Хронические эффекты двусторонней перевязки общих сонных артерий на цитоархитектонику слоев III и V сенсомоторной коры крыс

Цель исследования – изучить цитоархитектоническую динамику и причинноследственные связи между изменениями в слоях III и V сенсомоторной коры белых крыс при хронической ишемии головного мозга.

Материал и методы. На 72 самцах крыс линии Wistar моделировали хроническую церебральную ишемию посредством билатеральной перевязки общих сонных артерий. Животных выводили из эксперимента в сроки: контроль и через 30, 90, 150, 210 и 270 сут (n=6 в каждой группе). Проводили гистологическое и морфометрическое исследование фронтальных срезов слоев III и V при окраске по Нисслю. Статистическую обработку выполняли с применением однофакторного, корреляционного, регрессионного и лаг-анализа с использованием как параметрических, так и непараметрических критериев.

Результаты. Обнаружены статистически значимые специфичные различия в слоях III и V в динамике нейродегенеративных изменений. В слое III выявлена нелинейная, волнообразная динамика общей численной плотности нейронов и численной плотности нормохромных нейронов с выраженным снижением на 30-е сут (40,6±1,9 против 70,7±2,1 в контроле и 14,2±0,6 против 67,3±1,4 в контроле; p<0,001), последующим частичным восстановлением к 150-м сут и повторным ухудшением к 270-м сут. В слое V изменения были менее выраженными и носили преимущественно линейный характер. Установлена сильная положительная корреляция между общей численной плотностью нейронов и численной плотностью нормохромных нейронов внутри каждого слоя (слой III: r=0,78; слой V: r=0,85; p<0,001 для обоих). Регрессионный и лаг-анализ подтвердили наличие каскадного характера цитоархитектонической реорганизации: изменения в слое III статистически значимо предсказывали последующие изменения в слое V (β=0,287, p=0,003 для численной плотности нормохромных нейронов).

Заключение. Хроническая ишемия вызывает каскадную нейродегенерацию, которая инициируется в верхнем мелкоклеточном слое III и вовлекает нижележащий слой V. Выявленные специфичные паттерны повреждения в слоях III и V сенсомоторной коры и имеют ключевое значение для углубления понимания патогенеза ишемических поражений головного мозга и могут служить основой для разработки нейропротективных стратегий.

1. Бонь Е.И., Максимович Н.Е. Сравнительный анализ морфологических нарушений нейронов теменной коры и гиппокампа крыс при различных видах экспериментальной ишемии головного мозга. Оренбургский медицинский вестник. 2021;34(2):29-37.

2. Дамулин И.В. Сенсомоторная интеграция в норме и после перенесенного инсульта. Consilium Medicum. 2018;20(2):63-68. doi:10.26442/2075-1753_2018.2.63-68.

3. Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Темные нейроны мозга. Морфология. 2017; 152(6):81-86.

4. Криштоп В.В., Никонорова В.Г., Румянцева Т.А. Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при церебральной гипоперфузии. Журнал анатомии и гистопатологии. 2019;8(4):22-29. doi: 10.18499/2225-7357-2019-8-4-22-29

5. Chen X, Chen L, Lin G, Wang Z, Kodali MC, Li M, et al. White matter damage as a consequence of vascular dysfunction in a spontaneous mouse model of chronic mild chronic hypoperfusion with eNOS deficiency. Mol Psychiatry. 2022 Nov;27(11):4754-4769. doi: 10.1038/s41380-022-01701-9.

6. Dhapola R, Medhi B, HariKrishnaReddy D. Insight into the pathophysiological advances and molecular mechanisms underlying cerebral stroke: current status. Mol Biol Rep. 2024 May 11;51,649. doi: 10.1007/s11033-024-09597-0.

7. Gniel HM, Martin RL. Changes in membrane potential and the intracellular calcium concentration during CSD and OGD in layer V and layer II/III mouse cortical neurons. J Neurophysiol. 2010 Sep;104(6):3203-3212. doi: 10.1152/jn.00922.2009.

8. Goodman GW, Do TH, Tan C, Ritzel RM. Drivers of Chronic Pathology Following Ischemic Stroke: A Descriptive Review. Cell Mol Neurobiol. 2023 Dec 19;44(1):7. doi: 10.1007/s10571-023-01437-2.

9. Huang Q, Li J, Chen J, Zhang Z, Xu P, Qi H, et al. Ginsenoside compound K protects against cerebral ischemia/reperfusion injury via Mul1/Mfn2- mediated mitochondrial dynamics and bioenergy. J Ginseng Res. 2023 May;47(3):408-419. doi: 10.1016/j.jgr.2022.10.004.

10. Ishikawa H, Shindo A, Mizutani A, Tomimoto H, Lo EH, Arai K. A brief overview of a mouse model of cerebral hypoperfusion by bilateral carotid artery stenosis. J Cereb Blood Flow Metab. 2023 Nov;43(2_suppl):18-36. doi: 10.1177/0271678X231154597.

11. Kim T, Vemuganti R. Mechanisms of Parkinson's disease-related proteins in mediating secondary brain damage after cerebral ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 2017 Jun;37(6):1910-1926. doi: 10.1177/0271678X17694186.

12. Kimura S, Iwata M, Takase H, Lo EH, Arai K. Oxidative stress and chronic cerebral hypoperfusion: An overview from preclinical rodent models. J Cereb Blood Flow Metab. 2025 Mar;45(3):381- 395. doi: 10.1177/0271678X241305899.

13. Purrahman D, Shojaeian A, Poniatowski ŁA, Piechowski-Jóźwiak B, Mahmoudian-Sani MR. The Role of Progranulin (PGRN) in the Pathogenesis of Ischemic Stroke. Cell Mol Neurobiol. 2023 Oct;43(7):3435-3447. doi: 10.1007/s10571-023-01396-8.

14. Rajeev V, Chai YL, Poh L, Selvaraji S, Fann DY, Jo DG, et al. Chronic cerebral hypoperfusion: a critical feature in unravelling the etiology of vascular cognitive impairment. Acta Neuropathol Commun. 2023 Jun 12;11(1):93. doi: 10.1186/s40478-023-01590-1.

15. Song M.K., Kim Y.J., Lee J.M., Kim Y.J. Neurovascular integrative effects of long-term environmental enrichment on chronic cerebral hypoperfusion rat model. Brain Res Bull. 2020 Oct;163:160-169. doi: 10.1016/j.brainresbull.2020.07.020.

16. Struys T, Govaerts K, Oosterlinck W, Casteels C, Bronckaers A, Koole M, et al. In vivo evidence for long-term vascular remodeling resulting from chronic cerebral hypoperfusion in mice. J Cereb Blood Flow Metab. 2017 Feb;37(2):726-739. doi: 10.1177/0271678X16638349.

17. Tsai YR, Tweedie D, Navas-Enamorado I, Scerba MT, Chang CF, Lai JH, et al. Pomalidomide Reduces Ischemic Brain Injury in Rodents. Cell Transplant. 2019 Apr;28(4):439-450. doi: 10.1177/0963689719850078.

18. Qian H.Z., Zhang H., Yin L.L., Zhang J.J. Postischemic Housing Environment on Cerebral Metabolism and Neuron Apoptosis after Focal Cerebral Ischemia in Rats. Curr Med Sci. 2018 Aug;38(4):656-665. doi: 10.1007/s11596-018-1927-9.

19. Zhao Y, Yang J, Li C, Zhou G, Wan H, Ding Z, et al. Role of the neurovascular unit in the process of cerebral ischemic injury. Pharmacol Res. 2020 Oct;160:105103. doi: 10.1016/j.phrs.2020.105103