Сравнительный патоморфологический анализ токсического воздействия новых спиросочлененных гетероциклических соединений на гиппокамп крыс

Цель исследования – провести сравнительный патоморфологический анализ токсического воздействия новых спиросочлененных гетероциклических соединений на гиппокамп крыс. Материал и методы. Самцы крыс линии Вистар были разделены на 3 группы. Животным контрольной группы вводили 1 мл физиологического раствора, крысам 1-й экспериментальной группы (ЭГ1) однократно внутрибрюшинно вводили спиросочлененный барбитурат, особям 2-й экспериментальной группы (ЭГ2) – спиросочлененный оксиндол в дозе 12 мг/кг массы тела животного также в объеме 1 мл. Через 2 и 8 нед после введения препаратов животных выводили из эксперимента. Используя стандартную гистологическую методику, срезы толщиной 5 мкм окрашивали толуидиновым синим по методу Ниссля. Иммуноцитохимическое выявление астроцитарной глии проводили с помощью антител к белку GFAP. Результаты. В обеих экспериментальных группах пирамидные нейроны претерпевают морфологические изменения, характерные для гибнущих клеток. При этом у животных ЭГ2 по сравнению с группой контроля дегенеративные изменения выявлялись у большего числа нейронов и во всех полях гиппокампа, в то время как в ЭГ1 преимущественно поражались поля CA1 и CA3. Сравнение между ЭГ1 и ЭГ2 показало, что спиросочлененный оксиндол оказывает большее токсическое действие на поля СА3 и СА4. Установлено, что в ЭГ1 морфометрические показатели к 8-й неделе эксперимента нормализуются, в то время как в ЭГ2 они так и не возвращаются к контрольным значениям. Обнаружено, что, несмотря на очевидную гибель нейронов, пролиферации и активации астроглии в пирамидном слое не происходит. Напротив, число астроцитов значимо уменьшается в обеих экспериментальных группах по сравнению с группой контроля. В ЭГ2 число астроцитов в пирамидном слое на 2-й неделе эксперимента значимо отличается от таковых значений в ЭГ1. Заключение. Cпиросочлененный барбитурат и спиросочлененный оксиндол проникают через гематоэнцефалический барьер, вызывают морфологические изменения пирамидных нейронов во всех областях гиппокампа без астроглиоза. Из двух исследованных, спиросочлененный оксиндол оказывает более выраженное токсическое действие на пирамидные нейроны полей СА3 и СА4 гиппокампа и астроцитарную глию.

1. Демяшкин Г.А., Григорян М.С., Ветров И.В., Раужева В.П., Зорин И.А., Шаповалова Е.Ю. Особенности нейрональной потери в гиппокампе при остром генерализованном припадке (экспериментальное исследование). Медицинский академический журнал. 2023;23(2):75–85. doi:10.17816/Maj340939

2. Надей О.В., Иванова Т.И., Суфиева Д.А., Агалакова Н.И. Морфологические изменения нейронов гиппокампа крыс как результат избыточного потребления фтора. Журнал анатомии и гистопатологии. 2020;9(2):53–60.

3. Смирнов А.В., Медников Д.С., Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Волотова Е.В., Бакулин Д.А. Особенности экспрессии AIF в гиппокампе крыс при экспериментальном моделировании стеноза общих сонных артерий. Волгоградский научно-медицинский журнал. 2020;2:36–40.

4. Buchtová H, Fajnerová I, Stuchlík A, Kubík Š. Acute systemic MK-801 induced functional uncoupling between hippocampal areas CA3 and CA1 with distant effect in the retrosplenial cortex. Hippocampus. 2016;27(2):134–144. doi: 10.1002/hipo.22678.

5. da Costa R, Passos GF, Quintão NLM, Fernandes ES, Maia JRLCB, Campos MM, Calixto JB. Taxane-induced neurotoxicity: Pathophysiology and therapeutic perspectives. Br J Pharmacol. 2020 Jul;177(14):3127-3146. doi: 10.1111/bph.15086.

6. Eichenbaum H. On the Integration of Space, Time, and Memory. Neuron. 2017;95(5):1007–1018. doi: 10.1016/j.neuron.2017.06.036.

7. Encinas JM, Sierra A, Valcárcel-Martín R, MartínSuárez S. A developmental perspective on adult hippocampal neurogenesis. Int. J. Dev. Neurosci. 2013;31(7):640–645. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2013.04.001.

8. Ewertz M, Qvortrup C, Eckhoff L. Chemotherapy-induced peripheral neuropathy in patients treated with taxanes and platinum derivatives. Acta Oncologica. 2015;54(5):587–591. doi: 10.3109/0284186X.2014.995775.

9. Ezelarab HAA, Ali TFS, Abbas SH, Sayed AM, Beshr EAM, Hassan HA. New antiproliferative 3-substituted oxindoles inhibiting EGFR/VEGFR-2 and tubulin polymerization. Mol Divers. 2024 Apr;28(2):563-580. doi: 10.1007/s11030-023-10603-z.

10. Filatov AS, Selivanov SI, Shmakov SV, Larina AG, Boitsov VM, Stepakov AV. An experimental and theoretical study of the 1,3-dipolar cyclo-addition of alloxan-derived azomethine ylides to cyclopropenes. Synthesis. 2022;54(07):1803-1816. doi: 10.1055/a-1700-3115.

11. Ingrand S, Barrier L, Lafay-Chebassier C, Fauconneau B, Page G, Hugon J. The oxindole/imidazole derivative C16 reduces in vivo brain PKR activation. FEBS Lett. 2007 Sep 18;581(23):4473-8. doi: 10.1016/j.febslet.2007.08.022.

12. Knyazev NA, Shmakov SV, Pechkovskaya SA, Filatov AS, Stepakov AV, Boitsov VM, Filatova NA. Identification of Spiro-Fused [3-azabicyclo[3.1.0]hexane]oxindoles as Potential Antitumor Agents: Initial In Vitro Evaluation of Anti-Proliferative Effect and Actin Cytoskeleton Transformation in 3T3 and 3T3-SV40 Fibroblast. Int J Mol Sci. 2021 Jul 31;22(15):8264. doi: 10.3390/ijms22158264.

13. Kriegstein A, Alvarez-Buylla A. The glial nature of embryonic and adult neural stem cells. Annu. Rev. Neurosci. 2009;32:149–184. doi: 10.1146/annurev.neuro.051508.135600.

14. Kushida H, Fukutake M, Tabuchi M, Katsuhara T, Nishimura H, Ikarashi Y, Kanitani M, Kase Y. Simultaneous quantitative analyses of indole and oxindole alkaloids of Uncaria Hook in rat plasma and brain after oral administration of the traditional Japanese medicine Yokukansan using high-performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry. Biomed Chromatogr. 2013 Dec;27(12):1647-56. doi: 10.1002/bmc.2974.

15. O’Reilly KC, Alarcon JM, Ferbinteanu J. Relative contributions of CA3 and medial entorhinal cortex to memory in rats. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 2014;8:292. doi: 10.3389/fnbeh.2014.00292.

16. Paxinos G, Watson C. The rat Brain in Stereotaxic Coordinates. 6th edition. Academic Press; 2007. 456.

17. Rebola N, Carta M, Mulle C. Operation and plasticity of hippocampal CA3 circuits: implications for memory encoding. Nature Reviews Neuroscience. 2017;18 (4):208–220. doi: 10.1038/nrn.2017.10.

18. Seigers R, Schagen SB, Van Tellingen O, Dietrich J. Chemotherapy related cognitive dysfunction: current animal studies and future directions. Brain Imaging Behav. 2013;7(4):453–459. doi: 10.1007/s11682-013-9250-3.

19. Shmakov SV, Latypova DK, Shmakova TV, Rubinshtein AA, Chukin MV, Zhuravskii SG, Knyazev NA, Stepakov AV, Galagudza MM, Boitsov VM. Biological Evaluation of 3-Azaspiro[Bicyclo[3.1.0]Hexane-2,5'-Pyrimidines] as Potential Antitumor Agents. Int J Mol Sci. 2022 Sep 15;23(18):10759. doi: 10.3390/ijms231810759.

20. Steinler DA, Laywell ED. Astrocytes as stem cells: nomenclature, phenotype, and translation. Glia. 2003;43(1):62–69. doi: 10.1002/glia