Старение головного мозга. Мозжечок

Наталья 17 Апреля в 0:00 390 0


Старение головного мозга. Мозжечок

Мозжечок

Мозжечок играет важную роль в регуляции двигательной активности (позного тонуса, фазических реакций), оказывает влияние на лабиринтные рефлексы, на образование моторных компонентов условных рефлексов, на некоторые вегетативные функции.

Существуют данные об уменьшении или неизменности в старости количества клеток Пуркинье в мозжечке человека.

У животных отмечается снижение плотности расположения и числа нейронов в мозжечке (табл. 34).

Так, у крыс линии Лонг— Эванс число нейронов в возрасте 5 мес составляет (41.8+2.1)*10 6, а в возрасте 24—30 мес — (25.2+1.4)*10 6 (Peng, Lee, 1979); популяция глиоцитов не изменяется, а отношение глиоциты/нейроны увеличивается с 3.6+0.2 до 5.9+0.4.

С возрастом существенных изменений в обмене катехоламинов и ацетилхолина в мозжечке грызунов не происходит (Finch, 1973; Algeri et al., 1977; Vijayan, 1977). У людей в 50-летнем возрасте активность холинацетилтрансферазы (ХАТ) в зубчатом ядре мозжечка наполовину ниже, чем у 20-летних (McGeer, McGeer, 1975). Содержание глутаминовой кислоты в мозжечке людей и крыс снижается (Леутскйй, Когут, 1975; McGeer, McGeer, 1975) или не меняется (Epstein, Barrows, 1969).

При старении уменьшается связывание в-адренорецепторов меченым дигидроальпренололом в мозжечке как людей, так и животных (Maggi et al., 1979; Weiss et al., 1979). Вместе с тем связывание ГАМК-рецепторов антагонистом гамма-аминомасляной кислоты — меченым мусцимолом — у крыс при старении не меняется (Maggi et al., 1979). Содержание цАМФ в мозжечке крыс при старении не меняется, а цГМФ — снижается (Puri, Volicer, 1981).

Базальный уровень активности аденилатциклазы и гуанилатциклазы, а также их реакция на катехоламины и каинат (циклический аналог ГАМК) в мозжечке старых крыс уменьшаются (Walker, Walker, 1973; Schmidt, Thornberry, 1978). Как можно судить на основании возникновения так называемой «ацетилхолиновой волны» при меркуриметрическом титровании водорастворимой фракции белков мозжечка (Рогова, Хилько, 1971), у старых крыс число холинорецепторов в мозжечке уменьшается.

Прямых данных о функциональных изменениях мозжечка при старении нет. Вместе с тем с возрастными изменениями в мозжечке может быть связано ослабление контроля над двигательными функциями, равновесием и положением тела в пространстве.

Лимбическая система

Образования старой и древней коры (архипалеокортекса) и непосредственно связанных с ними структур особое внимание геронтологов привлекли лишь в последние несколько лет.

Морфологические и метаболические изменения

При старении отмечаются некоторое снижение количества нейронов (табл. 34), резкое внутринейронное накопление липофусцина, существенное обеднение аппарата межклеточного взаимодействия, изменения в структуре и ультраструктуре клеток гиппокампа.

В перикарионе нейронов гиппокампа старых крыс площадь, занимаемая липофусцином, на 169% больше, чем у молодых — 11-месячных, и на 67% больше, чем у зрелых — 17-месячных животных (Brizzee, Ordy, 1979). В гиппокампе старых людей и животных (крыс, мышей) отмечается дегенерация нейронов и гипертрофия астроглии (Lindsey et al., 1979), обеднение синаптического аппарата, потеря аксосоматических и аксодендритических синапсов, атрофические и дегенеративные изменения в дендритах и аксонах с последующим уменьшением их числа, атрофия шипиков (Bondareff, 1979; Machado-Salas, Scheibel, 1979).

Замедляется аксоплазматический ток гликопротеинов в системе перегородка—зубчатая извилина (Geinisman et al., 1977). При изучении зубчатой извилины гиппокампа 3—4- и 24—25-мессячных крыс таких разительных возрастных отличий в морфологии гиппокампа не отмечено (Gottman, Scheff, 1979). Вместе с тем пластичность структур лимбической системы в старости существенно снижается.

Так, при одностороннем удалении энторинальной коры реиннервация и реактивный синаптогенез в гиппокампе (зубчатой извилине) были значительно менее выражены ж протекали более медленно, чем у молодых животных. Аналогичное возрастное замедление реиннервации ядер перегородки было при перерезке фимбрий (Cottman, Scheff, 1979).

Как и в других областях мозга, в сосудах гиппокампа и миндалевидного комплекса происходят уплотнение и утолщение сосудистых стенок за счет гиперплазии соединительнотканных элементов, замещения гладкомышечных клеток коллагеном, накопления межуточного вещества.

Эти изменения в сочетании с особым типом ветвления сосудов в гиппокампе (концевой тип отхождения под прямым углом) и расположением гиппокампа на водоразделе между бассейнами сонной и вертебробазиллярной артерий ведут к существенному ухудшению кровоснабжения этого образования в старости.

Отмечено, что у людей склеротические изменения особо выражены именно в этой области мозга. У крыс поглощение кислорода гомогенатами гиппокампа и миндалины снижается в период созревания (с 3-недельного до 4-месячного возраста), а при старении существенно не изменяется (Peng et al., 1977). Не меняется и скорость утилизации макроэргических фосфорных соединений в гиппокампе старых мышей (Ferrendelli et al., 1971).

Обмен медиаторов

Судя по немногочисленным работам, в структурах лимбической системы основные изменения происходят в обмене катехолгаминов и СТ и значительно меньше — АХ (Eleftheriou, 1975; McGeer, McGeer, 1975; Robinson, 1975; Meek et al., 1977; Vijayan, 1977). Отмечено, что снижается активность ферментов синтеза катехоламинов и их распада — тирозингидроксилазы, ДОФА-декарбоксилазы, КОМТ у людей и грызунов (мышей).

Активность же МАО — одного из основных ферментов, катализирующих распад катехоламинов, — при старении растет или не меняется (Robinson, 1975). Активность триптофан-5-гидроксилазы и уровень СТ в гиппокампе и перегородке старых, 24-месячных крыс линии Спрейг—Доули ниже, чем у незрелых, 35—45-дневных животных (Meek et al., 1977).

Обмен AX в изученных структурах лимбической системы этих животных существенно не изменяется (Meek et al., 1977). В миндалине людей и гиппокампе мышей линии C57BL/6J отмечается снижение активности холинацетилтрансферазы (McGeer, McGeer, 1975; Vijayan, 1977). Показано также уменьшение в гиппокампе и миндалине пожилых людей активности глутаматдекарбоксилазы — фермента, катализирующего синтез гамма-аминомасляной кислоты (McGeer, McGeer, 1975).

Обращает на себя внимание то, что изменения в обмене медиаторов в лимбической системе, в гиппокампе более выражены, чем в филогенетически более позднем образовании — неокортексе. Вообще говоря, возрастные изменения каждого отдела мозга характеризуются специфическим сочетанием различных структурных, метаболических, функциональных изменений, отличающих их друг от друга, и не укладываются в простую схему, связывающую выраженность нарушений с филогенетическим уровнем развития.

Рецепторы

Базальный уровень цАМФ и цГМФ в гиппокампе крыс в возрасте от 4 до 30 мес одинаков (Puri, Volicer, 1981). Реакция аденилатциклазы гиппокампа на катехоламины у старых крыс снижается (Walker, Walker, 1973) или не меняется (Schmidt, Thornberry, 1978). В опытах с использованием меченого антагониста дофамина — спироперидола — показано, что количество в-адренорецепторов в передней лимбической коре у старых (5-летних) кроликов меньше, чем у молодых, 5-месячных (Makman et al., 1979).


Функциональные изменения

В последнее время наряду с исследованием морфологических и метаболических сдвигов начато изучение функциональных изменений в различных структурах лимбической системы. Барнес (Barnes, 1979) провел обширное исследование электрофизиологических характеристик нейронов гиппокампа в хронических опытах на ненаркотизированных старых (28—34-месячных) и зрелых (10—16-месячных) крысах с электродами, вживленными в зубчатую фасцию (регистрирующие электроды) и перфорированный пучок (раздражающие электроды).

Было показано, что при кратковременной высокочастотной стимуляции синаптический ответ гранулярных клеток у животных разного возраста не отличался. При повторных циклах раздражений зрелые животные продолжали реагировать длительным и стойким усилением синаптической реакции, а у старых отмечалось своеобразное «истощение» ответа синапсов.

В связи с тем что у старых крыс спайк популяции гранулярных клеток гиппокампа возникал при более низком уровне возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), чем у 10-16-месячных животных,  автор предположил, что потенциал покоя нейронов гиппокампа у старых животных снижен (Barnes, 1979). Анализ соотношения между силой раздражения и крутизной переднего ската ВПСП выявил, что при всех надпороговых раздражениях нейроны молодых животных реагировали сильнее (Barnes, 1979).

По данным Лэндфилда и Линча (Landfield, Lynch, 1977), пороговое напряжение тока, вызывавшее спайки популяции нейронов, и величина ответа при надпороговом раздражении у старых и молодых животных не отличались. Синаптические ответы пирамидных клеток срезов гиппокампа при низкочастотной (0.3 Гц) стимуляции коллатеральных волокон Шаффера у старых (25—27-месячных) и молодых (4—6-месячных) крыс не отличались, а при более высокой частоте раздражения (15 Гц) ответ и посттетаническая потенциация (увеличение амплитуды спайка популяции нейронов) у старых крыс были значительно слабее (Landfield, Lynch, 1977).

Авторы считают основной причиной ухудшения посттетанической потенциации торможение, развивающееся в синапсах нейронов старых животных при более высокой частоте стимуляции. Наиболее выраженным компонентом фоновой суммарной электрограммы гиппокампа является 0-ритм.

У старых (25-месячных) крыс по сравнению с молодыми (5-месячными) 0-ритм гиппокампа несколько замедляется (Cooper et al., 1975). Особенно выраженное замедление 0-ритма в гиппокампе отмечено авторами как у молодых, так и старых животных с легочной патологией. При сравнении электрограммы гиппокампа у 10—16- и 28—34-месячных крыс особых изменений в частотных характеристиках не отмечено (Barnes, 1979). Вместе с тем отмечены сглаживание и исчезновение суточной периодичности в электроэнцефалографических характеристиках у старых животных.

При изучении электровозбудимости лимбических структур обнаружено, что электрические пороги электрографических реакций для гиппокампа у старых крыс становятся меньше, чем у взрослых (Синицкий, 1976), а пороги влияния гиппокампа на вегетативные показатели — системное АД (рис. 59), внешнее дыхание — у взрослых кроликов существенно не отличаются (Фролькис, Безруков, 1971).

В других лимбических структурах обнаружены неодинаковые возрастные изменения возбудимости (рис. 59): грушевидная кора и центральное ядро миндалины становятся более возбудимыми, а медиальное ядро миндалины старых кроликов менее возбудимым, чем у взрослых животных (Фролькис, Безруков, 1971). Наряду с этим микроинъекционное введение минимальных количеств А и АХ в гиппокамп, ядра миндалины и грушевидную кору было, как правило, более эффективным у старых животных (рис. 61) (см. также: Фролькис, Безруков, 1971; Безруков, 1974).

Величина прессорных реакций АД (в мм рт. ст.) при внутримозговой микроинъекции 1 нг адреналина (А) и ацетилхолина (Б) у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) кроликов
Рис. 61. Величина прессорных реакций АД (в мм рт. ст.) при внутримозговой микроинъекции 1 нг адреналина (А) и ацетилхолина (Б) у взрослых (белые столбики) и старых (заштрихованные столбики) кроликов.
1—8 — то же, что и на рис. 59.


В последнее время гиппокампу отводится важная роль в создании на основе зрительных, слуховых, обонятельных и соматосенсорных сигналов кратковременной «пространственной карты», в консолидации кратковременных, «текущих» следов в долговременную память.

Считают, что гиппокамп и другие лимбические структуры (в частности, миндалевидный комплекс, перегородка) принимают существенное участие в мотивации различных поведенческих реакций, в регуляции агрессивного и полового поведения, мышечной деятельности, сна и бодрствования, некоторых вегетативных компонентов целостных реакций.

Возрастные изменения в гиппокампе и других структурах лимбической системы не только изменяют эмоциональную окраску поведения в старости, отношение к действительности, но и влияют на вегетативное обеспечение этих реакций. Лимбическая система обладает многочисленными связями с другими структурами мозга.

К примеру, известна цепь: гиппокамп -> свод -> мамиллярное тело -> переднее ядро таламуса -> кора поясной извилины -> пресубикулум гиппокамп. Неравномерные изменения возбудимости структур лимбической системы и других областей мозга существенно изменяют ее функциональное состояние. Экспериментальный анализ поведенческих реакций свидетельствует об ослаблении у старых животных пространственно-дискриминационной памяти, об ухудшении кратковременной памяти, об ослаблении процессов преобразования текущих сигналов в долгосрочную память (Barnes, 1979; Brizzee, Ordy, 1979).

При этом отмечается, что ослабление кратковременной памяти в старости не обязательно связано с ухудшением способности к обучению (Brizzee, Ordy, 1979). Хотя мотивация нахождения туннеля-укрытия у старых и молодых крыс одинакова, выполнение проб старыми животными замедляется, люмбпльная пункция осуществления реакции увеличивается, пробы выполняются с большим числом ошибок (Barnes, 1979).

При болевом электрокожном раздражении агрессивное поведение по отношению к другому животному у старых, 29-месячных, крыс выражено слабее, чем у молодых, 11-месячных, и зрелых, 17-месячных,: животных (Brizzee, Ordy, 1979). Высокочастотное пресинаптическое раздражение гранулярных клеток гиппокампа у старых и молодых крыс избирательно ухудшало спонтанное альтернативное поведение старых крыс в Т-образном лабиринте (Barnes, 1979).

Таким образом, развивающиеся при старении морфологические и метаболические сдвиги приводят к существенному возрастному ослаблению функций структур лимбической системы, в первую очередь гиппокампа, к неодинаково выраженным сдвигам в деятельности различных лимбических структур, что имеет серьезные последствия для различных видов поведения, памяти, мотивации.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next