватору (см. гл. I). Это обстоятельство редко принимается во внимание, хотя оно су­щественно влияет на результаты измерений. Так, Каммермейер нашел, что площадь ядер астроцитов и олигодендроглиоцитов на 20-микронных срезах представляется почти вдвое большей, чем на 10-микронных срезах. Автор на 10-микронных срезах нашел площадь проекции ядер олигодендроглиоцитов равной в сред­нем от 15,15 до 18,69 мк2, а площадь проекции ядер астроцитов— от 22,20 до 27,60 мк2. Колебания размеров площади зависели также от способа фиксации. Не исключено, что раз­личные фиксирующие жидкости по-разному сморщивают ядра микроглиоцитов и астроцитов. Размер микроглиоцита (рас­стояние от тела клетки до наиболее удаленного протоплазмати- ческого отростка) достигает у человека 100 мк, а у обезьяны— 61,6 мк (Глис). По Девульфу (Dewulf, 1937), у макака расстоя­ние от ядра до конца наиболее удаленного отростка составляет 42 мк, а у самых крупных клеток — до 60 мк. Если это расстоя­ние превышает 60 мк, автор считает клетку патологически из­мененной. Об объеме глиальных клеток вместе с их отростками мы в литературе сведений не нашли.

ГЛИАЛЬНЫЙ ИНДЕКС

ГЛИАЛЬНЫЙ ИНДЕКС У ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА

Глиальный индекс Nгл/N нейр, где Nгл — количество глиальных клеток, a Nнейр — количество нейронов в одном и том же объеме мозгового вещества, вычисляется либо путем определе­ния количества глиальных и ганглиозных клеток в 1 мм3 моз­гового вещества и деления первого числа на второе, либо вы­числяется без определения количества клеток в 1 мм3. В послед­нем случае достаточно на одних и тех же срезах, на одной и той же площади подсчитать количество глиальных и ганглиоз­ных клеток и разделить первое число на второе. Таким образом, глиальный индекс в противоположность плотности расположе­ния клеток может быть однозначно определен независимо от сморщивания ткани при фиксации, заливке и изготовлении микроскопических препаратов. Однако, как уже указывалось  величина глиального индекса в большой степени зависит от толщины срезов и особенно от того, как подсчитывали ней­роны— по клеточным телам, ядрам или ядрышкам. При под­счете нейронов по их телам индекс получается значительно ниже, чем при подсчете нейронов по их ядрышкам.

Впервые М. С. Мильман (1936) и его сотрудница А. Я. Ару­тюнова (1938) сопоставили количество глиальных и ганглиоз­ных клеток в одном и том же объеме мозговой ткани. Глиаль­ный индекс в верхней лобной извилине взрослого человека, по их подсчетам, произведенным на 5-микронных срезах, равен от 0,8 до 2,1. Эта величина довольно близка к той, которая полу­чена Хокинсом и Ольшевским (1960) при подсчетах в коре ви­сочной доли человека на 20-микронных срезах. Вышеупомяну­тые авторы, по-видимому, подсчитывали тела ганглиозных клеток.

Глиальный индекс различен в разных слоях коры большого мозга. На табл. 260 и 261 сопоставлены данные, полученные различными авторами при исследовании корковых полей у лю­дей, у которых не было заболевания центральной нервной си­стемы («здоровые»), и у больных, умерших в психиатрической больнице («больные»), У больных по сравнению со здоровыми можно констатировать небольшое увеличение индекса в слое V и значительное увеличение индекса в слое III. Несмотря на то, что индекс в слое III у больных увеличен по сравнению со здоровыми, он у них, так же как и у здоровых, ниже, чем в слое V. Только при старческом слабоумии, в противополож­ность другим психическим заболеваниям, глиальный индекс в слое III выше, чем в слое V, что, очевидно, свидетельствует об особой избирательности поражения слоя III при этом заболе­вании.

Таблица 260

Глиальный индекс в коре большого мозга у здоровых и психических больных

1 (Фер) — Ферреро (1947), подсчеты на 20-микронных срезах; (Ф) —Фриде (1953), подсчеты на 5-микронных срезах; (ХО) — Хокинс и Ольшевский (1960), измерения на 20-микронных срезах; (Шл) — Шлоте (1959), подсчеты на 25-микронных срезах;

2 Поля —4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 17, 18, 19, 20, 21, 33, 38, 39, 46.

Таблица 261

Глиальный индекс (средние величины) в поле 9 у психических больных (Ферреро, 1947)

У людей, у которых не было поражения центральной нервной системы, глиальный индекс в базальных узлах, зрительном бугре, гипоталамусе, черном веществе и заднем холме почти одинаков. Он несколько выше в зубчатом ядре мозжечка и ниже в ядрах моста (табл. 262).

Глиальный индекс в различных формациях дорсо-медиального ядра зрительного бугра (supranucleus medialis dorsalis thalami) «1» колеблется от 2,9 до 4,7. Подсчет произведен по кле­точным телам на 20-микронных срезах. Индекс более высок в крупноклеточном ядре (4,7) и ниже в мелкоклеточном ядре (2,9). При кататонии и паранойе глиальный индекс в формациях медиального ядра более высок: от 4 до 7,3 (табл. 263). Кроме того, при кататонии и паранойе индекс в n. lateralis повышается значительно больше, чем в других подразделениях медиального ядра, что указывает на определенную избирательность пора­жения различных формаций зрительного бугра (Хемпель и Трефф — Hempel, Treff, 1959).

Таблица 262

Глиальный индекс в подкорковых образованиях у человека (Фриде, 1953)

Таблица 263

Глиальный индекс в формациях supranucleus medialis dorsalis зрительного бугра у людей без поражения мозга, у кататоников и параноиков (Хемпель и Трефф, 1959)

Произведенное нами определение глиального индекса в ство­ловых формациях у 4 людей в возрасте от 26 до 82 лет, у кото­рых не было признаков поражения центральной нервной систе­мы, приводит к выводу, что в двигательных ядрах черепномоз­говых нервов индекс выше, а в чувствительных — индекс ниже. Промежуточное место занимает верхнее вестибулярное ядро. Индекс гигантоклеточного и парагигантоклеточного ядра рети­кулярной формации близок к индексу двигательных ядер, а индекс locus coeruleus и нижней оливы сходен с индексом чув­ствительных ядер (табл. 264). Глиальный индекс в четверохол­мии оказался близок к индексу в чувствительных ядрах, а имен­но в верхнем холме (2 наблюдения)—от 10 до 12, в нижнем холме (10 наблюдений) в возрасте от 26 лет до 61 года — от 6 до 17.

=====================================================================

«[1]» Хемпель и Трефф медиальное ядро зрительного бугра (дорсо-медиальное ядро англо-американских авторов) обозначили как supranucleus medialis dorsalis и выделили в его составе 7 ядер (табл. 263).

===================================================================