Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при церебральной гипоперфузии

Целью исследования явилось изучение особенностей нейродистрофических изменений нейронов и глии моторной коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при двусторонней перевязке общих сонных артерий.

Материал и методы. Исследование выполнено на 136 крысах Wistar. По результатам тестирования в водном лабиринте Морриса все животные были разделены на две подгруппы: с высоким и низким уровнем способностей к пространственному обстановочному обучению. Животных экспериментальной группы выводили из эксперимента на 1-, 6- ,14- ,21-, 35-, 60- и 90-е сутки после двусторонней перевязки обеих сонных артерий. Гистологические срезы моторной коры головного мозга окрашивали по Нисслю и гематоксилином–эозином.

Результаты. Через 1, 6 и 8 суток после ишемии количество нейронов с необратимыми изменениями и погибших клеток достигало максимума за все время наблюдения. На 8-е сутки исследования около сосудов появлялись компактные группы глиальных клеток. Отмечалась гетерохрония: у животных с высоким уровнем когнитивных способностей рост числа нейронов с необратимыми изменениями следовал за пиком гибели клеток, а у животных низким уровнем, наоборот, максимальное количество погибших клеток приходилось на 6-е сутки, а нейронов с необратимыми изменениями – на 1-е. На 14-, 21- и 28-е сутки отмечалась постепенная стабилизация показателей, характеризующих повреждение коры больших полушарий. Средние значения площади перикарионов и ядер нейронов возрастали, ядерноцитоплазматическое отношение снижалось, отмечалось внутриклеточное набухание. Спустя 35 суток появлялись участки коры, обедненные телами нейронов и глии, возрастало количество нейронов с необратимыми изменениями,  в большей степени у животных с высоким уровнем когнитивных  способностей. Тенденции, характерные для первого месяца исследования:  снижение ядерно-цитоплазматического  отношения,  нейронов  без  необратимых  изменений,  и увеличение  нейроглиального  индекса  продолжали прогрессировать и на 60-е и 90-е сутки исследования. Апикальные дендриты пирамидальных нейронов приобретали штопорообразный ход. Компактные группы глиальных клеток исчезали.

Заключение. На первой неделе церебральной гипоперфузии преобладали необратимые изменения нейронов, на второй–третей неделе происходило снижение морфологических критериев их функциональной  активности.  На  четвертой–пятой  неделе  развивалась  неполная  адаптация  в  виде  увеличения числа нейронов вблизи сосудов гемоциркуляторного  русла и роста количества сателлитных глиоцитов, погружением их в цитоплазму нейронов. Через 2–3 месяца церебральной гипоперфузии вновь появлялись признаки острой гипоксии. Животные с высоким уровнем когнитивных способностей характеризовались большим повреждением структур нейро-глиального ансамбля.

1. Васильев Ю.Г. Морфология нейро-глиососудистых отношений млекопитающих (сравнительное и онтогенетическое исследование). автореф. дис. докт. мед.наук. Саранск; 2001. 40

2. Дуров Р.А. Кадровый потенциал промышленного развития России. Гуманитарные и социальные науки. 2013; (3):2–8

3. Заднипряный И.В., Сатаева Т.П. Применение антигипоксантов в коррекции антенатальной гипоксии с позиций ее морфо-фунциональных особенностей (обзор литературы). Журнал клінічних та експериментальних медичних досліджень. 2013; 1(1):13–21

4. Ивлиева А.Л., Петрицкая Е.Н., Рогаткин Д.А., Демин В.А. Методические особенности применения водного лабиринта Морриса для оценки когнитивных функций у животных. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2016; 102(1):3–17

5. Криштоп В.В., Пахрова О.А., Румянцева Т.А. Развитие перманентной гипоксии головного мозга у крыс в зависимости от индивидуальных особенностей высшей нервной деятельности и пола. Медицинский вестник северного Кавказа. 2018; 13(4):654–9

6. Монид М.В., Дробленков А.В., Сосин Д.В., Шабанов П.Д. Реактивные морфологические изменения переднего цингулярного поля головного мозга крыс после острой гипоксии. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2013; 12(4):31–4

7. Сергеев А.В. Иммуноморфологическая и морфометрическая характеристика тормозных и возбуждающих нейронов коры головного мозга человека в норме и при хронической ишемии: автореф. дис... канд. мед. наук. Новосибирск; 2014. 23

8. Степанов А.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Нейро-глиососудистые комплексы головного мозга после острой ишемии. Общая реаниматология. 2017;13(6):6–17

9. Charriaut-Marlangue C, Margaill I, Represa A, Popovici T, Plotkine M, Ben-Ari Y. Apoptosis and Necrosis after Reversible Focal Ischemia: An in Situ DNA Fragmentation Analysis. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 1996 Mar;16(2):186–94. doi:10.1097/00004647-199603000-00002

10. Farkas E, Luiten PGM, Bari F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: A model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases. Brain Research Reviews. 2007 Apr;54(1):162–80. doi: 10.1016/j.brainresrev.2007.01.003

11. Ishida K, Shimizu H, Hida H, Urakawa S, Ida K, Nishino H. Argyrophilic dark neurons represent various states of neuronal damage in brain insults: some come to die and others survive. Neuroscience. 2004 Jan;125(3):633–44. doi: 10.1016/j.neuroscience.2004.02.002

12. Liu J, Jin D-Z, Xiao L, Zhu X-Z. Paeoniflorin attenuates chronic cerebral hypoperfusion-induced learning dysfunction and brain damage in rats. Brain Research. 2006 May;1089(1):162–70. doi: 10.1016/j.brainres.2006.02.115

13. Ohtaki H, Fujimoto T, Sato T, Kishimoto K, Fujimoto M, Moriya M, et al. Progressive expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and angiogenesis after chronic ischemic hypoperfusion in rat. Acta neurochirurgica. Supplement. 2006;(96):283–7. doi: 10.1007/3-211-30714-1_61

14. Schoenfeld R, Schiffelholz T, Beyer C, Leplow B, Foreman N. Variants of the Morris water maze task to comparatively assess human and rodent place navigation. Neurobiology of Learning and Memory. 2017 Mar;139:117–27. doi: 10.1016/j.nlm.2016.12.022

15. Turtzo L, Lescher J, Janes L, Dean DD, Budde MD, Frank JA. Macrophagic and microglial responses after focal traumatic brain injury in the female rat. Journal of Neuroinflammation. 2014;11(1):82: 82. doi: 10.1186/1742-2094-11-82