Морфофункциональные изменения нейронов, глиальных клеток и синапсов в сенсомоторной коре после тяжелой черепно-мозговой травмы

Цель исследования – изучить морфофункциональные изменения нейронов, глиальных клеток и синаптических терминалей в сенсомоторной коре головного мозга крыс после тяжелой черепно-мозговой травмы (ТЧМТ).
Материал и методы. Моделирование ТЧМТ у белых крыс (основная группа, n=30) осуществляли на установке со специальным ударным механизмом. Контролем служили интактные животные (n=6). Гистоморфологическое изучение сенсомоторной коры (СМК) головного мозга крыс проводили на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином и тионином по Нисслю. Иммуногистохимическими реакциями выявляли синаптофизин и GFAP, проводили морфометрию. На серийных фронтальных срезах СМК изучены нейроны, нейроглия и межнейронные синапсы в контроле и через 1, 3, 7, 14 и 30 сут после ТЧМТ. Определяли численную плотность нейронов, нейроглии и синаптических терминалей на единицу площади среза слоев I (только терминали), III и V СМК мозга. Проверку статистических гипотез проводили с помощью непараметрических методов в программе Statistica 10.0.
Результаты. В контроле на фоне неизмененного нейропиля преобладали типичные нормохромные пирамидные нейроны, четко верифицировались синаптические терминали. После ТЧМТ отмечались признаки тинкториальных, гидропических, дегидратационных и некробиотических изменений нейронов, реактивного астроглиоза, появлялись поля «выпадения» нейронов, уменьшалась общая численная плотность нейронов и синапсов. Максимальное увеличение содержания пикноморфных нейронов выявлено через 1 сут после ТЧМТ (в слое III СМК – на 11,6%, в слое V СМК – на 18,5%). Пик численной плотности клеток-теней и гиперхромных несморщенных нейронов отмечен через 3 сут. Численная плотность синаптических терминалей при этом в разных слоях СМК уменьшалась в 1,5-2 раза. Об изменении баланса процессов деструкции и восстановления синаптического пула после ТЧМТ свидетельствовали статистически значимые данные о снижении и увеличении численной плотности терминалей в течение 30 сут наблюдения. Полного восстановления изученных показателей нейронов и синапсов до контрольных значений в течение 30 сут не происходило.
Заключение. После ТЧМТ функционирование СМК мозга крыс происходит на фоне длительного сохранения обратимо и необратимо поврежденных нейронов, реактивного нейроглиоза и перманентной реорганизации межнейронных отношений за счет активации репаративной нейро- и синаптической пластичности. Полученные данные послужат для уточнения реорганизации составляющих разных нейрональных комплексов СМК (слои I, III и V) после ТЧМТ.

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

2. Григорян А.С., Кругляков В.П. Клеточная терапия при травме головного мозга. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009; 4(1):35–42.

3. Кадыков А.С., Шахпаронова Н.В., Белопасова А.В., Пряников И.В. Нейропластичность и восстановление нарушенных функций после инсульта. Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация. 2019;1(2): 32–6.

4. Нарышкин А.Г., Галанин И.В., Егоров А.Ю. Управляемая нейропластичность. Физиология человека. 2020;46(2):112–20.

5. Сидякина И.В., Шаповаленко Т.В., Лядов К.В. Механизмы нейропластичности и реабилитация в острейшем периоде инсульта. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2013;7(1):52–6.

6. Семченко В.В., Степанов С.С., Боголепов Н.Н. Синаптическая пластичность головного мозга (фундаментальные и прикладные аспекты). М.: Директ-Медиа; 2014.

7. Степанов С.С., Макарьева Л.М., Акулинин В.А., Коржук М.С., Шоронова А.Ю., Авдеев Д.Б., и др. Сопоставление иммуногистохимического и ультраструктурного изучения реакции аксональных терминалей сенсомоторной коры белых крыс на перевязку общих сонных артерий. Журнал анатомии и гистопатологии. 2022; 11(3): 65-74.

8. Храпов Ю.В., Поройский С.В. Роль биомаркеров повреждения вещества головного мозга в диагностике, оценке эффективности лечения и прогнозирования исходов тяжелой черепно-мозговой травмы. Волгоградский научно-медицинский журнал. 2013;3:10–20.

9. Цинзерлинг В.А., Сапаргалиева А.Д., Вайншенкер Ю.И., Медведев С.В. Проблемы нейропластичности и нейропротекции. Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. 2013;4:3–12.

10. Юсупов Ф.А., Юлдашев А.А. Нейропластичность и возможности современной нейрореаблитации. Бюллетень науки и практики. 2022;8(3):251–73.

11. Berger RP, Adelson PD, Pierce MC, Dulani T, Cassidy LD, Kochanek PM. Serum neuron-specific enolase, S100B, and myelin basic protein concentrations after inflicted and noninflicted traumatic brain injury in children. Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 2005 Jul;103(1):61–8. doi: 10.3171/ped.2005.103.1.0061

12. Bisicchia E, Sasso V, Molinari M, Viscomi MT. Plasticity of microglia in remote regions after focal brain injury. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2019 Oct;94:104–11. doi: 10.1016/j.semcdb.2019.01.011

13. Farkas O, Polgar B, Szekeres-Barthó J, Dóczi T, Povlishock JT, Büki A. Spectrin breakdown products in the cerebrospinal fluid in severe head injury – preliminary observations. Acta Neurochirurgica. 2005 Jun 9;147(8):855–61. doi: 10.1007/s00701-005-0559-6

14. Hebb DO. The organization of behavior ; a neuropsychological theory. 2nd ed. New York: Lawrence Erlbaum Associates; 2002.

15. Li Z, Song Y, He T, Wen R, Li Y, Chen T, et al. M2 microglial small extracellular vesicles reduce glial scar formation via the miR-124/STAT3 pathway after ischemic stroke in mice. Theranostics. 2021;11(3):1232–48. doi: 10.7150/thno.48761

16. Tolias CM, Bullock MR. Critical appraisal of neuroprotection trials in head injury: What have we learned? NeuroRX. 2004 Jan;1(1):71–9. doi: 10.1602/neurorx.1.1.71

17. Sestakova N, Puzserova A, Kluknavsky M, Bernatova I. Determination of motor activity and anxiety-related behaviour in rodents: methodological aspects and role of nitric oxide. Interdisciplinary Toxicology. 2013 Sep 1;6(3):126–35. doi: 10.2478/intox-2013-0020

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