Морфологические исследования зависимости структуры головного мозга (поле IV) от степени поражения вирусом простого герпеса (ВПГ) и построение по полученным данным математической модели заболевания

Страница 5

Энцефалиты, вызванные ВПГ, имеют неблагоприятное течение и дают смертельные исходы в 50-90% случаев. Смерть может наступить на 7-20-й день болезни. Описан случай, когда смерть наступила через год от начала заболевания и была обусловлена подострым или рецидивирующим характером течения процесса. Остаточные явления, часто в виде тяжелых поражений ЦНС., остаются примерно у 50% переболевших.

Герпетический энцефалит у детей, как правило, протекает с бурной энцефалитической реакцией, почти обязательными судорогами и нарушением сознания. Меннигеальный синдром выражен относительно слабо, лишь в отдельных случаях наблюдается умеренная воспалительная реакция. Не отмечается прямой зависимости между выраженностью общеинфекционных проявлений и глубиной энцефалитических нарушений. Нормализация температуры еще не свидетельствует о регрессе инфекционного процесса. Раннее развитие коматозного состояния - неблагоприятный признак.

Патогенез герпетических энцефалитов в разных возрастных группах также различен. Так, у детей и молодых людей герпетический энцефалит- результат первичной инфекции. При этом экзогенный вирус проникает в ЦНС по нервным волокнам из первичного очага (например, по ольфакторному пути). В то же время большинство взрослых к моменту развития герпетического энцефалита имеют клинические или серологические признаки герпетической инфекции с поражениями различной локализации (например, кожи или слизистых), У этих больных поражение ЦНС может быть следствием реактивации латентного ВПГ и его последующего проникновения в ЦНС по нервным волокнам из первичного очага инфекции, длительное время находящегося в латентном состоянии непосредственно в ЦНС.

Диагностика герпетических поражений ЦНС и ПНС наиболее сложна. Она основывается на комплексном обследовании больного с целью выделения ВПГ из спинномозговой жидкости или биоптата мозга и на обнаружении внутримозгового синтеза антител к ВПГ, прежде всего вирусспецифических иммуноглобулинов, или нарастания титра антител к ВПГ в динамике заболевания.

Для ранней диагностики герпетического энцефалита наряду со специфическими методами экспресс-диагностики рекомендуется использовать неинвазивные пара- клинические методы исследования - электроэнцефалографию и компьютерную томографию.

Рис. 1. Схема структуры вириона ВПГ (гликопротеиды внешней оболочки): gB - ответствен за инфекционность; g.D - ответствен за инфекционность и индукцию нейтрализующих антител; gC - связывается с СЗb компонентом комплемента; gE - связывается с Fc - фрагментом иммуноглобулинов класса G; gG - по-видимому, ответствен за специфический серологический ответ (так как имеет небольшую перекрестную реактивность у ВПГ первого и второго типов); VP5 - основной белок капсида; VR16 - входит в состав оболочки; ДНК - геном ВПГ

ГЛАВА 2. Методика исследований.

2.1. Гистологические препараты.

В работе использовались препараты головного мозга (лобный полюс поле 4). Для получения подобных препаратов используется два основных метода изготовления срезов: заливка мозга в парафин и замораживание. Так как мозг содержит от 70 ( в волокнах ) до 80% воды ( в клетках ), то его нужно обезвоживать, заменяя воду заливочным материалом. Для удаления воды можно использовать соединения, обладающие большим сродством к ней ( например, этанол ). Чтобы свести повреждение ткани до минимума, эти соединения используют в возрастающих концентрациях. Тем не менее при обработке мозг уменьшается в объеме почти на 7%.

Затем переходят к просветлению и пропитыванию тканей. Для просветления используют вещества, смешивающиеся как с парафином, так и со спиртом, например ксилол, в который помещают кусочек ткани, вынув его из спирта; при этом ткань несколько раз переносят в свежие порции ксилола, пока весь спирт не замещается ксилолом. Затем ткань помещают в жидкий парафин, в котором она остается до тех пор, пока весь ксилол не будет замещен парафином; этот этап называют пропитыванием. После того как блок затвердеет, залитый мозг готов для изготовления срезов. Для обычного исследования в световом микроскопе толщина срезов не должна превышать 5-8 мкм.

Другой метод- приготовление замороженных срезов занимает гораздо меньше времени, чем изготовление парафиновых срезов. Для их изготовления мозг обрабатывают растворами формалина с сахорозой в возрастающих концентрациях. В целом замороженные срезы менее удобны, чем парафиновые, так как кристалики льдаа повреждают ткань. Замороженные тткани не удается нарезать так же тонко, и толщина приготовленных из них срезов обычно достигает 10 мкм.

Поскольку различные компаненты живых клеток имеют сходные опттические плотности, все они уменьшают амплитуду проходящих через них световых волн примерно в одинаковой степени, так что ни один из них не кажется темнее или светлее других. Поэтому для создания достаточного контраста между разными компанентами клеток и тканей, позволяющего исследовать их в обыкновенном световом микроскопе, используют метод окрашивания. Красители поглощаются разными компанентами клеток и тканей в различной степени и могут создавать контрастность различными способами. Обычно используют два красителя: сначала одним окрашивают часть компанентов в один цвет, а затем другим окрашивают остальные компаненты в контрастный цвет.

2.2. Система анализа изображений.

Основными методами исследования нервных тканей являются удаление, стимуляция, электрическая регистрация, химический и гистологический анализ. Например:

а) Расположение нервных структур, отвечающих за определенное поведение, может быть установлено путем максимального удаления участков мозга, при котором это поведение сохраняется, и/или путем минимального удаления, при котором оно исчезает. Той же цели может служить и функциональная блокада нервных центров.

б) Нервный субстрат реакции можно проанализировать путем нахождения области и максимальных параметров электрической и химической ее стимуляции, вызывающих такую же реакцию.

в) Электрическая активность, сопровождающая поведенческий акт, может отражать процессы, важные для его реализации. Электрофизиологические методы могут использоваться для выявления распространения афферентных импульсов в мозге, активности, предшествующей возникновению внешней реакции, или для соотнесения вероятности и/или величины поведенческой и электрической реакции.

г) Активация и возможная модификация нервных цепей, вызванная обучением, может отражаться в локальных изменениях метаболизма медиаторов, нуклеиновых кислот и белков.

д) Гистологическое описание позволяет качественно охарактеризовать структуру ткани и получить ее количественные характеристики, что позволяет строить математические модели по различным функциональным процессам в исследуемой ткани.

2.2.1.Основы математической обработки изображений.

Важную роль в гистологическом исследовании играет анализ изображений. Геометрические измерения анализа изображения появились из основных понятий стереологии [16], поэтому они активно используют понятия и методы этой науки. Основными геометрическими понятиями являются площадь, периметр, центр масс, моменты инерции и ориентация объекта. Изображение в памяти вычислительной техники дискретно и представляет набор пикселов, что вносит определённые поправки в измерения. Алгоритмы вычисления площади и периметра описываются на модели дискретизации [3]. В соответствии с этой моделью любая плоская непрерывная кривая представляется на дискретном растре с шагом дискретизации h множеством точек растра, для которых выполняется одно из следующих условий:

1) расстояние от точки растра до ближайшей точки пересечения кривой с некоторой линией растра, проходящей через эту точку меньше 0,5h.

2) если это ближайшее расстояние равно 0.5h, то есть кривая пересекает линию растра ровно по середине, говорят, что кривая содержит точку неопределённости и любая из них включается в дискретное представление кривой.

Чтобы избежать трудоёмкого просмотра контурных точек, для вычисления площади используют теорему Пика [3]: площадь произвольного треугольника со всеми вершинами в узлах ортогональной решетки равна сумме числа точек растра, лежащих внутри многоугольника и половины числа контурных точек, уменьшенной на единицу: