СтатьяSchizencephaly-c

Миелинизация в норме

Функция и структура миелина

Перед обсуждением процессов нормальной миелинизации в головном мозге человека необходимо понимать строение миелина и его функции в центральной нервной системе. Миелин имеется и в центральной, и в периферической нервных системах. В ЦНС он находится преимущественно в белом веществе (хотя некоторые его количества имеются и в сером), как раз придавая ему такой цвет. Миелин работает по типу электрического изолятора: скорость проведения потенциала действия возрастает в 10-100 раз по сравнению с немиелинизированными волокнами. Юлия Эдгар и Джессика Гарберн (2004) показали, что отсутствие главного белка миелина (PLP/DM20) в олигодендроцитах приводит к серьезным нарушениям аксонального транспорта у мышей с моделью наследственной спастической параплегией. Также было выяснено, что миелин, вероятно, играет роль в регуляции как состава ионов, так и объема жидкости вокруг аксона.

Миелинизация – процесс образования билипидного миелинового слоя вокруг аксона. Данный процесс обеспечивает в дальнейшем быструю передачу информации, необходимую для когнитивной, поведенческой, эмоциональной функций. Миелинизация начинается во время эмбрионального периода и продолжается после рождения.

Миелин является модифицированным расширением отростков олигодендроглиальных клеток. Олигодендроцит является ключевой клеткой в миелинизации ЦНС и является преобладающим типом нейроглии в белом веществе. Миелиновая оболочка состоит из множественных сегментов миелина, которые обвиваются вокруг аксона. Данная оболочка способна проводить потенциал действия с его увеличением по аксону благодаря перехватам Ранвье, которые представляют собой немиелинизированные участки, содержащие натриевые ионные каналы – они и ответственны за ускорение проведения ПД по аксону. Миелин также находится в некотором симбиозе с аксоном. Миелин участвует в метаболических превращениях своих компонентов и содержит большое количество миелиновых ферментов. Миелин также играет роль в переносе ионов, что способствует буферизации ионов вокруг аксона.

Один олигодендроцит может обеспечивать миелиновой оболочкой до 40 волокон. Миелин примерно на 70% состоит из липидного компонента и на 30% – из белкового. Основной белок миелина (MBP) составляет 30% от всей белковой фракции, протеолипидный белок (PLP) – 50%, а фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов – 4%. Липиды миелина в своем составе содержат холестерол, фосфолипиды, гликосфинголипиды.

Миелин и МРТ

Не существует МРТ методики или технологии, которая могла бы визуализировать напрямую миелиновый бислой. Миелин оценивается качественно на основании Т1- и Т2-ВИ, МР-спектроскопии, диффузно-тензорной визуализации (DTI). В клинической практике традиционная анатомическая визуализация является основой из-за своей легкости выполнения. Количественная оценка миелина может быть получена в многокомпонентном релаксационном (MCR или multicomponent relaxation) анализе. MCR-анализ – это объемно-взвешенное суммирование микроскопических компартментов воды. С помощью этого метода определяются два домена воды: медленно-релаксирующий домен, включающий свободную внутри- и внеклеточную воду, и быстро-релаксирующий домен, включающий в себя воду, заключенную в липидном бислое миелина.

На данный момент стандартные МРТ-последовательности не способны специфично подсчитывать количество миелина. Они позволяют оценить изменения в плотности и размерах аксонов, изменения в мембранной структуре, а именно содержание белков, липидов и воды. DTI – ненадежный показатель общего количества миелина, но все же дает информацию о его возможных изменениях.

Джеймс Баркович выделяет две отдельные популяции молекул воды, которые играют главную роль в формировании сигнала от миелина на МРТ – это те молекулы, которые находятся в миелиновой оболочке, и молекулы, находящиеся вне ее. На анатомических изображениях миелин имеет гиперинтенсивный сигнал по отношению к серому веществу на Т1- и гипоинтенсивный на Т2-ВИ. На Т1-ВИ гиперинтенсивность относительно коры определяется вероятнее всего наличием большого количества гликолипидов (особенно галактоцереброзидов) и холестерола в миелиновой оболочке. На Т2-ВИ гипоинтенсивность обусловлена уменьшенным содержанием воды.

Нормальная миелинизация

Основа формирования нормальной миелинизации изложенное Барковичем – ее начало на 5 месяце эмбрионального периода и продолжение в течение всей жизни. Миелинизация начинается с черепных нервов, что имеет смысл, поскольку чувствительность необходима для выживания. Так же стоит учитывать, что миелинизация структур происходит в направлении снизу вверх, от задних структур к передним и от центра к периферии. Логично, что ствол мозга и мозжечок миелинизируются раньше полушарий, а базальные ядра и таламус – раньше белого вещества. Кроме того, задняя ножка внутренней капсулы миелинизируется раньше передней, валик мозолистого тела раньше колена, а центральные участки лучистого венца – раньше субкортикальных регионов.

Профессор Серена Каунселл с коллегами описали миелинизацию у сильно недоношенных новорожденных и подтвердили миелинизацию червя мозжечка, вестибулярных ядер, ножек мозжечка, зубчатых ядер, медиального продольного пучка, медиальных коленчатых тел, субталамических ядер, нижних ядер оливы, вентролатеральных ядер таламуса, медиальной и латеральной петель, нижних холмов четверохолмия, а также клиновидного и тонкого пучков. Исследователи не обнаружили никаких новых сайтов миелинизации между 28 и 36 неделями, после чего снова появились новые миелиновые участки в задней ножке внутренней капсулы, лучистом венце и кортикоспинальных трактах предцентральной и постцентральной извилины.

Гистологические исследования демонстрируют миелинизацию при рождении в стволе мозга, белом веществе мозжечка и задней ножке внутренней капсулы с распространением на таламус и базальные ганглии.

Профессор Берд с коллегами проанализировали 60 пациентов и обнаружили значительные различия в скорости и начале появления изменений, связанных с миелинизацией. Исследователи изучали сайты-маркеры для определенных возрастов при определении нормального миелина. Так, при рождении наблюдалась миелинизация задней ножки внутренней капсулы, ножек мозжечка и лучистого венца вокруг центральной борозды. Исследователи снова последовательно подтвердили сроки миелинизации: в задней ножке раньше передней, валик мозолистого тела раньше колена, а центральные участки лучистого венца – раньше субкортикальных регионов у всех субъектов.

Томас Паус (2001) описал 3 паттерна развития, наблюдаемые в отношении дифференциации серого-белого вещества в первые 12-24 месяца жизни.

  • младенческий паттерн – менее чем за 6 месяцев; картина, противоположная картине взрослого мозга,
  • изометрический паттерн (8-12 месяцев), в котором наблюдается плохая дифференциация между серым и белым веществом
  • ранний взрослый паттерн (более 12 месяцев), в которых сигнал от серого вещества выше, чем от белого, на Т2-ВИ и ниже на Т1-ВИ.

Валик мозолистого тела миелинизируется примерно к 3 месяцу, тело – к 4-5 месяцу, а колено – к 6 месяцу. На протяжении развития (в первый год) наблюдаются изменения и в форме, и в толщине. У новорожденного утолщение начинается с колена (со 2-3 месяца), затем утолщается валик (с 5-6 месяца), достигая толщины колена к 7 месяцу. Мозолистое тело увеличивается до 12 месяца. На Т1-ВИ валик мозолистого тела имеет повышенную интенсивность сигнала в 4 месяца, когда как колено – в 5-6 месяцев.

Терминальные зоны миелинизации

Последней зоной миелинизации на МРТ является перитригональная зона. Эта область поддерживает постоянную гиперинтенсивность на T2-ВИ, но не интенсивнее серого вещества. Параццини с коллегами описали терминальные зоны миелинизации в лобно-теменных субкортикальных регионах. Было показано, что данная область характеризуется гиперинтенсивным сигналом на Т2-ВИ в течение первых 36-40 месяцев жизни. Что касается идиопатической задержки развития, Маричич с коллегами изучили 93 ребенка и не обнаружил определенных доказательств корреляции между идиопатической задержкой развития и задержкой при миелинизации на Т2-взвешенных изображениях.

МРТ-картина миелинизации в разные возрастные промежутки (до 2 лет) — обзорная таблица

Возраст (месяцы)Интенсивность на Т1ВИИнтенсивность на Т2ВИИнтенсивность на FlairDTI
Момент рождения;up arrow 1 1 Продолговатый мозг;
up arrow 1 1 Дорсальная часть моста;
up arrow 1 1 Нижние и верхние ножки мозжечка;
up arrow 1 1 Средний мозг; ­
up arrow 1 1 Вентролатеральная часть таламуса; ­
up arrow 1 1 Задняя ножка внутренней капсулы; ­
up arrow 1 1 Семиовальный центр; ­
up arrow 1 1 Зрительные нервы, тракты и лучистость;
down arrow Продолговаты мозг;
down arrow Дорсальная часть моста;
down arrow Средний мозг;
down arrow Перироландова извилина;
down arrow Верхние и нижние ножки мозжечка;
down arrow Вентролатеральная часть таламуса;
down arrow Глубокое затылочное, лобное, височное БВ;up arrow 1 1 Тракты центрального БВ; ­
up arrow 1 1 Все мозжечковые ножки; ­
up arrow 1 1 Медиальная петля и медиальный продольный пучок;
up arrow 1 1 Кортикоспинальные тракты; ­
up arrow 1 1 Ножки мозга; ­
up arrow 1 1 Внутренняя капсула и лучистый венец;­
up arrow 1 1 Поясок и свод; ­
up arrow 1 1 Мозолистое тело; ­
up arrow 1 1 Передняя комиссура; ­
up arrow 1 1 U-волокна;
down arrow Периферическое БВ;
2­up arrow 1 1 Глубокое БВ;
up arrow 1 1 Передняя ножка внутренней капсулы;
down arrow Средние ножки мозга;
down arrow Задняя ножка внутренней капсулы;
down arrow Семиовальный центр;
down arrow Зрительные тракты;
up arrow 1 1 ­Глубокое затылочное, лобное, височное БВ;Фракционная анизотропия периферического белого вещества сильно повышена
4up arrow 1 1 Весь мозжечок; ­
up arrow 1 1 Валик мозолистого тела;
down arrow Зрительная лучистость;
down arrow Шпоровая борозда;
down arrow Дорсальная часть моста;
down arrow Средние ножки мозжечка;
down arrow Задняя ножка внутренней капсулы;
­up arrow 1 1 Периферическое БВ; ­
up arrow 1 1 Нижний лобно-затылочный пучок;
up arrow 1 1 Нижний продольный пучок;
up arrow 1 1 Субкортикальные U-волокна;
up arrow 1 1 Большие и малые щипцы (инвертированная V-форма);
6­ up arrow 1 1 Все мозолистое тело;down arrow Валик мозолистого тела;
down arrow Вентральная часть моста;
down arrow Зрительная лучистость;
down arrow Семиовальный центр;
down arrow Мозолистое тело;
Определяется сильное выделение малых и больших щипцов;
8up arrow 1 1­ Субкортикальные U-волокна;down arrow Передняя ножка внутренней капсулы;
down arrow Все мозолистое тело;
down arrow Передняя ножка внутренней капсулы;Большие щипцы приобретают U-форму;
12­up arrow 1 1 Лобные и височные субкортикальные U-волокна Головной мозг приобретает картину взрослого мозга на Т1ВИ;down arrow Глубокое БВ мозжечка;
down arrow Ранние затылочные субкортикальные U-волокна;
down arrow Височное центральное БВ;
down arrow Глубокое затылочное БВ;up arrow 1 1 Верхний продольный пучок;
up arrow 1 1 Области пересечения волокон;
18Минимальные изменения;down arrow Субкортикальные  U-волокна затылочных полюсов
down arrow Все задняя черепная ямка
down arrow Глубокое лобное БВ;
down arrow Субкортикальное лобное БВ;
Повышение ФА и утолщение трактов по всему мозгу;
24Минимальные изменения;down arrow Субкортикальные  U-волокна лобных и височных полюсов;down arrow Глубокое височное БВ;
down arrow Субкортикальное лобное БВ;
Повышение ФА и утолщение трактов по всему мозгу;
ОстальноеТ1ВИ мало информативны после 1-го года жизни;Периатриальные терминальные зоны могут оставаться гиперинтенсивными в течение второй декады;Субкортикальные  U-волокна в височных полюсах остаются гиперинтенсивными после 24 месяца жизни;Карта ФА приобретает картину взрослого мозга к 48 месяцу;

down arrow – Интенсивность МР-сигнала снижена относительно коры, up arrow 1 1– Повышение МР-сигнала относительно коры, ФА – фракционная анизотропия