anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2024-13-2-46-53anatomy-1940Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSМорфофункциональные изменения моторной коры головного мозга при экспериментальном сахарном диабете 1 типаMorphofunctional changes in cerebral motor cortex in experimental type I diabetes mellitushttps://orcid.org/0000-0001-5351-6105СмирновА. В.SmirnovA. V.

Смирнов Алексей Владимирович – д-р. мед. наук, профессор, зав. кафедрой патологической анатомии

пл. Павших Борцов, 1, Волгоград, 400066

Aleksei V. Smirnov – Doct. Sci. (Med.), professor, head of the Department of Pathologic Anatomy

pl. Pavshikh Bortsov, 1, Volgograd, 400066

alexeysmirnov.volggmu@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7574-3923ТюренковИ. Н.TyurenkovI. N.

Тюренков Иван Николаевич – член-корр. РАН, д-р. мед. наук, профессор, зав. кафедрой фармакологии и биофармации

Волгоград

Ivan N. Tyurenkov – corresponding member of RAS, Doct. Sci. (Med.), professor, head of the Department of Pharmacology and biopharmacy

Volgograd

fibfuv@mail.ruБисинбековаА. И.BisinbekovaA. I.

Бисинбекова Айслу Ильнуровна - ассистент кафедры патологической анатомии

Волгоград

Aislu I. Bisinbekova – assistant of the Department of Pathologic Anatomy

Volgograd

aandm08@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4694-3066БакулинД. А.BakulinD. A.

Бакулин Дмитрий Александрович – канд. мед. наук, доцент кафедры фармакологии и биоинформатики

Волгоград

Dmitrii A. Bakulin – Cand. Sci. (Med.), associate professor of the Department of Pharmacology and bioinformatics

Volgograd

mbfdoc@gmail.comВолгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский медицинский научный центрVolgograd State Medical University; Volgograd Medical Research CenterВолгоградский медицинский научный центрVolgograd Medical Research Center2024040720241324653Copyright © Смирнов А.В., Тюренков И.Н., Бисинбекова А.И., Бакулин Д.А., 20242024Смирнов А.В., Тюренков И.Н., Бисинбекова А.И., Бакулин Д.А.Smirnov A.V., Tyurenkov I.N., Bisinbekova A.I., Bakulin D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/1940

Цель исследования – изучить морфофункциональные изменения нейронов в моторной коре головного мозга крыс с экспериментальным сахарным диабетом (СД) 1 типа и его фармакологической коррекцией мефаргином, аминолоном и сукцикардом. Материал и методы. Моделирование сахарного диабета проводили на белых беспородных лабораторных крысах-самках в возрасте 12 мес. Животные были разделены на 5 групп: I – группа интактных животных; II-1 – группа фармакологической коррекции сукцикардом, II-2 – группа коррекции аминалоном, II-3 – коррекция мефаргином и III – группа животных с сахарным диабетом без лечения. Сахарный диабет моделировали однократным внутрибрюшинным введением растворенного в цитратном буфере (0,1 М, рН 4,5) стрептозотоцина («Sigma», США) в дозе 60 мг/кг после 48-часовой пищевой депривации. Лечение начинали через 6 месяцев после моделирования СД. Статистическую обработку полученных результатов проводили методами описательной и аналитической статистики с применением программного обеспечения Prism 6 (GraphPad Software Inc., США). Результаты. При гистологическом исследовании моторной коры головного мозга интактных крыс (группа I) были обнаружены гиперхромные нейроны во всех слоях. У крыс с сахарным диабетом, не получавших фармакологической коррекции, наблюдался выраженный гиперхроматоз во II, III, V слоях, в сравнении с группой I выявлено уменьшение площади перикарионов на 17,2% (р<0,001) и площади ядер – на 26% (р<0,001), наблюдалось снижение ядерно-цитоплазматического индекса (ЯЦИ) на 18% (р<0,001). У животных, получавших сукцикард (группа II-1), выявлены наименее выраженные нейродегенеративные изменения по сравнению с интактными особями (группа I), а также с животными, получавшими аминалон (группа II-2) и мефаргин (группа II-3). В группе II-1 наблюдалось увеличение площади перикарионов на 26% (р<0,001), площади ядер – на 39,7% (р<0,001) и ЯЦИ – на 23% (р<0,001) по сравнению с группой без лечения (III). Заключение. При морфометрическом исследовании внутреннего пирамидного слоя моторной коры головного мозга изученных групп были обнаружены наиболее выраженные патоморфологические изменения у диабетических крыс без лечения, которые выражались в тенденции к увеличению содержания поврежденных нейронов, статистически значимом уменьшении площади перикарионов и ядер. Наиболее выраженный нейропротективный эффект наблюдался при использовании сукцикарда.

The aim was to study morphofunctional changes in neurons in the motor cortex of rats with experimental type 1 diabetes mellitus (DM) and its pharmacological correction with mefargine, aminolone and succicard. Material and methods. Modeling of diabetes mellitus was performed on white mongrel female laboratory rats at the age of 12 months. The animals were divided into 5 groups: I – group of intact animals; II-1 – group of pharmacological correction with succicard, II-2 – correction with aminalon, II-3 – correction with mefargine and III – group of DM without treatment. DM was modeled by a single intraperitoneal administration of streptozotocin dissolved in citrate buffer (0.1 M, pH 4.5) (Sigma, USA) at a dose of 60 mg/kg after 48 hours of food deprivation. Treatment was started 6 months after the DM simulation. Statistical processing of the obtained results was carried out using descriptive and analytical statistics using Prism 6 software (GraphPad Software Inc., USA). Results. Histological examination of the motor cortex of intact rats (group I) revealed hyperchromic neurons in all the cortical layers. In group III, pronounced hyperchromatosis was observed in layers 2, 3, 5, in comparison with group I, a decrease in the area of pericaryons was revealed by 17.2% (p<0.001), the area of nuclei was less by 26% (p<0.001), there was a decrease in nuclear-cytoplasmic ratio (NCR) by 18% (p<0.001). The animals treated with succicard (II-1) showed the least pronounced neurodegenerative changes in comparison with groups I, II-2 (aminalon) and II-3 (mefargine). In group II-1, there was an increase in the area of pericaryons by 26% (p<0.001), the area of nuclei by 39.7% (p<0.001), and the NCR by 23% (p<0.001) compared with the group without treatment (I-1). Conclusion. Morphometric examination of the inner pyramidal layer of the motor cortex of the studied groups revealed the most pronounced pathomorphological changes in diabetic rats without treatment, which were expressed in a tendency to increase the content of damaged neurons, in a statistically significant decrease in the area of pericaryons and nuclei. The most pronounced neuroprotective effect was observed with the use of succicard.  

моторная корасахарный диабет 1 типастрептозотоцинсукцикардмефаргинаминалонфармакокоррекцияmotor cortexdiabetes mellitus type 1streptozotocinsuccicardmafarginaminalompharmacocorrectionРабота выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 24-25-00247The study was carried out with the financial support of the RNF grant No. 24-25-00247ReferencesБрыксина З.Г., Ковалев В.В. Организация поведения и развитие моторной коры. Акмеология. 2016;4:255–7.Bryskina ZG, Kovalev VV. Organization of behavior and development of the motor cortex. Acmeology. 2016;4:255–7 (in Russ).Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Строение и развитие коры головного мозга крысы. Гродно: ГрГМУ; 2019.Zimatkin SM, Bon' EI. Stroenie i razvitie kory golovnogo mozga krysy. Grodno: GrGMU; 2019 (in Russ).Котова О.В., Акарачкова Е.С., Беляев А.А. Неврологические осложнения сахарного диабета. Медицинский совет. 2019;9:40–4. doi: 10.21518/2079-701x-2019-9-40-44Kotova OV, Akarachkova ES, Belyaev AA. Neurological complications of diabetes mellitus. Medical Council. 2019 Jun 12;(9):40–4 (in Russ). doi: 10.21518/2079-701x-2019-9-40-44Матвеева М.В. , Самойлова Ю.Г., Жукова Н.Г., Толмачев И.В., Ермак Е.Е., Тонких О.С. Структурные и функциональные изменения головного мозга при сахарном диабете. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2020;12(3):42–6. doi: 10.14412/2074-2711-2020-3-42-46Matveeva MV, Samoilova YG, Zhukova NG, Tolmachev IV, Ermak EE, Tonkih OS. Cerebral structural and functional changes in diabetes mellitus. Nevrologiâ, nejropsihiatriâ, psihosomatika. 2020 Jun 25;12(3):42–6. doi: 10.14412/2074-2711-2020-3-42-46Михайличенко Т.Е. Морфологические изменения головного мозга при диабетической энцефалопатии. Международный эндокринологический журнал. 2017;13(7):506–17. doi: 10.22141/2224-0721.13.7.2017.115750Mikhailichenko TE. Morphological changes in the brain in diabetic encephalopathy. International Journal of Endocrinology. 2017;13(7):506–17 (in Russ). doi: 10.22141/2224-0721.13.7.2017.115750Музыко Е.А., Перфилова В.Н., Нестерова А.А., Суворин К.В., Тюренков И.Н. Влияние производного гамк сукцикарда на углеводный и липидный обмены потомства крыс с экспериментальной преэклампсией в ближайшие и отдаленные периоды онтогенеза. Фармация и фармакология. 2020;8(5):325–35. doi: 10.19163/2307-9266-2020-8-5-325-335Muziko EA, Perfilova VN, Nesterova AA, Suvorin KV, Tyurenkov IN. Effect of the Gaba Derivative Succicard on the Lipid and Carbohydrate Metabolism in the Offspring of Rats With Experimental Preeclampsia in Early and Late Ontogeny. Pharmacy and pharmacology. 2020;8(5):325–35 (in Russ). doi: 10.19163/2307-9266-2020-8-5-325-335Петров В.И., Тюренков И.Н., Бородкина Л.Е. Влияние глуфимета и мефаргина на физическую работоспособность и сенсомоторную функцию крыс, подвергшихся хронической алкогольной интоксикации. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2022;4:398–401. doi: 10.14300/mnnc.2022.17093Panova MS, Panchenko AS, h MudrovVA. The predictors of central nervous system damage in newborns with asphyxia. Medicinskij vestnik Severnogo Kavkaza. 2022 Jan 1;17(4):398–401 (in Russ). doi: 10.14300/mnnc.2022.17093Соловьева А.П., Горячев Д.В., Архипов В.В. Критерии оценки когнитивных нарушений в клинических исследованиях. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2018; 4(8):218–30. doi: 10.30895/1991-2919-2018-8-4-218-230Solovyova AP, Goryachev DV, Arkhipov VV. Criteria for Assessment of Cognitive Impairment in Clinical Trials. The Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. 2018 Dec 20;8(4):218–30 (in Russ). doi: 10.30895/1991-2919-2018-8-4-218-230Строков И.А., Захаров В.В., Строков К.И. Диабетическая энцефалопатия. Современное состояние проблемы. Доктор.Ру. 2013;7-2(85):29–35.Strokov I.A., Zakharov V.V., Strokov K.I. Diabetic encephalopathy. State of the Art. Doctor.Ru. 2013;7-2(85):29–35 (in Russ).Темирова Е.А., Демидчук А.С., Чайковский Ю.Б. Морфологические изменения коры головного мозга у крыс с экспериментальным сахарным диабетом при использовании антиоксидантных лекарственных средств. Рецепт.2018; 6 (21): 9–14.Temirova E.A., Demidchuk A.S., Tchaikovsky Yu.B. Morphological Changes in the Cerebral Cortex of Rats With Experimental Diabetes Under the Conditions of use Antioxidant Medicines. Recipe.2018; 6 (21): 9-14 (in Russ).Balkau B. The DECODE study. Diabetes epidemiology: collaborative analysis of diagnostic criteria in Europe. Diabetes Metab. 2000 Sep;26(4):282–6.Balkau B. The DECODE study. Diabetes epidemiology: collaborative analysis of diagnostic criteria in Europe. Diabetes Metab. 2000 Sep;26(4):282–6.Muramatsu K, Ikutomo M, Tamaki T, Shimo S, Niwa M. Effect of streptozotocin-induced diabetes on motor representations in the motor cortex and corticospinal tract in rats. Brain Research. 2018 Feb;16(8):115–26. doi: 16.1015.0014-4886(85)6318Muramatsu K, Ikutomo M, Tamaki T, Shimo S, Niwa M. Effect of streptozotocin-induced diabetes on motor representations in the motor cortex and corticospinal tract in rats. Brain Research. 2018 Feb;16(8):115–26. doi: 16.1015.0014-4886(85)6318Pamidi N, Nayak BS, Mohandas KG, Rao SV, N. Venu Madhav. Environmental enrichment exposure restrains the neuronal damage induced by diabetes and stress in the motor cortex of rat brain. Bratislavské lekárske listy. 2014 Jan 1;115(04):197–202. doi: 10.4149/bll_2014_042Pamidi N, Nayak BS, Mohandas KG, Rao SV, N. Venu Madhav. Environmental enrichment exposure restrains the neuronal damage induced by diabetes and stress in the motor cortex of rat brain. Bratislavské lekárske listy. 2014 Jan 1;115(04):197–202. doi: 10.4149/bll_2014_042Van Gool WA, Pronker HF, Mirmiran M, Uylings HBM. Effect of housing in an enriched environment on the size of the cerebral cortex in young and old rats. Experimental Neurology. 1987 Apr;96(1):225–32. doi: 10.1016/0014-4886(87)90185-3Van Gool WA, Pronker HF, Mirmiran M, Uylings HBM. Effect of housing in an enriched environment on the size of the cerebral cortex in young and old rats. Experimental Neurology. 1987 Apr;96(1):225–32. doi: 10.1016/0014-4886(87)90185-3

The authors declare that there are no conflicts of interest present.