Нейроглиальные взаимоотношения и структуры межнейронной коммуникации слоя V сенсомоторной коры белых крыс после перевязки общих сонных артерий

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. 

1. Акулинин В.А., Степанов С.С., Авдеев Д.Б., Степанов А.С., Разумовский В.С., Артюхов А.В., и др. Особенности изменений неокортекса, архикортекса и миндалевидного тела белых крыс после острой ишемии. Журнал анатомии и гистопатологии. 2018;7(2):9–17 EDN: XRLCMH. doi: 10.18499/2225-7357-2018-7-2-9-17

2. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. 2-ое изд. СПб.: Питер; 2003

3. Горбунова А.В., Кошман И.П., Шоронова А.Ю., Авдеев Д.Б., Акулинин В.А., Степанов С. С., и др. Сравнительная характеристика структурно-функциональных изменения поля СА3 гиппокампа после острой ишемии и травмы головного мозга белых крыс. Журнал анатомии и гистопатологии. 2020; 9(4): 19–30. EDN: TRSVXM. doi: 10.18499/2225-7357-2020-9-4-19-30

4. Коржевский Д.Э., Петрова Е.С., Кирик О.В., Безнин Г.В., Сухорукова Е.Г. Нейральные маркеры, используемые при изучении дифференцировки стволовых клеток. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2010;5(3):57–63 EDN: MUIDMT

5. Сергеева С.П., Савин А.А., Шишкина Л.В., Виноградов Е.В. Головной мозг после ишемического инсульта: клиникогистологическое исследование. Журнал неврологии и психиатрии. 2017;117 (3–2):66–70. EDN: YTSZSF. doi: 10.17116/jnevro20171173266-70

6. Степанов А.С. Сравнительная характеристика синаптоархитектоники неокортекса, гиппокампа и миндалевидного комплекса белых крыс в норме и после острой ишемии. Журнал анатомии и гистопатологии. 2017;6(4):47–54. EDN: ZXWOWN. doi: 10.18499/2225-7357-2017-6-4-47-54

7. Степанов А.С., Акулинин В.А., Степанов С.С., Мыцик А.В. Иммуногистохимическая характеристика структур коммуникации нейронов коры головного мозга человека в норме и после реперфузии. Журнал анатомии и гистопатологии. 2016;5(4):61–8. doi: 10.18499/2225-7357-2016-5-4-61-68

8. Imai Y, Kohsaka S. Intracellular signaling in MCSF-induced microglia activation: Role of Iba1. Glia. 2002 Oct 14;40(2):164–74. doi: 10.1002/glia.10149

9. Isgrò MA, Bottoni P, Scatena R. NeuronSpecific Enolase as a Biomarker: Biochemical and Clinical Aspects. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2015;867:125–43. doi: 10.1007/978-94-017-7215-0_9

10. Kühn J, Meissner C, Oehmichen M. Microtubule-associated protein 2 (MAP2) – a promising approach to diagnosis of forensic types of hypoxia-ischemia. Acta Neuropathologica. 2005 Nov 23;110(6):579–86. doi: 10.1007/s00401-005-1090-9

11. Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 5th ed. Amsterdam ; Boston: Elsevier Academic Press; 2005.

12. Shin TH, Lee DY, Basith S, Manavalan B, Paik MJ, Rybinnik I, et al. Metabolome Changes in Cerebral Ischemia. Cells. 2020 Jul 7;9(7):1630. doi: 10.3390/cells9071630

13. Yardimoğlu M, İlbay G, Dalçik C, Dalçik H, Sahi˙n D, Ateş N. Immunocytochemistry of Neuron Specific Enolase (NSE) in the Rat Brain After Single and Repeated Epileptic Seizures. International Journal of Neuroscience. 2008 Jan;118(7):981–93. doi: 10.1080/00207450701769232

14. Zilles KJ. The cortex of the rat : a stereotaxic atlas. Berlin ; New York: Springer-Verlag; 1985.