Лучевые повреждения нервной системы и возможность

          Вступление
. В настоящее время потребности в реабилитационных мероприятиях населения возрастают вместе с заболеваемостью и смертностью населения. По данным Национального канцер реестра в Украине ежегодно регистрируется более 150 тысяч онкобольных, а умирает в Украинском регионе более 90 тысяч в год от злокачественных новообразований. Всвязи с запоздалой диагностикой больные получают интенсивное комплексное лечение ввиде пред – и послеоперационной лучевой и химиотерапии, после которой гибнут не только опухолевые, но и здоровые клетки организма, возникают анемии, энцефалопатии, полинейропатии, патология костного мозга. Доказано, что клетки костного мозга имеют прямое отношение и к распространению метастазов. Из-за повышенного внутрисосудистого свёртывания возникают тромбопатии и смерть от возникших осложнений. Необходимы индивидуальные программы реабилитации каждому пациенту по интегративной схеме, привлечение технических средств, специалистов психологов, неврологов, хирургов и травматологов, нутрициологов, а также специалистов ВТЭК. В реабилитации нуждаются 76% онкобольных. Это пациенты, живущие под постоянной угрозой возобновления смертельного заболевания. Вопросы реабилитации в данной группе практически не ставятся. Нет законов про реабилитацию онкобольных [1,2,3,4]. Профилактика, лечение и реабилитация нейродегенеративных заболеваний, возникающих в таких условиях - одна из актуальных проблем медицины, значимость которой обусловлена широкой распространенностью, высоким процентом смертности и инвалидности пациентов. Несмотря на затраты государства на лечение и реабилитацию больных с этими заболеваниями результативность лечения остается низкой и выбор препаратов, которые могли бы остановить их прогрессирование весьма ограничен [5,6]. Одним из главных побочных эффектов роста опухоли в организме является истощение и нарушения витаминного и белкового обменов. Особенно выражены эти сдвиги при воздействии облучения и химиотерапии. Их сочетание с влиянием опухолевого процесса приводит  к хроническим осложнениям, чаще всего ввиде полинейропатий. Известно, что периферическое звено нервной системы функционирует  в единстве с ЦНС, во взаимодействии с рецепторами и функциональными структурами нервов, которые представлены миелиновыми (МВ) и безмиелиновыми волокнами (БМВ). На особом месте находится возможность  влияния ГАМК  на структурно-функциональные взаимоотношения нервных волокон ПНС при облучении регенерирующих нервов, влияния аминалона (чистой ГАМК) на реконвалесценцию и реабилитацию больных с заболеваниями ПН , спровоцированными травмой и лучевым  воздействием. В фармакологических кругах аминалон известен как препарат, улучшающий кровообращение мозга[7,8,9]. Нам представляется важной гипотеза о вероятностном улучшении гемодинамики в периферических нервах [10,11,12] под влиянием ГАМК и её клинических аналогов /аминалон, гаммалон/ [13] Проблемы задержки миелинизации, выявления дистрофических и особенно приспособительных изменений в миелиновых волокнах после облучения, возможности влияния веществ защитного действия является актуальнейшей в медицине по следующим причинам:  1.всвязи. с возникновением лучевых повреждений в век развития атомной энергетики вообще и в процессе лечения онкобольных, в частности; 2. по причине  увеличения распространенности заболеваний нервной системы, имеющих проявления гипомиелинизации в клинике  соответствующих таковым синдромов поражения  ПНС и ЦНС.[14,15,16,17] Известно, что эффекты ионизирующего излучения (ИИ) являются кумулятивными, то есть накапливаются в организме постепенно. Это означает, что чаще всего нежелательные и побочные эффекты такие, как последствия лучевой терапии, появляются лишь через несколько сеансов.
    Цель исследования: обосновать применение  ГАМК для коррекции нежелательных осложнений, возникающих после воздействия радиоактивных веществ и травм периферических нервов.
Взятая для экспериментов форма компрессионной травмы облучённого периферического нерва крыс явилась хорошей экспериментальной моделью для обнаружения механизма, в основе которого лежит взаимодействие многообразных структурных элементов регенерирующих волокон ствола нерва. При компрессии нерва, в отличии от невротомии, сохраняются межтканевые отношения и процесс регенерации происходит успешней. Данная модель более приближена к клинике поражений НС от облучения. Совершенствование методов защиты НС от воздействия ионизирующего излучения (ИИ) способствует практическим достижениям здравоохранения в районах, население которых было подвергнуто воздействию данного фактора вследствие аварии на ЧАЭС. Вместе с тем, не все стороны влияния облучения на нервные волокна ПНС в достаточной степени изучены. Одним из последствий влияния данного фактора является искажение регенерации ПН, выявленное у животных,  находившихся на безантиоксидантном рационе [18,19]. Введение антиоксидантов , в частности прием ионола (аналога альфа-токоферола) в дозе 50 мг\кг, оказывает на организм животных защитное действие  ионол стабилизирует мембраны митохондрий. Механизм действия ионола состоит во взаимоотношениях  с фосфолипидами мембран и инактивации избытка перекисей, образующихся под воздействием ИИ. Токоферол (витамин Е) применяют в онкологии с той же целью: ослабить воздействие перекисей на мембраны клеток, препятствовать их окислению и разрушению во время облучения и после. (20,21,22)
    Методы исследования. В данной части исследования нами изучен материал от 30 беспородных крыс обоего пола. Им производилась  компрессионная травма правого седалищного нерва (СН), после которой через 30 суток изучалась ультраструктура и структура (полутонкие срезы) периферических (ПО) и центральных отрезков (ЦО) СН на расстоянии 3 мм от места травмы:  в контроле регенерации e 5 крыс (1) ; - после местного облучения задних конечностей в дозе 20 Гр на терапевтической установке Луч-1 с источником Со 60 (при кожно-фокусном  расстоянии Р-45 см, поле 3х4 см2, мощность дозы 4,3х10 -2 Гр.\сек ) у 9 животных(11); - после введения ГАМК перорально ввиде препарата аминалон( 0,5 гр на 1 кг веса) втечение 15 дней с момента травмы в качестве контроля к облучению 8 крыс(111); при введении ГАМК облучённым животным одновременно с крысами 111 группы 8 крыс.(У1). При работе с животными руководствовались общими этичными принципами, рекомендуемыми в положениях брифинга «Использование животных в исследованиях» про гуманное отношение к животным.
 Облучение производили на 2 сутки после операции, забор материала - на 30 сутки. СН в области травмы подвергали префиксации орошением 4% раствором  глютаральдегида на фосфатном буфере с рн =7,4  , содержащем ГАМК (1г:100 мл)[23]  извлекали участок нерва с отмеченным шёлковой нитью местом травмы. Далее материал фиксировали методом погружения, выдерживали 2 часа, рассекали на мелкие кусочки, затем снова погружали в 1 фиксатор на 12-14 часов. Промывали буферным раствором с ГАМК и дофиксировали  2% раствором тетроксида осмия (OsO4), разведенным фосфатным буфером с ГАМК в той же пропорции (1г:100 мл) 2 часа  с рН 7,2-7,4 по Luft [24]. Промывали дистиллированной водой. Заливку производили в эпон, резку на ультратоме ЛКБ  и контрастирование срезов по Reynolds[25].  Просмотр и фотографирование производили  на YEM-7а, YEM -100В при ускоренном напряжении 75 КВ. Полутонкие срезы 1-2 мкм окрашивали  0,1% раствором толуидинового синего по Zynn I.A. (1965).
На электронномикрограммах определяли качественное состояния миелиновых волокон (МВ) и леммоцитов , их структурно-функциональных взаимоотношения в ЦО и ПО СН. Мы сравнивали состояние указанных элементов у облучённых и не облучённых животных при сочетании воздействий с ГАМК. В данной статье мы обращаем внимание на результат введения ГАМК в фиксаторы в процессе подготовки тканей для ЭМИ [23]
Результаты исследования.   В результате нами установлено, что ГАМК оказывает влияние на регенерацию  ЦО и ПО не облучённых регенерирующих СН. (РИС. 1) Они заключались  в необычных явлениях трансформации МО у животных, которым давали ГАМК ввиде образования инвагинатов МО, в уменьшении дистрофических изменений в шванновской глии при облучении с коррекцией этими препаратами. [19]. Последнее было более выражено при воздействии ГАМК (РИС. 2). Кроме того, в ПО СН данной серии мы обнаружили факт усиления взаимодействия новообразованных аксонов с окружающими их  клеточными элементами (РИС. 3).   При введении экзогенной ГАМК нами выявлены в аксоплазме МВ СН у животных 5 и 6 групп мелкие сферические образования, по-видимому, гранулы биологически активных веществ (БАВ) (РИС. 4) которые могут служить морфологическим проявлением переноса  веществ путём транспорта клетками крови (лаброциты, моноциты) (РИС. 4,5,6). Мы связываем их возникновение с влиянием ГАМК на организм животных. Появление стволовых клеток, размножение  и миграция (глиогенез) требуют отдельного рассмотрения и исследований, возможно и очевидной  их роли в миелиногенезе.(РИС. 6) Необходимо отметить, что феномен ультраструктурной трансформации миелиновых оболочек  в ПНС (СН) крыс при регенерации облучённого нерва под воздействием ГАМК показан впервые. Мы расцениваем его появление как результат облучения, компрессионной травмы  и усиления компенсаторно-приспособительных изменений МВ  ПН  при воздействии ГАМК.
  Обсуждение. Нами обнаружено отчетливое усиление компенсаторно-приспособительных процессов как у облученных, так и не облучённых животных при воздействии ГАМК . Новое применение ГАМК, как адаптогена ПНС, ускоряющего регенерацию и миелинообразование в ПН после облучения с учётом  торможения миелинизации и дистрофии ШК, наблюдавшиеся в облучённых нервах, а также стимулирующий эффект ГАМК на межклеточные взаимоотношения структурных элементов ПН оказалось надёжным способом  усиления метаболизма в нервных процессах  и взаимодействия элементов сосудистого русла нерва с эндоневрием, результатом  которого становится появление стволовых клеток, их размножение и дифференцировка (глиогенез), пролиферация глии, миграция к МО , шаровидные скопления возле капилляров, а также участие созревающих глиоцитов в процессе миелинизации новообразованных волокон [26,27,28].  Влияние ИИ в дозе более 20 Гр при локальном облучении головы вызывает дегенерацию вкусовых нервов в течении 9 суток облучения, восстановление функции которых происходит лишь за 60-100 суток после облучения. Интенсивное введение антиоксидантов  замедляет дегенерацию ПН. Считают, что в процессе дегенерации происходит распад миелина, инициируемый лизосомами. Миелин аксона является переносчиком глицероловых липидов и неорганического фосфора, перенос которых осуществляется  путём транспорта по аксону. Ряд авторов подчёркивает роль диффундирующих веществ из области травмы в проксимальный отрезок ПН [26, 27].  Исходя из концепции, что ГАМК является медиатором торможения в ЦНС и фактов о том, что животные с преобладанием тормозных процессов переносят гамма - облучение в дозе 100 Гр легче, чем возбудимые крысы можно предположить о радиозащитном свойстве ГАМК, как тормозного медиатора ЦНС. Многочисленные данные экспериментальных и клинических исследований указывают на перспективность лечения нейродегенеративной патологии путем воздействия на систему гаммааминомасляной кислоты. Установлено, что ГАМК- ергические вещества могут: 1)снижать тонус мозговых сосудов, улучшая кровоснабжение головного мозга за счет прямого воздействия на ГАМК-рецепторы сосудистой стенки; 2) оказывать действие на миокард, способствуя приспособительной перестройке, как в центральном, так и периферическом кровотоке; 3) улучшать реологические свойства крови; 4) предупреждать разрушительное действие продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), повышая активность ферментов антиоксидантной системы. Всё это способствует нормализации состава фосфолипидов мембранных структур нервной ткани, увеличению скорости поглощения глюкозы и уменьшению явлений энергодефицита.[14].  Содержание ГАМК в мозге животных и человека в течении жизни повышается, чем можно объяснить большую радиочувствительность молодого организма. С другой стороны, Livesey I.C, et Reed D.J показали в своих исследованиях, что в процессе воздействия ИИ нарушается восстановление антиоксиданта глютатиона, что приводит не только к снижению антиоксидантной активности, но и к падению синтеза ГАМК. Что возможно является основным звеном в нарушениях в облученном  и травмируемом нерве. Синтез ГАМК не может протекать эффективно при снижении содержания фондовых  веществ: глицина, глютамата, глютатиона и глютамина. Обнаружено снижение содержания ГАМК в определённых структурах мозга крыс месячного возраста при местном облучении головы в дозе 0,95 Гр  в разные сроки пренатального периода. Оно сопровождалось резким повышением содержания  серотонина и ГАМК в полосатом теле  этих же животных.[Derok J. et al.,1986] Этот факт  укрепляет гипотезу о связи ГАМК-эргической и серотонинэргической медиаторных систем. Серотонин, как стресстимулирующий медиатор возбуждения в определённых структурах проявляет мембранотропное действие. Кроме того, эти 2 медиатора -  ГАМК и серотонин - взаимодействуют со сходными по структуре рецепторами по конкурентному типу. Серотонин провоцирует распад миелина. Выявлено, что ГАМК вызывает высвобождение из тромбоцитов серотонина и уменьшение в них серотонинсодержащих  гранул. Как тормозной медиатор она попеременно противодействует этому влиянию серотонина., принимая участие в создании миелиновых оболочек и пластической перестройке в нейропиле ЦНС. Необходимо упомянуть и о важной роли серотонина в демиелинизации покрытых миелином волокон, которая не всегда является патологической, а в случаях не актуальных связей эта реакция является приспособительной и необходимой. В связи с этим нами была высказана гипотеза о важной роли ГАМК в миелинизации  облучённого ПН (19,29). Необходимость  применения средств, предотвращающих деструкцию оболочек МВ продиктована ещё и тем, что дегенерация ПН после локального облучения в дозе 20 грей происходит и без компрессии нерва, а восстановление его структуры  наступает в длительные сроки.
Выводы. ГАМК, вводимая перорально и в фиксирующие растворы позволила установить структурно-ультраструктурную трансформацию волокон и разнообразных форм клеток травмированного компрессией и облучённого  седалищного нерва крыс. В отличии от животных, не получавших ГАМК,  влияние на ультраструктуру волокон  в проксимальных отрезках облученного нерва заключается в  компенсаторно-приспособительных изменениях миелиновых оболочек, значительном образовании  инвагинатов МО аксонов. Следов дегенеративных процессов в оболочках не обнаружено. В дистальных отрезках к 30 суткам регенерации в облученных нервах животных, получавших ГАМК, мы наблюдаем трансформацию леммоцитов и формирование миелиновых оболочек аксонов при помощи стволовых  клеток на разных стадиях глиогенеза. Все факты ультраструктурной перестройки в нерве сопровождает умеренное содержание коллагена в эндоневрии, что свидетельствует об отсутствии помех в регенерации и активном прорастании новообразованных волокон. Выше сказанное позволяет заключить о компенсаторно-приспособительном характере влияния ГАМК на ультраструктуру элементов регенерирующего нерва после компрессионной травмы и облучения и рекомендовать её применение в качестве профилактического средства в клинике нервных болезней и в онкологии для лечения и реабилитации облучаемых больных, для совершенствования медицинской помощи в проблемных отраслях и областях Украины.

Перспективы дальнейших исследований.  При анализе  качественных изменений с целью более эффективной реабилитации планируется с помощью более совершенной методики ГАМК - фиксации детализировать явления, происходящие на ультраструктурном уровне.