Старіння головного мозку. Стриопаллидарная система і стовбур мозку

Стриопаллидарная система

Стриопаллидарная система (базальні ганглії) складається з хвостатого ядра, шкаралупи і блідої кулі.

Базальні ганглії беруть участь в регуляції моторних функцій (надаючи головним чином гальмують впливу на моторну кору), сенсорних і деяких вегетативних функцій (в останньому випадку в основному через ядра гіпоталамуса).

Пошкодження стриопаллидарной системи призводить до гіперкінези, емоційної тупості, дезорієнтації, деяким вегетативних порушень (афагія, Адипсия).

Вважають, що поряд з гальмівними впливами базальні ганглії можуть надавати і активують впливу на деякі рухові функції.

Вивчення вікових змін стриопаллидарной системи набуває особливого значення у зв`язку з широким розповсюдженням в старості порушень в руховій сфері, нерідке розвиток паркінсонізму. Передбачається, що вікові зміни в стриопаллидарной системі є основою для розвитку паркінсонізму у літніх і старих людей.

морфологічні зміни

При старінні обсяг базальних гангліїв (зокрема, шкаралупи і хвостатого ядра) людини зменшується. Кількість великих (дають еферентні проекції) і малих клітин (интернейронов між афферентами і великими клітинами) в одиниці об`єму шкаралупи з віком достовірно знижується (Bugiani et al., 1978) (табл. 34).

У старих людей і тварин найбільш виражені морфологічні та функціональні зміни відзначаються в області розгалуження середньої мозкової артерії (Попова та ін., 1976- Naritomi et al., 1979), т. Е. В основному джерелі кровопостачання базальних гангліїв.

обмін медіаторів 

Зміст і синтез дофаміну в структурах стриопаллидарной системи людей і тварин знижуються (McGeer et al., 1971- Finch, 1973) або не змінюються (Ponzio et al., 1978- Makman et al., 1979). Разом з тим різко сповільнюється оновлення дофаміну (Finch, 1973- Ponzio et al., 1978) і захоплення його сінаптосомах стриатума (Jonec, Finch, 1975). Активність катехоламінсінтезірующіх ферментів знижується.

Так, при старінні падає активність тирозингідроксилази в стріопаллідарних структурах людей і тварин (Algeri et al., 1977- McGeer et al., 1971- McGeer, McGeer, 1975). Зменшується активність і ДОФА-декарбоксилази у людей (McGeer, McGeer, 1975), але не тварин (Finch, 1973).

У людей в вікових групах молодше і старше 45 років активність МАО в блідій кулі однакова, а в хвостатому ядрі вище у друге (Robinson, 1975). Трохи менш виражені зміни відбуваються в обміні ацетилхоліну. Показано, що у людей і щурів лінії Спрейг-Доулі активність холінацетилтрансферази в блідій кулі і хвостатому ядрі знижується (McGeer, McGeer, 1975- Meek et al., 1977), а в хвостатому ядрі щурів лінії Вістар не змінюється (McGeer et al., 1971).

Рівень ацетилхоліну в хвостатому ядрі старих щурів Спрейг-Доулі не змінений (Meek et al., 1977). Активність ацетилхолінестерази (АХЕ) в структурах стриопаллидарной системи не змінюється - смугасте тіло у людини і мавп (Samorajski, Rolsten, 1973), хвостате ядро у щурів Вістар (McGeer et al., 1971) - або знижується - внутрішня капсула і передненаружная частина блідої кулі у людей (McGeer, McGeer, 1975).

Активність глутаматдекарбоксилази - ферменту, який каталізує перетворення глутамінової кислоти в ГАМК, в блідій кулі, хвостатому ядрі і шкаралупі людей і хвостатому ядрі щурів в старості знижується (McGeer et al., 1971- McGeer, McGeer, 1975).

рецептори

З віком у смугастому тілі щурів базальний рівень цАМФ не змінюється, а цГМФ дещо знижується (Puri, Volicer, 1981). При старінні аденілатціклазную активність гомогенатов або зрізів смугастого тіла щурів і кроликів у вихідному, неактивованому стані не змінюється (Govoni et al., 1977) або знижується (Schmidt, Thornberry, 1978), в той же час її стимуляція при дії катехоламінів у старих тварин нижче, ніж у молодих (Govoni et al., 1977- Schmidt, Thornberry, 1978- Makman et al., 1979).

Зв`язування рецепторів галоперидолом і спіроперідолом в смугастому тілі гризунів зменшується (Govoni et al., 1978- Makman et al., 1979). Можливо, з цим пов`язано зменшення реакцій на амфетамін, більш часте розвиток побічних реакцій у старих пацієнтів при тривалому використанні нейролептиків і транквілізаторів.

функціональні зміни

Морфологічні і метаболічні зміни, що розвиваються в структурах стриопаллидарной системи при старінні, лежать в основі порушення регуляції тонких і точних рухів кінцівок, кистей і пальців рук в старості.

Передбачається, що смугасте тіло надає на блідий кулю гальмівні впливи. У зв`язку із структурними та метаболічними змінами в стриопаллидарной системі стає реальним ослаблення цього гальмівного впливу при старінні, що і стає причиною порушення екстрапірамідної регуляції в старості.

Відзначено, що навіть у здорових людей похилого і старечого віку реєструються певні зрушення в електричної активності м`язів і окремих нейромоторную. одиниць, що свідчать про зміну екстрапірамідної регуляції рухів (Янковська, Подрушняк, 1979).

Вважається що вікові зміни в обміні медіаторів, зокрема дофаміну, привертають до розвитку паркінсонізму у людей похилого і старечого віку (McGeer et al., 1971, 1977- Finch, 1973). Певним доказом ролі порушень обміну дофаміну у виникненні вікових змін рухової активності, у розвитку паркінсонізму є ефективність застосування в клініці L-ДОФА.

З огляду на важливу роль - взаємодії різних медіаторних систем (зокрема, дофаминергической і холінергічної) в нормальному функціонуванні стріопаллідарних структур, вважають, що зміна співвідношення цих систем в старості призводить і до інших порушень як в руховій сфері, так і в процесах мислення і пам`яті.

стовбур мозку

Основну частину стовбура мозку становлять довгастий мозок, варолиев міст і середній мозок. У стовбурі мозку розміщені ядра черепних нервів, ядра ретикулярної формації і численні аферентні і еферентні шляхи, що з`єднують стовбур мозку зі спинним мозком і встановленими вище відділами головного мозку.

Ядра стовбура мозку надають виражені специфічні і неспецифічні впливу на кору головного мозку, рухові функції. У стовбурі мозку розташовані життєво важливі центри підтримки вегетативного гомеостазу. Формації, її низхідним і висхідним шляхах надається виключне значення в регуляції стану мозку.

Її впливу можуть активувати або пригнічувати відповідні структури мозку, визначаючи стан м`язового тонусу, руху, вегетативні реакції, відповіді головного мозку та ін. В старості відбуваються суттєві зрушення в енергетичному обміні, в обміні медіаторів, змінюються функціональні характеристики стовбурових структур. З цим багато в чому пов`язані особливості розвитку гальмування в старості, координації рухів, характеру рефлекторних реакцій і ін.

морфологічні зміни

За численними даними, нейрони стовбура головного мозку найбільш стійкі по відношенню до вікового «зношування». У більшості вивчених ядер стовбура кількість нервових клітин в старості не змінюється або змінюється незначно: ядра лицьового нерва, вентральне кохлеарна, відвідного і блоковидного нерва, нижньої оливи людини, зубчасте і червоне ядра, а також стовбур мозку щурів (див .: Brody, 1976- Peng, Lee, 1979- табл. 34).

Лише в блакитному плямі (Brody, 1976) і чорної субстанції (McGeer et al., 1977) відзначено зменшення числа нейронів при старінні. У стовбурі мозку старих мишей виявлені істотні морфологічні зміни в тілах нейронів, аксонах і дендритах, синаптическом апараті (Machado-Salas et al., 1977). Незважаючи на відносну незмінність популяції нейронів в стовбурі мозку, відкладення ЛІПОПІГМЕНТІВ в перікаріоне нейронів старих тварин може досягати значної вираженості (Brizzee et al., 1975).

обмін медіаторів

При старінні людини активність катехоламінсінтезірующіх ферментів і вміст норадреналіну в утвореннях стовбура мозку зменшуються (Cote, Kremzner, 1975- McGeer, McGeer, 1975), а активність МАО наростає (Robinson, 1975). У гризунів активність тирозингідроксилази не зазнають суттєвих змін (Algeri et al., 1977), а зміст НА знижується (Ponzio et al., 1978) або не змінюється (Finch, 1973).

Концентрація серотоніну і його основного метаболіту 5-ОІУК в стовбурі мозку людей суттєво не змінюється (Robinson et al., 1972- Robinson, 1975). Після 65-річного віку відмічено зростання концентрації 5-ОІУК (Robinson et al., 1972).

У старих щурів активність триптофан-5-гідроксилази і зміст серотоніну в серотонінергічних ядрах стовбура нижче, ніж у 35-45-денних тварин (Meek et al., 1977). Істотних змін у рівні холіну, активності холінацетилтрансферази і зміст АХ у цих тварин не відмічено (Meek et al., 1977).

Разом з тим існують дані про падіння активності АХЕ в чорній субстанції людини (McGeer, McGeer, 1975) і стовбурі мозку щурів (Шібутовіч, 1969). У білих щурів рівень глутамінової кислоти в довгастомумозку 23-місячних щурів у порівнянні з таким у 1-1.5-місячних тварин знижений на 1/4 (Леутскій, Когут, 1975).

Активність глутаматдекарбоксилази в стовбурі мозку щурів не змінена (Epstein, Barrows, 1969), а у людей в самих різних стовбурових ядрах істотно знижена (McGeer, McGeer, 1975). Звертає на себе увагу, що немає прямого паралелізму між спадом нейронів в стовбурі мозку і метаболічними зрушеннями. Можливо, це пов`язано з різноспрямованим характером змін в різних нейронах.

рецептори

Число в-блокатори в стовбурі мозку старих щурів зменшується, а ГАМК-рецепторів не змінюється в порівнянні з такими у молодих щурів (Maggi et al., 1979). Показано, що база ний рівень цАМФ і цГМФ в зрізах стовбура мозку 3-, 12-й 24-місячних щурів суттєво не відрізняється (Schmidt, Thornberry, 1978- Puri, Volicer, 1981).

Відзначено, що в звичайних умовах аденілатціклазную активність гомогенатов чорної субстанції, nucl. accumbens, зорового горбка щурів у віці 2-3 і 20-24 міс істотно не відрізняється (Govoni et al., 1977). Разом з тим активація аденілатциклази стовбура мозку під впливом катехоламінів в старості зменшується (Govoni et al., 1977) або не змінюється (Schmidt, Thornberry, 1978).

Певною мірою про зменшення числа відповідних рецепторів в стовбурі мозку свідчать дані Фролькіса і співр. (1972а) про те, що ефекти, які сходять впливів РФ стовбура мозку на спінальні мотонейрони у старих щурів блокувалися меншими дозами дігідроерготоксіна (150-200 мкг / кг маси тіла), скополамина (120-180 мкг / кг) і гліпіна (400-500 мкг / кг), ніж у дорослих тварин (відповідні дози: 320-400, 400-500 і 900- 1000 мкг / кг).

висхідні впливу

Численні дані про ослаблення електричних реакцій мозку (сумарною ЕЕГ, ВП) на зорові, слухові, соматосенсорні подразники дозволяють говорити про зниження активуючих впливів ретикулярної формації стовбура головного мозку в старості (Маньковський, Мінц, 1972).

Разом з тим Синицький (1976), вивчаючи пороги реакції пробудження в гіпокампі (синхронізація 0-хвиль) і мезенцефально формації (десинхронізація біострумів) при електростимуляції ретикулярних ядер покришки, показав, що у дорослих тварин цей ефект виникав при більш сильному роздратуванні, ніж у старих (в гіпокампі - при струмі 108 ± 2 мкА у перших і 44 ± 4мкАу друге, в мезенцефально формації - відповідно 566 ± 34 і 264 ± 40 мкА).

Відзначено, що у старих людей і тварин активація або пригнічення ЕЕГ при дії відповідних речовин (адреналіну, аміназину) розвиваються при дії менших доз, ніж у молодих (Фролькіс, 1970 Маньковський, Мінц, 1972- Синицький, 1976).

спадні впливу

При старінні відзначається нерівномірне зміна низхідних полегшують і гальмівних ретикуло-спинальних впливів.

Так, у старих щурів пороги полегшують ретикуло-спинальних впливів становили 0.60-0.94 В (в середньому 0.77 В), у дорослих - 0.36-0.56 В (в середньому 0.46 В). Відповідні величини для гальмівних впливів були 0.64-0.84 В (0.74 В) у старих і 0.37-0.47 В (0.42 В) - у дорослих тварин (Фролькіс та ін., 1972а).

Вплив різних структур стовбура на вегетативні показники зазнають неоднакові за величиною і характером зміни (рис. 59). Так, вазоактивні елементи довгастого мозку в області письмової пера в старості стають менш збудливими (пороги пресорних реакцій АТ становили 20 ± 4 мкА у дорослих кролів та 70 + 10 мкА у старих) (Фролькіс, Безруков, 1971).

Значне падіння збудливості структур довгастого мозку, через які замикається ряд важливих рефлекторних реакцій, може привести до зниження збудливості багатьох рефлексів на серцево-судинну систему, до скорочення діапазону виникають реакцій, до обмеження важливих адаптивних реакцій.

У той же час пороги пресорних впливів ретикулярних ядер моста і покришки середнього мозку були однакові: для моста - 60 ± 10 мкА у дорослих і 70 ± 20 мкА у старих, для покришки - 40 ± 10 мкА у тих і інших (Фролькіс, Безруков, 1971). Аналогічні дані отримані при аналізі зміни частоти дихання у відповідь на електростимуляцію відповідних структур стовбура.

Цими авторами відзначено, що мікроін`екціонное введення невеликої кількості А і АХ в ядра довгастого мозку, моста і середнього мозку було більш ефективним у старих тварин (рис. 61). Поєднання підвищення чутливості до катехоламінів зі зниженням їх синтезу в стовбурі мозку може мати адаптивне значення.

Відомо, що порушення при судорожному припадку, охоплюючи центральні нейрони блукаючого нерва, призводить до розвитку брадикардії. У старих кроликів в умовах розгорнутого судомного нападу брадикардія виникає рідше, ніж у дорослих (Фролькіс, 1970). Є підстави вважати, що істотні зміни настають і в дихальному центрі (Фролькіс, 1975б).

Змінюються реципрокні відносини між центрами вдиху і видиху, і це сприяє частому виникненню, навіть у здорових людей похилого віку, різних типів періодичного дихання. Зміни, що розвиваються при старінні в стовбурових структурах, призводять до суттєвих змін регуляції м`язової діяльності, до зниження м`язової працездатності, до зміни вегетативного гомеостазу та порушень його, до змін в активують впливах формації на діяльність кори головного мозку.

Наведені дані свідчать про те, що старіння мозку не повинно розглядатися як просте згасання його діяльності. Мозок старіє як складна система, в якій слабшають одні й активуються інші внутрішньоцентральні механізми. Звертає на себе увагу те, що завдяки різноскерованості змін різниця в електровозбудімості структур мозку в якійсь мірі нівелюється.

Це може сприяти виникненню віддавати, генералізованих реакцій. В процесі старіння морфологічні і метаболічні зрушення в різних структурах головного мозку виражені неоднаково.

Найбільша втрата нейронів відзначається в лобовій корі, значна в гіпокампі. Можливо, з цим пов`язано погіршення мнестичних і деяких інших вищих функцій головного мозку. У більшості вивчених структур стовбура мозку загибель нейронів не розпізнається, проте в ядрі блакитного плями і чорної субстанції зниження числа нейронів значно.

Можливо, з ізмененіямі.в блакитному плямі пов`язані не тільки зрушення у функціях, безпосередньо контрольованих цією областю мозку (наприклад, сон і його фази, деякі вегетативні функції), але також зрушення в інших областях мозку, які отримують афференти з цієї ділянки. У гіпоталамусі найбільш виражене зменшення числа нейронів відзначено в преоптической області і ядрах серединного узвишшя, з чим, ймовірно, пов`язано порушення репродуктивної функції в старості.

Структурні та метаболічні зміни в стовбурових структурах (в першу чергу, істотні зміни в обміні медіаторів) можуть привести до вікового погіршення функціонування не тільки власне стовбурових структур, але і утворень, які отримують відповідний вхід з нейронів стовбура (дофамінергічний - в гіпоталамусі і стриопаллидарной системі, серотоніцергіческій - в гіпоталамусі).

Зниження обміну катехоламінів в стовбурі може бути причиною вікового зниження реакцій на стресові впливу, може бути основою розвитку патологічних станів в похилому і старечому віці (депресивні стани, психози).

У старості при активації окремих структур мозку змінюється співвідношення різних компонентів складної реакції (рухових, респіраторних, гемодинамічних і ін.). Іншими словами, з віком змінюється характер центральної програми здійснення кінцевого пристосувального ефекту. Старіння характеризується наростаючим обмеженням зворотної аферентації з різних рецепторних приладів організму.

Поряд з цим чутливість структур мозку до ряду гуморальних факторів з віком наростає. Все це призводить до створення в мозку іншого «аферентного образу» про хід реалізації центральної програми, що може бути причиною наростання числа помилок у виконанні її. Старіючий мозок - це якісно інша, по-своєму нова функціональна система.