Главная

Онтогенез ДЦП

§ 1. Общие положения. Имеется определенная зависимость клинической картины от стадии онтогенетического развития мозга ко времени его поражения. Поэтому публикации авторов, рассматривающих ДЦП с онтофилогенетических позиций, являются особенно ценными, хотя, к сожалению, весьма немногочисленными.

Развитие ребенка, пишет Р.П.Нарциссов (1989), периодически приводит к внутренне детерминированному неустойчивому состоянию, что резко увеличивает риск возникновения патологических процессов. Отсюда возникает необходимость изучения как критических периодов развития в качестве провоцирующих факторов и, возможно, “этиологических механизмов”, так и роли механизмов морфогенеза в купировании морфологических процессов. Отдельно должна быть поставлена задача “цены” перенесенного ребенком заболевания в его онтогенезе.

Можно попытаться продолжить мысль Р.П.Нарциссова о роли механизмов морфогенеза в купировании в данном случае патоморфологических процессов. Так ли необходимо начинать лечение больного – и не только детским церебральным параличом – ребенка в момент его обращения к врачу, как это принято в нашей медицинской практике. Не следует ли дождаться некого “благоприятного” морфогенетического периода, т.е. всякому лечению и всякой реабилитации – свое время. Конечно, проблема эта далека от своего разрешения и на данный момент может только ставиться. Исходя из предложения В.А.Илюхиной (1979), что для разных структур существует генетически детерминированная, онтогенетически сформированная и закрепленная шкала возможных состояний, нельзя исключить, что начало лечебно-реабилитационных мероприятий в критический период развития больного ребенка может явиться ятрогенным этиологическим воздействием и, вместо положительного эффекта, окажет негативное влияние – путем активации как действующих, так и “дремлющих” механизмов патогенеза. Случаи резкого ухудшения состояния детей с ДЦП на фоне вроде бы правильных лечебных мероприятий известны. Уже пора, перефразируя мысль Р.П.Нарциссова (1989), ставить задачу “цены” перенесенных ребенком лечения и реабилитации в его последующем онтогенезе, а, быть может, и в онтогенезе его потомков. По мнению такого авторитетного детского невролога, как Г.Г.Шанько (1994), особенности восстановительного лечения и реабилитации (абилитации) детей с поражением нервной системы существенно отличаются от таковых у взрослых, ибо речь идет о поражении развивающейся нервной системы, в которой еще не завершены процессы миелинизации и дифференцировки нервных клеток.

Дополнительным аргументом в пользу правомочности постановки такого вопроса могут являться результаты В.М.Шищенко (1988) по изучению ферментного статуса клеток в процессе развития ребенка. Автор показал, что на протяжении всего детства, особенно в критические возрастные периоды, с определенной периодичностью возникают неравновесные состояния популяций клеток, выражающиеся в сложном сочетанном изменении активности ферментов, соотношении различных метаболических пулов клеток. Нестабильность метаболизма, отражающая малую энергетическую мощность клеток, уравновешивается в это время особым приспособительным механизмом, состоящим в том, что при понижении метаболизма (активности ферментов) в значительной части клеток происходит активация процессов, в меньшей части клеток – тенденция сохранить на удовлетворительном уровне метаболизм “ядра” популяции. Иными словами, в цитохимическом анализе крови отражается хорошо известный эмбриологам феномен физиологической дегенерации, обеспечивающий рост и развитие небольшой части менее дифференцированных клеток (С.С.Лагучев, 1963). Разумеется, пишет В.М.Шищенко, эти состояния неуравновешенности, выраженные в определенных границах, являются нормальным морфологическим механизмом, но в этих условиях ограничены специфические реакции на дополнительные стимулы, и опосредованно ребенок становится чувствительным к патологическим (и ятрогенным! – И.С.) воздействиям. У некоторых детей с самого начала онтогенез характеризуется чрезмерно выраженной неустойчивостью ферментного статуса. В таком случае небольшие, даже подпороговые, воздействия могут вызвать патологический процесс. Важен вывод автора, что изменения на клеточном уровне выявляются ранее и исчезают позднее, чем на организменном (т.е. клиническом). К сожалению, в настоящее время отечественная научная и практическая медицина является, в основном, клинической дисциплиной. Параклинические, иногда важнейшие, данные нередко попросту игнорируются.

Ведущие факторы онтогенеза разделяют на две группы – генетические и средовые. Как генетические, так и социальные влияния необходимы для нормального роста и развития. Искажение одного из этих факторов – генетического или средового – приводит к тяжелым непоправимым последствиям. В настоящее время нет сомнений в том, что генетические и средовые факторы определяют рост и развитие организма на основе сосуществования и взаимодействия в динамике гармоничных системных реализаций (Д.Н.Крылов, Т.П.Кулакова, 1974; Б.А.Никитюк, 1978).

Основные положения преобразований наследственной информации были блестяще разработаны в конце 50-х годов И.И.Шмальгаузеном.

1. Вся суть индивидуального развития состоит в преобразовании наследственной информации в систему жизненных связей фенотипа с внешней средой. Естественный отбор осуществляется на основе оценки фенотипов (кто этот “оценщик” и каким образом он оценивает? – И.С.).

2. Всякое развитие особи есть, по меньшей мере, авторегуляция и в большей или меньшей мере приближается к автономному развитию. Помехоустойчивость механизма преобразования информации в онтогенезе поддерживается организацией систем внутренних связей (корреляций) и регуляторными механизмами формообразовательных систем организма (гомеостазом).

3. Элементарной основой онтогенетических регуляций является регуляция клеточного метаболизма. В сложном организме развивается, однако, эпигенетическая надстройка в виде многих формообразовательных систем со своими регулирующими механизмами.

4. Преобразование информации определяется не только генами и их взаимосвязями, но также строением всей зиготы и организацией аппарата индивидуального развития с его регуляторными механизмами.

Таким образом, механизмы передачи генетической информации рассматриваются И.И.Шмальгаузеном как часть системы клеточных и надклеточных управляющих (прямых и обратных) связей. Важное место в этой системе отведено физиологическим факторам, т.е. параметрам внутри- и внеклеточной среды, сенсорным, исполнительным системам, осуществляющим параметризацию функций и на этой базе – управления ими.

По мнению В.А.Ратнера (1966), непосредственный сигнал дифференциации исходит не из генома, а возникает вследствие интегральных клеточных процессов (какие процессы имеются ввиду? – И.С.), генетически программируется только способность к распознаванию сигнала.

Активацией яйца при оплодотворении запускается серия событий, не зависящих от генома яйца. К ним относятся структурные перестройки мембран, активация протеаз, активация натрий-калиевой АТФазы, аденилатциклазы, перераспределение ионов натрия и калия. При этом наблюдается регулярные, связанные с ритмом делений осцилляции активности ионов Са, уровня цАМФ, содержания нейромедиаторов, концентрации свободных радикалов, величины мембранного потенциала, дыхания. Испытывает колебания также белковый синтез, управляемый ритмом малых молекул. Такой единый колебательный режим устойчив в течение определенного периода времени. Пройдя состояние неустойчивости, система переходит в новое устойчивое состояние, связанное с резким усилением транскрипции генома (Т.А.Аджимолаев, 1989; А.А.Нейфах, М.Я.Тимофеева, 1977; К.А.Кафиани, А.А.Костомарова, 1978). Все описанные изменения не находятся под прямым генным контролем, т.е. в течение значительного отрезка времени они не зависят от генома. В то же время влияние параметров внутренней среды (редокс-потенциал, активность ионов, уровень циклических нуклеотидов, медиаторов и других метаболитов), т.е системы малых молекул на активность макромолекул, является быстрым, практически мгновенным. Поскольку последующие состояния системы зависят от ее настоящего, то именно эти – негенетические – факторы определяют, по мнению Т.А.Аджимолаева (1989), количественно-временнòй ход развития.

Начало функции зародыша и есть начало развития собственно организма. В ходе развития и дифференцировки происходят фактически необратимые изменения в синтезе макромолекул. Эти сдвиги не являются проявлением регуляции, так как они необратимы и направлены на создание все более резких отличий от первоначального состояния, т.е. реализация программы развития и система регуляции функции генов имеют в своей основе существенные различия. Система регуляции представлена как замкнутый контур ДНК → РНК → белок → ДНК, в котором происходят переключения одних и тех же генов, и система через механизмы обратной связи возвращается к прежнему состоянию (Т.А.Аджимолаев, 1989).

Эмбриональные клетки, развитие которых идет в одном направлении, принадлежат одному морфогенетическому полю, в котором насчитывается до 100 клеток. Именно в эмбриональном поле на стадиях 8, 16, 32-го бластомеров развертываются первичные процессы организации клеток в систему. Формирование системы обусловлено возникновением межклеточных контактов между всеми клетками в среде. Через контакты реализуются межклеточные сообщения. Система начинает активно функционировать только тогда, если достигнуто межклеточное сообщение. В этом случае в такой элементарной системе возникают и начинают эффективно действовать принципы саморегуляции. Контроль за поддержанием гомеостатических констант такой системы, ее развитием в значительной степени осуществляется межклеточными контактами с меняющимися входными сопротивлениями (например, механической силе, приложенной извне. – И.С.). Изучение функции контактов показало, что они являются весьма лабильными образованиями, которые создаются и разрушаются в течение минут и даже секунд (А.Г.Маленков, Г.А.Чуич, 1979) – поэтому возможна очень короткая экспозиция какой-либо вредности с развитием в дальнейшем грубой патологии, возможно, и детского церебрального паралича.

Что же представляет собой внешний сигнал в такой монотонной недифференцированной среде? Предполагается, что адекватным сигналом для эмбриональной клетки являются сведения о локализации клетки в зародыше. Информацию о своем положении в трехмерном пространстве клетка получает через сигналы, генераторами которых служат другие клетки. Полученные данные определяют весь дальнейший ход дифференциации клетки. Этот вид информации определяют как позиционный. Включившись в механику эфферентного синтеза, восприняв все сигналы от таких же соседних клеток, клетка-реципиент после обработки поступившей информации определяет совершенно точное свое положение в пространстве, свою позицию (Т.А.Аджимолаев, 1989).

По Л.Вольперту (L.Wolpert, 1972), в развивающихся системах эмбрионов для установления оси, вдоль которой клетки дифференцируются в соответствии со своим местоположением в пространстве, требуется следующее: 1 исходная точка, с которой начинается отсчет; 2 направление для измерения вдоль этой оси; 3 механизм для регулирования масштаба, меняющий единицы измерения вдоль оси. На противоположных концах такой оси располагаются, по терминологии этого автора, исходная и контрольные клетки и полярности, служащие направлением для измерения кода позиционной информации, согласно которому клетки данной системы смогут дифференцироваться.

Л.Вольперт постулировал, что физиологические механизмы, участвующие в генерации пространственно распределенной системы, являются универсальными для всего животного, а, возможно, и растительного царства. Различие же заключается в том, что разные виды животных по-разному интерпретируют позиционную информацию.

Таким образом, имеется двухступенчатый процесс морфогенеза: сначала эмбриональные клетки получают, анализируют и усваивают внешнюю позиционную информацию, определяют свое положение в пространстве, а затем интерпретируют полученную информацию в соответствии со своей генетической программой. Из этого следует, что единственная информация, которой должны располагать клетки для построения функционирующей системы, – это сведения об их точном местоположении в пространстве.

В концепции Л.Вольперта позиционная информация представляет собой градиент диффундирующего морфогена, а разные клетки отличаются друг от друга по своей чувствительности к различным концентрациям морфогена. Клетка – источник морфогена и клетка – поглотитель морфогена поддерживают концентрацию градиента морфогена вдоль всей оси. Градиент позиционной информации в виде различных концентраций морфогена воспринимается клетками в зависимости от порога возбудимости, тем самым определяется, какую часть функциональной системы будет формировать та или иная клетка. Градиент диффундирующего в клетки метаболита, по Б.Гудвину (1979), или морфогена, по Л.Вольперту (или механического усилия, приложенного извне. – И.С.), является носителем позиционной информации для эмбриональной (и не только! – И.С.) клетки и определяет ее дальнейшее развитие. По мнению Т.А.Аджимолаев (1989), такая система (функциональная система) весьма лабильна и пластична и может или сохранять свою собственную структуру в условиях отсутствия внешних воздействий или отвечать на внешние воздействия, изменяя пространственную архитектуру.

Наиболее подходящим кандидатом на роль мембранного морфогена Б.Гудвин считает цАМФ с ферментами – регуляторами ее активности: аденилатциклазой и фосфодиэстеразой. Вся система поддержания соответствующего уровня градиента диффундирующего морфогена осуществляет надежную саморегуляцию через петли положительной и отрицательной обратных связей. Было показано, что в роли морфогена, кроме цАМФ, могут выступать цГМФ, серотонин, гамма-аминобутират и др. О роли нейротрансмиттеров в эмбриогенезе будет сказано далее.

На ранних стадиях эмбрионального развития, вскоре после оплодотворения, в среде дробящихся клеток формируется динамическая, саморегулирующаяся организация, деятельность составных элементов которой направлена на получение полезного приспособительного результата (Т.А.Аджимолаев, 1989). Такая организация полностью соответствует представлениям П.К.Анохина о функциональных системах (функциональной является система, которая слаженно и не разваливаясь функционирует в единстве действия, а структурно-функциональное единство этому “единству действия” придает цель или сила, – кем-то/чем-то – заданная/действующая извне. – И.С.). Действительно, сам акт развития начинается, прежде всего, с формирования функциональной системы, определяющей и реализующей морфогенез и дифференцировку тканей. Результатом деятельности данной системы является поддержание определенного уровня градиента морфогена в среде или градиента позиционной информации вдоль полярной оси пространственной организации. По Л.В.Белоусову (1987) морфогенез является многоуровневым процессом, в котором нижний субклеточный уровень представлен уровнем динамических переменных, а верхние клеточные и надклеточные уровни являются иерархиями управляющих параметров. Отсюда возможность параметризации процессов, возникающих при межуровневых и межклеточных взаимодействиях, и рассмотрение всего процесса морфогенеза с системных позиций.

По П.К.Анохину (1968), геном развертывается, внедряя в жизнь заложенную в нем информацию в соответствии с предначертанным будущим вида. В процессе эмбриогенеза все компоненты каждой из функциональной систем интегрируются в единый стройный архитектурный ансамбль, при этом малейшая ошибка в развитии той или иной компоненты не вписывает новорожденного в среду и ведет к его гибели.

В функциональной системе четко представлены звенья саморегуляции. Организация этих систем в эмбриональный период обеспечивается через механизмы активного сцепления заинтересованных клеток. Важная роль в этом процессе отводится обнаруженным в последние годы молекулам адгезии клеток (МАК). МАК появляются на ранних этапах эмбрионального развития в строго определенном пространственно-временнòм порядке. Они регулируют морфогенетические движения и играют важную роль в эмбриональной индукции. Воздействие на них антителами приводит к нарушению нормального роста и развития.

Существует несколько видов МАК, различающихся по структуре и функции. Так, Н-МАК и НГ-МАК (нейрональные и нейроглиальные) обладают адгезивной активностью по отношению к нейронам и глиальным клеткам (G.M.Edelman, 1983). Известен целый ряд регуляторов функции межклеточных контактов. Показано, что катехоламины, ацетилхолин, глюкокортикоиды влияют на адгезию и проницаемость. Так, адреналин и глюкокортикоиды увеличивают, а норадреналин и ацетилхолин понижают адгезию (А.Г.Меликянц и др., 1984).

Межклеточные взаимодействия нарушаются при стрессе. Короткое стрессовое воздействие индуцирует повышение адгезии между клетками, что хорошо коррелирует с существованием стадии резистентности. При длительном стрессе возникает разобщение межклеточных связей, приводящее к нарушению барьерных и транспортных свойств клеток (Т.А.Аджимолаев, 1989). Нарушение барьерных свойств, например, гематоэнцефалического барьера плода при каком-либо стрессе беременной уже само по себе способно запустить каскад патологических реакций в зародышевой нервной системе.

Межклеточные взаимодействия, пишет Т.А.Аджимолаев (1989), через совокупность дифференцированных структур, называемых межклеточными контактами, принимают участие во всех процессах жизнедеятельности организма: оплодотворения, эмбриогенеза, морфогенеза, дифференциации, трансформации нервного импульса, гомеостаза, иммунных реакциях, включая и такие сложные механизмы, как высшая нервная деятельность. Причем участие межклеточных контактов в клеточных взаимодействиях проявляется в осуществлении трех основных функций: 1 обеспечение транспортных свойств, 2 барьерных свойств и 3 поддержание механической целостности ткани. Результатом сложных молекулярных межклеточных взаимодействий, начиная с самых ранних этапов эмбрионального развития, является формирование гомеостатических функциональных систем. Деятельность этих систем, продолжает автор, направлена на поддержание определенного уровня тех или иных физических или химических градиентов. Одним из вероятных системообразующих элементов этих функциональных систем является межклеточный контакт, обеспечивающий высокую интегративную деятельность клетки. Формирование структурно-функциональных отношений идет через механизм клеточной адгезии – первичного процесса, с помощью которого клетки слипаются друг с другом, образуя контакты. Адгезия существует на всех этапах индивидуального развития в процессах новообразования и деструкции от момента зачатия до смерти.

Тесная (настоящая и будущая) взаимосвязь структуры и функции четко выступает на протяжении всего онтогенеза мозга. Известная закономерность развития – существование капито-каудального градиента в эмбриональный период, более высокое соотношение массы мозга к общей массе тела новорожденного по сравнению со взрослыми. Специфика развития – относительное отставание развития мышц и др. Особенности развития корковых и подкорковых образований на каждом этапе развития свидетельствуют о динамике сложных механизмов высшей нервной деятельности во взаимосвязи с внешней средой. В ходе индивидуального развития имеется последовательность включения в деятельность ЦНС сигналов различной модальности и с различных рецепторных зон, которые определяют генез ЦНС, ее морфофункциональное созревание (О.В.Богданов, Т.П.Блинкова и др., 1972). Следует отметить, что, по морфологическим данным ряда авторов (Е.И.Калинина, 1956; С.А.Троицкая, 1963 и др.), в эмбриогенезе очень рано дифференцируется рецепторный аппарат, несколько предшествуя появлению эффекторов. Различная степень созревания анализаторов и их связей соответствует формированию физиологических механизмов (С.А.Саркисов, 1965). Полученные Б.Н.Клосовским и Е.Н.Космарской (1961) данные привели к заключению, что лишение развивающихся нервных клеток основной массы раздражений от периферических рецепторов (выключение 4 рецепторных зон) ведет к гибели части их и недоразвитию остальных. При этом наблюдается уменьшение их тел и объема ядер, что свидетельствует об ослаблении функции сохранившихся нервных клеток.

Как известно, (Е.М.Крепс с соавт., 1952; Е.М.Крепс, 1965; W.A.Himwich, 1962, и др.) в ходе онтогенеза процесс созревания ЦНС и биоэлектрической активности клеточных структур коррелирует с развитием основных ферментативных систем окисления и фосфорилирования, происходит обновление фосфорных групп нуклеиновых кислот и фосфолипидов (Е.М.Крепс, 1965), в чем активное участие принимают ферменты, относящиеся к фосфатазам. Выключение периферической афферентной импульсации приводит к нарушению ферментативного баланса (K.Mottet, 1952), в частности, к задержке образования фосфатаз и нарушению нуклеопротеидного метаболизма. В.В.Эшби (1966, 1969), придавая большое значение карбоангидразе как одному из факторов, способствующих прогрессивной специализации функций ЦНС, указывает, что распределение карбоангидразы в онтогенезе мозга подчиняется определенным закономерностям, гармонирующим с экологией животного, уровнем двигательной активности и афферентным поступлением в ЦНС.

Одной из широко известных в свое время теорий онтогенеза нервной деятельности являлась теория Дж.Когхилла (G.K.Coghill, 1929), согласно которой морфофизиологическое развитие нервной системы идет по принципу “от общего к частному”. У развивающегося зародыша вначале возникают двигательные акты обобщенного типа (total pattern), а затем из целостной формы поведения, путем процесса индивидуализации, вычленяются частные, локальные реакции.

В последующем работами многих авторов было показано, что развитие двигательных реакций у плодов млекопитающих и человека происходит не по схеме Когхилла. В связи с этим была выдвинута новая теория развития нервной деятельности – теория локальных рефлексов (local reflexes), согласно которой в эмбриогенезе раньше появляются локальные рефлексы, которые в дальнейшем как бы объединяются и преобразуются в сложные двигательные комплексы. При этом первичные рефлекторные акты, возникающие в виде изолированных движений головы и передних конечностей, занимают у зародыша короткий период времени и скоро переходят в сложно интегрированные движения, что создает впечатление о предшествовании целостных форм поведения (как это предполагал Когхилл) частным движениям.

Согласно воззрениям А.А.Волохова (1951), формирование функций нервной системы в онтогенезе протекает в виде последовательного проявления характерных фаз рефлекторной деятельности, каждая из которых обусловлена морфологическим и функциональным созреванием определенных отделов периферической и центральной нервной системы. При этом важным фактором, влияющим на формирование фаз рефлекторной деятельности, является то, что позже созревающие отделы мозга уже в эмбриогенезе оказывают регулирующее (тормозящее) влияние на функции ранее сформировавшихся отделов.

По данным этого автора, у плодов млекопитающих в ходе развития последовательно выявляются:

  1. Фаза первичных двигательных рефлексов (здесь и далее выделено мной. – И.С.) в виде локальных движений головы и передних конечностей на кожное раздражение; при этом участвуют рефлекторные дуги, замыкающиеся через ядра тройничного нерва в продолговатом мозгу, и структуры шейного утолщения спинного мозга;

  2. Фаза первичной генерализации рефлексов в виде быстрых обобщенных движений головы, туловища и конечностей на раздражение любого участка кожи; в осуществлении ее принимают участие рефлекторные дуги, замыкающиеся через более обширные области спинного и продолговатого мозга;

  3. Фаза вторичной генерализации рефлексов в виде медленно протекающих тонических движений головы, туловища и конечностей на любое раздражение кожи; в осуществлении этой фазы участвуют афферентные экстероцептивные и проприоцептивные образования, связанные с продолговатым и средним мозгом;

  4. Фаза специализации двигательных реакций в виде постепенно формируемых сложных специализированных рефлексов, среди которых выделяются рефлексы: сосательный, глотательный и др. с конечностей, шейный тонический – на конечности, лабиринтный – на положение тела и др. В осуществлении этой фазы, не заканчивающейся в пренатальном периоде, а продолжающейся и в постнатальном онтогенезе, принимают участие афферентные части кожного, проприоцептивного и вестибулярного анализаторов, спинной мозг, стволовые подкорковые образования головного мозга и, возможно, кора больших полушарий.

Формирование сложных специализированных рефлексов у плодов свидетельствует, по мнению А.А.Волохова (1951), о сложной интеграции нервных процессов и об участии в ней тормозного процесса уже в период антенатальной жизни.

Таким образом, онтогенетическое развитие нервной деятельности строго приурочивается к развитию нервных структур. Экспериметально-физиологический анализ показывает, что локальные и общие движения головы, туловища и конечностей у плодов осуществляются за счет ранее всего созревших структурных звеньев рефлекторных дуг спинного и продолговатого мозга без участия вышележащих отделов мозга (А.А.Волохов, 1951; А.А.Волохов, Л.А.Пронин, 1961). По данным морфологических исследований (Е.И.Калинина, 1956; С.А.Троицкая, 1958 и др.), в это период отмечается дифференцировка рецепторных аппаратов кожи и мышц, межпозвоночных и черепно-мозговых узлов, передних рогов спинного мозга, продолговатого мозга, начальная миелинизация проводящих путей спинальных дуг, обособление друг от друга осевых цилиндров в волокнах путей. Стволовые же отделы головного мозга при этом находятся только на стадии топографической дифференцировки, в цитологическом отношении они являются еще совсем незрелыми. Наличие у плода обобщенных тонических движений уже связано с участием более высоких стволовых образований головного мозга, которые к этому времени, по тем же данным, достигают степени структурной зрелости. Наконец, появление специализированных сложных рефлексов в последние дни пренатальной жизни обусловливается дальнейшей морфологической зрелостью рефлекторных дуг спинного мозга и значительным структурным развитием стволовых, подкорковых и корковых отделов мозга. К моменту рождения у кролика, в основном, завершается созревание осевых цилиндров в проводящих путях спинальных рефлекторных дуг и значительно продвигается процесс их миелинизации. Чувствительные ядра спинного, продолговатого и межуточного мозга (задние рога, ядра Голля и Бурдаха, латеральные и вентральные ядра зрительного бугра и др.) находятся в стадии цитологической дифференцировки. В этот период имеются признаки стратификации коры головного мозга, в ней обособляются слои II, V, VI, а клетки V слоя являются пирамидизированными (С.А.Троицкая, 1961). Эти структурные особенности развития коры больших полушарий головного мозга у млекопитающих позволяют считать, что к моменту рождения или вскоре после него кора головного мозга уже включается в рефлекторную деятельность.

Формирование врожденной нервной деятельности в эмбриогенезе человека принципиально сходно с таковым у млекопитающих животных (H.Bersot, 1920, 1921; M.Minkowski, 1928; J.E.Fitzgerald, W.F.Windle, 1942; Хемфри, 1952 – цит. по: Развитие мозга ребенка, 1965; Е.Л.Голубева и др., 1959; Е.Л.Голубева, 1961; Развитие мозга ребенка, 1965 и др.). У человеческого зародыша впервые в возрасте 7,5-8 недель появляются локальные двигательные рефлексы в виде контралатеральной или дорсальной флексии головы на раздражение губ и крыльев носа (без участия других частей тела). К этому времени морфологически созревают все элементы рефлекторной дуги, необходимые для осуществления этого рефлекса (Хемфри, 1952 – цит. по: Развитие мозга ребенка, 1965). Начиная с 8,5-9,5 недель контралатеральная флексия головы на раздражение тех же зон сопровождается участием в движении верхней части туловища и передних конечностей. Примерно с этого возраста обнаруживаются элементы ряда рефлекторных актов, свойственных плоду: сосание, глотание, хватание, мигание, рефлекс Бабинского и др., которые к 13-16 неделям достигают значительной степени выраженности. Но вскоре после этого рефлекторные реакции плода приобретают характер обобщенных, генерализованных движений. При этом каждый участок кожи служит рефлексогенной зоной для самых разнообразных двигательных реакций, распространяющихся на большую или меньшую часть организма. Однако у плодов более зрелого возраста (после 5-6 месяцев) наклонность к генерализации рефлексов постепенно исчезает и появляется тенденция к ограничению и специализации рефлексов. В это время плод превращается в достаточно развитый организм, обладающий двигательными рефлексами, свойственными новорожденному ребенку (M.Minkowski, 1928; D.Hooker, 1952; А. Пейпер, 1962; Е.Л.Голубева и др., 1959 и др.). Ранние формы рефлексов у зародыша человека, также как и у млекопитающего животного, осуществляются за счет рефлекторных дуг, замыкающихся в пределах спинного и продолговатого мозга. В связи с недостаточной морфологической зрелостью этих дуг (неполная дифференцировка клеток, незрелость осевых цилиндров волокон, слабая миелинизация), обусловливающей широкую иррадиацию процесса возбуждения и слабую выраженность тормозного процесса, в этот период наблюдаются генерализованных двигательные реакции. В более позднем возрасте специализирующиеся рефлекторные акты протекают уже с участием стволовых и подкорковых отделов головного мозга. В это время цитологическая дифференцировка важных образований мозга (подкорковые структуры, наружное и внутренне коленчатые тела и др.), а также клеточная дифференцировка отдельных слоев коры более отчетливо выражены.

Показательно, что сенсомоторная зона коры структурно оформляется раньше, чем зрительная и слуховая (С.А.Троицкая, 1963), и раньше обнаруживает электрическую активность (J.Grossman, 1955; R.Marty, J.Scherrer, 1964; Т.Д.Джавришвили, 1966). В процессе усложнения функциональной организации ЦНС на первых этапах онтогенеза афферентация со слухового и зрительного анализаторов имеет малое значение, а определяющую роль играет двигательный анализатор (Э.Ш.Айрапетьянц, А.С.Батуев, 1969), причем доминирующими по силе являются сенсорные поступления с проприоцептивного аппарата глазных яблок, руки, пальцев, шеи, а не возбуждение специфических сенсорных зон (М.М.Кольцова, 1969).

Таким образом, в эмбриогенезе отчетливо проявляется “воспитывающая” роль афферентных влияний с различных рецепторных зон, обеспечивающих оптимальные отношения в ЦНС, ее функциональную полноценность (О.В.Богданов, Т.П.Блинкова и др., 1972). Это особо отмечает Н.А.Бернштейн (1966), подчеркивающий, что каждая новая координационная система вносит в деятельность ЦНС новый класс сенсорных коррекций, стимулирующих и направляющих ее рост и развитие. М.М.Кольцова (1969), разбирая механизмы взаимодействия анализаторов в процессе индивидуального развития, указывает, что импульсы с двигательного анализатора не просто суммируются с возбуждением в других сенсорных системах и усиливают их, но и способствуют выработке функциональных систем в деятельности других анализаторов. Это дает основание, рассматривая функциональное созревание ЦНС, говорить о комплексном стимулирующем воздействии сенсорных модальностей с различных афферентных систем, о взаимном дополнении различных видов афферентации, обеспечивающих нейродинамические процессы в ЦНС.

По мнению О.В.Богданова, Т.П.Блинковой и др. (1972), тоническое возбуждение в центральной нервной системе, поддерживаемое на определенном уровне сенсорным притоком с мышечно-суставного аппарата, является физиологической основой, обеспечивающей достаточную степень функциональных возможностей центральных нервных структур в ранний период эмбриогенеза. Авторы экспериментально показали, что при длительном ограничении поступления импульсации с мышечно-суставного аппарата в ЦНС имеется резкое нарушение функционального созревания последней. Поэтому ЦНС эмбриона при ограничении постоянного притока импульсации с проприоцептивного аппарата не достигает определенной степени тонического возбуждения, вследствие чего происходит задержка (а возможно, и полная остановка) функциональных преобразований ЦНС, изменение нормального хода нейродинамики, что приводит к нарушению формирования замыкательной функции.

К концу периода пренатальной жизни у животных и человека уже обнаруживаются защитно-оборонительные, пищевые, двигательные и элементарные установочные рефлексы, которые напоминают собой рефлексы молодых особей.

Естественно, возникает вопрос, какое биологическое значение имеют у плода эти уже специализированные рефлекторные акты. Играют ли они чисто приспособительную роль для развивающегося зародыша, или внутриутробное их созревание есть предварительная стадия подготовки организма к условиям постнатального существования.

Одни авторы (С.Г.Крыжановский, 1939, 1950; В.В.Васнецов, 1940, 1953 и др.) считают, что закладки органов и их функции у эмбриона или плода не имеют ничего общего с дефинитивными структурами и функциями молодого и взрослого организма. С этой точки зрения на каждом данном этапе зародыш обладает приспособлениями, необходимыми только для этого этапа. Другие авторы (Б.С.Касьяненко, 1956; Б.С.Матвеев, 1957, 1960 и др.), признавая на каждой стадии эмбриогенеза наличие зародышевых приспособлений и явлений рекапитуляции, одновременно отводят большое место явлениям гетерохронии как зачаткам будущих признаков, подготавливающих переход организма на следующие этапы пре- и постнатального развития.

Указанные две точки зрения биологов находят свое отражение и во взглядах физиологов, пытающихся объяснить значение функциональных проявлений зародыша, в частности, его соматических рефлекторных двигательных актов. Одни авторы рассматривают двигательные и другие функции плода как приспособительные реакции к текущим условиям существования, т.е. у зародыша эти функции выполняют совершенно другую роль, чем у новорожденного. Так, например, по мнению И.А.Аршавского (1948, 1952), двигательные реакции конечностей и дыхательные движения у плодов млекопитающих имеют значение не как подготовительные акты к локомоции и осуществлению дыхательной функции после рождения, а представляют собой адаптивные реакции, определяющие через усиление циркуляторных и обменных процессов рост и развитие плода. Другие авторы (J.Barcroft, D.H.Barron, 1939; W.F.Windle, 1940; П.К.Анохин, 1948; Л.Кармайкл, 1960) считают, что основные функциональные проявления в эмбриогенезе являются не только приспособлениями к зародышевой жизни, но и отражают формирование тех функций, которые потребуются организму в период после рождения. Особенно это относится к млекопитающим, имеющим сложные и специфические формы поведения во взрослом состоянии. Действительно, первые дни существования человека являются наиболее ответственными в его жизни. Жизнеспособность новорожденного, его адаптивные возможности определяются степенью зрелости представленных к этому периоду соответствующих функциональных систем.

При изучении нервных механизмов, осуществляющих двигательные рефлексы и дыхательные движения у плодов млекопитающих, А.А.Волоховым и Л.А.Прониным (1961) была сделана попытка подойти к экспериментальному анализу вопроса о значении функциональных проявлений в зародышевой жизни. На модели декапитированного кролика (наложение лигатуры на шею плода за 9-12 дней до рождения) авторами исследовалось развитие различных двигательных рефлекторных реакций и дыхательных движений от момента операции и до рождения. Оказалось, что декапитированные плоды при удачном вмешательстве продолжают хорошо развиваться. По росту и по весу оставшихся туловищной части и конечностей они мало отличались от интактных плодов. Однако в противоположность нормальным плодам у них отсутствует способность осуществлять тонические обобщенные реакции и сложные специализированные рефлексы, а также дыхательные движения. Поскольку все указанные реакции у декапитированных плодов выпадают, а плод продолжает развиваться, постольку очевидно, что эти реакции в норме не играют той адаптивной роли, которую им приписывают некоторые авторы.

По мнению ряда авторов (А.А.Волохов, 1951; Б.Н.Клосовский, 1949; Г.И.Поляков, 1959; Г.А.Образцова, 1961 и др.), эти реакции, возможно, играют какую-то адаптивную роль для развития плода, но не в том смысле, что они непосредственно, через изменение циркуляторных процессов, определяют его рост и развитие. Скорее можно думать, что специализированные рефлексы и дыхательные движения зародыша в норме каким-то образом влияют на морфофизиологическое развитие тех нервных механизмов, посредством которых будут осуществляться приспособительные функции в постнатальной жизни организма. В пользу этого говорит неравномерное созревание механизмов различных специализированных рефлексов, а именно более раннее развитие тех из них, которые более необходимы животному в ранний период после рождения. Об этом же свидетельствует тот факт, что развитие того или иного специализированного рефлекторного акта в эмбриогенезе имеет прямое и непосредственное продолжение в постнатальном онтогенезе.

По мнению А.А.Волохова (1965), такое представление о развитии рефлекторных реакций показывает, что в процессе развития плода при постоянном взаимодействии его с окружающей средой происходит в определенной последовательности морфофизиологическое созревание наследственно закрепленных в эволюции нервных механизмов для осуществления тех или других актов поведения, обеспечивающих приспособление организма к окружающим условиям.

Морфофизиологическое развитие анализаторных систем человека тоже начинается еще в период его пренатальной жизни. Периферические отделы кожного, двигательного и вестибулярного анализаторов проявляют свою функцию уже на ранних этапах эмбриогенеза. Об этом свидетельствует возможность обнаружения у плодов человека защитно-оборонительных, пищевых (сосание, глотание), шейных тонических и лабиринтных рефлексов (M.Minkowski, 1928; D.Hooker, 1952; L.Carmichael, 1946; Е.Л.Голубева, К.В.Шулейкина, И.И.Ванштейн, 1959 и др.).

Установлено существование функциональной способности многих афферентных систем организма еще до того, как эти системы должны выполнять активную и важную роль в общей жизнедеятельности организма. Так, например, раздражением кожи можно вызвать у человеческого зародыша ответные двигательные реакции в возрасте 7,5-8 недель (D.B.Lindsley, 1942).

Одним из наиболее древних в системе анализаторов человека является двигательный (проприоцептивный) анализатор. Он почти первым включается в функцию и последним завершает свое развитие (А.А.Волохов, 1965). В то же время двигательный анализатор – это одна из наиболее активно эволюционирующих систем мозга (А.С.Батуев, 1972). Во многом связан с особенностями организации центральных отделов двигательного анализатора и уровень аналитико-синтетической деятельности А.С.Батуев (1972).

Функциональная активность проприоцептивного анализатора появляется впервые у плода в возрасте 3-5 месяцев в виде сухожильных рефлексов и рефлексов растяжения (M.Bolaftio, G.Artom, 1924; M.Minkowski, 1928). Имеются основания считать, что так называемые генерализованные реакции плода в значительной степени состоят из реакций на проприоцептивные раздражения. На животных было экспериментально доказано, что генерализованные тонические движения у плодов кролика и морской свинки являются ни чем иным, как обобщенным проприоцептивным рефлексом (А.А.Волохов, 1951). В последние периоды развития человеческого плода повышенная активность, очевидно, умеряется, благодаря тормозным влияниям с высших отделов центральной нервной системы.

Деятельность проприоцепторов во внутриутробном периоде и особенно после рождения тесно координируется с функцией вестибулярных рецепторов, которые вместе обеспечивают ранние рефлексы положения тела и рефлексы на прогрессивные движения (рефлекс Моро, лифтный рефлекс и др.). Но работа двигательного анализатора как целостной системы возникает только в период после рождения, когда достигают определенной степени зрелости его корковые отделы. Проявлением этой целостной деятельности является образование проприоцептивного условного рефлекса.

Известно, что наиболее важную информацию о параметрах текущего движения проводят пути обратной связи от соматических рецепторов – мышечных веретен, сухожильных органов Гольджи и суставных рецепторов. Эти пути формируют окончания на различных уровнях ЦНС вплоть до коры (А.С.Батуев, О.П.Таиров, 1978). Двигательный (кинестетический) анализатор начинается чувствительными окончаниями в мышцах и сухожилиях. Воспринимающие окончания нервов в мышцах и сухожилиях обнаруживаются у плодов человека в возрасте 5-6 лунных месяцев (О.М.Бабак, 1961; А.А.Отелин, 1961 и др.). Эти чувствительные окончания в процессе развития значительно усложняются. Их структура у новорожденного приближается по виду к структуре этих образований у взрослого. Однако и в постнатальном периоде вплоть до взрослого продолжается их рост и усложнение.

Центральная борозда закладывается между 5,5 и 6 лунными месяцами внутриутробной жизни. В 7,5 лунных месяцев она уже отчетливо выражена и к моменту рождения по своему рельефу сходна с бороздой взрослого (Л.А.Кукуев, 1965).

Появление и обособление морфологических закладок у экстрапирамидных образований (красное ядро, черная субстанция, люисово тело, наружный и внутренний членики бледного шара, хвостатое ядро, скорлупа) осуществляется в сроки от 8 до 12 недель внутриутробной жизни (Г.Я.Либерзон, 1937; М.М.Флигельман, 1949; Л.А.Кукуев, 1965; E.R.Cooper, 1946; S.Kodama, 1926, 1927, 1929 и др.). Интересно, что на ранних стадиях онтогенеза человека внутренний членик бледного шара располагается в пределах межуточного мозга (Л.А.Кукуев, 1947). Возможно, с этим связано частое сочетанное поражение этих областей у больных ДЦП (И.Л.Брин, 1990; И.Л.Брин, К.В.Машилов, 1996).

В онтогенезе корковых и подкорковых образований выявляется также следующая закономерность. Дифференциация мелких и крупных клеток хвостатого ядра, скорлупы, клеток люисова тела довольно близко совпадает по времени с дифференциацией клеток в поле 6 и поле 4, особенно последнего, т.е. в сроки около 5,5 лунных месяцев, что является отражением влияния процесса развития коры мозга на развитие подкорковых образований. По мнению Л.А.Кукуева (1965), отношения между различными уровнями аппаратов моторики морфологически и, особенно, эволюционно-морфологически оказываются очень сложными. Морфологические образования различных уровней как бы проникают друг в друга, образуя межуточные зоны. В морфологических образованиях низшего уровня появляются и прогрессивно увеличиваются представительства высших уровней. Поэтому, продолжает автор, нарушение моторики в случаях патологии того или иного уровня нельзя считать только сведением ее на низший уровень. Это правильно только частично. Другая часть дела состоит в том, что при оценке поражения любого уровня моторики необходимо обращать внимание на специфику этого поражения, свойственную только человеку, что обусловлено отсутствием строгого разделения пирамидной и экстрапирамидной систем, особенно на корковом уровне.

Корковые и подкорковые образования двигательного анализатора растут и развиваются вплоть до взрослого состояния. Однако этот рост осуществляется различными темпами в различные периоды онтогенеза. Так, подкорковые образования к моменту рождения достигают 30-40% объема этих образований у взрослого, а поля 4 и 6 не превышают 20-29%. После рождения особенно интенсивно растет поле 6. Его объем увеличивается на 90% в постнатальном онтогенезе (Л.А.Кукуев, 1965).

Высокоспециализированным проприоцептивным анализатором, обеспечивающим анализ положения и перемещения тела в пространстве, является вестибулярный анализатор. В исследованиях Б.Н.Клосовского и Е.Н.Космарской (1961) показано значение вестибулярного аппарата и афферентного притока с кожного анализатора в формировании нервной деятельности организма. Данный анализатор является одним из филогенетически старых, что находит свое отражение в том, что в процессе онтогенеза он формируется раньше других анализаторных систем. Периферический конец вестибулярного анализатора почти полностью формируется в период внутриутробной жизни. Уже на 7-й неделе развития плода начинается дифференцировка нейроэпителиальных и поддерживающих клеток ампулы, а на 12-й неделе к ним подходят нервные волокна. На 14-й неделе, ко времени появления первых движений плода, начинается миелинизация нервных волокон. У 20-недельных плодов миелинизируются волокна центральных отростков вестибулярных узлов, по которым импульсы поступают к ядрам вестибулярного нерва в продолговатом мозгу. Через 1-2 недели миелинизируются волокна вестибуло-спинального тракта, проводящие импульсы от нервных клеток вестибулярных ядер к мотонейронам передних рогов спинного мозга. Примерно к этому же сроку устанавливаются связи вестибулярных ядер с ядрами глазодвигательного нерва (P.Flechsig, 1927; А.Я.Галебский, 1926; М.Пэттен, 1959; Е.Г.Балашова, 1960 и др.). Таким образом, задолго до рождения морфологически формируются все звенья дуги вестибулярного рефлекса.

Начало функционирования вестибулярных рецепторов относится к первой половине внутриутробного периода развития. M.Minkowski (1921) отметил первое появление лабиринтного рефлекса в форме изменения положения конечностей у плодов в возрасте от 2 до 5 мес. Реакция вестибулярного аппарата в виде нистагмоидных движений отмечается у плодов и глубоко недоношенных детей. Так, медленный компонент вращательного нистагма отмечается у 7-месячного плода, у более взрослого недоношенного ребенка уже наблюдается быстрая фаза нистагма. У этих детей первым появляется вертикальный нистагм глаз, затем горизонтальный и последним ротаторный (M.Bartels, 1910; Б.Н.Клосовский, Н.И.Касаткин, 1935 и др.).

На основании большого экспериментального материала Э.Ш.Айрапетьянц (1967), Э.Ш.Айрапетьянц, А.С.Батуев (1969) сделали заключение, что афферентная конструкция анализаторного аппарата, в котором синтезирующий механизм складывается из разнообразных показаний группы анализаторов, во многом определяется мультифункциональной ролью мышечного анализатора как непременного компонента в межанализаторной интеграции и аппарата конвергенции информации от многих анализаторных систем. Сенсорное поступление с мышечно-суставного аппарата играет большую роль не только в механизме межанализаторного синтеза, а также в активации нейронов ретикулярной формации (F.Deunsing, R.Schaefer, 1960), где формируются восходящие афферентные влияния общетонизирующего характера (Л.Г.Воронин и др., 1965).

Еще более значительна роль проприоцептивных сигналов у развивающегося организма. Афферентная проприоцептивная импульсация выступает в этом случае не только как активатор центральных нервных образований, обеспечивающих оптимальный уровень тонического возбуждения, но и как определяющее начало формирования “центральных организмов замыкательной функции” (О.В.Богданов, Т.П.Блинова, др., 1972).

Поскольку в формировании нейродинамики больших полушарий принимают участие все виды афферентации, каждый вид деятельности ЦНС нужно рассматривать как результат полианализаторной реакции, обусловленный суммарной активностью анализаторов, представленных в сложном сплетении на разных этажах ЦНС (Л.Г.Воронин и др., 1965; П.К.Анохин, 1968; А.И.Карамян, 1969; Э.Ш.Айрапетьянц, А.С.Батуев, 1969 и др.). Однако в ходе онтогенетического развития анализаторные системы возникают и функционально созревают в различные сроки и в различной последовательности. Каждому этапу соответствует включение определенного анализатора либо наслоение влияний новой сенсорной системы к ранее имевшейся афферентации, причем подключившаяся система может занять в функциональном отношении ведущее значение.

Таким образом, в онтогенезе нервной деятельности в соответствии с этапностью развития организма имеется и этапность функционального включения анализаторов, обеспечивающих нейродинамику ЦНС со сменой функциональной значимости того или иного вида афферентации, что находится в соответствии с положением о ведущей афферентации, разработанным П.К.Анохиным (1949 – цит. по: О.В.Богданов, Т.П.Блинова, др., 1972), Э.Г.Вацуро (1949 – цит. по: О.В.Богданов, Т.П.Блинова, др., 1972) и другими, а в биологическом аспекте – Д.А.Бирюковым (1960). Согласно этим представлениям, все сенсорные показания нужно рассматривать с точки зрения значимости афферентных влияний с анализатора в текущей деятельности, их удельного веса в функциональной организации ЦНС.

Важный для теоретической и практической ре- и абилитологии вывод получен Э.Ш.Айрапетьянцем с сотрудниками (1967), что для осуществления викарирования функций, утраченных после дерецептации, помимо необходимости постоянных стимуляций ЦНС с мышечно-суставных рецепторов, требуется существование до операции наличных временных связей двигательного анализатора с другими. Только при этом условии возможно замещение выпавшей функции на основе предшествующего межанализаторного кооперированного функционирования двигательного анализатора.

Ф.А.Ата-Мурадова и О.К.Ботвиньев (1983), исследуя врожденные рефлексы (Бабинского, Бабкина, Бауэра, Галанта, Переза, Робинсона и др.) у детей в период 10-30-го дня жизни, пришли к выводу о высокой гетерогенности детей по уровню зрелости перечисленных рефлексов. Главное внимание исследователей привлек хватательный рефлекс (Робинсона). В качестве 2-й компоненты функциональной системы хватания авторы особо выделили противопоставление большого пальца при обхватывании предметов кистью руки. Этот специфический признак свойствен только человеку. Авторы установили резкую гетерохронию в созревании 2-х компонент этой системы. Гетерохрония проявилась в опережающем созревании функции хватания 4-мя пальцами руки у детей до 20-го дня жизни. В этом возрасте еще не было противопоставления этим пальцам большого пальца, оно выявлялось только после 20-го дня. По мнению авторов, этот пример демонстрирует одновременно два принципа системного созревания – принцип минимального обеспечения функции хватания, осуществляемый до 20-го дня жизни ребенка лишь 4 пальцами, и принцип “иерархического роста функциональной системы”, подключения созревающего компонента к зрелой функциональной системе и синтеза двух систем с целью осуществления сложных координированных манипуляций рук, присущих только человеку. Развертывающийся процесс становления данной функции в постнатальном онтогенезе авторы объясняют через механизм интеграции молодого генетического комплекса с более древним комплексом хватательного рефлекса, реализуемого путем созревания соответствующих синаптических структур в ЦНС.

В настоящее время взгляды на проблему возможности замещения поврежденных клеток взрослого мозга млекопитающих пересматриваются (F.N.Gage, Y.Christen, 1997). В последние годы установлено, что в постнатальном мозге имеются области, в которых продолжается образование новых нейронов, но их судьба и продолжительность жизни еще достаточно не изучены. Существуют доказательства того, что возникновение (“рождение”) небольших популяций нейронов имеются в вентрикулярной зоне, в области ольфакторного эпителия и в гиппокампе. В гиппокампе взрослого организма вновь появляющиеся нейроны происходят из клеток ствола, которые предположительно существуют в субгранулярной зоне зубчатой извилины. Эти клетки дифференцируются в нейроны в гранулярном слое в течение месяца после гибели клеток. Этот поздний нейрогенез, например у грызунов, продолжается всю жизнь. По мнению F.N.Gage, Y.Christen (1997), понимание природы способных к дифференцировке эмбриональных и “взрослых” мозговых клеток, особенностей процесса их развития, выявление факторов, влияющих на их пролиферацию и судьбу, может лежать в основе стратегии манипуляции такими клетками с целью создания инструмента лечения как нейродегенеративных болезней, так и повреждений взрослого мозга. Заманчиво было бы применение этой стратегии и для лечения детского церебрального паралича.

В последние десятилетия выделилась в самостоятельную научную дисциплину так называемая педиатрия развития, или возрастная педиатрия (developmental paediatrics), которая ставит основной задачей всестороннее изучение закономерностей роста и развития ребенка с целью выявления стандартов, вариантов и отклонений от нормального развития и обеспечения своевременного лечения, реабилитации и воспитательных коррекций. Появление этой дисциплины на стыке наук связано с тем, что большинство педиатров имеет дело с ребенком эпизодически, во время болезни и не в состоянии проконтролировать и получить должное представление о здоровье и развитии ребенка. Возрастная педиатрия занимается теоретическими и прикладными проблемами развития: разработкой принципов возрастной периодизации, стандартных способов и тестов для определения уровня развития, поведения, навыков, сенсомоторных функций, интеллекта, социальной зрелости, школьной готовности и пр. Таким образом, специалист по возрастной педиатрии – это и педиатр, и гигиенист, и психолог, и психоневролог, и педагог. Глубокое знание нормального онтогенеза абсолютно необходимо для более ранней диагностики различных патологических процессов и, следовательно, для более раннего и эффективного лечения, а в ряде случаев – и предупреждения большинства заболеваний.

Сама оценка психомоторного развития – достаточно сложный вопрос. Применение качественной и количественной оценки «психомоторного развития» детей по отечественной методике (Л.Т.Журба, Е.М.Мастюкова, 1981), несмотря на то, что в основу такой оценки был положен эволюционный анализ развития ребенка на каждом месяце первого года жизни с выделением показателей оценки, можно считать нецелесообразным (Т.И.Серганова, 1995).

В настоящее время формируется новое междисциплинарное направление в работе с детьми – лечебная педагогика. При этом педагогические мероприятия тесно связаны с медицинскими, в первую очередь, с психотерапевтическими. Принципиально новым в лечебной педагогике И.А.Мантурова и И.Н.Чаус (1994) считают принцип равноправного сотрудничества педагога и врача в процессе коррекционной работы с ребенком. Авторами сформулированы принципы лечебной педагогики: 1 принцип равноправного сотрудничества педагога и врача в процессе коррекционной работы; 2 принцип объединения в единый блок лечебной педагогики и психотерапии (но непонятно, кто несет ответственность за результат в условиях платного здравоохранения, страховой медицины, при судебном преследовании, например, со стороны юристов общества защиты прав потребителей медицинских и других платных услуг. – И.С.); 3 использование игры как ведущего диагностического и коррекционного средства. К сожалению, исследований по применению этого весьма перспективного метода при детском церебральном параличе не проводилось.

Науке есть дело до общего, до более или менее универсальных характеристик предметов вообще, а не до отдельного случая. Но все реальное — всегда отдельный случай (Карен Хорни, 2000). Представление о норме как о среднестатистическом показателе сейчас не устраивает ни клиницистов, ни физиологов. Поэтому в настоящее время все более утверждается мнение о существовании индивидуальной нормы как оптимальном состоянии человека и его оптимальной жизнедеятельности (Ж.Ж.Рапопорт, 1979; Р.В.Тонкова-Ямпольская с соавт., 1985). В физиологии и медицине, кроме того, существует понятие “норма реакции”, под которой подразумевается зона физиологических изменений в ответ на конкретное воздействие, в границах которой сохраняется высокая и стабильная приспособляемость с оптимальной жизнедеятельностью и работоспособностью.

По справедливому замечанию А.А.Солнцева (1989), в медицине проблема нормы – это проблема здоровья. Поэтому установление количественных норм реакций организма ребенка важно для донозологической диагностики, под которой понимают распознавание состояний между нормой и патологией (В.П.Казначеев и др., 1980). При исследовании индивидуальной нормы А.А.Солнцев (1987) рекомендует пользоваться следующим ее определением: это достигнутый возрастной уровень морфологического развития и функционирования, который обеспечивает адекватную реакцию и удовлетворительную адаптацию ребенка при воздействии внешних факторов при отсутствии патологических изменений органов и систем. К сожалению, в настоящее время невозможно решить проблему индивидуальной нормы в антенатальном периоде развития.


 

§ 2. Дизонтогенез. Нарушения развития мозга у детей – одна из актуальнейших проблем современной медицины (Л.О.Бадалян, 1990; В.Баэртс, 1990; В.Н.Корниенко с соавт., 1986). Для объяснения причин формирования различной врожденной и приобретенной (четкую границу между ними провести невозможно) патологии нервной системы, в том числе и детского церебрального паралича, широко используется понятие дизонтогенез. Дизонтогенез – это отклонения от нормального индивидуального развития на каком-либо этапе жизни, начиная от момента оплодотворения и заканчивания смертью. Обычно под дизонтогенезом подразумевают нарушения, возникшие в период внутриутробного развития или в течение ранней постнатальной жизни. Это не совсем верно, но расчленение непрерывного процесса индивидуальной жизни на дискретные отрезки, имеющие определенные морфофизиологические особенности, удобно в научной и терапевтической практике для анализа действия различных физиологических и патологических, в том числе и ятрогенных, лечебных (то ли физиологических, то ли патогенных) факторов и вызываемых ими отклонений в последующем индивидуальном развитии.

Обычно в медицинской литературе, в том числе и по ДЦПологии, понятие “дизонтогенез” не раскрывается и не иллюстрируется конкретными примерами, а нередко и вовсе применяется бездоказательно. Для того, чтобы четко представлять себе, каким образом и на каком этапе индивидуального развития (стоит напомнить, что так называемое индивидуальное развитие идет всю жизнь индивида) та или иная – и какая именно, каким образом и почему – вредность (тоже неконкретизированное понятие) вызывает отклонения от нормального развития, необходим анализ определенных периодов онтогенеза, в нашем случае – нейроонтогенеза (и частично – ангиоонтогенеза, миоонтогенеза и других “онтогенезов”), начиная от оплодотворения и, как минимум, с учетом рассматриваемой темы, до подросткового и юношеского возраста. При этом стоит помнить, что та или иная вредность действует на живую ткань организма в целом, так что рассмотрение только изменений в нервной системе, возникших в результате этого действия, в определенной мере условно. Ниже будут приведены некоторые данные из биологии развития человека и животных, генетики и эмбриологии, обычно не рассматриваемые в монографиях на эту тему – ДЦП, но, на взгляд автора данного обзора, необходимые для большего понимания этиопатогенеза – и дизонтогенеза как этиопатогенеза – и, соответственно, более правильного лечения детского церебрального паралича и другой неврологической патологии.


 

§3. Эмбриогенез и структура скелетной мышцы. Мышца состоит из пучков волокон шириной 20-100 мкм и длиной 1-40 мм. В свою очередь, каждое волокно состоит примерно из 1000 миофибрилл диаметром 1-2 мкм и длиной, соответствующей длине волокна. Каждая миофибрилла в эмбриогенезе образована слившимися миобластами. Линейно-спиральный рост миофибриллы идет по концам, где новые миобласты прикрепляются и сливаются с многоядерным миопластом. Обычно новые миофибриллы в мышцах взрослых людей не образуются. Миофибрилла устроена из повторяющихся саркомеров, длина которых в покоящейся мышце равна 2.5-3.0 мкм. При сокращении длина саркомеров резко уменьшается, но длина тонких и толстых нитей остается неизменной.

Произвольное сокращение мышц регулируется нервными импульсами, достигающими нервно-мышечных синапсов и передающихся по системе Т-тубул (периодических выпячиваний сарколеммы) в виде “волны” внутриклеточных ионов кальция, бегущей вдоль мышечного волокна и освобождающей S-головки миозина от тропонин-тропомиозинового комплекса. С этого момента, по образному выражению В.С.Репина и Г.Т.Сухих (1998), “миозиновая лодка” получает возможность двигаться с помощью регулярных конформационных движений “S1-весел”. Периодическое альтернативное взаимодействие S1-глобул с АТФ и актином задает “весельный” ритм скольжения миозиновых нитей вдоль актиновых нитей. Амплитуда втягивания нитей актина в миозиновые определяется запасом АТФ и длительностью выключения тропонин-тропомиозинового комплекса кальцием в каждом саркомере. Когда вокруг фибрилл исчезает свободный кальций, включается механизм расслабления, при котором тропонин-тропомиозиновый комплекс вновь блокирует сшивки F-актина с головками миозина.

Множество других белков обеспечивает работу этой жесткой подвижной конструкции. Хотя миозин и актин составляют 60-70% всех белков миоцита, функция многих минорных белков абсолютно незаменима, поскольку их роль в сборке мышечного аппарата уникальна и не дублирована другими белками. Так, альфа-актин “пришивает” актиновую нить к Z-диску. Десмин и виментин в зоне Z-дисков помогают соседним тонким волокнам принять строго параллельное положение. Самый длинный белок нибулин и его “напарник” титин, подобно матрице, контролируют по длиннику сборку актиновых тонких нитей. Для сборки толстых миозиновых нитей необходимы С- и М-белки.

Доля белка дистрофина в нормальной скелетной мышце составляет 0,002% (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Подобно “микросухожилию”, дистрофин крепит актиновую нить к ламининовому рецептору, передавая таким образом нагрузки с актиновых нитей на базальную пластинку, минуя плазматическую мембрану. Пока остается общепринятой “механистическая” гипотеза, утверждающая, что дистрофин выполняет в мышечной клетке функции “затяжных винтов”, защищающих сарколемму от чрезмерной деформации и разрывов при сокращении (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Именно во время мышечного сокращения клетки без дистрофина в буквальном смысле “разваливаются” от физических нагрузок (C.Pasternak et al., 1995).

Кроме этого, в заметных количествах дистрофин обнаруживается в постсинаптических мембранах нейронов (K.E.Davies et al., 1995). Показано, что в ламининовый рецептор вместе с дистрофином вмонтирован трансмембранный сигнальный белок кавеолин-3 (K.S.Song et al., 1996). Это свидетельствует, что ламининовый рецептор с G-белками и рецепторными киназами участвует в химической передаче сигналов. Все перечисленные белки выполняют функции жестких деталей в гибкой подвижной конструкции.

Мало исследованным остается вопрос, почему в популяциях людей так редко встречаются наследственные заболевания, обусловленные доминантными или рецессивными мутациями генов семейства мышечно-тубулятной системы. Характер изменения мышечных белков и их возможная роль в этиопатогенезе детского церебрального паралича тоже не изучены.

Миогенез начинается с появления и обособления мезодермы из тотипотентных стволовых клеток зародыша. Микроманипуляции с дробящейся яйцеклеткой в культуре позволили выяснить, что бластомеры человека сохраняют тотипотентность до 4-х-клеточной стадии (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Первой транскриптазой мезодермы, кодирующей обособление тотипотентных мезодермальных предшественников, является фосфопротеин, структура которого кодируется геном Brachyury. Показано, что направленное рекомбинантное выключение гена Brachyury -/- в ранних зародышах мышей вызывает блокаду формирования передней (но не задней) мезодермы и нотохорды. Позднее возникают дефекты формирования сомитов (A.Kispart, B.Herrmann, 1994). Имеется очевидное сходство в сигнальной организации появления мезодермы в зародышах низших и высших животных (J.Wittbrodt, F.M.Rose, 1994).

Начальные этапы миогенеза (в культуре эмбриональных стволовых клеток) происходят в определенной последовательности (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998): 1 реакция агрегации изолированных эмбриональных стволовых клеток в эмбриоидные тельца; 2 активация гена Brachyury в эмбриоидных тельцах под влиянием активина А и bFGF. Ингибин и LIF блокируют активацию гена Brachyury; 3 образование независимых клонов-предшественников миобластов с помощью транскриптаз noggin, wnt-3, xwnt-8 и mix-1; 4 индукция мезенхимы с помощью экспрессии генов MHOX, PAX-3 и PAX-6; 5 фаза амплификации клонов-предшественников миобластов из мезенхимы с помощью активации транскриптазы Myo D1. Стволовые клетки наделены набором рецепторов и сигналов, автоматически поддерживающих их гомеостаз в стволовых пространствах (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

Количество мезодермальных клеток в эмбриоидных тельцах регулируется соотношением активин A+bFGF/LIF+ингибин. Дальнейшая пролиферация эмбриоидных телец сопровождается появлением линий с альтернативно экспрессированными транскриптазами PAX-3 и PAX-6 (J.B.Green et al., 1994). Появление второго эшелона клеток-предшественниц мезодермы идентифицировано по включению новых транскриптаз – goosecoid, noggin, wnt-3, xwnt-8 и mix-1. Полагают, что для запуска экспрессии этих транскриптаз необходимы разные дозы активина А, т.к. в эксперименте мышиные зародыши с двойной knockout мутацией wnt-3 -/- не имели каудальных сомитов и погибали на ранних стадиях органогенеза (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Это доказывает, что упомянутые транскриптазы являются частью кассеты HOX-генов, которые обеспечивают региональную сегментацию и специализацию мезодермы зародыша. Комбинация активного гена Brachyury в паре с экспрессией транскриптазы noggin ведет к появлению субпопуляции зародышевых клеток мезодермы, которые далее превращаются в основную массу мышечных клеток. Комбинация транскриптаз лежит в основе дифференцировки дорсальной и вентральной мезодермы зародыша (V.Canliffe, J.C.Smith, 1994). Экспрессия транскриптазы M-HOX запускает образование региональных тотипотентных стволовых мезенхимальных клеток в зародышах млекопитающих (S.Karatani et al., 1994). Близкая по функции транскриптаза Myo D1 экспрессируется в примитивной мезенхиме зародыша. Она запускает “аварийный” путь генеза новых линий миоцитов из мезенхимы, который активируется при тяжелых миопатиях и регенерации (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Важно, что генез региональной зародышевой мезенхимы начинается с общих клеточных предшественников, которые имеют огромный терапевтический потенциал для рекапитуляции эмбриогенеза кости, хряща, стромы паренхиматозных органов, жировой ткани, кожи и сухожилий (A.T.Caplan, 1994). Не исключено, что когда-нибудь методы генной инженерии будут применены для лечения атрофических изменений туловища и конечностей у детей, страдающих детским церебральным параличом.

В начале 3-й недели гестации парааксиальная мезодерма начинает сегментироваться в сомиты. Процесс начинается с головы (затылочные сомиты) на 20-м дне развития и двигается в каудальном направлении со средней скоростью 3 сомита в сутки. К концу 5-й недели у зародыша возникает 40-44 пары сомитов. Часто возраст зародыша определяют по числу сомитов (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

Информация о закладке сомитов и закладке конечностей получена на трансгенных животных или путем трансплантации эмбриональных клонов клеток. Это позволило показать, что мускулатура позвоночных состоит из мышц, развивающихся вокруг позвоночника, и мышц вентролатеральной группы, возникающих в эмбриогенезе независимо. Возможно, это имеет отношение и к характерному распределению парезов и параличей у детей с ДЦП.

Миогенез начинается в медиальной половине дерматомиотома, откуда возникают мышцы околопозвоночной области. Мышцы конечностей и вентролатеральной группы возникают в результате вторичной миграции миобластов-предшественников из сомитов (O.Pourquire et al., 1995). Признаки ранней специализации клеток в сомитах проявляются по экспрессии PAX-генов. В настоящее время идентифицировано 9 PAX-транскриптаз. Это семейство генов локализовано на хромосоме 2 человека (A.K.Lalwani et al., 1995).

Специализация миогенных клонов-предшественников начинается уже в сомитах. Многие гены начальной детерминации мышечных клонов остаются неидентифицированными. Полагают, что PAX-3 является самым ранним геном, который экспрессируется с момента сегментации сомитов (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Именно он по-разному экспрессируется в дерматомиотоме, маркируя латеральную часть дерматомиотома, где возникают популяции клеток-предшественниц зачатка конечностей и вентролатеральной группы мышц. PAX-3 является одновременно и “навигационным” геном, продукт которого контролирует направленную миграцию предшественников миобластов (E.Bober et al., 1994). С помощью техники трансплантации сомитов 9-дневных зародышей перепела в сомиты зародышей цыплят с образованием мышечных химерных закладок выяснена роль позиционной информации и пути миграции клеток в закладках (J.Fontaine-Perus et al., 1995).

Экспрессия “навигационного ” гена PAX-3 в мигрирующих клетках дерматомиотома создает критическую массу клеток в почке конечности. На мигрирующих клетках-предшественницах экспрессирован рецептор c-met для ростового фактора HGF. Градиент концентрации HGF на верхушке почки создает хемотаксис и миграцию клеток в растущий зачаток (J.A.Epstein, D.N.Shapiro et al., 1996). Второй организующей химической силой является градиент FGF-1, FGF-2, FGF-4 и HGF по растущему краю эктодермального гребня, который изнутри направляет рост почки конечности (A.Vogel et al., 1995). Третья группа сигналов образуется в эмбриональной мезенхиме почки конечностей. Экспрессия транскриптазы HOXd запускает активацию кассеты генов SHH и двух регуляторных пептидов, которые в задней мезенхиме активируют транскриптазу WNT-7, определяющую дальнейший порядок включения генов в тотипотентных мезенхимы (P.C.Lord et al., 1995). Перечисленные три группы сигналов задают трехмерный контур роста зачатка конечности (J.A.Epstein et al., 1995).

Из других Hox-генов непосредственное отношение к формированию зачатка конечности имеет Hoxd транскриптаза. Ее функция заключается в инициации позиционной информации (трехмерная карта) будущей конечности. На ранней стадии Hoxd контролирует региональную пролиферацию недифференцированной мезенхимы. Позднее Hoxd принимает участие в дифференцировке появляющихся клеток-предшественниц миоцитов из мезенхимы.

Показано, что рекомбинационное выключение Hoxd гена в эмбриональных стволовых клетках приводит к нарушению развития скелета, костей и мышц конечностей (J.A.Epstein et al., 1995). Аппликация гранул, пропитанных FGF-1, на поверхность мезенхимы зародыша вызывает эктопическое образование новых конечностей (M.I.Cohn et al., 1995). С помощью микроаппликаций гранул, пропитанных FGF-1, в область зачатка конечности удалось вызвать полидактилию и удвоение зачатков пальцев (J.Helms et al., 1994). Эффекты FGF-1 в обоих случаях были связаны с активацией гена SHH.

Важные результаты были получены на зародышах мышей с генетически выключенным HOX-13d геном. Проксимальные отделы конечности развивались нормально, но пролиферация клеток дистальных отделов резко замедлялась. В этих условиях морфогенез конечности шел по атавистическому пути: зачатки пальцев сливались, формируя типичный плавник рыбы (P.Sardino et al., 1995). Авторы объясняют этот феномен тем, что дистальные части конечности контролируются эволюционно поздними генами, а проксимальные отделы конечности контролируются эволюционно древними HOX-генами.

Сосуды почки конечности развиваются из двух источников. Центральная часть почки получает васкуляризацию путем врастания межсомитных веточек артерий. Некоторое время периферия закладки конечности остается без капилляров и сосудистой сети. Однако очень быстро из локальной мезодермы образуются ангиобласты, которые формируют типичные капилляры, увеличивающиеся далее путем краевого роста (sprouting) (B.Brand-Saberi et al., 1995). Характерно, что все появляющиеся сомиты и их парааксиальная мезодерма уже содержат преформированные ангиобласты или их предшественники.

Следует добавить, что по настоящее время не известны инициирующие факторы, приводящие к нарушению ангиогенеза. Полагают, что в патогенетическом механизме лежат сложные процессы диспластического метаморфоза первичной капиллярной сети эмбриона, возникающие на 3-6-й неделе внутриутробного развития (В.С.Панунцев с соавт., 1994).

После миграции PAX-3-позитивных мезодермальных клеток в почку конечности включается новая кассета рестрикционных транскриптаз, которые формируют закладку и пролиферацию основных миогенных эмбриональных линий. Формирование исходных мышечных линий в зачатке конечностей повторяет правило эмбриогенеза, отобранные эволюцией для всех видов. Начальные этапы миогенеза осуществляются универсальной кассетой генов, общей у высших и низших животных, включая человека. В кассету входят наборы генов транскриптаз, ростовых факторов и их рецепторов, которые определяют трехмерную карту миграции и пролиферации клеток в ходе формирования осевых органов, сомитов, закладок конечностей, головного мозга и т.д. Иногда в эти программы встроены кластеры генов адгезинов и интегринов, регулирующих межклеточные взаимодействия в онтогенезе. Гены интегринов обычно локализованы поблизости от соответствующих HOX генов (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

По мнению В.С.Репина и Г.Т.Сухих (1998), трансплантация дефицитных клонов эмбриональных клеток способна корригировать аномалии эмбриогенеза либо повторять заново отдельные стадии эмбриогенеза в более позднем периоде развития. Трансплантируя ранние зародышевые клоны в подобранных ансамблях, можно искусственно повторять органогенез по частям (A.Harding et al., 1995). Модулем таких сборок могут быть только клоны и линии эмбриональных недифференцированных клеток (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

Третий этап миогенеза в почке конечности представляет собой почти одновременную закладку линий миоцитов, которые запускаются семейством четырех рестрикционных транскриптаз: Myo D, myogenin, myf-5 и myf-6. Эти рестрикционные транскриптазы принадлежат одному семейству генов и выполняют в мышце взаимозаменяемые или близкие функции (W.R.Ashley et al., 1994). Показано, что активация Myo D, myogenin, myf-5 и myf-6 происходит в разных регионах сомитов, а также в миотомах и дерматомах. Например, в шейных сомитах запуск образования клонов миоцитов идет с помощью Myo D, а в грудных и поясничных отделах – с помощью myf-5 и myogenin (T.H.Smith et al., 1994). Замечательно, что регенерационная активация сателлитных клеток в поврежденной мышце идет с помощью клонов, в которых транскриптазы семейства Myo D активируются в разном порядке в разных мышцах (C.K.Smith et al., 1994). Смысл этого явления пока не разгадан.

Включение гена MHC (myosin heavy chain) означает переход эмбриональных миобластов в фетальные миоциты с терминальной дифференцировкой фибрилл. С этой стадии начинается опережающее формирование мышечных клонов для постнатальной жизни плода. Дифференцирующиеся клоны миобластов неизбежно сливаются в фибриллу.

Подтверждением клональной теории формирования мышечной системы млекопитающих и человека являются данные о том, что развитие передних и задних конечностей контролируется одними и теми же генами, но с некоторым запаздыванием экспрессии для задних конечностей. Реализация действия ранних генов миогенеза не может происходить без региональной экспрессии основных цитокинов и ростовых факторов, которые необходимы для формирования региональных клеточных масс (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

О важности межклеточных контактов в детерминации линий миоцитов в эмбриональной мезодерме свидетельствуют экспериментальные данные, показавшие, что образование клонов миоцитов не происходит в первичной культуре мезодермальных клеток, обработанных цитостатиками (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

Показано, что в регенерирующей мышце человека многие сателлитные клетки активно экспрессируют Myo D, причем не наблюдается корреляции между пролиферацией стволовых мышечных клеток и количеством Myo D-позитивных бластных клеток.

Число Myo D-позитивных сателлитных клеток резко падает с возрастом, что коррелирует с исчезновением регенерационного потенциала мышц пожилых людей (K.Koishi et al., 1995). В то же время денервация резко увеличивает число Myo D-позитивных сателлитных клеток. Это означает, что регенерация (пораженных, поврежденных. – И.С.) скелетных мышц напоминает миогенез в эмбриональной мышце. Сателлитные клетки делятся на два пула: одна часть остается бессмертной незрелой популяцией, другая вступает на путь необратимой дифференцировки с помощью транскриптазы Myo D и других генов этого семейства (J.Rantanen et al., 1995).

Возрастные изменения регенерации мышц человека связаны с возрастанием доли фибробластов/сателлитных клеток, доли соединительной ткани в мышцах и с так называемыми тонкими миофибриллами, не получившими иннервации в ходе эмбриогенеза. Пул тонких фибрилл определяется числом тонких волокон, оставшихся без иннервации во время эмбриогенеза. Далее эти волокна подвергаются атрофии. От волокон остаются одиночные сателлитные клетки (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998).

Сателлитные клетки и мезенхимальные стромальные клетки, локализованные в “стволовых пространствах” мышц, считаются неиспользованным “резервом” для лечения миодистрофий. Показано, что стромальные клетки при определенных обстоятельствах могут превращаться в линии миофибробластов, которые (в условиях культуры) способны сливаться с миобластими или миофибриллами нормальных или больных мышц (G.Salvatori et al., 1995). При образовании гетерокарионов “фибробласт-миоцит” всегда доминировал фенотип миоцитов (S.M.Evans et al., 1994), что совпадает с данными M.Breton с соавт. (1995), что мышечная ткань может ассимилировать аллогенные фибробласты. Это облегчает задачу использования здоровых аллогенных фибробластов для коррекции генетических дефектов мышц.

В эксперименте добавление сателлитных клеток, выделенных из поврежденной мышцы и размноженных в культуре, резко усиливало регенерационную гипертрофию мышц (по тесту суммарных белковых синтезов и активности креатинкиназы) (R.Bishoff, C,Heintz, 1994). Супернант из поврежденных мышц обладал дополнительным стимулирующим действием за счет ускорения васкуляризации и иннервации новых миофибрилл, возникших из пересаженных сателлитных клеток (M.Kurabayashi et al., 1994). Данные этих экспериментов заставляют вспомнить точку зрения В.Б.Ульзибата и соавт. (Избранные вопросы…, 1993), считающих детский церебральный паралич врожденным системным заболеванием скелетной мускулатуры.

С помощью электронной микроскопии определены “горячие точки” регенерации поврежденных волокон в виде “почек” и утолщенный участков на периферии волокон, где шло слияние новых миобластов. В этих зонах скапливались макрофаги, которые, по образному выражению В.С.Репина и Г.Т.Сухих (1998), “выполняли роль зазывал, привлекая миобласты в зону регенерации с помощью коктейля цитокинов и ростовых факторов”. В формировании первичных и вторичных мышечных миофибрилл участвуют одни и те же клоны миобластов и сателлитных клеток, но пока не найдено способов направленного изменения числа первичных и вторичных фибрилл у экспериментальных животных.

Весьма любопытны в этом отношении эксперименты с сывороткой специальных “сверхмышечных” пород крупного рогатого скота, мышцы которых имеют двойной набор фибрилл. Оказалось, что сыворотка крови этих животных резко усиливала пролиферацию миобластов человека в культуре. Возможно, эта сыворотка и ее очищенные ростовые факторы окажутся ценным подспорьем в крупномасштабном выращивании миобластов человека в целях трансплантации (D.E.Gerrard, M.D.Judge, 1993), которые начинают входить в реконструктивную хирургию как новый биоматериал для замещения мышечных дефектов. Уже созданы многослойные культуры миобластов С2С12, выращенные на биосовместимом коллагене мелкого рогатого скота, для замещения дефектов передней брюшной стенки. Выращенная культура представляет готовую для имплантации искусственно сконструированную мышцу большой площади, состоящую из произвольного числа слоев миофибрилл. Нетрудно оценить будущие перспективы таких циторазработок для косметологии и восстановительной хирургии.

Вопрос о применении здоровых аллогенных фибробластов и миобластов для коррекции мышечных атрофий у больных детским церебральным параличом не изучается.


 

§4. Эмбриогенез нервной системы. Организм человека является уникальной мозаикой клеточных линий, возникших из оплодотворенной яйцеклетки. Это “семейство” 250-300 типов дифференцированных соматических клеток. Любой многоклеточный организм есть устойчивое “государство” клонов специализированных соматических клеток и их региональных клеток-предшественников. Внутри каждого клона дифференцированных клеток существует значительная морфологическая, биохимическая и функциональная гетерогенность, обусловленная гибкой адаптацией клеток к микроокружению. Каждый орган содержит мозаику дифференцированных клонов, которые составляют 98-99% клеток органа (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). К моменту рождения организм человека состоит из 2 на 10 в 12-й степени клеток, а к периоду зрелости – из 6 на 10 в 13-й степени (“Человек”, 1977). Увеличение по количеству клеток соответственно линейным размерам менее внушительно, причем относительная скорость роста особенно велика во внутриутробном периоде (от состояния абсолютного индивида – одной клетки – до рождения организм возрастает более чем в триллион раз, от рождения до зрелости – в 30 раз).

Взгляд на организм как на конфедерацию сбалансированных клеточных линий, находящихся в непрерывном обновлении, получил решающие доказательства в феноменах эмбрионального развития, в организации и функционировании иммунной, кроветворной, нервной, эндокринной, мышечной и других систем.

Эмбриогенез человека и млекопитающих отличается от стационарных клеточных систем взрослых особей несколькими важнейшими правилами (В.С.Репин, Г.Т.Сухих, 1998). Во-первых, клеточный состав зародышей кардинально изменяется на разных этапах развития. На смену провизорным закладкам и органам, выполняющим промежуточные функции, приходят дефинитивные органы. Замена клеточных клонов в органах является одним из условий развития. Во-вторых, эмбриогенез осуществляется путем интенсивной миграции клеток и клеточных пластов из данного региона зародыша в другой. Такой, по образному выражению В.С.Репина и Г.Т.Сухих (1998), “гигабайтный обмен информацией, упакованной в поток мигрирующих клеток”, невозможен у взрослых особей, где клеточный состав каждого органа тщательно гомеостазируется, и только клеткам иммунной системы позволены обратимые “путешествия” из кровотока в ткани. Авторы сравнивают каждую клетку с миниатюрным компактным биодиском. В развивающемся зародыше миграция стволовых клеток с последующей интеграцией в ткани становится важнейшим правилом морфогенеза. В-третьих, отсутствие или слабая экспрессия главных комплексов гистосовместимости на поверхности эмбриональных клеток выводит этот внутриутробный обмен клетками из-под контроля иммунной системы. В-четвертых, многие процессы химической автоматики, включая регенерацию, осуществляются путем рекапитуляции эмбриогенеза с помощью миграции, направленного транспорта эмбриональных стволовых клеток из одних клеточных пространств в другие с целью колонизации и освоения новых территорий. Именно движущие силы эмбриогенеза, пишут авторы далее, необходимо понять и использовать для коррекции заболеваний человека, которые возникают на основе дефектов образования и миграции клеточных клонов.

Изучение эмбриогенеза человека и млекопитающих показывает, что каждый орган развивается из разных стволовых компартментов и клеток-предшественников, мигрирующих по строгим правилам в орган и создающих уникальные ансамбли клеточных линий на основе специализированных межклеточных узнаваний. Этот принцип сборки органов и тканей в эмбриогенезе является общим правилом.

В последние годы обнаружена связь HLA-системы со многими болезнями, в том числе и ДЦП. На возможность участия иммуногенетических факторов в развитии ДЦП указывает ряд моментов (Б.Л.Жизневский, 1994; др.). Во-первых, начало заболевания преимущественно в пренатальном периоде, когда взаимоотношения в системе мать-плод во многом определяются HLA-комплексом. Во-вторых, одним из механизмов поражения мозга плода при воздействии острой или хронической инфекции во время беременности является сенсибилизация иммунной системы продуктами распада нервных клеток, запускающая аутоиммунные реакции, которые и приводят к дистрофическим изменениям в нервной системе.

Б.Л.Жизневским (1994) проведено клинико-иммуногенетическое исследование 217 детей от 8 мес. до 15-ти лет (116 мальчиков и 101 девочка; недоношенных – 86, доношенных – 131), страдающих ДЦП в форме спастической диплегии, и 51 семьи с одним больным ДЦП ребенком. У всех больных и у 51-й родительской семьи было проведено HLA-типирование антигенов I класса. Распределение антигенов комплекса HLA у этих детей по всем изучаемым локусам не отличалось от контрольной группы.

Проведено сравнение группы больных ДЦП, имеющих в фенотипе антигены HLA-A3, B7 (25 детей), с больными, у которых определялись антигены HLA-A1, B8 (23 ребенка). Выбор этих антигенов обусловлен гипотезой, согласно которой с гаплотипом HLA-A1, B8, DR3 ассоциирована гиперчувствительность к различным антигенам, а с гаплотипом HLA-A3, B7, DR2 – связанная с изменением активности субпопуляций T- и B-клеток пониженная иммунологическая реактивность. Оказалось, что принадлежность к одному из этих фенотипов опосредованно определяет на течение ДЦП, так как доля больных с частыми интеркуррентными заболеваниями была достаточно выше среди носителей фенотипа HLA-A3, B7, чем среди носителей фенотипа HLA-A1, B8 (соответственно, 32% и 8,7%). По мнению этого автора, опосредованное влияние HLA-фенотипа в данном случае заключается в том, что частые интеркуррентные заболевания нередко приводят к обострению неврологической симптоматики у больных ДЦП, и это ухудшает состояние больных.

В результате проведенного семейного исследования не было выявлено увеличения сходства HLA-фенотипов супружеских пар, имеющих детей с ДЦП в сравнении с теоретически ожидаемым числом “совместимых” пар. Также не было увеличено число “гомозигот” по антигенам локусов A (Ax) и B (By) как среди больных детей, так и среди их родителей по сравнению с контрольной группой. Однако доля “совместимых” по антигенам локуса HLA-A пар мать-ребенок с ДЦП была достоверно больше теоретически ожидаемой частоты встречаемости таких пар (51% и 33,5% соответственно).

Прокомментировать данные Б.Л.Жизневского достаточно трудно. Но можно согласиться с автором, что необходимы дальнейшие иммуногенетические исследования в этой области.

В последние годы установлено, что многие структурные изменения ткани мозга при различной психоневрологической патологии возникают в процессе пре- и раннего постнатального развития под воздействием различных факторов. Определенный вклад в развитие соответствующих отклонений вносят нарушения системы нейротрофинов, в частности, фактора роста нервов – ФРН. ФРН представляет собой нейропептид, не только обусловливающий выживание зрелых нейронов центральной и периферической нервной системы, но и контролирующий направленный рост и ветвление нервных окончаний и установление межнейрональных контактов в процессе эмбрионального и раннего постнатального развития (R.Levi-Montalchini, 1987; S.Rabizadeh et al., 1993). В ряде экспериментов было показано, что нарушения в системе ФРН, приводящие к недоразвитию нейронных структур, могут вызываться введением антител к нему в организм животных (R.A.Rush, 1989; J.F.Springer et al., 1985). Эти результаты позволяют предположить, что аутоиммунные реакции в виде выработки аутоантител к ФРН могут вносить вклад в развитие процессов, приводящих к поражению нервной системы.

Группой сотрудников НЦПЗ РАМН обнаружено повышение уровня аутоантител (ААТ) к ФРН в сыворотке крови детей, больных шизофренией (В.М.Башина и др., 1997). Обнаружена зависимость между уровнем ААТ к ФРН и степенью прогредиентности болезненности процесса. Выявленные связи между уровнем ААТ к ФРН позволяют использовать этот показатель как объективный маркер остроты и тяжести состояния больных. Однако вопрос о причинах повышения уровня ААТ к ФРН остается открытым. В качестве такой причины предположительно могут выступать нарушения иммунной системы, в частности, ее предварительная сенсибилизация, которая может быть спровоцирована ранними контактами с так называемыми перекрестными антигенами (E.Dicou, 1993). Однако авторы допускают, что ААТ к ФРН являются простыми свидетелями (“антитела-свидетели”) протекающего патологического процесса, при этом ссылаясь на данные В.П.Чехонина и соавт. (1990), что обострение шизофренического процесса может сопровождаться увеличением проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).

Было бы очень интересным изучить возможную диагностическую и прогностическую роль ФРН и аутоантител к нему при детском церебральном параличе, учитывая универсальную роль патологии ГЭБ практически при всех нервно-психических заболеваниях. В частности, в ДЦПологии остро стоит вопрос мониторинга ближайшей и отдаленной эффективности различных методов лечения, дозирования физической нагрузки при ЛФК, вопросов катамнеза и т.п.


 

§5. Нейротрансмиттеры в эмбриогенезе. Список эндогенных веществ, которые можно было бы назвать мультифункциональными биологически активными веществами, продолжает расти. Это особые молекулы, играющие разнообразную регуляторную роль как в развивающихся, так и во вполне сформированных клеточных системах. К числу этих молекул, благодаря своим важнейшим и универсальным внутриклеточным регуляторным функциям во всем животном царстве, относятся циклические нуклеотиды и кальций.

Вещества, известные как медиаторы нервной системы, нейромедиаторы, нейротрансмиттеры, синаптические передатчики, находятся в центре внимания многих исследователей не только как специализированные межклеточные передатчики нервных влияний, но и как участники самых разнообразных регуляторных процессов. В нашей стране этому способствовали исследования выдающегося отечественного эволюционного физиолога Х.С.Коштоянца, который еще в 30-е годы начал работы, на основании которых впоследствии смог сформулировать положение о принципиальном родстве регуляторных процессов на “донервном” и “нервном” этапах филогенеза. Позже многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых была показана активность трансмиттеров и на внутриклеточном уровне. Это позволило опровергнуть представление об ацетилхолине и биогенных моноаминах (дофамине, норадреналине, серотонине и др.) как о веществах, служащих только для передачи нервных влияний.

В настоящее время общепризнано, что классические нейротрансмиттеры тоже являются мультифункциональными биологически активными соединениями, но действующими в отличие от циклических нуклеотидов и Са2+ и как межклеточные посредники. Трансмиттеры не только действуют как межклеточные химические сигналы, определяющие электрическую активность клеток, но и играют важную роль в установлении и поддержании морфологии нейронов и их интеграции (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986).

Трансмиттеры появились не только раньше организмов, обладающих нервной системой, но и раньше любых ныне существующих групп эукариот. При возникновении нервной системы была реализована возможность использования трансмиттеров как синаптических передатчиков. Трансмиттеры стали нейротрансмиттерами.

Непосредственно за идентификацией первого из нейротрансмиттеров ацетилхолина, было начато изучение трансмиттерных систем у развивающихся зародышей. Донервные трансмиттеры распространены не менее широко, чем соответствующие нейротрансмиттеры; их существование является универсальной закономерностью, и каждому моменту онтогенетического развития нервной системы соответствуют определенная качественная и количественная мозаика и определенное состояние макромолекулярных компонентов нейротрансмиттерных систем. Доказана идентичность метаболических путей одноименных донервных и нейрональных трансмиттеров. В то же время нельзя говорить о простом повышении уровня нейротрансмиттеров, росте активности соответствующих энзимов и т.д. во время зародышевого развития (Г.А.Бузников, 1987).

Разрыв между донервными и нейрональными системами уменьшился и благодаря прогрессу, достигнутому при изучении последних. Так, еще сравнительно недавно одной из характернейших особенностей донервных систем представлялась возможность сосуществования нескольких трансмиттеров и смены одного трансмиттера другим в одной и той же клетке. Сейчас уже стало ясным, что это не такая уж особенность. Доказано сосуществование двух или даже трех нейротрансмиттеров в одном и том же дифференцированном нейроне (Д.А.Сахаров, 1984; N.N.Osborne, 1983, др.). Дело может дойти до того, что начнут появляться работы, доказывающие существование и мононейротрансмиттерных нейронов (A.A.J.Verhofstad et al., 1981).

В мультинейротрансмиттерных нейронах трансмиттеры могут присутствовать в сопоставимых количествах, или же один из них является минорным компонентом. Причем нейроны взрослых животных способны к изменению эргичности (так называемая “трансмиттерная пластичность”). Обе эти ситуации могут иметь место и в эмбриональных клетках (Г.А.Бузников, 1987).

Нейроны – не единственные мультитрансмиттерные клетки взрослых организмов. Сосуществование двух-трех трансмиттеров обнаружено также в клетках мозгового вещества надпочечников, в клетках нейробластом и феохромоцитом, т.е. в клетках, генеалогически близких к нейронам (B.Hamprecht, 1977 и мн. др.). По два трансмиттера и более найдено и в некоторых других клетках – тромбоцитах, эпидермальных, мышечных клетках, плаценте, клетках опухолей поджелудочной железы; в этих же клетках найдены и соответствующие энзимы (V.Erspamer, 1981; др.).

О тромбоцитах следует сказать особо. В настоящее время тромбоциты рассматриваются в качестве модельного объекта центральных пресинаптических окончаний (S.M.Stahl, 1985), что дает основание предполагать наличие аналогичных процессов в центральной нервной системе и использовать этот факт для изучения церебральных функций.

Ацетилхолин, адреналин, норадреналин, серотонин, нейропептиды найдены и в сперматозоидах млекопитающих (Г.А.Бузников, 1987).

Рецепторы к донервным трансмиттерам локализованы на внутриклеточных мембранах и не сопряжены с ионными каналами поверхностной мембраны (Г.А.Бузников, 1967, 1987). Полагают Г.А.Бузников (1987), что у ранних зародышей трансмиттеры и их аналоги действуют на клеточное деление только через внутриклеточные рецепторы, но на более поздних стадиях онтогенеза соответствующие влияния могут идти и через внутриклеточные и через мембранные трансмиттерные рецепторы, имея при этом совершенно разный характер и разное функциональное значение, а у нормальных взрослых животных для рассматриваемых веществ остается только путь действия через рецепторы поверхностной мембраны.

В литературе имеются, однако, данные о присутствии функционально активных трансмиттерных рецепторов внутри клеток взрослых животных (Р.И.Потапенко, 1980; др.). И, наконец, существует предположение о прямом участии внутриклеточных трансмиттерных рецепторов в нейрональном захвате биогенных аминов (J.A.Street, A.Walsh, 1984). В некоторых работах приведены прямые доказательства существования внутриклеточных функционально активных холин- и моноаминергических рецепторов (Т.М.Турпаев и др., 1985; F.Ebner, 1982; др.). Так, обнаружена реакция нейронов или других возбудимых клеток на внутриклеточно введенные нейротрансмиттеры (Т.М.Турпаев и др., 1985). Предполагается (Г.А.Бузников, 1987), что внутриклеточные моноаминергические рецепторы нейронов участвуют в регуляции функционального ответа на ацетилхолин, действующий через классические мембранные рецепторы.

Как известно, во время синаптической передачи межклеточный сигнал преобразуется во внутриклеточный, т.е. осуществляется переход от нейротрансмиттеров как межклеточных посредников к другим физиологически активным веществам – внутриклеточным (вторичным) мессенджерам (циклическим нуклеотидам, ионам кальция и др.). Согласно современным представлениям, характернейшей особенностью нейротрансмиттерного процесса, как и многих других регуляторных процессов, является то, что межклеточные посредники и вторичные мессенджеры пространственно разобщены и функционально сопряжены клеточной мембраной. Усилителем и преобразователем, переводящим межклеточные сигналы на язык внутриклеточных мессенджеров, является, локализованная как на поверхностных (S.Swillens, J.E.Dumont, 1982), так и на внутриклеточных (L.S.Culter, 1983) мембранах, аденилатциклаза.

В зиготах и бластомерах всех позвоночных и беспозвоночных найдены все компоненты систем внутриклеточных мессенджеров. Показано, что эти системы играют важную роль в регуляции и осуществлении делений дробления (И.Е.Садокова, Л.Е.Мартынова, 1984; C.Racowsky, 1985), причем функционально активная и сопряженная с нейротрансмиттерами аденилатциклаза локализована у ранних зародышей на мембранах эндоплазматического ретикулума и не предназначена для последующего встраивания в поверхностную мембрану (Г.А.Бузников, 1987). Это относится и к гуанилатциклазе (J.Wolf, G.H.Cooke, 1985).

Функциональная взаимосвязь вторичных мессенджеров имеет очень сложную пространственную организацию и выглядит по-разному у разных типов клеток (Г.А.Бузников, 1987). Циклические нуклеотиды (особенно цАМФ) и Ca2+ играют важную роль в регуляции и осуществлении клеточных делений и связаны настолько тесно и многообразно, что о них говорят как о “функциональном тандеме” или “синархических регуляторах” (M.J.Berridge, 1984; C.J.Pallen et al., 1985). Участие циклических нуклеотидов и ионов кальция в управлении клеточным циклом зафиксировано уже в ооцитах и клетках ранних зародышей и осуществляется при посредстве ряда функциональных белков (кальмодулина, цАМФ- и кальмодулинзависимых протеинкиназ и др.) через взаимодействие с элементами цитоскелета (M.J.Berridge, 1984; D.L.Friedman, 1982). Строгая пространственная организация регуляторных внутриклеточных систем, участвующих в цитокинезе, вытекает хотя бы из того, что место очередной борозды дробления предопределено еще до начала ее формирования (R.Rappaport, 1983). Показано (E.B.Wagenaar, 1983), что даже сравнительно небольшое повышение внутриклеточного уровня одного из вторичных мессенджеров – ионов кальция, приводит к остановке делений дробления, т.к. каждой фазе клеточного цикла соответствует определенный оптимальный внутриклеточный уровень свободных ионов кальция, превышение которого блокирует нормальные деления дробления и заменяет их аномальными изменениями кортикального слоя цитоплазмы (J.C.Osborn et al., 1979).

Донервный трансмиттерный процесс, необходимый для осуществления делений дробления, как и сами эти дробления, имеет характер самоподдерживающегося циклического процесса, запускаемого активацией яйца, которая обусловлена повышением внутриклеточного уровня Ca2+ (D.Epel, 1982), который, действуя через кальмодулинзависимые протеинкиназы, активирует энзимы, участвующие в синтезе нейротрансмиттеров (H.Shulman, 1984) и, активируя сократительные белки, вызывает выделение донервных трансмиттеров из желточных гранул (R.Colombo, 1982). Полагают (Г.А.Бузников, 1987), что Ca2+ играет роль внутриклеточного сигнала, интенсифицирующего синтез донервных трансмиттеров в первые минуты после оплодотворения и таким образом запускающего всю рассматриваемую регуляторную систему. Благодаря работе этой системы, подъем внутриклеточного уровня Ca2+ повторяется в каждом из первых клеточных циклов, вызывая усиление синтеза донервных трансмиттеров и их появление в цитоплазме. Новосинтезированные трансмиттеры идут к так называемым интеросомам и взаимодействуют с их рецепторным звеном. Это взаимодействие приводит к активации аденилатциклазы, последующему повышению уровня цАМФ и связанному с этим выходу Ca2+ из внутриклеточных депо или поступлению его извне. Такая активация систем вторичных мессенджеров, в свою очередь, приводит к соответствующим изменениям цитоскелета и в конечном итоге к образованию борозды дробления. Ca2+ вызывает также новое усиление синтеза донервных трансмиттеров и их появление в цитоплазме. Это повторяется без существенных изменений во время каждого из клеточных циклов вплоть до завершения периода дробления, когда начинается радикальная перестройка донервных трансмиттерных систем.

Таким образом, вторичные мессенджеры играют большую роль в межклеточных связях эмбриогенеза. Имеется много данных об участии в этих связях цитоскелета (J.P.Trinkaus, 1984) и об аномалиях развития, вызванных их нарушениями (J.E.Trosko et al., 1982). С изменениями цитоскелета также связано цитостатическое действие аналогов трансмиттеров (Г.А.Бузников, 1987).

Дискретность сигнала, запускающего цитокинез (R.Rappaport, 1983), свидетельствует, что предшествующее этому сигналу взаимодействие трансмиттеров с рецепторами также носит типичный для подобных взаимодействий дискретный характер. Это говорит о том, что в зиготе и бластомерах существуют факторы, периодически делающие рецепторы недоступными для трансмиттеров, благодаря которым межбластомерные взаимодействия и носят характер дискретных повторяющихся реципрокных сигналов. Роль таких факторов играют ганглиозиды (Г.А.Бузников и др., 1973) и образующиеся при окислительном дезаминировании биогенных моноаминов ароматические альдегиды, обладающие очень высокой и специфической цитостатической активностью (Л.Н.Маркова и др., 1971). В то же время эти альдегиды очень нестойки и их разрушение сопровождается быстрым возобновлением первоначально заблокированных делений дробления. Такое взаимодействие обеспечивает дискретность и строгую адресованность внутриклеточного сигнала, вызывающего очередное деление дробления.

Выделяют следующие донервные функции ганглиозидов (Г.А.Бузников, 1987): 1 участие в транспорте трансмиттеров; 2 участие в рецепции донервных трансмиттеров и в регуляции активности у сопряженной с трансмиттерными рецепторами аденилатциклазы; 3 взаимодействие с Ca2+ и участие в регуляции уровня этого иона в цитоплазме и в его внутриклеточном транспорте; 4 участие в выведении неметаболизированных молекул трансмиттеров из зигот и бластомеров, т.е. в прекращении действия этих трансмиттеров на интеросомы. В свою очередь, донервные трансмиттеры сами участвуют в синтезе и транспорте ганглиозидов.

Дополнительным фактором надежности и адресованности действия физиологически активных веществ-лигандов является функциональная компартментализация рецепторов в случае как донервных трансмиттеров, так и вторичных мессенджеров (J.S.Hayes, L.L.Brunton, 1982).

Существование донервных трансмиттеров с их внутриклеточными местами синтеза и рецепции отражает, по мнению Г.А.Бузникова (1987), очень важное отличие делений дробления от клеточных делений на более поздних фазах онтогенеза – первые деления запускаются изнутри клетки, а вторые – снаружи.

В последующем при участии трансмиттеров у ранних зародышей осуществляются межбластомерные взаимодействия. Г.А.Бузниковым (1987) межбластомерные взаимодействия, столь важные для последующего развития, рассматриваются как управляемый процесс сигнализации, в том числе и химической. Трансмиттеры выступают как регуляторы аппарата межбластомерной связи и как непосредственные передатчики сигналов. Процесс межбластомерного взаимодействия состоит из двух основных этапов – подготовки условий для межклеточной сигнализации и самой этой сигнализации. Специфические химические регуляторы участвуют в обоих этих этапах. Межбластомерный перенос трансмиттеров осуществляется через цитоплазматические мостики или специализированные контакты. В регуляции проницаемости щелевых контактов и в других процессах, относящихся к межклеточным взаимодействиям, участвуют цАМФ и Ca2+ (R.M.Ezzel et al., 1985). Значение кальция этим здесь не исчерпывается, достаточно напомнить об известнейшей и важнейшей роли Ca2+ в формировании и поддержании гиалинового слоя, столь необходимого для межклеточных взаимодействий (G.Giudice, 1973). Предполагается сосуществование независимых и не являющихся строго синхронными трансмиттерно-мессенджерных циклов, один из которых соответствует участию рассматриваемых веществ-регуляторов в делениях дробления, а другой – в ранних межбластомерных взаимодействиях (Г.А.Бузников, 1987).

Сосуществование нескольких трансмиттеров в зиготах и бластомерах имеют большой физиологический смысл. Каждый донервный трансмиттер уже во время делений дробления мультифункционален, причем некоторые функции являются общими для всех трансмиттеров, а некоторые присущи только одному или нескольким из числа этих веществ-регуляторов. В регуляции делений дробления участвуют и ацетилхолин, и катехоламины, и индолилалкиламины, а в осуществлении межбластомерных взаимодействий – только индолилалкиламины. Другие функции выполняются только ацетилхолином, только дофамином и т.д. (Г.А.Бузников, 1987).

Кроме участия трансмиттеров в делениях дробления и в ранних межклеточных взаимодействиях существуют и другие самостоятельные функции этих веществ-регуляторов у ранних зародышей. К числу этих эффектов относятся: торможение макромолекулярных синтезов, влияние на синтез различных групп белков (например, в регуляции синтеза и степени полимеризации тубулина и других белков цитоскелета) и липидов и на транспорт аминокислот и нуклеозидов в эмбриональных клетках, происходящие непосредственно после оплодотворения перестройки цитоскелета и др. (Г.А.Бузников, 1987), участие в регуляции транспорта новосинтезированных мРНК у зародышей на стадиях бластулы и гаструлы (Г.А.Бузников, 1971). Регуляторное влияние донервных трансмиттеров на биосинтез белков осуществляется при непосредственном участии цитоскелета (R.Mileusnic et al., 1982).

Функционально активные мембранные трансмиттерные рецепторы расположены и на поверхности ооцитов. Они участвуют в процессах созревания ооцитов, оплодотворения и тем самым в процессах последующего зародышевого развития. Показано, что экзогенный ацетилхолин способствует вызванному прогестероном созреванию ооцитов, действуя при этом через сопряженные с хлорными каналами м-холинорецепторы клеточной поверхности (N.Dascal et al., 1984), исчезающие после оплодотворения (C.Caratsch et al., 1984). Экспериментально показано, что электрофизиологический ответ интактных ооцитов на катехоламины и серотонин осуществляется при посредстве фолликулярных клеток (K.Kusano et al., 1982), это свидетельствует о существовании “быстрых” функциональных связей между фолликулярными клетками и ооцитом, что также подразумевает участие мембранных рецепторов. Сопряженные с трансмиттерными рецепторами электро- и хемовозбудимые ионные каналы обнаружены у ооцитов различных позвоночных и беспозвоночных, включая человека (C.Baud, 1983; L.Meijer, P.Guerrier, 1984).

Трансмиттеры участвуют в регуляции общего белкового синтеза ооцитов и перестройки цитоскелета, происходящей во время делений созревания. Функционально активные трансмиттеры присутствуют у растущих ооцитов (C.B.Gundersen, R.Miledi, 1983), а не только у ооцитов, достигших окончательного размера. Существуют данные об участии вторичных мессенджеров в реализации влияния нейрофармакологических препаратов, потенциальных антагонистов трансмиттеров, на процессы созревания ооцитов (T.G.Hollinger, I.M.Alvarez, 1984).

При обсуждении вопроса о функциональном значении трансмиттерных рецепторов, локализованных на клеточной поверхности ооцитов, уместно вспомнить гипотезу H.Numanoi (1953), согласно которой ацетилхолин участвует в запуске потенциала действия при оплодотворении. Полагают (Г.А.Бузников, 1987), что этот эффект эндогенного ацетилхолина осуществляется при посредстве мембранных холинорецепторов ооцитов. Так называемый потенциал оплодотворения обнаружен и описан у самых разнообразных животных: от кишечнополостных до млекопитающих (B.Dale et al., 1983; M.E.Barish, 1984; др.). Он играет главную роль в осуществлении “быстрого блока” полиспермии, т.е. важен для обеспечения нормального моноспермного оплодотворения (L.A.Jaffe, 1983; H.Schuel, 1984). Полагают (Г.А.Бузников, 1987), что у всех животных потенциал оплодотворения осуществляется при участии трансмиттерных рецепторов.

За последние годы появилось много сообщений о возможности, инъецируя в исходный ооцит чужеродные мРНК, вызывать синтез самых разнообразных трансмиттерных рецепторов (н-холинорецепторов, дофамин-, адрен-, серотонин- и ГАМК-ергических рецепторов) и электровозбудимых каналов (C.B.Gundersen et al., 1983; I.Parker et al., 1985). Чрезвычайно интересным в терапевтической перспективе является тот факт, что новосинтезированные на чужеродных матрицах рецепторы встраиваются в мембрану ооцита и вступают в функциональную связь с ее ионными каналами. В результате этого ооцит становится чувствительным к таким трансмиттерам или фармакологическим препаратам, на которые он в норме не реагирует (Г.А.Бузников, 1987).

Таким образом, в исходных ооцитах могут присутствовать сразу три группы трансмиттерных рецепторов: внутриклеточные, сходные с таковыми у дробящихся зародышей, собственные рецепторы клеточной поверхности и мембранные рецепторы, синтезированные на чужеродных матрицах. Кроме того, вводя в ооциты чужеродные мРНК, можно вызвать синтез энзимов, участвующих в обмене трансмиттеров, – это вызывает резкие изменения уровня собственных донервных трансмиттеров или появление новых трансмиттеров, в норме отсутствующих (C.B.Gundersen et al., 1985). Созревание ооцитов и оплодотворение не приводят к исчезновению ни своих (J.B.Gurdon, D.A.Melton, 1981), ни чужеродных (R.Miledi et al., 1982) матриц из цитоплазмы.

Ацетилхолин обнаружен у зародышей непосредственно после оплодотворения, а также во время первых клеточных делений (так называемых делений дробления) и на последующих стадиях донервного эмбриогенеза. Показаны ритмические подъемы концентрации этого трансмиттера, совпадающие с делениями дробления (Г.А.Бузников, 1967; G.A.Buznikov, 1973). Удалось не только проследить эти подъемы, но и проследить закономерности изменения уровня ацетилхолина (как и других трансмиттеров) во время одного из первых клеточных циклов. Такой дробный анализ был проведен с середины первого до конца второго дробления. В течение митотического цикла происходят два подъема концентрации ацетилхолина: во время расхождения хромосом, в анафазе, во время образования борозды дробления, в телофазе (G.A.Buznikov et al., 1968; G.A.Buznikov, 1973). Интересно, что сходные изменения уровня ацетилхолина во время митотического цикла обнаружены в культуре инфузории (W.D.Sullivan, C.F.Cullivan, 1964).

Донервные трансмиттеры участвуют в перестройках цитоскелета, происходящих непосредственно после оплодотворения, приводящего к запуску сложной динамической системы относительно быстрых процессов, разыгрывающихся в цитоскелете. Эти процессы сопровождаются многократным появлением и исчезновением компонентов цитоскелета, приводя к перемещению определенных внутриклеточных структур и установлению полярности зиготы (G.Schatten, 1982). Все эти циклические изменения цитоскелета запускаются и регулируются вторичными мессенджерами (цАМФ, цГМФ и Са2+) (G.Schatten, 1982), уровни которых регулируются донервными трансмиттерами не только во время первых делений дробления, но и во время предшествующего этим делениям периода развития (Г.А.Бузников, 1987). Об этом свидетельствуют данные о периоде резко повышенной чувствительности зародышей к цитостатическим аналогам донервных трансмиттеров, наблюдаемом непосредственно после оплодотворения (Г.А.Бузников, 1967).

По мнению Г.А.Бузникова (1987), ранние функции трансмиттеров этим не исчерпываются. Во-первых, существует какая-то очень важная, совершенно необходимая для обеспечения жизнеспособности эмбриональных клеток функция трансмиттеров, подавление которой приводит зародышей к гибели. Во-вторых, прямо-таки “напрашивается” участие трансмиттеров и сопряженных с ними вторичных мессенджеров в процессах, протекающих в первые минуты после оплодотворения.

Г.А.Бузников (1967) отмечает возможность того, что непосредственной причиной цито- и эмбриотоксического действия антагонистов донервных трансмиттеров являются специфические нарушения энергетического метаболизма. Существуют данные о том, что сверхактивные аналоги трансмиттеров оказывают на ранних зародышей сильное цитотоксическое действие. Автор считает, что донервные трансмиттеры необходимы для поддержания нормального функционально активного состояния клеточных мембран эмбриональных клеток, и что специфическое действие антагонистов трансмиттеров может приводить к таким повреждениям мембран, когда клетки зародышей становятся нежизнеспособными. Кроме того, цитотоксическое действие детергентов, т.е. веществ, заведомо повреждающих клеточные мембраны, по целому ряду признаков сходно с соответствующими эффектами аналогов донервных трансмиттеров (Г.А.Бузников и др., 1971). Для ряда нейрофармакологических препаратов с цитотоксическим действием на ранних зародышей показана их способность взаимодействовать in vivo с мембранными липидами и, повреждая мембраны, делать различные клетки нежизнеспособными (D.Zilberstein, D.M.Dwyer, 1984). Непосредственной причиной гибели ранних зародышей, мембраны которых повреждены аналогами донервных трансмиттеров, считают чрезмерные подъем или спад внутриклеточного уровня Са2+.

У животных с регуляционным типом развития во время гаструляции развертывается перестройка трансмиттерных систем – начинается трансмиттерная специализация клеток, меняются условия инактивации трансмиттеров, появляются трансмиттерные рецепторы, локализованные на клеточной поверхности и сходные с соответствующими рецепторами дифференцированных клеток. Функции трансмиттерных систем становятся гораздо более сложными и многообразными, чем во время делений дробления. Наряду с усложнением ранних функций донервных трансмиттеров, появляются и новые функции, связанные, в частности, с регуляцией морфогенетических движений клеток, с запуском и регуляцией процессов клеточной дифференцировки, со специализированными физиологическими процессами, например, процессами эмбриональной моторики (Г.А.Бузников, 1987).

Существует много публикаций, посвященных изучению роли вторичных мессенджеров в процессах гаструляции, нейруляции и формировании почек конечностей (D.J.Moran, 1978; W.P.Smales, D.M.Biddulph, 1985 и др.).

Показано (T.Gustafson, 1969), что основная формообразующая роль во время гаструляции принадлежит пульсаторным и амебоидным движениям мезенхимальных клеток, изменению степени адгезии между клетками вегетативной эктодермы зародыша, а также пульсаторной активности клеток первичной кишки. Весь процесс гаструляции разделен на две фазы – G1 и G2. На первой фазе происходит выселение клеток первичной мезенхимы из вегетативной области зародыша в бластоцель и связанное с активностью этих клеток начало роста первичной кишки. На второй фазе завершается формирование первичной кишки и устанавливается ее контакт, непосредственный или через первичную мезенхиму, с внутренней поверхностью эктодермальных клеток. На кончике первичной кишки образуется скопление так называемых пигментных клеток, которые позднее входят в контакт с некоторыми эктодермальными клетками и индуцируют их превращение в нейроны.

Показано (Г.А.Бузников, 1987), что антагонисты серотонина тормозят или блокируют обе фазы гаструляции – G1 и G2. Эти препараты, подавляя гаструляцию, действуют не только на внутриклеточные рецепторные структуры, но и на мембранные серотонинорецепторы дефинитивного типа. Нейрофармакологическими препаратами, тормозящими или подавляющими обе фазы гаструляции, являются некоторые производные фенотиазина, трициклические антидепрессанты, различные бета-адренолитики и ингибиторы моноаминоксидазы. Все эти препараты, кроме ингибиторов моноаминоксидазы, обладают экспериментально показанным выраженным цитостатическим действием, влияя на морфогенетические движения клеток путем вызывания стабильной поляризации мезодермальных клеток и потери ими способности к сокращению и движению, а в высоких концентрациях – вызывая полное блокирование морфогенетических процессов, т.к. показано, что серотонин участвует в регуляции нейронной архитектуры и связей (B.Stanley et al., 1986).

T.Gustafson и M.Toneby (1971) показали, что липофильные препараты, могущие действовать как антагонисты ацетилхолина, тормозят или блокируют только фазу G2. Эти авторы пришли к выводу, что биогенные амины (серотонин и дофамин) и ацетилхолин являются необходимыми участниками процесса гаструляции. При этом моноамины необходимы для активации внутриклеточных сократительных элементов, ответственных за инвагинацию первичной кишки на обеих фазах гаструляции; ацетилхолин играет аналогичную роль только во время фазы G2. Роль трансмиттеров в активации внутриклеточных сократительных элементов подтверждена прямыми прижизненными наблюдениями с применением киносъемки, показавшей, что амебоидная и пульсаторная активность клеток, играющая столь важную роль в гаструляции, полностью исчезает при действии антагонистов трансмиттеров. По мнению M.Toneby (1977), трансмиттеры регулируют морфогенетические движения клеток во время гаструляции, активируя аденилатциклазу и гуанилатциклазу и тем самым повышая уровни циклических нуклеотидов. Эти нуклеотиды регулируют процессы сборки-разборки микротрубочек, влияя на степень полимеризации тубулина. Активными могут быть собственные трансмиттеры клеток мезенхимы, трансмиттеры первичной кишки и трансмиттеры, поступающие к этим клеткам из контактирующих с ними клеток эктодермы. Синхронизация двигательной активности клеток в различных частях гаструлирующего зародыша может осуществляться с помощью транспорта вторичных мессенджеров и самих донервных трансмиттеров, осуществляемого через специализированные межклеточные контакты. После завершения гаструляции серотонин, выделяемый пигментными клетками, индуцирует превращение некоторых клеток ресничных поясов в нейроны (T.Gustafson, M.Toneby, 1971).

Экспериментально показано, что серотонин, его антагонисты и блокаторы синтеза вызывают у зародышей серьезные аномалии нейруляции. Их причиной считают нарушение роли серотонина как регулятора сократимых элементов цитоскелета и как вещества, необходимого для утилизации материала желточных гранул (H.Emanuelsson, 1976). Данные о том, что эндогенный ацетилхолин, участвуя во взаимодействии эмбриональных клеток, является регулятором их морфогенетических перемещений, получены R.A.Fluck и T.M.Shin (1981). Роль трансмиттеров как регуляторов морфогенетических перемещений в эмбриогенезе носит универсальный характер, сохраняясь и тогда, когда они из донервных становятся ненервными или даже нейрональными (Г.А.Бузников, 1987).

Функции трансмиттеров во время гаструляции и первых постгаструляционных стадий не ограничиваются регуляцией морфогенетического перемещения клеток. На этих стадиях развития трансмиттеры начинают участвовать в регуляции активности генома (Г.А.Бузников, 1971; T.Gustafson, M.Toneby, 1971). Известно, что во время гаструляции все большее функциональное значение приобретают новосинтезированные мРНК, что выражается в начале синтеза многих новых белков, в том числе и белков-трансмиттерных рецепторов (E.H.Davidson et al., 1982). Это функциональное значение эмбриональных мРНК реализуется при участии трансмиттеров, синтез которых, в свою очередь, начинает регулироваться со стороны генома. На догаструляционных стадиях развития синтез этих веществ-регуляторов идет по стабильной программе, заложенной во время оогенеза и активируемой при оплодотворении (T.Gustafson, M.Toneby, 1971). Кроме этого, на поздних стадиях донервного эмбриогенеза они выступают и как регуляторы осуществляемого при участии цитоскелета транспорта новосинтезированных мРНК в цитоплазму (Г.А.Бузников, 1971).

Непосредственно после гаструляции у зародышей появляется донервная эмбриональная моторика в виде ненервной миогенной моторики, обусловленной сокращением неиннервированных мышечных клеток (M.Durante, 1956). По мнению Г.А.Бузникова (1987), донервная и ненервная эмбриональная моторика представляет собой универсальное явление. Не менее универсальной является и роль донервных трансмиттеров как локальных гормонов, участвующих в запуске и регуляции этой моторики. Интересным является тот факт, что ряд активностей, построенный для индолилалкиламинов по величине их стимулирующего действия на моторику зародышей, полностью совпадает с рядом, построенным на основании способности этих веществ оказывать сосудосуживающее действие на изолированные органы взрослых млекопитающих (Г.А.Бузников и др., 1965).

Таким образом, на определенных этапах эмбриогенеза донервные трансмиттеры становятся необходимыми не только для реализации программы зародышевого развития, но и для быстрых физиологических процессов, интенсивность которых может изменяться в соответствии с внешними условиями. При этом трансмиттеры участвуют в работе не только эффекторного, но и сенсорного звена соответствующих физиологических процессов (Г.А.Бузников, 1987).

Трансмиттеры, присутствующие в сперматозоидах, участвуют в поддержании и регуляции их подвижности (L.Nelson, 1978).

Как сказано выше, участие трансмиттеров в регуляции морфогенетических перемещений клеток во время гаструляции и на донервных постгаструляционных стадиях развития осуществляется при посредстве как внутриклеточных рецепторов, так и рецепторов, расположенных на клеточной поверхности. В тех же случаях, когда трансмиттеры функционируют как локальные гормоны эмбриональной моторики, они действуют только через поверхностные рецепторы, которые к тому же очень сходны с рецепторами дифференцированных клеток. Это означает, что трансмиттеры, действуя на ту же самую клетку, в которой они синтезированы, или на такие же соседние клетки, должны сначала выйти в межклеточное пространство или даже во внешнюю среду и подействовать на рецепторы клеточной поверхности (Г.А.Бузников, 1987).

Возникает ситуация на первый взгляд парадоксальная – первичные и вторичные мессенджеры, как и у ранних зародышей, находятся в одной и той же клетке, но функциональной границей между ними на сей раз оказывается не внутриклеточная, а поверхностная плазматическая мембрана. Подобная ситуация, однако, возможна и в случае дифференцированных нейронов (F.Hucho, 1982; E.Usdin et al., 1984).

Физиологические механизмы действия трансмиттеров – локальных гормонов и соответствующих нейротрансмиттеров не обязательно идентичны. Столь характерная для классического синаптического процесса десенситизация постсинаптической клетки к нейротрансмиттеру может в случае эмбриональных моторных клеток полностью отсутствовать. Это, в частности, подтверждается различиями электрофизиологических характеристик действия локальных гормонов и нейротрансмиттеров на моторные клетки-мишени (G.O.Mackie et al., 1976).

В то же время роль трансмиттеров как локальных гормонов клеточной моторики может перейти от донервных зародышей к взрослым организмам без сколько-нибудь существенной перестройки. Эту роль обнаружили сначала у поздних зародышей и взрослых животных (А.Г.Гинецинский, 1947) и лишь затем у зародышей более ранних стадий развития (Г.А.Бузников, 1967).

Трансмиттеры, вызывающие и поддерживающие амебоидное и пульсаторное движение клеток во время гаструляции, тоже могут быть названы локальными гормонами, соответствующая функция трансмиттеров сохраняется и у взрослых животных. Об этом свидетельствуют данные, полученные при изучении нейрофармакологических влияний на подвижность лимфоцитов, фибробластов и т.д. (А.Д.Адо, В.И.Донцов, 1984; D.Bottaro et al., 1985).

Установлено, что у постгаструляционных донервных зародышей холин- и моноаминергические трансмиттерные системы обнаруживаются в первую очередь в так называемых осевых органах (нервной пластинке, позднее превращающейся в нервную трубку, кишке и особенно хорде). Соответствующие трансмиттеры синтезируются в клетках этих органов, где есть необходимые для такого синтеза энзимы, или поступают туда из желтка (M.L.Kirby, 1978), т.к. на предгаструляционных стадиях развития нет органелл, морфологически или физиологически сходных с синаптическими пузырьками (A.Gerard et al., 1978). Органеллы, служащие для депонирования трансмиттеров появляются во время гаструляции и на постраструляционных стадиях донервного эмбриогенеза (Г.А.Бузников, 1987). Интересен тот факт, что концентрации донервных трансмиттеров имеют приблизительно один и тот же порядок у ранних зародышей различных животных и сходны с концентрациями нейротрансмиттеров в большинстве тканей взрослых особей (Г.А.Бузников, 1967; R.A.Fluck, T.M.Shih, 1981).

Показано, что зоны выявления различных трансмиттеров в клетках осевых органов не перекрываются, т.е. в отличие от более ранних стадий развития наблюдается четкая трансмиттерная специфичность клеток. В то же время характер этой специфичности изменяется по ходе развития. Так, подавляющее большинство клеток нервного гребня первоначально являются холинергическими, хотя многие из них оказываются предшественниками ненервных клеток или моноаминергических нейронов, описаны и группы клеток с преходящей катехоламинергичностью (N.Le Douarin, 1982; G.M.Jonakait et al., 1985).

Захват экзогенных моноаминов клетками осевых органов очень сходен с нейрональным захватом (D.F.Newgreen et al., 1985), но не связан с какими-либо структурами типа синаптических пузырьков или моноаминергических гранул, а депонируется везикулами, образующимися при деградации желтка (A.Gerard et al., 1978). Эта способность ненервных клеток осевых органов захватывать и синтезировать моноамины утрачивается при переходе к нейрональному периоду развития (J.A.Wallase, 1982).

Изучение пространственно-временнòго распределения биогенных аминов в осевых органах высших позвоночных обнаружило впечатляющую (J.A.Wallase, 1982) связь между интенсивностью гистохимической реакции на эти амины (эндогенные или экзогенные) и морфогенетическими перемещениями клеток. Эта интенсивность максимальна именно там, где в данный момент развития совершаются наиболее сильные морфогенетические движения (D.F.Newgreen et al., 1985). Аналогичная корреляция обнаруживается и в случае холинергической системы, в том числе и на более ранних стадиях развития (A.Miki, 1981). Интересно, что на постнейруляционных стадиях развития зародыша, при образовании почек конечностей появлению в них нервных и мышечных структур предшествуют ненервные синтез, рецепция и инактивация ацетилхолина в клетках мезенхимы и хондробластах, т.е. в наиболее активно перемещающихся клетках (C.Falugi, M.Raineri, 1985).

Роль осевых органов как донервного трансмиттерного центра характерна для позвоночных. Именно хордомезодерма позвоночных индуцирует превращение клеток презумптивной эктодермы в клетки-предшественники нейронов (T.Gustafson, 1969; T.Gustafson, M.Toneby, 1971).


 

§6. Трансмиттеры в нейрогенезе. Серотонин и норадреналин определяются у зародышей млекопитающих в ключевых точках ранней нервной системы во время формирования нервной трубки, что свидетельствует об участии этих трансмиттеров в замыкании нервной трубки и других процессах раннего нейрогенеза (J.M.Lauder et al., 1980, 1986; J.A.Wallace, 1982). В дальнейшем, во время формирования мозга, нейроны, содержащие эти трансмиттеры, начинают дифференцироваться очень рано – раньше, чем большинство других популяций нейронов (J.M.Lauder, F.E.Bloom, 1974). Эти рано формирующиеся нейроны играют роль в развитии других нейрональных популяций, становящихся их синаптическими партнерами (J.M.Lauder et al., 1982).

Как известно, началом развития нервной системы млекопитающих является формирование нервной пластинки. В течение нескольких часов после индукции нейральной эктодермы хордо-мезодермой происходит поднятие нервных полей на латеральных краях нервной пластинки. Приблизившись к средней линии пластинки, нервные поля сливаются, образуя непрерывную нервную трубку. Процесс формирования нервной трубки (нейруляция) идет и в ростральном и в каудальном направлениях от начальной точки соприкосновения нервных полей и завершается замыканием рострального и каудального нейропоров (J.M.Lauder, 1986).

Во время этого раннего периода нейрогенеза у зародышей обнаруживаются катехоламины и серотонин, участвующие в начальных фазах развития нервной системы. Биохимически выявляемые катехоламины (дофамин и норадреналин) есть в тотальном экстракте зародыша к концу первых 24 часов инкубации (L.J.Ignarro, F.E.Shideman, 1968), тогда как в экстрактах хорды найдены не только катехоламины, но и серотонин (G.Strudel et al., 1977). Аккумулировать эти амины во время постгаструляционного морфогенеза способны различные структуры зародышей (J.A.Wallace, 1982). Такое раннее присутствие биогенных моноаминов у зародышей имеет значение для процессов эмбриогенеза, о чем свидетельствуют тератологические эффекты веществ, препятствующих обмену этих трансмиттеров. Так, изменения обмена катехоламинов приводят к дефектам замыкания нервной трубки и к блокаде поворота и изгибания зародышей (I.E.Lawrence, H.W.Burden, 1973). Различные препараты, нарушающие синтез серотонина, его высвобождение и его взаимодействие с рецепторами, также способны вызывать аномалии роста бластодермы, формирования первичной полоски, нейруляции, формирования мозга и сомитогенеза (K.Palen et al., 1979; A.Jurand, 1980). По мнению J.M.Lauder (1986), аномалии, обусловленные нарушениями обмена моноаминов, имеют прямое отношение к специфическим эмбриональным структурам, в которых во время развития происходит аккумуляция этих трансмиттеров.

Ценно замечание В.Л.Голубева с соавт. (1999), рассуждающих об этиологии такого, “родственного” детскому церебральному параличу, заболевания, как паркинсонизм, что цепь биохимических превращений, совершающихся в дофаминергических нейронах, может быть скомпроментирована в тех или иных звеньях обмена дофамина во время родовой травмы или на более ранних этапах эмбриогенеза и созревания плода. Эти биохимические нарушения могут стать в дальнейшем уязвимым местом при воздействии на мозг тех или иных патологических факторов, которые превращают скрытый биохимический дефект в явный.

Показано (J.A.Wallace, 1979, 1982), что захват и синтез серотонина происходит вскоре после замыкания нервной трубки в специфических участках развивающегося мозга, расположенных в нижней пластинке мезенцефалона и каудального миеленцефалона. Подобным образом в склеротомах серотонин обнаруживается вскоре после начала морфологической дифференцировки сомитов. Сверх того у каудальных сегментов спинного мозга и хорды развивается способность аккумулировать серотонин в нервной пластинке, в той ее области, которая активно участвует в замыкании. Это замыкание идет в спинном мозге в каудальном направлении. Зона аккумуляции серотонина в дне нервной трубки и хорде также смещается каудально и обнаруживается позже всего в области замыкающегося каудального нейропора (J.M.Lauder, 1986).

В течение этого же периода развития захват норадреналина первоначально обнаруживается на всем протяжении нервной пластинки. Области с повышенным накоплением норадреналина появляются во все более каудальных частях нервной трубки, что свидетельствует о пространственном и временнòм соответствии между положением этих областей и развитием ее замыкания. Когда процесс нейруляции приближается к концу, способность нервной трубки накапливать норадреналин исчезает. Это исчезновение также происходит по направлению от рострального к каудальному концам нервной трубки, так что ее области, первыми завершившие замыкание, первыми и утрачивают способность накапливать норадреналин (J.M.Lauder, 1986). В хорде аккумуляция норадреналина наблюдается под областями развивающегося мозга и прогрессивно распространяется по стволу хорды тогда же, когда завершается замыкание нервной трубки (I.E.Lawrence, H.W.Burden, 1973; D.F.Newgreen et al., 1985; J.M.Lauder, 1986).

Сопоставление эмбриональных структур, аккумулирующих трансмиттеры во время нейруляции, обнаружило, что места накопления серотонина и норадреналина существенно различаются (J.A.Wallace, 1979). В районе каудального нейропора, а также на всем протяжении хорды и в различных компонентах формирующихся сомитов эти места почти никогда не совпадают, хотя временами наблюдается их перекрытие в различных областях дна мозга (J.A.Wallace, 1979; J.M.Lauder, 1986).

По мнению J.M.Lauder (1986), эти данные указывают на то, что серотонин и норадреналин несут различные функции в зародышевом нейрогенезе. Автор полагает, что эти трансмиттеры, действуя сообща, координируют процессы, приводящие к замыканию нервной трубки, развитию отделов мозга или дифференцировке сомитов. Полагают, что местом синтеза моноаминов у ранних зародышей является хорда (J.A.Wallace, 1979, 1982), хотя желток на ранних стадиях развития также содержит катехоламины (L.J.Ignarro, F.E.Shideman, 1968). В частности, нарушения развития, вызванные препаратами, которые препятствуют обмену серотонина, связаны с задержанным разрушением желточных гранул, содержащих серотонин и его предшественник L-триптофан (H.Emmanuelsson, 1976). Эти гранулы, захватываемые нервной пластинкой и нервной трубкой во время нейруляции (R.G.Santander, G.M.Cuadrado, 1976), являются вместе с хордой источником серотонина для развивающейся нервной системы (J.M.Lauder, 1986). Источником моноаминов для начавшей формироваться нервной системы у зародышей может быть сам желточный мешок (M.Schlumpf, W.Lichtensteiger, 1979). Местом аккумуляции зародышевого серотонина является также задняя кишка, прилегающая к каудальному отделу начавшей формироваться нервной трубки (J.A.Wallace, 1982). Показано также (T.W.Sadler, D.A.T.New, 1981; J.M.Lauder, 1986), что важным местом синтеза серотонина является зародышевое сердце. По мнению J.M.Lauder (1986), обнаружение в сердце одного из главных мест аккумуляции серотонина указывает на возможность того, что некоторые аномалии развития сердца связаны с действием препаратов, активных по отношению к серотонинергической системе и принимаемых во время беременности.

У зародышей, развитие мозга которых зашло довольно далеко и началась дифференцировка нейронов, обнаруживается ряд связанных и не связанных с мозгом мест иммунохимической экспрессии серотонина. К числу таких мест относятся эктодерма головы, слуховой пузырек, нёбо, дорсальная сторона языка и выстилка челюстных дуг, эпифиз, эпиталамус, ствол, диенцефалон (T.W.Sadler, D.A.T.New, 1981; J.A.Wallace, 1982; J.M.Lauder, 1986). Существенно, что у зародышей в мезенхиме головы и мозге определяются многочисленные серотонинсодержащие тучные клетки, также являющиеся источником серотонина (J.W.Combs et al., 1965).

Наличие в развивающихся мозге, сердце, кишечнике, ухе, языке, глотке и эктодерме дискретных областей, способных аккумулировать серотонин или даже синтезировать его из предшественников, позволяет сделать четкое заключение о возможности тератогенного действия нейро- и психофармакологических препаратов, изменяющих захват, синтез, инактивацию или рецепцию этого трансмиттера (J.M.Lauder, 1986).

A.Jurand (1980) в своем обзоре суммировал данные о различных нарушениях развития, которые возникают у мышиных зародышей при обработке беременных мышей психоактивными препаратами, главным образом, трициклическими антидепрессантами. Например, ингибитор захвата норадреналина десметилимипрамин и ингибитор захвата серотонина мелипрамин вызывают эксэнцефалию, перекручивание спинного мозга и гидромиелию. Аминазин, хлоримипрамин, триимипрамин и особенно блокатор захвата серотонина амитриптилин подавляют замыкание нервной трубки в области рострального и каудального нейропоров.

По мнению J.M.Lauder (1986), исследования вызванных нейро- и психофармакологическими препаратами аномалий развития приводят нас к важному выводу о необходимости очень осторожно решать вопрос применения этих лекарственных веществ во время беременности. Это подтверждается тем, что у некоторых женщин, принимавших во время первого или последнего триместра беременности амитриптилин или мелипрамин вместе с хлорпирамином, рождались дети с дефектами нервной трубки или черепно-лицевыми аномалиями (J.Idanpaan-Heikilla, L.Saxen, 1973). В связи с этими очевидными эффектами амитриптилина следует обратить внимание на то, что он способствует высвобождению серотонина из тучных клеток (T.C.Theoharides et al., 1982), тормозя в то же самое время высвобождение гистамина. Таким образом, одним из путей действия этого трициклического антидепрессанта на эмбриогенез может быть стимуляция высвобождения серотонина из тучных клеток, расположенных поблизости от мест его аккумуляции при одновременной блокаде захвата ими серотонина.

Важную роль в клеточной пролиферации в развивающемся мозге также играют пептиды, подобные эндогенным опиоидам (I.S.Zagon, P.J.McLaughlin, 1984). I.S.Zagon et al. (1985) обнаружили в делящихся клетках мозга опиоидные пептиды; в частности, в наружном гранулярном слое мозжечка, когда многие клетки там продолжают активно делиться, авторами показано присутствие энкефалина. Обработка крыс опиатами во время пре- и постнатального периода развития вызывает многообразные поведенческие и морфологические дефекты, в том числе уменьшение объема головы и мозга и задержку роста сомитов (I.S.Zagon, P.J.McLaughlin, 1984), а обработка крысят опиатным антагонистом налтрексоном вызывает увеличение размеров и числа клеток мозга (I.S.Zagon, P.J.McLaughlin, 1983).


 

§7. Трансмиттеры и дифференцировка нейронов.

1. Серотонин. Наблюдения J.M.Lauder, F.E.Bloom (1974) за развитием моноаминергических нейронов в мозге зародышей показали, что это ранние нейроны, начинающиеся дифференцироваться сразу же после замыкания нервной трубки. Авторы пришли к выводу, что, поскольку большинство других клеток в это время продолжает делиться, эти трансмиттеры-моноамины влияют на дифференцировку других нейронов. В частности, серотонин действует как дифференцировочный сигнал для специфических популяций нейронов эмбрионального мозга (J.M.Lauder, F.E.Bloom, 1974), а серотонинергические нейроны, действуя на определенные популяции нейроэпителиальных клеток, прекращают их деление и инициируют их дифференцировку как нейронов (J.M.Lauder, H.Krebs, 1976, 1978). Экспериментально показано, что ингибитор синтеза серотонина – р-хлорфенилаланин тормозит синтез серотонина у зародышей (J.M.Lauder et al., 1981), особенно в серотонинергических нейронах (J.M.Lauder et al., 1986), и продлевает период пролиферации (т.е. задерживает дифференцировку) у специфических популяций нейроэпителиальных клеток мозга. Все клетки этих популяций в дальнейшем превращаются в нейроны, которые у взрослых особей иннервированы серотонинергическими аксонами (серотонинчувствительные клетки-мишени) (J.M.Lauder, 1986). Полученные результаты соответствуют данным о пространственно-временных закономерностях аксонального роста в мозге зародышей (J.M.Lauder et al., 1982).

J.M.Lauder et al. (1982) исследовали взаимодействие между развивающимися серотонинергическими нейронами и пролиферирующими нейроэпителиальными клетками в нервной трубке. Обнаружен целый ряд форм подобных взаимодействий. Например, развивающиеся серотонинергические аксоны проходят через краевую зону нервной трубки, где контактируют с апикальными выростами делящихся нервных клеток. Варикозные выросты серотонинергических нейронов могут также идти прямо в нейроэпителий, контактируя с делящимися клетками. Даже клеточные тела серотонинергических нейронов иногда вступают в контакт с делящимися клетками непосредственно прилежащего к этим нейронам нейроэпителия. Сверх того, определенные популяции этих нейронов непосредственно сообщаются с цереброспинальной жидкостью, благодаря чему возникает возможность диффузии серотонина как гуморального сигнала в эмбриональном мозге. Авторы указывают на то, что аксоны серотонинергических нейронов оказывают эпигенетическое влияние и на постнатальный нейро- и глиогенез.

Показано (J.M.Lauder, 1986), что одной из самых ранних мишеней для серотонинергических аксонов развивающегося мозга являются дофаминергические нейроны substantis nigra, т.е. серотонинергические нейроны влияют на дифференцировку дофаминергических нервных клеток. Также серотонинергические нейроны влияют и на пролиферацию глиальных клеток зародышевого мозга, в частности, на делящиеся астроциты.

Получены убедительные доказательства о возможности высвобождения нейротрансмиттеров конусами роста нейронов (Y.Kidokoro, E.Yeh, 1982; R.J.Hume et al., 1983; S.H.Young, M.-m.Poo, 1983). Показано, что серотонин, высвобождаемый конусами роста серотонинергических нейронов, изменяет подвижность конусов роста других клеток, чувствительных к серотонину (P.G.Haydon et al., 1984), что является свидетельством прямого участия серотонинергических нейронов в регуляции дифференцировки связанных с ним клеток-мишеней.

По данным J.M.Lauder (1986), введение р-хлорфенилаланина беременным животным в период, когда у зародышей происходит дифференцировка серотонинергических нейронов и их клеток-мишеней, вызывает изменение количества серотонинергических рецепторов, присутствующих в постнатальный период развития в различных областях мозга.

P.G.Haydon et al. (1984) сделали вывод, что каждый из трансмиттеров (норадреналин, ГАМК и др.) оказывает собственное специфическое действие на различные типы нейронов, тормозя или стимулируя подвижность конусов роста, и различные трансмиттеры, высвобождаемые конусом роста, могут обеспечивать взаимную координацию межклеточных взаимодействий во время нейритогенеза и синаптогенеза, т.е. участвовать в построении тех самых нейрональных цепей, в которых они позднее являются посредниками при синаптической передаче.

2. Норадреналин. J.M.Rosenstein, M.W.Brightman (1981) показали участие катехоламинов в дифференцировке и миграции соответствующих клеток-мишеней развивающегося мозжечка. Рано развивающаяся катехоламинергическая иннервация коры головного мозга оказывает трофическое влияние на клеточную дифференцировку (M.Schlumpf et al., 1980), способствует формированию дендритных разветвлений у пирамидальных клеток (D.L.Felten et al., 1982). Норадреналин, действуя через бета-адренергические рецепторы, играет важную роль в развитии пластичности зрительной системы (T.Kasamatsu, 1984).

По данным R.M.Brown, R.H.B.Fishman (1984), пренатальная обработка развивающихся катехоламинергических нейронов психотропными веществами (например, дофаминолитиком галоперидолом или альфа-метилтирозином, понижающим содержание трансмиттера в этих нейронах) вызывает изменения развития катехоламинергических рецепторов. Эти изменения сохраняются в постнатальном периоде развития и сопровождаются изменениями поведения. Чувствительный (“критический”) период для этих эффектов совпадает с периодом активного нейрогенеза у соответствующих нейронов. Таким образом, введение веществ в пренатальный период развития может долгое время сказываться на функциональном развитии мозга. Эти поздние эффекты, по мнению J.M.Lauder (1986), обусловлены действием веществ на нейротрансмиттерные рецепторы.

3. ГАМК-система дифференцируется раньше большинства других нейротрансмиттерных систем, в том числе моноаминергических (J.M.Lauder et al., 1986). На ранних стадиях зародышевого развития хорошо развитая сеть волокон присутствует в стволе мозга, мезенцефалоне и диэнцефалоне, включая большие проекции в задней комиссуре и в прилежащих областях на поверхности мезенцефалона и tectum. Позже в переднем конце коры больших полушарий начинают появляться ГАМК-ергические клеточные тела, вскоре заметные во всех областях коры, где они расположены выше и ниже кортикальной пластинки и во внешней части слоя I (J.M.Lauder et al., 1986). В этой части слоя I есть и густое сплетение волокон, дающих интенсивную иммунохимическую реакцию на ГАМК; полагают (N.Konig, R.Marty, 1981; M.Marin-Padilla, 1984), что они являются частью первой группы кортикальных афферентных волокон, проникающих в пузырь конечного мозга, и что процесс этот является стимулом, инициирующим дифференцировку нейронов в конечном мозге.

Траектории роста ГАМК-ергических волокон в стволе мозга, мезенцефалоне и диэнцефалоне совпадают с областями как моноаминергической, так и пептидергической дифференцировки (J.M.Lauder, 1986) и соответствуют описанному M.Schlumpf et al. (1983) распределению бензодиазепиновых рецепторов развивающегося мозга. Эти рецепторы, как полагают, связанные с ГАМК-ергическими рецепторами (G.A.R.Johnson et al., 1984), начинают появляться чуть позже ГАМК-ергической иннервации этих же самых областей (J.M.Lauder et al., 1986).

ГАМК стимулирует дифференцировку нейронов и развитие рецепторов (G.H.Hanson et al., 1984) и играет роль в пластичности нейронных связей (C.R.Houser et al., 1983). Поэтому ранняя дифференцировка ГАМК-ергической системы свидетельствует о трофической роли этого нейротрансмиттера и для родственных веществ.

Таким образом, онтогенетические влияния трансмиттеров включают их действие на ряд процессов (J.M.Lauder, 1986): а формирование нервной трубки; б морфогенетические движения клеток в эктодерме головы, слуховом пузырьке, сердце, кишечнике, нёбе; в клеточную пролиферацию и начало дифференцировки нейронов в нервной трубке; г аксональный рост и синаптогенез.

Трансмиттеры оказывают важные эпигенетические влияния на тех стадиях фило- и онтогенеза, когда эти вещества еще не используются как нейротрансмиттеры. Очевидно, эти вещества должны развиваться и включаться во все более специфические сигналы системы, чтобы достичь своего современного статуса посредников химической нейротрансмиссии в самом сложном из всех органов – мозге млекопитающих.


 

§8. Трансмиттеры в регуляции роста нейритов, подвижности конусов роста и в синаптогенезе. Существуют специфические особенности реакций различных нейронов к внешним факторам, влияющим на экспрессию этих особенностей, приводя к дискретным неодинаковым морфологическим характеристикам связей каждой из клеток. На окончательную форму нейрона сильно влияют индивидуальные конусы роста (D.Bray, 1973). Конусы роста разных нейронов по своим структурным особенностям различаются не меньше, чем морфология этих нейронов (C.S.Cohan et al., 1985), т.к. индивидуальные нейроны отличаются даже на тончайшем уровне организации своих подвижных органелл (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986).

Серотонин оказывает нейроноспецифическое тормозящее действие на двигательную активность конусов роста и распространение нейритов только у чувствительных к этому нейротрансмиттеру нейронов (P.G.Haydon et al., 1984). Эти эффекты сопровождаются изменением структуры конусов роста у нейрона. Нормальный подвижный конус роста – это уплощенная структура с активными филоподиями (микровыростами) и подвижным вуалеподобным образованием (ламеллиподиями). У индивидуального нейрона есть множество нейритов и соответствующих конусов роста. Серотонин вызывает сокращение обеих этих подвижных структур, и конус роста в итоге приобретает булавообразную форму. Тормозящее действие серотонина на рост нейритов осуществляется непосредственно на уровне конуса роста, и эти конусы у одного и того же нейрона могут действовать независимо, реагируя непосредственно на сигнальные вещества, присутствующие в их местной сигнальной среде. Конус роста способен самостоятельно “узнавать” серотонин и реагировать на него торможением роста, что позволяет рассматривать это образование как автономную органеллу. S.B.Kater и P.G.Haydon (1986) важную роль в этой рецепции приписывают филоподиям. Они сильно вытягиваются в окружающую среду, т.е. могут функционировать как антенны, концы которых удалены от конуса роста и охватывают большое пространство, на протяжении которого может быть обнаружен трансмиттерный градиент. Благодаря такой возможности, обнаружения пространственных градиентов конусов роста, вещества, подобные серотонину, могут не только тормозить рост нейритов, но, как предполагает J.P.Trinkaus (1985), даже указывать направление их роста. Серотонинергические нейроны, высвобождая трансмиттер, создают его значительный пространственный градиент, и чувствительные к серотонину конусы роста растут по этому градиенту в сторону убывающей концентрации, удаляясь от источника тормозного сигнала. Торможение ростовых процессов серотонинергического нейрона его собственным нейротрансмиттером указывает на возможность саморегуляции этих процессов посредством согласованного высвобождения серотонина из нервных окончаний. В присутствии соответствующих рецепторов функциональное высвобождение серотонина будет по принципу обратной связи тормозить рост собственных нейритов. Если же серотонинорецепторы отсутствуют или не выделяется серотонин, рост нейритов будет продолжаться (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986). Сходные результаты приведены в сообщении E.C.Azmitia и P.M.Whitaker-Azmitia (1984), где говорится о подавлении серотонином роста серотонинергических нейронов в клеточной культуре, выделенной от зародыша крысы. Эти данные указывают на возможность участия серотонина не только в регуляции роста нейритов у взрослых животных, но и в организации развития нейритной сети, и, следовательно, формирования нейронных связей у зародышей, и иллюстрируют мнение ряда авторов (J.Barcroft, D.H.Barron, 1939; W.F.Windle, 1940; П.К.Анохин, 1948; Л.Кармайкл, 1960) о том, что основные функциональные проявления в эмбриогенезе являются не только приспособлениями к зародышевой жизни, но и отражают формирование тех функций, которые потребуются организму в период после рождения. Таким образом, во время развития распространение дендритов у нейронов прекращается тогда, когда аксон вторгается в нейрон-мишень и начинает локально высвобождать серотонин. Это тормозит непрерывный рост дендритов нейрона, предотвращая их разрастание в интактной функционирующей нервной системе.

Это потенциальное стабилизирующее действие серотонина подтверждается результатами D.G.Amaral et al. (1980). Они показали, что если обработать новорожденных крысят 6-оскидофамином, понижающим уровень норадреналина в мозге, это будет вызывать повреждение энториальной коры и способствовать последующему большему распространению коммиссуральной проекции к gyrus dentatus, что свидетельствует о тормозящем действии норадреналина на рост коммиссуральных афферентных волокон, поступающих в эту область мозга. Можно полагать, что тонкие, в том числе и ятрогенные, нарушения (своеобразный ятрогенный анте-, пери- и постнатальный дизонтогенез) на этом уровне могут впоследствии проявлять себя в различной степени выраженности нарушениях функционирования нервной системы.

Существует множество механизмов, участвующих в реализации тормозящего действия серотонина на рост нейритов. Серотонин, изменяя трансмембранные ионные потоки и тем самым приводя к изменению внутриклеточной активности ионов, влияет на электрическую активность клетки или на уровень цАМФ. Полагают, что система вторичных мессенджеров, участвующая в регуляции роста нейритов, одинаковая у различный нейронов (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986).

Установлено тормозящее действие дофамина на рост нейритов и подвижность конуса роста у определенных идентифицированных нейронов, что свидетельствует о том, что способность тормозить рост нейритов не является исключительной прерогативой серотонина (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986). Дофамин, внесенный в культуральную среду, специфически тормозит рост нейритов и вызывает сокращение филоподий и ламеллиподий конусов роста дофаминчувствительных нейронов, не влияя на распространение нейритов не чувствительных к дофамину нейронов. Это обстоятельство свидетельствует о высокой степени специфичности эффектов. Важно понимать, что не все нейротрансмиттеры являются эффективными нейротрофическими агентами. Показано (D.P.McCobb et al., 1985 – цит. по: S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986), что ацетилхолин не обладает такими функциями. Серотонин и дофамин, в отличие от ацетилхолина, действуют более глобально, вызывая большое количество поведенческих реакций. Полагают, что участвующие в активации целых нейронных ансамблей серотонин и дофамин несут также и нейротрофические функции, тогда как нейротрансмиттеры, участвующие в синаптической связи отдельных пар нейронов, таких добавочных функций не имеют, т.е. не регулируют рост нейритов. Это различие между двумя группами нейротрансмиттеров еще более совершенствует специфичность трансмиттерных эффектов. Высвобождение специфических нейротрансмиттеров происходит в наиболее подходящие для этого периоды онтогенеза (S.B.Kater, P.G.Haydon, 1986).

Рост нейритов и синаптогенез тесно связаны между собой. Нейроны, не контактирующие друг с другом, не могут формировать моносинаптические связи. Пары нейронов будут формировать между собой электрические синапсы только в том случае, если оба потенциальных партнера находятся в состоянии совпадающего во времени и пространственно перекрывающего роста нейритов (R.D.Hadley, S.B.Kater, 1983).

Серотонин и дофамин являются мультифункциональными биологически активными веществами. Они регулируют формирование нервной системы, определяя, будут ли реализованы конкретные двигательные программы и будут ли тем самым вызваны те или иные поведенческие акты. Направляя развитие нервной системы, серотонин играет важную роль в регуляции формирования нейронной архитектуры и матриц межнейронных связей. Традиционное обозначение этого вещества как нейротрансмиттера, считают S.B.Kater и P.G.Haydon (1986), безусловно, не отражает всего многообразия его функциональной роли в межклеточных взаимодействиях. Полагают (Г.А.Бузников, 1987), что на поздних стадиях зародышевого развития и у взрослых животных возможно сохранение и/или возобновление донервных трансмиттерных функций.

Таким образом, пишет Г.А.Бузников (1987) можно считать доказанным, что неклассические (ненервные) функции трансмиттеров существуют на всех без исключения стадиях индивидуального развития. Трансмиттеры функционально активны на предзародышевых стадиях развития (т.е. в оогенезе), во время оплодотворения, на всех стадиях донервного эмбриогенеза (включая постгаструляционные стадии), во время позднего эмбриогенеза и у взрослых особей. Форма осуществления трансмиттерных функций на различных стадиях развития очень разнообразна, поскольку эти вещества могут выступать и как внутриклеточные регуляторы, и как действующие на внутриклеточном или на мембранном уровне передатчики ненервных межклеточных взаимодействий, и как локальные гормоны, и как внесинаптические передатчики, действующие на мембранные или внутриклеточные рецепторы дифференцированных клеток, и как классические синаптические передатчики. Без трансмиттеров были бы невозможны ни наблюдаемые сразу после оплодотворения перестройки цитоскелета, ни деления дробления, ни гаструляция, ни нейруляция, ни формирование нервной системы. Вторичные мессенджеры необходимы для реализации этих неклассических трансмиттерных функций не в меньшей степени, чем для осуществления процессов синаптической передачи. Функциональное сопряжение трансмиттеров и вторичных мессенджеров наблюдается даже тогда, когда обе эти группы веществ-регуляторов локализованы в одних и тех же клетках.

Роль трансмиттеров как внутриклеточных регуляторов является филогенетически более древней, чем их роль как локальных гормонов, регулирующих специализированные физиологические функции. Роль же трансмиттеров как синаптических передатчиков филогенетически самая молодая. Имеющиеся онтогенетические данные не позволяют объявить какой-либо классический трансмиттер (ацетилхолин, дофамин, норадреналин, адреналин, серотонин) филогенетически более молодым или более древним. Все эти вещества начали использоваться в регуляторных процессах задолго до появления любых из ныне существующих групп эукариот. Доказано важное значение осевых органов или их гомологов как постгаструляционных трансмиттерных центров у вторичноротых животных.

Изменение функциональной роли трансмиттерных систем у развивающихся зародышей не идет прямолинейно. На различных стадиях развития и в различных тканях и органах поздних зародышей и даже у взрослых организмов возможно неоднократное возобновление ранних трансмиттерных функций.

Следует констатировать, что при всеобщем понимании важности эволюционных знаний на сегодняшний момент в медицине в целом и в неврологии и ДЦПологии в частности не существует эволюционно обоснованных этиопатогенеза и терапии. В этом плане исследования трансмиттерных функций открывают новые пути для управления процессами онтогенеза и многое дают для понимания того, как возникают аномалии развития и, следовательно, могут оказаться полезными для предотвращения подобных аномалий. Такой точки зрения придерживаются, в частности, Е.С.Бондаренко с соавт. (1994) и И.Л.Брин (1994). Определенным терапевтическим потенциалом обладают также данные об участии трансмиттерных систем в процессах, связанных с нервной трофикой и регенерацией.


 

§9. Нейроонтогенез, нейродизонтогенез и патология нервной системы. По мнению В.Д.Трошина (1991), в нейрофилогенезе прослеживается диалектическое единство биологического и социального при определяющей роли последнего. П.К.Анохин (1975) развитие организма в фило- и онтогенезе рассматривает как процесс гетерогенного созревания функциональных систем, обеспечивающих приспособительные реакции и оптимальные условия существования на всех этапах пренатального развития и подготовки организма к постнатальной жизни. Нарушения развития в эмбриогенезе приводят к нейродизонтогенезу – неравномерному развитию систем и структур нервной системы (моторных, сенсорных, речевых и т.д.), которые нередко и определяют клиническую манифестацию нервных заболеваний в постнатальном периоде. В.Д.Трошин (1991) подчеркивает важность разработки в постнатальном онтогенезе возрастных нормативов церебральной нейро- и гемодинамики. К сожалению, проблема возрастных норм – как и проблема нормы вообще – еще очень далека от своего разрешения.

Известна определенная зависимость клинической картины от стадии онтогенетического развития мозга ко времени его поражения. Примером может служить основная постуральная установка конечностей после поражения проекционной двигательной коры и пирамидного пути – поза Вернике-Манна. В качестве основной постуральной установки в исследованиях В.А.Карлова (1996), проведенных на детях разного возраста, был предпринят анализ различных типов мышечной установки паретичных конечностей после поражения мозга с возникновением пирамидного синдрома. Эти типы отражают, прежде всего, разные стадии становления антигравитационного рефлекса. У детей примерно 6-месячного возраста возникает сгибательное положение как руки, так и ноги, а также пальцев руки и ноги. Это соответствует нормальной позе фиксации конечностей обезьяны, обитающей на дереве. Поражение в более позднем возрасте (1-4 года) обычно сопровождается пронаторно-сгибательной установкой предплечья, умеренным сгибанием пальцев кисти и неполным разгибательным положением бедра и голени, что аналогично нормальному положению соответствующих конечностей человекообразной обезьяны. И только при поражении в возрасте 5 лет и старше, как правило, формируется типичная поза Вернике-Манна. В.А.Карлов (1996) полагает, что эти данные имеют значение для понимания некоторых сторон организации системы произвольных движений, формирующейся на основе базисного моторного паттерна – стабилизации тела с учетом гравитационного поля. Они имеют и “обратное” значение, так как могут рассматриваться как подтверждение определенных ступеней филогенетического развития человека, когда важным этапом был этап приматов – общих предков как человека, так и некоторых современных обезьян.

По мнению В.А.Клименко, Д.Л.Герасимюк (1992), формирование ДЦП обусловлено органическим внутриутробным поражением и последующей задержкой развития моторных центров и моторных трактов, что совпадает с воззрениями И.С.Перхуровой с соавт. (1996), рассматривающими патологию позы и ходьбы при ДЦП как результат нейродизонтогенеза – процесса развития изначально дефектных структур мозга, впоследствии отвечающих за координацию движений на каждом этапе онтогенеза локомоции. Можно добавить, что на данном этапе развитии медицины вопросы внутриутробной нормальной и патологической макро- и микробиомеханики (биомеханики гистологического уровня) еще даже толком не ставятся. Но разработка этих вопросов представляется чрезвычайно перспективной как в плане развития общей патологии, так и в плане профилактики и лечения – и далеко не одного только детского церебрального паралича, но и многих других психоневрологических и соматических заболеваний.

Решая ортопедические проблемы патологической позы и ходьбы при ДЦП, исследователь и клиницист неизбежно внедряются в сферу нейрофизиологии и биомеханики. Недостаточные знания в этих областях объясняют множество иногда очень тяжелых осложнений радикальных методов ортопедической коррекции, особенно касающихся хирургии (И.С.Перхурова и др., 1996).

И.А.Скворцов (1993) указывает, что многообразие клинических вариантов двигательных нарушений при ДЦП не является следствием исходного клинического полиморфизма. Оно обусловлено, в первую очередь, дизонтогенетическим происхождением церебральных параличей, разными путями трансформации двигательных синдромов в реальных условиях конкретного онтогенеза ребенка при неодинаковых стартовых конституционных особенностях ДЦП. Автор полагает, что под влиянием перинатальных церебральных повреждений, протекающих с временным расстройством координаторных нисходящих надсегментарных влияний, возникают вторичные спинальные поражения – стойкие функциональные нарушения деятельности сегментарного аппарата, развивающиеся по механизму импринтинга. Но эта гипотеза И.А.Скворцова нуждается в дальнейших исследованиях (К.А.Семенова, 1997). По мнению Т.Н.Осипенко (1996), патология мозга, вмешиваясь в естественный процесс нейроонтогенеза, приводит в ряде случаев к блокированию перехода одной стадии развития к последующей.

Существуют различные точки зрения на уровень поражения нервной системы при этом заболевании. Так, Л.О.Бадалян с соавт. (1983), Л.О.Бадалян, И.А.Скворцов (1986) считают, что по неврологическим характеристикам тетрапарезы при ДЦП трудно квалифицировать как центральные, и что ни при каких других заболеваниях ЦНС, начинающихся в более позднем возрасте, практически не наблюдаются подобные двигательные нарушения. Это не дефицит притока к мышце импульсов произвольного сокращения; напротив, запуск движения сопровождается патологическим синкинетическим возникновением тонических реакций (паратоний), препятствующих реализации движения или в значительной степени деформирующих его. По их мнению, фенотипическое сходство больных ДЦП определяется, прежде всего, своеобразием двигательных нарушений, носящих характер глобальных постуральных цепных автоматизмов. Авторы отрицают наличие принципиальных различий между ригидно-спастическими и гиперкинетическими формами и считают, что определение “дизонтогенетические постуральные дискинезии” в наибольшей степени соответствуют структуре и механизму возникновения так называемых “детских церебральных параличей”.

По мнению Х.Г.Ходос (1974), при гемиплегической форме ДЦП у больного имеется паралич или парез одной половины тела со всеми особенностями, присущими церебральным гемипарезам: паретичные конечности в положении Вернике-Манна, чувствительность их не расстроена, походка типичная гемиплегическая и т.д. Но остается недостаточно ясным и обоснованным, в какой мере подобные интерпретации патологических познотонических феноменов, верные в отношении взрослых больных с соответствующими поражениями ЦНС, приложимы к детскому церебральному параличу, являющемуся, как известно, врожденным или приобретенным обычно в возрасте до года заболеванием.

Интересна точка зрения Джона Полла и Элеоноры Кенни (цит. по: Е.В.Шухова, 1979), что в основе ДЦП лежит не морфологический дефект, а диссоциация функции мышц, на основании чего авторы предложили использовать в качестве восстановительного лечения методы так называемого “нейромоторного перевоспитания”, в частности, стимулирование проприоцепторов паретичной мышцы и сухожилия.

В.Б.Ульзибат с соавт. (Избранные вопросы…, 1993) настаивают, что при данном заболевании главенствующим и первичным является поражение мышц, которое трудно объяснить с позиций нейрогенной теории, и рассматривают ДЦП как врожденное тотальное системное заболевание скелетной мускулатуры – “миофибриллоз” (оригинальный термин авторов), финалом которого является образование очагов некроза в мышечных волокнах с последующим развитием соединительнотканных тяжей, приводящих к возникновению мышечных контрактур.

Из всех систем человеческого тела наименее изучен «мягкий остов» (соединительная ткань), который включает в себя, наряду с фасциями, апоневрозами, связками, костно-фиброзными каналами, сухожилиями, фасциальными влагалищами сосудов и нервов, экстрамуральные и интрамуральные каркасы органов (В.В.Кованов, Т.И.Аникина, 1973). В экстрамуральные каркасы входят их оболочки, имеющие футлярное строение, в интрамуральные — перегородки, идущие от оболочки и соединяющиеся со стромой органов (А.П.Сорокин, 1973). В каждом органе соединительнотканные образования в структурном и функциональном отношениях представляют единый соединительно-тканный комплекс. (А.К.Макаров, 1979).

К слову, в некоторых монографиях, руководствах и статьях на тему ДЦП вопросы этиопатогенеза этого заболевания не рассматриваются, а сразу идет раздел о лечении. Такое положение дел никак нельзя назвать правильным, ибо только решение проблемы этиопатогенеза, являющегося “камнем преткновения”, – и не только в ДЦПологии! – позволит надеяться на разработку на основании этого эффективной терапии.

По мнению академика Г.Н.Крыжановского (1990), механизмы естественного выздоровления и механизмы лечения должны быть однозначны.

 Цель патогенетической терапии – ликвидация патологической системы, а радикальный способ лечения в идеале патогенетической терапии – “катализатор” процессов выздоровления. Поэтому сейчас “...особенно важно обобщить и критически рассмотреть имеющийся актив, перспективы, оценить уровень и степень решения проблем и постановку их” (Н.П.Бехтерева, 1988).

Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009-2012