Цитометрические параметры нейронов коры больших полушарий головного мозга при COVID-19

Введение. За последние четыре года новая коронавирусная инфекция COVID-19 поразила около 676 млн чел., из которых больше 6 млн умерло. В России за этот же период переболело около 22 млн чел., из которых 396 тыс. умерло [1]. В настоящее время новая коронавирусная инфекция не исчезла совсем: в отдельных странах продолжают регистрироваться вспышки заболеваемости новыми штаммами. В России на начало марта 2023 г. зарегистрировано около 10 тыс. случаев [1].

Несмотря на то что основным органом, который поражается вирусом SARS-CoV-19 (возбудитель COVID-19), являются легкие, в литературе описаны случаи поражения и других органов, в т.ч. и головного мозга [2–5]. Авторы многочисленных публикаций, посвященных COVID-19, утверждают, что в пато- логический процесс вовлекаются не только паренхима головного мозга, но и сосуды, оболочки. Также отмечается поражение черепных и периферических нервов [2–7].

В остром и продромальном периодах больные предъявляют, помимо основных, жалобы неврологического характера: подавленность, утомляемость, невозможность сосредоточиться, тревогу, головную боль, головокружение, расстройство обоняния и вкуса. Развитие неврологической симптоматики у больных может быть связано с острым нарушением мозгового кровообращения, регионарным воспалением, венозным застоем, отеком, гипоксией мозга, повышением интракраниального давления. Многие исследователи отмечают проникновение вируса в нервную ткань головного мозга [4–6].

Высокая летальность, многофакторность и сложный патогенетический механизм развития COVID-19 позволяют утверждать, что вирус представляет угрозу для всей нервной системы. Полное понимание патогенеза неврологических нарушений при новой коронавирусной инфекции все еще отсутствует, хотя база знаний продолжает пополняться.

Цель исследования. Изучить цитометрические показатели нейронов теменно-затылочной области коры головного мозга больных, умерших от новой коронавирусной инфекции COVID-19.

Материалы и методы. Исследование было проведено на аутопсийном гистологическом материале головного мозга 20 пациентов, умерших от диагностированной новой коронавирусной инфекции COVID-19. Средний возраст умерших составил 65,69±16,19 года (от 39 до 88 лет). Для сравнения были взяты образцы теменно-затылочной области коры головного мозга людей, умерших от ишемического инфаркта (8 чел.), средний возраст которых составил 72,30±9,78 года.

Исследуемый материал подготавливали по стандартной гистологической методике: фиксировали в 10 % нейтральном забуферен-ном формалине, затем заливали в парафиновые блоки с последующей окраской срезов ге-матоксилин-эозином. После получения результатов патологоанатомического и гистоло- гического исследований ретроспективно анализировали материалы историй болезни.

Морфометрию проводили с помощью исследовательского микроскопа Levenhuk Med 900, фотовидеокамеры для микроскопа Levenhuk M800 Plus и программного обеспечения Levenhuk Lite. В процессе изучения гистопрепаратов измеряли площадь сечения (мкм2) ядер и цитоплазмы нейронов пирамидного и ганглионарного слоев коры теменно-затылочной зоны; для оценки функциональной активности нейронов определяли их ядерно-цито-плазматическое отношение (ЯЦО, %).

Статистическую обработку полученных данных проводили в программе Statistica 10.0 (USA, Statsoft.Inc.). Данные представлены в виде среднего арифметического значения и стандартной ошибки среднего (М±m). Значимыми считали отличия при р<0,05. Все результаты были проверены на соответствие закону о нормальном распределении, ввиду чего был использован критерий Манна – Уитни.

Результаты и обсуждение. Все исследуемые пациенты имели клинически подтвержденную двухстороннюю вирусную (SARS-CoV-19) пневмонию (тяжелое течение), 40,2 % пациентов (8 из 20 чел.) имели интоксикационный синдром, у отдельных пациентов отмечалась сопутствующая патология: тромбоэмболический синдром, ишемическая болезнь сердца, цирроз печени, синдром поли-органной недостаточности. Помимо основных, характерных для новой коронавирусной инфекции COVID-19 симптомов, все пациенты имели неврологические симптомы, такие как тревога, депрессия, нарушение когнитивных функций, тремор конечностей, нарушение обоняния, вкуса, дискоординация движений, атаксия, головная боль, снижение артериального давления в ортостазе. При усиливающейся интоксикации, гипертермии и гипоксии у пациентов наблюдались галлюцинации, бред, нарушение ориентации в пространстве.

Микроскопическая картина теменно-затылочной области коры головного мозга умерших от новой коронавирусной инфекции характеризовалась полнокровием сосудов микро-циркуляторного русла, единичными петехиальными кровоизлияниями, местами – диапе- дезом эритроцитов при целостной сосудистой стенке (рис. 1). Определялись периваскулярный отек и глиальная периваскулярная инфильтрация (рис. 2). Перикарионы нейронов коры местами деформированы, ядра сморщены, вокруг – перицеллюлярный отек. В верхней части молекулярного слоя коры на некоторых участках отмечались скопления ге- матоксилиновых шаров (рис. 1). В группе больных, умерших от ишемического инфаркта, патоморфологическая картина была типична для данного вида патологии: наблюдались перицеллюлярный отек, сморщивание перикарионов, глиальная реакция. Значимых сосудистых изменений (диапедеза, кровоизлияний) не обнаружено.

Рис. 1. Участок теменно-затылочной доли головного мозга:

1 – гематоксилиновые шары, 2 – стенка сосуда с диапедезом эритроцитов, 3 – периваскулярный отек. Окраска гематоксилин-эозином, ×600

• Fig. 1. Parieto-occipital lobe:

• 1    – amylaceous corpuscles, 2 – vessel wall with erythrocyte diapedesis, 3 – perivascular edema.

Рис. 2. Полнокровие сосудов, периваскулярный отек, глиальная периваскулярная инфильтрация. Окраска гематоксилин-эозином, ×600

Fig. 2. Vascular congestion, perivascular edema, glial perivascular infiltration. H&E staining, ×600

Площадь ядер нейронов пирамидного слоя коры теменно-затылочной области головного мозга умерших от COVID-19 составляла 39,10±19,81 мкм2, а площадь цитоплазмы данных нейронов – 91,67±47,72 мкм2, тогда как площадь ядер аналогичных нейронов коры умерших от ишемического инфаркта была несколько меньше и составляла 31,84±3,61 мкм2, а их цитоплазма имела пло- щадь 72,67±21,07 мкм2 (табл. 1). Несмотря на то что размеры ядер и цитоплазмы больных второй группы были меньше, эти различия не достигали статистической значимости в отличие от ЯЦО. Так, ЯЦО пирамидных нейронов больных с COVID-19 (0,43±0,10) было меньше, чем ЯЦО пирамидных нейронов больных с ишемическим инфарктом (0,47±0,14) (р<0,05).

Таблица 1

Table 1

Цитоморфологические характеристики нейронов теменно-затылочной области коры больших полушарий пациентов, умерших от COVID-19 и умерших от ишемического инфаркта

Cytomorphological characteristics of neurons in the parietal-occipital lobe of the cerebral cortex in patients who died of COVID-19 or cerebral infarction

Нейроны Neurons	Показатель Parameter	Умершие от COVID-19 Died of COVID-19	Умершие от инфаркта Died of cerebral infarction
Нейроны пирамидного слоя Pyramidal neurons	Площадь сечения ядра, мкм2 Nuclear cross section area, μm2	39,10±19,81	31,84±3,61
	Площадь сечения цитоплазмы, мкм2 Cytoplasm cross section area, μm2	91,67±47,72	72,67±21,07
	Ядерно-цитоплазматическое отношение, % Nuclear-cytoplasmic ratio, %	0,43±0,10*	0,47±0,14
Нейроны ганглионарного слоя Ganglionic neurons	Площадь сечения ядра, мкм2 Nuclear cross section area, μm2	33,48±11,58	30,60±8,41
	Площадь сечения цитоплазмы, мкм2 Cytoplasm cross section area, μm2	95,70±30,66	93,92±37,97
	Ядерно-цитоплазматическое отношение, % Nuclear-cytoplasmic ratio, %	0,40±0,31*	0,35±0,11

Примечание. * – статистически значимые различия между группами (р<0,05).

Note. * – the differences are statistically significant (p<0.05).

Размер ядер нейронов ганглионарного слоя коры теменно-затылочной области головного мозга умерших от COVID-19 составлял 33,48±11,58 мкм2, а среднее значение площади их цитоплазмы – 95,70±30,66 мкм2, при этом площадь ядер аналогичных нейронов коры головного мозга пациентов, умерших от ишемического инфаркта, была статистически незначимо меньше и составляла 30,60± ±8,41 мкм2, а их цитоплазма имела площадь

93,92±37,97 мкм2. Значения ЯЦО имели некоторые статистические различия. Так, ЯЦО ганглионарных нейронов больных COVID-19 (0,40±0,31) было статистически значимо (р<0,05) больше по сравнению с ЯЦО ганглионарных нейронов больных с ишемическим инфарктом (0,47±0,14). В целом цитометрические показатели нейронов ганглионарного и пирамидного слоев коры теменно-затылочной области больших полушарий мозга больных новой коронавирусной инфекцией и пациентов с ишемическим инфарктом не показали статистически значимых различий.

К настоящему времени сформировались представления о двух направлениях повреждения головного мозга при развитии новой коронавирусной инфекции – внедрение вируса в нейроны путем ретроградного транспорта через обонятельный или блуждающий нервы или проникновение в головной мозг при повреждении эндотелия гематоэнцефалического барьера (гематогенный путь). Полученные нами данные морфометрии подтверждают путь гематогенного инфицирования нейронов, о чем свидетельствуют выявленные перивазальные инфильтраты, диапедез и петехиальные кровоизлияния. Данный механизм может реализовываться посредством взаимодействия вируса SARS-CoV с рецепторами ACE2, экспрессирующимися на эндотелии кровеносных капилляров [9–15]. В то же время некроз и апоптоз нейронов, более характерный для их вирусного повреждения, выявлялся в незначительной степени. Наличие гематоксилиновых шаров в некоторых участках молекулярного слоя коры свидетельствует о значительных гипоксических повреждениях головного мозга при развитии коронавирусной инфекции. Многие исследователи указывают на развитие эндотелиальной дисфунк- ции при COVID-19, что в первую очередь связано с острым респираторным дистресс-син-дромом и гипоксией, системной воспалительной реакцией и цитокиновым штормом. В свою очередь эндотелиальная дисфункция приводит к тканевой гипоксии, что и обусловливает повреждение нейронов вследствие нехватки кислорода [7, 16–19]. Выявленную тенденцию к увеличению размеров тел и ядер нейронов пирамидного и ганглионарного слоев теменно-затылочной области коры больших полушарий у больных новой коронавирусной инфекцией, по-видимому, можно объяснить некоторым набуханием перикарионов в связи с гипоксическим воздействием. Об этом же свидетельствуют и результаты исследования А.С. Бабкиной и соавт. [20].

Заключение. Изложенное выше позво ляет заключить, что новая коронавирусная инфекция COVID-19 в коре больших полушарий преимущественно воздействует на сосуды микроциркуляторного русла, вызывая нарушение их проницаемости и развитие геморрагий. Поражение нейронов коры больших полушарий менее выражено и не имеет какой-либо специфической патоморфологической картины, что соответствует картине длительного ишемического воздействия на серое вещество головного мозга.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования: Слесарева Е.В.

Литературный поиск, участие в исследовании, работа с историями болезней, клинический анализ: Никишин К.Е.

Гистологическое исследование и морфометрия: Кузнецова Т.И., Гаджиарсланова М.М., Власова А.А.

Статистическая обработка данных: Кузнецова Т.И., Гаджиарсланова М.М., Власова А.А.

Анализ и интерпретация данных: Слесарева Е.В.

Написание и редактирование текста: Кузнецова Т.И., Слесарева Е.В.