Для здоровья:

Старение головного мозга. Стриопаллидарная система и ствол мозга

Наталья 17 Апреля в 0:00 1812 0
Старение головного мозга. Стриопаллидарная система и ствол мозга

Стриопаллидарная система

Стриопаллидарная система (базальные ганглии) состоит из хвостатого ядра, скорлупы и бледного шара.

Базальные ганглии участвуют в регуляции моторных функций (оказывая главным образом тормозящие влияния на моторную кору), сенсорных и некоторых вегетативных функций (в последнем случае в основном через ядра гипоталамуса).

Повреждение стриопаллидарной системы приводит к гиперкинезам, эмоциональной тупости, дезориентации, некоторым вегетативным нарушениям (афагии, адипсии).

Считают, что наряду с тормозными воздействиями базальные ганглии могут оказывать и активирующие влияния на некоторые двигательные функции.

Изучение возрастных изменений стриопаллидарной системы приобретает особое значение в связи с широким распространением в старости нарушений в двигательной сфере, нередкое развитие паркинсонизма. Предполагается, что возрастные изменения в стриопаллидарной системе являются основой для развития паркинсонизма у пожилых и старых людей.

Морфологические изменения

При старении объем базальных ганглиев (в частности, скорлупы и хвостатого ядра) человека уменьшается. Количество больших (дающих эфферентные проекции) и малых клеток (интернейронов между афферентами и большими клетками) в единице объема скорлупы с возрастом достоверно снижается (Bugiani et al., 1978) (табл. 34).

У старых людей и животных наиболее выраженные морфологические и функциональные изменения отмечаются в области ветвления средней мозговой артерии (Попова и др., 1976; Naritomi et al., 1979), т. е. в основном источнике кровоснабжения базальных ганглиев.

Обмен медиаторов 

Содержание и синтез дофамина в структурах стриопаллидарной системы людей и животных снижаются (McGeer et al., 1971; Finch, 1973) или не меняются (Ponzio et al., 1978; Makman et al., 1979). Вместе с тем резко замедляется обновление дофамина (Finch, 1973; Ponzio et al., 1978) и захват его синаптосомами стриатума (Jonec, Finch, 1975). Активность катехоламинсинтезирующих ферментов снижается.

Так, при старении падает активность тирозингидроксилазы в стриопаллидарных структурах людей и животных (Algeri et al., 1977; McGeer et al., 1971; McGeer, McGeer, 1975). Уменьшается активность и ДОФА-декарбоксилазы у людей (McGeer, McGeer, 1975), но не животных (Finch, 1973).

У людей в возрастных группах младше и старше 45 лет активность МАО в бледном шаре одинакова, а в хвостатом ядре выше у вторых (Robinson, 1975). Несколько менее выраженные изменения происходят в обмене ацетилхолина. Показано, что у людей и крыс линии Спрейг—Доули активность холинацетилтрансферазы в бледном шаре и хвостатом ядре снижается (McGeer, McGeer, 1975; Meek et al., 1977), а в хвостатом ядре крыс линии Вистар не меняется (McGeer et al., 1971).

Уровень ацетилхолина в хвостатом ядре старых крыс Спрейг-Доули не изменен (Meek et al., 1977). Активность ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в структурах стриопаллидарной системы не меняется — полосатое тело у человека и обезьян (Samorajski, Rolsten, 1973), хвостатое ядро у крыс Вистар (McGeer et al., 1971) — или снижается — внутренняя капсула и передненаружная часть бледного шара у людей (McGeer, McGeer, 1975).

Активность глутаматдекарбоксилазы — фермента, катализирующего превращение глутаминовой кислоты в ГАМК, в бледном шаре, хвостатом ядре и скорлупе людей и хвостатом ядре крыс в старости снижается (McGeer et al., 1971; McGeer, McGeer, 1975).

Рецепторы

С возрастом в полосатом теле крыс базальный уровень цАМФ не меняется, а цГМФ несколько снижается (Puri, Volicer, 1981). При старении аденилатциклазная активность гомогенатов или срезов полосатого тела крыс и кроликов в исходном, неактивированном состоянии не меняется (Govoni et al., 1977) или снижается (Schmidt, Thornberry, 1978), вместе с тем ее стимуляция при действии катехоламинов у старых животных ниже, чем у молодых (Govoni et al., 1977; Schmidt, Thornberry, 1978; Makman et al., 1979).

Связывание рецепторов галоперидолом и спироперидолом в полосатом теле грызунов уменьшается (Govoni et al., 1978; Makman et al., 1979). Возможно, с этим связано уменьшение реакций на амфетамин, более частое развитие побочных реакций у старых пациентов при длительном использовании нейролептиков и транквилизаторов.

Функциональные изменения

Морфологические и метаболические изменения, развивающиеся в структурах стриопаллидарной системы при старении, лежат в основе нарушения регуляции тонких и точных движений конечностей, кистей и пальцев рук в старости.

Предполагается, что полосатое тело оказывает на бледный шар тормозные влияния. В связи со структурными и метаболическими изменениями в стриопаллидарной системе становится реальным ослабление этого тормозного влияния при старении, что и становится причиной нарушения экстрапирамидной регуляции в старости.

Отмечено, что даже у здоровых людей пожилого и старческого возраста регистрируются определенные сдвиги в электрической активности мышц и отдельных нейромоторных. единиц, свидетельствующие об изменении экстрапирамидной регуляции движений (Янковская, Подрушняк, 1979).

Считается, что возрастные изменения в обмене медиаторов, в частности дофамина, предрасполагают к развитию паркинсонизма у людей пожилого и старческого возраста (McGeer et al., 1971, 1977; Finch, 1973). Определенным доказательством роли нарушений обмена дофамина в возникновении возрастных изменений двигательной активности, в развитии паркинсонизма является эффективность применения в клинике L-ДОФА.

Учитывая важную роль - взаимодействия различных медиаторных систем (в частности, дофаминергической и холинергической) в нормальном функционировании стриопаллидарных структур, полагают, что изменение соотношения этих систем в старости приводит и к другим нарушениям как в двигательной сфере, так и в процессах мышления и памяти.

Ствол мозга

Основную часть ствола мозга составляют продолговатый мозг, варолиев мост и средний мозг. В стволе мозга размещены ядра черепных нервов, ядра ретикулярной формации и многочисленные афферентные и эфферентные пути, соединяющие ствол мозга со спинным мозгом и вышележащими отделами головного мозга.

Ядра ствола мозга оказывают выраженные специфические и неспецифические влияния на кору головного мозга, двигательные функции. В стволе мозга расположены жизненно важные центры поддержания вегетативного гомеостаза. Ретикулярной формации, её нисходящим и восходящим путям придается исключительное значение в регуляции состояния мозга.

Ее воздействия могут активировать или подавлять соответствующие структуры мозга, определяя состояние мышечного тонуса, движения, вегетативные реакции, ответы головного мозга и др. В старости происходят существенные сдвиги в энергетическом обмене, в обмене медиаторов, изменяются функциональные характеристики стволовых структур. С этим во многом связаны особенности развития торможения в старости, координации движений, характера рефлекторных реакций и др.

Морфологические изменения

По многочисленным данным, нейроны ствола головного мозга наиболее устойчивы по отношению к возрастному «изнашиванию». В большинстве изученных ядер ствола количество нервных клеток в старости не меняется или меняется незначительно: ядра лицевого нерва, вентральное кохлеарное, отводящего и блоковидного нерва, нижней оливы человека, зубчатое и красное ядра, а также ствол мозга крыс (см.: Brody, 1976; Peng, Lee, 1979; табл. 34).

Лишь в голубом пятне (Brody, 1976) и черной субстанции (McGeer et al., 1977) отмечено уменьшение числа нейронов при старении. В стволе мозга старых мышей обнаружены существенные морфологические изменения в телах нейронов, аксонах и дендритах, синаптическом аппарате (Machado-Salas et al., 1977). Несмотря на относительную неизменность популяции нейронов в стволе мозга, отложение липопигментов в перикарионе нейронов старых животных может достигать значительной выраженности (Brizzee et al., 1975).

Обмен медиаторов

При старении человека активность катехоламинсинтезирующих ферментов и содержание норадреналина в образованиях ствола мозга уменьшаются (Cote, Kremzner, 1975; McGeer, McGeer, 1975), а активность МАО нарастает (Robinson, 1975). У грызунов активность тирозингидроксилазы существенно не изменяется (Algeri et al., 1977), а содержание НА снижается (Ponzio et al., 1978) или не меняется (Finch, 1973).

Концентрация серотонина и его основного метаболита 5-ОИУК в стволе мозга людей существенно не меняется (Robinson et al., 1972; Robinson, 1975). После 65-летнего возраста отмечено возрастание концентрации 5-ОИУК (Robinson et al., 1972).

У старых крыс активность триптофан-5-гидроксилазы и содержание серотонина в серотонинергических ядрах ствола ниже, чем у 35—45-дневных животных (Meek et al., 1977). Существенных изменений в уровне холина, активности холинацетилтрансферазы и содержании АХ у этих животных не отмечено (Meek et al., 1977).


Вместе с тем существуют данные о падении активности АХЭ в черной субстанции человека (McGeer, McGeer, 1975) и стволе мозга крыс (Шибутович, 1969). У белых крыс уровень глутаминовой кислоты в продолговатом мозге 23-месячных крыс по сравнению с таковым у 1—1.5-месячных животных снижен на 1/4 (Леутский, Когут, 1975).

Активность глутаматдекарбоксилазы в стволе мозга крыс не изменена (Epstein, Barrows, 1969), а у людей в самых различных стволовых ядрах существенно снижена (McGeer, McGeer, 1975). Обращает на себя внимание, что нет прямого параллелизма между убылью нейронов в стволе мозга и метаболическими сдвигами. Возможно, это связано с разнонаправленным характером изменений в различных нейронах.

Рецепторы  

Число в-адренорецепторов в стволе мозга старых крыс уменьшается, а ГАМК-рецепторов не меняется по сравнению с таковыми у молодых крыс (Maggi et al., 1979). Показано, что база льный уровень цАМФ и цГМФ в срезах ствола мозга 3-, 12-и 24-месячных крыс существенно не различается (Schmidt, Thornberry, 1978; Puri, Volicer, 1981).

Отмечено, что в обычных условиях аденилатциклазная активность гомогенатов черной субстанции, nucl. accumbens, зрительного бугорка крыс в возрасте 2—3 и 20—24 мес существенно не различается (Govoni et al., 1977). Вместе с тем активация аденилатциклазы ствола мозга под влиянием катехоламинов в старости уменьшается (Govoni et al., 1977) или не меняется (Schmidt, Thornberry, 1978).

В определенной мере об уменьшении числа соответствующих рецепторов в стволе мозга свидетельствуют данные Фролькиса и сотр. (1972а) о том, что эффекты нисходящих влияний РФ ствола мозга на спинальные мотонейроны у старых крыс блокировались меньшими дозами дигидроэрготоксина (150—200 мкг/кг массы тела), скополамина (120—180 мкг/кг) и глипина (400—500 мкг/кг), чем у взрослых животных (соответствующие дозы: 320—400, 400—500 и 900— 1000 мкг/кг).

Восходящие влияния

Многочисленные данные об ослаблении электрических реакций мозга (суммарной ЭЭГ, ВП) на зрительные, слуховые, соматосенсорные раздражители позволяют говорить о снижении активирующих влияний ретикулярной формации ствола головного мозга в старости (Маньковский, Минц, 1972).

Вместе с тем Синицкий (1976), изучая пороги реакции пробуждения в гиппокампе (синхронизация 0-волн) и мезенцефальной ретикулярной формации (десинхронизация биотоков) при электростимуляции ретикулярных ядер покрышки, показал, что у взрослых животных этот эффект возникал при более сильном раздражении, чем у старых (в гиппокампе — при токе 108±2 мкА у первых и 44±4мкАу вторых,в мезенцефальной ретикулярной формации — соответственно 566±34 и 264 ±40 мкА).

Отмечено, что у старых людей и животных активация или угнетение ЭЭГ при действии соответствующих веществ (адреналина, аминазина) развиваются при действии меньших дозировок, чем у молодых (Фролькис, 1970; Маньковский, Минц, 1972; Синицкий, 1976).

Нисходящие влияния

При старении отмечается неравномерное изменение нисходящих облегчающих и тормозных ретикуло-спинальных влияний.

Так, у старых крыс пороги облегчающих ретикуло-спинальных влияний составляли 0.60—0.94 В (в среднем 0.77 В), у взрослых — 0.36—0.56 В (в среднем 0.46 В). Соответствующие величины для тормозных влияний были 0.64—0.84 В (0.74 В) у старых и 0.37—0.47 В (0.42 В) — у взрослых животных (Фролькис и др., 1972а).

Влияние различных структур ствола на вегетативные показатели претерпевают неодинаковые по величине и характеру изменения (рис. 59). Так, вазоактивные элементы продолговатого мозга в области писчего пера в старости становятся менее возбудимыми (пороги прессорных реакций АД составляли 20±4 мкА у взрослых кроликов и 70+10 мкА у старых) (Фролькис, Безруков, 1971).

Значительное падение возбудимости структур продолговатого мозга, через которые замыкается ряд важных рефлекторных реакций, может привести к снижению возбудимости многих рефлексов на сердечно-сосудистую систему, к сокращению диапазона возникающие реакций, к ограничению важных адаптивных реакций.

В то же время пороги прессорных влияний ретикулярных ядер моста и покрышки среднего мозга были одинаковы: для моста — 60±10 мкА у взрослых и 70±20 мкА у старых, для покрышки — 40±10 мкА у тех и других (Фролькис, Безруков, 1971). Аналогичные данные получены при анализе изменения частоты дыхания в ответ на электростимуляцию соответствующих структур ствола.

Этими авторами отмечено, что микроинъекционное введение минимальных количеств А и АХ в ядра продолговатого мозга, моста и среднего мозга было более эффективным у старых животных (рис. 61). Сочетание повышения чувствительности к катехоламинам со снижением их синтеза в стволе мозга может иметь адаптивное значение.

Известно, что возбуждение при судорожном припадке, охватывая центральные нейроны блуждающего нерва, приводит к развитию брадикардии. У старых кроликов в условиях развернутого судорожного припадка брадикардия возникает реже, чем у взрослых (Фролькис, 1970). Есть основание полагать, что существенные изменения наступают и в дыхательном центре (Фролькис, 1975б).

Изменяются реципрокные отношения между центрами вдоха и выдоха, и это способствует частому возникновению, даже у здоровых старых людей, различных типов периодического дыхания. Изменения, развивающиеся при старении в стволовых структурах, приводят к существенным изменениям регуляции мышечной деятельности, к снижению мышечной работоспособности, к изменению вегетативного гомеостаза и нарушениям его, к изменениям в активирующих влияниях ретикулярной формации на деятельность коры головного мозга.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что старение мозга не должно рассматриваться как простое угасание его деятельности. Мозг стареет как сложная система, в которой ослабевают одни и активируются другие внутрицентральные механизмы. Обращает на себя внимание то, что благодаря разнонаправленности изменений разница в электровозбудимости структур мозга в какой-то мере нивелируется.

Это может способствовать возникновению иррадиированных, генерализованных реакций. В процессе старения морфологические и метаболические сдвиги в различных структурах головного мозга выражены неодинаково.

Наибольшая потеря нейронов отмечается в лобной коре, значительная в гиппокампе. Возможно, с этим связано ухудшение мнестических и некоторых других высших функций головного мозга. В большинстве изученных структур ствола мозга гибель нейронов не обнаружена, однако в ядре голубого пятна и черной субстанции снижение числа нейронов значительно.

Возможно, с изменениями.в голубом пятне связаны не только сдвиги в функциях, непосредственно контролируемых этой областью мозга (например, сон и его фазы, некоторые вегетативные функции), но также сдвиги в других областях мозга, получающих афференты из этого участка. В гипоталамусе наиболее выраженное уменьшение числа нейронов отмечено в преоптической области и ядрах срединного возвышения, с чем, вероятно, связано нарушение репродуктивной функции в старости.

Структурные и метаболические изменения в стволовых структурах (в первую очередь, существенные изменения в обмене медиаторов) могут привести к возрастному ухудшению функционирования не только собственно стволовых структур, но и образований, получающих соответствующий вход из нейронов ствола (дофаминергический — в гипоталамусе и стриопаллидарной системе, серотоницергический — в гипоталамусе).

Снижение обмена катехоламинов в стволе может быть причиной возрастного снижения реакций на стрессорные воздействия, может быть основой развития патологических состояний в пожилом и старческом возрасте (депрессивные состояния, психозы).

В старости при активации отдельных структур мозга изменяется соотношение различных компонентов сложной реакции (двигательных, респираторных, гемодинамических и др.). Иными словами, с возрастом изменяется характер центральной программы осуществления конечного приспособительного эффекта. Старение характеризуется нарастающим ограничением обратной афферентации с различных рецепторных приборов организма.

Наряду с этим чувствительность структур мозга к ряду гуморальных факторов с возрастом нарастает. Все это приводит к созданию в мозге иного «афферентного образа» о ходе реализации центральной программы, что может быть причиной нарастания числа ошибок в выполнении ее. Стареющий мозг — это качественно иная, по-своему новая функциональная система.

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