Макарьева Любовь Михайловна.
Омск.
Lyubov' M Makar'eva.
Omsk.
Коржук Михаил Сергеевич – доктор медицинских наук, профессор.
Омск; Санкт-Петербург.
Mikhail S Korzhuk – Doct. Med. Sci., Prof.
Omsk, St. Petersburg.
Акулинин Виктор Александрович – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии.
ул. Ленина, 12, Омск, 644099.
Viktor A Akulinin – Doct. Med. Sci., Prof., head of histology, cytology and embryology department of Omsk State Medical University.
Lenina ul., 12, Omsk, 644099.
Степанов Сергей Степанович – доктор медицинских наук.
Омск.
Sergei S Stepanov – Doct. Med. Sci.
Omsk.
Шоронова Анастасия Юрьевна.
Омск.
Anastasiya Yu Shoronova.
Omsk.
Авдеев Дмитрий Борисович – кандидат ветеринарных наук, доцент.
Омск.
Dmitrii B Avdeev – Cand. Veterinar. Sci., Assoc. Prof.
Omsk.
Цель исследования – изучить изменения нейронов, глиоцитов и структур системы межнейронной коммуникации (дендритов, терминалей) слоя V сенсомоторной коры (СМК) головного мозга половозрелых белых крыс после двусторонней перевязки общих сонных артерий (ПОСА).
Материал и методы. Острую / хроническую неполную ишемию головного мозга моделировали на белых крысах Wistar путем ПОСА. Мозг фиксировали путем перфузии. Проводили сравнительную гистологическую, иммуногистохимическую и морфометрическую оценку соответствующих структур в норме (n=6), через 1, 3, 7, 14 и 30 сут после ПОСА (n=30). Использовали окраски по Нисслю и гематоксилинэозином, иммуногистохимические реакции на NSE, MAP-2, p38, GFAP и IBA1. Определяли численную плотность пирамидных нейронов, астроцитов, олигодендроцитов, микроглиоцитов и относительную площадь р38-позитивного материала (терминали синапсов). Проверку статистических гипотез проводили с помощью непараметрических методов в программе Statistica 8.0.
Результаты. ПОСА приводила к появлению в слое V СМК деструктивно измененные темных, гипохромных, вакуолизированных нейронов и клеток-теней. Эти изменения сопровождались уменьшением общей численной плотности пирамидных нейронов, гипергидратацией нейропиля (отростков дендритов, астроцитов и синапсов), а также выраженной реакцией (гипертрофией, пролиферацией) всех нейроглиальных типов клеток. Через 1 сут после ПОСА появление нейронов как с обратимыми, так и с необратимыми изменениями сопровождалось увеличением в нейропиле слоя V СМК крыс относительной площади зон отека-набухания до 14,5 (10,6–16,4)%, контроль – 7,2 (6,9–7,5)%. Максимальное содержание деструктивно измененных нейронов (25%) выявлено в слое V СМК крыс через 1 сут после ишемии. Общая численная плотность нейронов слоя V СМК через 30 сут уменьшилась на 27,9% (Mann-Whitney U Test; p=0,0001). В зонах скопления поврежденных нейронов увеличивалось содержание астроцитов, микроглиоцитов и олигодендроцитов. Нейроглиальный индекс в контроле составлял 1,30, через 3 сут – 1,37, 7 сут – 1,50, 14 сут – 1,63 и 30 сут – 1,30. Максимальное увеличение численной плотности микроглиоцитов отмечено через 1 сут (Mann-Whitney U Test; p=0,001), олигодендроцитов – чрез 7 сут после ПОСА (Mann–Whitney U Test; p=0,02). По данным иммуногистохимического типирования р38, выявили два пика относительной площади терминалей – в остром периоде (1-е и 3-и сут) и через 30 сут. Эти количественные изменения происходили на фоне сначала увеличения (на 1-е и 3-и сут), а затем уменьшения степени гидратации нейропиля. Отрицательные статистически значимые сильные связи выявлены через 3 сут (R=-0,90) и 7 сут (R=-0,70) после ПОСА. Это можно объяснить гидропическими изменениями терминалей (деструкцией синапсов по светлому типу). Общая численная плотность терминалей нейропиля в сравнении с контролем (157500±20500 на 1 мм2) через 3 сут после ПОСА в слое V белых крыс уменьшалась до 102300±19400 (на 35,0%), а через 30 сут – частично восстанавливалась до 135000±27100 (24,4%).
Заключение. Таким образом, после ПОСА в слое V белых крыс на фоне сохранения значительной части пирамидных нейронов и компенсаторной реорганизации нейроглиальных взаимоотношений были выявлены деструктивные и компенсаторно-восстановительные изменения структур межнейронной коммуникации.
The aim of research was to study changes in neurons, gliocytes and structures of the interneuronal communication system (dendrites, terminals) of the mature white rat sensorimotor cortex (SMC) layer V after the common carotid artery (CCA) bilateral ligation.
Material and methods. Acute/chronic incomplete cerebral ischemia was simulated in white Wistar rats by the CCA bilateral ligation. The brain was fixed by perfusion. A comparative histological, immunohistochemical and morphometric evaluation of the related structures in the norm (n=6), and in 1, 3, 7, 14 and 30 days after the common carotid artery bilateral ligation (n=30) was carried out. Nissl and hematoxylin-eosin stains, immunohistochemical reactions for NSE, MAP-2, p38, GFAP and IBA1 were used. The numerical density of pyramidal neurons, astrocytes, oligodendrocytes, microgliocytes and the relative area of p38-positive material (synapse terminals) were determined. Statistical hypotheses were tested by nonparametric methods using Statistica 8.0 program.
Results. CCA bilateral ligation led to the appearance of destructively altered dark, hypochromic, vacuolated neurons and shadow cells in layer V of the SMC. These changes were accompanied by a decreased overall numerical density of pyramidal neurons, hyperhydration of the neuropil (processes of dendrites, astrocytes, and synapses), and a pronounced reaction (hypertrophy, proliferation) of all neuroglial cell types. One day after the CCA bilateral ligation, the appearance of neurons with both reversible and irreversible changes was accompanied by an increase in the layer V relative area of edema-swelling zones in the neuropil of the rat SMC up to 14.5 (10.6– 16.4) %, in control – 7.2 (6.9–7.5) %. The maximum content of destructively altered neurons (25%) was found in the rat SMC layer V one day after ischemia. The total number density of neurons in layer V of the SMC decreased by 27.9% after 30 days (Mann–Whitney U Test; p=0.0001). In the areas of damaged neuron accumulation, the content of astrocytes, microgliocytes, and oligodendrocytes increased. The neuroglial index in the control group was 1.30; it was 1.37 in 3 days, it was 1.50 in 7 days, it was 1.63 in 14 days, and it was 1.30 in 30 days. The maximum increase in the number density of microgliocytes was noted after 1 day (Mann–Whitney U Test; p=0.001), oligodendrocytes – 7 days after CCA ligation (Mann–Whitney U Test; p=0.02). According to the data of immunohistochemical typing of p38, two peaks of the relative area of the terminals were revealed: in the acute period (days 1 and 3) and after 30 days. These quantitative changes were first associated with an increase (on the 1st and 3rd day) and then a decrease in the degree of the neuropil hydration. Negative statistically significant strong correlations were detected in 3 days (R=-0.90) and 7 days (R=-0.70) after CCA ligation. This can be explained by hydropic changes in the terminals (destruction of synapses according to the light type). The total numerical density of neuropil terminals decreased to 102300±19400 (by 35.0%) in 3 days after CCA ligation in layer V of white rats and partially recovered to 135000±27100 (24.4%) after 30 days, compared to the animals of the control (157500±20500 per 1 mm2).
Conclusion. Thus, the CCA ligation resulted in destructive and compensatory-restorative changes in the structures of interneuronal communication associated with preservation of a significant part of pyramidal neurons and compensatory reorganization of neuroglial relationships in layer V of white rats.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.