Immunohistochemical Characterization of the Neurons Communication Structures in the Human Brain Cortex in Normal Conditions and After Reperfusion

Using confocal microscopy, the qualitative and quantitative characteristics of the human brain cortex neurons in normal state and after clinical death (reperfusion) was studied. Actual data obtained on autopsy material (n=7) using histological, immunohistochemical (MAP-2, GAP-43, R38) and morphometric research methods. It is established that axons, dendrites and synapses possess had a high degree of tolerance to ischemia and reperfusion, as well as the ability to restore neuronal relations. After reperfusion in the surviving neurons of the human cortex revealed a high content of the marker of dendrites (MAP-2), axons (GAP-43), synaptic vesicles (p38). On the background of the intact cytoskeleton of dendrites, terminals, axons with high potential plasticity existed untapped reserve of synaptic vesicles with the neurotransmitter. This evidence of structural and functional conservation of all components of the communicate system a significant part of the human cortex neurons after reperfusion.

человек, неокортекс, ишемия/реперфузия, иммуногистохимия, синаптофизин, MAP-2, GAP-43, морфометрия, neocortex, ischemia/reperfusion, immunohistochemistry, synaptophysin, MAP-2, GAP-43, morphometry

1. Возможности морфометрической характеристики синапсов неокортекса человека при иммуногистохимической верификации / А. В. Мыцик, В. А. Акулинин, С. С. Степанов, П.М. Ларионов // Сибирский мед. журн. (Иркутск). 2013. Т. 118, № 3. С. 66-69.

2. Выявление клубочков в мозжечке человека при помощи иммуноцитохимической реакции на синаптофизин и конфокальной лазерной микроскопии / Е. Г. Гилерович [и др.] // Морфология. 2014. Т. 146, № 5. С. 73-77.

3. Естественные механизмы защиты головного мозга человека при хронической ишемии / А. В. Сергеев, С. С. Степанов, В. А. Акулинин, А.В. Мыцик // Общая реаниматология. 2015. Т. 11, №1. C. 22-32.

4. Иммунофлюоресцентная верификация и морфометрия аксосоматических синапсов неокортекса человека при острой и хронической ишемии / А. В. Мыцик [и др.] // Морфологические ведомости. 2012. № 3. С. 53-60.

5. Семченко В. В. Синаптическая пластичность головного мозга (фундаментальные и прикладные аспекты); 2-е изд. / В. В. Семченко, С.С. Степанов, Н.Н. Боголепов. Москва, 2014. 408 с.

6. Семченко В. В. Структурно-функциональное восстановление нервной ткани головного мозга в постишемическом периоде с позиций представления о провизорности в репаративном гистогенезе / В. В. Семченко, С.С. Степанов, Ерениев С.И. // Тихоокеанский медицинский журнал. 2016. № 2. 98-102.

7. Arthur C. P. Structure of synaptophysin: a hexameric MARVEL-domain channel protein / C. P. Arthur, M.H. Stowell // Structure. 2007. V. 15, N 6. P. 707-714.

8. Back T. Lesion evolution in cerebral ischemia / T. Back, T. Hemmen, O.G. Schüler //. J Neurol. 2004. V. 251. P. 388-397.

9. Classification of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2009 / G. Kroemer [et al.] // Cell Death Differ. 2009. V. 16. P. 3-10.

10. Dubey J. Neurodegeneration and microtubule dynamics: death by a thousand cuts / J. Dubey, N. Ratnakaran, S. P. Koushika // Front Cell Neurosci. 2015. V. 9. P. 343.

11. El Far O. Synaptophysins: vesicular cation channels / O. El Far, B. Heinrich // J. Physiol. 2002. V. 539, N 2. Р. 332.

12. Grasselli G. Structural plasticity of climbing fibers and the growth-associated protein GAP-43 / G. Grasselli, P. Strata // Front Neural Circuits. 2013. V. 7. P. 25.

13. Hossmann K. A. Cerebral ischemia: models, methods and outcomes / K. A. Hossmann // Neuropharmacology. 2008. V. 55. P. 257-270

14. Jortner B. S. The return of the dark neuron. A histological artifact complicating contemporary neuro-toxicologic evaluation / B. S. Jortner // Neurotoxicology. 2006. V. 27. P. 628-634.

15. Kranz P. G. Does diffusion-weighted imaging represent the ischemic core? An evidence-based systematic review / P. G. Kranz, J.D. Eastwood // AJNR Am J Neuroradiol. 2009. V. 30. P. 1206-1212.

16. Kwon S. E. Synaptophysin regulates the kinetics of synaptic vesicle endocytosis in central neurons / S. E. Kwon, E.R. Chapman // Neuron. 2011. V. 70, N 5. Р. 847-854.

17. Lyck L. Immunohistochemical markers for quantitative studies of neurons and glia in human neocortex / L. Lyck [et al.] // Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 2008. V. 56. N3. P.201-221.

18. Merino J. G. Imaging of acute stroke / J. G. Merino, S. Warach // Nat Rev Neurol. 2010. V. 6. 560-571.

19. Nishimura Y. Cortical and subcortical compensatory mechanisms after spinal cord injury in monkeys / Y. Nishimura. T. Isa // Exp Neurol. 2012. V. 235, N1. 152-161.

20. Powell C. M. Gene targeting of presynaptic proteins in synaptic plasticity and memory: across the great divide / C. M. Powell // Neurobiol Learn Mem. 2006. V. 85, N1. P. 2-15.

21. Synapse Loss in Dementias / R. Clare, V.G. King, M. Wirenfeldt, H.V. Vinters // J Neurosci Res. 2010. V. 88, N10. P. 2083-2090.

22. Tarsa L. Synaptophysin regulates activity-dependent synapse formation in cultured hippocampal neurons / L. Tarsa, Y. Goda // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99, N 2. Р. 1012-1016.

23. van de Willige D. Microtubule plus-end tracking proteins in neuronal development / van de D. Willige, C.C. Hoogenraad, A. Akhamanova [et al.] // Cell Mol Life Sci. 2016. V. 73, N10. 2053-2077.

24. Zille M. Visualizing cell death in experimental focal cerebral ischemia: promises, problems, and perspectives / M. Zille [et al.] // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2012. V. 32. P. 213-231.