rmtОбщая реаниматологияGeneral Reanimatology1813-97792411-7110FSBI "SRIGR" RAMS10.15360/1813-9779-2015-1-22-32rmt-1443Research ArticleМЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙMECHANISMS FOR THE DEVELOPMENT OF CRITICAL CONDITIONSЕСТЕСТВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИШЕМИИNatural Defense Mechanisms of the Human Brain against Chronic IschemiaСергеевА. В.SergeevA. V.СтепановС. С.StepanovS. S.АкулининВ. А.AkulininV. A.akulinin@omsk-osma.ruМыцикА. В.MytsikA. V.Омская государственная медицинская академия Минздрава РФ, Омск, Россия 644043, г. Омск, ул. Ленина, д. 12РоссияDepartment of Histology, Cytology, and Embryology, Omsk State Medical Academy, Ministry of Health of Russia, Omsk, Russia 12. Lenin St., Omsk 644043Russian Federation2015260220151112232Copyright © Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., 20152015Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В.Sergeev A.V., Stepanov S.S., Akulinin V.A., Mytsik A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.reanimatology.com/rmt/article/view/1443

Цель. Исследование посвящено изучению структурных основ естественных механизмов защиты коры головного мозга (КГМ) человека при хронической ишемии. Материалы и методы. Для этого с помощью гистологических, иммуногистохимических (NSE, кальбиндин, NPY, p38) и морфометрических методов на интраоперационном материале определяли особенности реорганизации возбуждающих и тормозных нейронов в зоне ишемической полутени височной КГМ. Морфометрический анализ проводили с помощью специально разработанных алгоритмов верификации нейронов и их элементов в программе ImageJ 1.46. Результаты. Установлено что, снижение общей численной плотности нейронов и синапсов при хронической ишемии сопровождалось компенсаторным усилением экспрессии NSE, кальбиндина, р38 и NPY в сохранившихся нейронах КГМ. Имелись признаки гипертрофии тормозных нейронов и роста их отростков. В результате, вероятно, усиливалось влияние тормозных интернейронов КГМ на возбуждающие нейроны. Заключение. Предполагается, что при хронической ишемии головного мозга человека в ответ на повреждение части клеток происходила компенсаторная реорганизация возбуждающих и тормозных нейронов, направленная на естественную защиту от эксайтотоксического повреждения и улучшение условий для компенсаторного восстановления структурно-функционального состояния КГМ. 

Objective: to study the structural bases of natural defense mechanisms of the human brain against chronic ischemia. Materials and methods. To accomplish this, histological, immunohistochemical (NSE, calbindin, NPY, p38) and morphometric examinations of intraoperative biopsy specimens were performed to determine the reorganization of excitatory and inhibitory neurons in the ischemic penumbra of the temporal cerebral cortex (CC). Morphometric analysis was made using the specially developed algorithms to verify neurons and their elements in the ImageJ 1.46 program. Results. The reduction in the total numerical density of neurons and synapses in chronic ischemia was ascertained to be accompanied by the compensatorily enhanced expression of NSE, calbindin, p38, and NPY in the remaining CC neurons. There were signs of hypertrophy of inhibitory CC interneurons and growth of their processes. In consequence, the impact of inhibitory CC interneurons on excitatory neurons was likely to enhance. Conclusion. In chronic ischemia, the human brain is anticipated to respond to damage to some cells via compensatory excitatory and inhibitory neuronal reorganization directed towards its natural defense against excitatory damage and towards better conditions for compensatory recovery of the structure and function of CC. 

человекнеокортексгистологияиммуногисто-химияишемиязащита мозгаmanneocortexhistologyimmunohistochemistryischemiabrain defenseReferencesBystron I., Blakemore C., Rakic P. Development of the human cerebral cortex: boulder committee revisited. Nat. Rev. Neurosci. 2008; 9 (2): 110—122. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2252. PMID: 18209730Bystron I., Blakemore C., Rakic P. Development of the human cerebral cortex: boulder committee revisited. Nat. Rev. Neurosci. 2008; 9 (2): 110—122. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2252. PMID: 18209730Manto M., Oulad ben Taib N., Luft A.R. Modulation of excitability as an early change leading to structural adaptation in the motor cortex. J. Neurosci. Res. 2006; 83 (2): 177—180. http://dx.doi.org/10.1002/jnr.20733. PMID: 16385580Manto M., Oulad ben Taib N., Luft A.R. Modulation of excitability as an early change leading to structural adaptation in the motor cortex. J. Neurosci. Res. 2006; 83 (2): 177—180. http://dx.doi.org/10.1002/jnr.20733. PMID: 16385580Fiala J.C. Reconstruct: a free editor for serial section microscopy. J. Microscop. 2005; 218 (Pt 1): 52—61. PMID: 15817063Fiala J.C. Reconstruct: a free editor for serial section microscopy. J. Microscop. 2005; 218 (Pt 1): 52—61. PMID: 15817063Akulinin V.A., Belichenko P.V., Dahlström A. Quantitative analysis of synaptophysin immunoreactivity in human neocortex after cardiac arrest: confocal laser scanning microscopy study. Resuscitation. 1998; 39 (3): 207—213. http://dx.doi.org/10.1016/S0300-9572(98)00133-6. PMID: 10078811Akulinin V.A., Belichenko P.V., Dahlström A. Quantitative analysis of synaptophysin immunoreactivity in human neocortex after cardiac arrest: confocal laser scanning microscopy study. Resuscitation. 1998; 39 (3): 207—213. http://dx.doi.org/10.1016/S0300-9572(98)00133-6. PMID: 10078811Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., Разумовский В.С., Беличенко П.В. Проблемы сравнительного изучения структурно-функционального состояния нейронов в аутопсийном и биопсийном материале неокортекса человека. Журн. анатомии и гистопатологии. 2014; 3 (2): 36—46.Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., Разумовский В.С., Беличенко П.В. Проблемы сравнительного изучения структурно-функционального состояния нейронов в аутопсийном и биопсийном материале неокортекса человека. Журн. анатомии и гистопатологии. 2014; 3 (2): 36—46.Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С., Сергеев А.В., Ларионов П.М. Иммунофлуоресцентная верификация и морфометрия аксосоматических синапсов неокортекса человека при острой и хронической ишемии. Морфологические ведомости. 2012; 3: 53—60.Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С., Сергеев А.В., Ларионов П.М. Иммунофлуоресцентная верификация и морфометрия аксосоматических синапсов неокортекса человека при острой и хронической ишемии. Морфологические ведомости. 2012; 3: 53—60.Сергеев А.В., Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С. Морфо- функциональная характеристика возбуждающих и тормозных нейронов лобной коры большого мозга человека при хронической ишемии. Журн. анатомии и гистопатологии. 2013; 2 (3): 37—45.Сергеев А.В., Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С. Морфо- функциональная характеристика возбуждающих и тормозных нейронов лобной коры большого мозга человека при хронической ишемии. Журн. анатомии и гистопатологии. 2013; 2 (3): 37—45.Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В. Иммуногистохимическая и морфометрическая характеристика NPY-позитивных нейронов в различных полях мозга человека при хронической ишемии. Вестн. новых мед. технологий. 2013; 20 (4): 102—108.Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В. Иммуногистохимическая и морфометрическая характеристика NPY-позитивных нейронов в различных полях мозга человека при хронической ишемии. Вестн. новых мед. технологий. 2013; 20 (4): 102—108.Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С., Ларионов П.М. Иммуно- гистохимическая и морфометрическая характеристика межнейронных взаимоотношений лобной коры большого мозга человека при острой и хронической ишемии. Вестн. Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. 2013; 11 (3): 154—160.Мыцик А.В., Акулинин В.А., Степанов С.С., Ларионов П.М. Иммуно- гистохимическая и морфометрическая характеристика межнейронных взаимоотношений лобной коры большого мозга человека при острой и хронической ишемии. Вестн. Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. 2013; 11 (3): 154—160.Yenari M.A., Minami M., Sun G.H., Meier T.J., Kunis D.M., Mc Laughlin J.R., Ho D.Y., Sapolsky R.M., Steinberg G.K. Calbindin d28k overexpression protects striatal neurons from transient focal cerebral ischemia. Stroke. 2001; 32 (4): 1028—1035. http://dx.doi.org/10.1161/01.STR.32.4.1028. PMID: 11283407Yenari M.A., Minami M., Sun G.H., Meier T.J., Kunis D.M., Mc Laughlin J.R., Ho D.Y., Sapolsky R.M., Steinberg G.K. Calbindin d28k overexpression protects striatal neurons from transient focal cerebral ischemia. Stroke. 2001; 32 (4): 1028—1035. http://dx.doi.org/10.1161/01.STR.32.4.1028. PMID: 11283407Buritica E., Villamil L., Guzman F., Escobar M.I., García-Cairasco N., Pimienta H.J. Changes in calcium-binding protein expression in human cortical contusion tissue. J. Neurotrauma. 2009; 26 (12): 2145—2155. http://dx.doi.org/10.1089/neu.2009.0894. PMID: 19645526Buritica E., Villamil L., Guzman F., Escobar M.I., García-Cairasco N., Pimienta H.J. Changes in calcium-binding protein expression in human cortical contusion tissue. J. Neurotrauma. 2009; 26 (12): 2145—2155. http://dx.doi.org/10.1089/neu.2009.0894. PMID: 19645526Druga R. Neocortical inhibitory system. Folia Biol. (Praha). 2009; 55 (6): 201—217. PMID: 20163769Druga R. Neocortical inhibitory system. Folia Biol. (Praha). 2009; 55 (6): 201—217. PMID: 20163769Desgent S., Boire D., Ptito M. Altered expression of parvalbumin and calbindin in interneurons within the primary visual cortex of neonatal enucleated hamsters. Neuroscience. 2010; 171 (4): 1326—1340. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroscience.2010.10.016. PMID: 20937364Desgent S., Boire D., Ptito M. Altered expression of parvalbumin and calbindin in interneurons within the primary visual cortex of neonatal enucleated hamsters. Neuroscience. 2010; 171 (4): 1326—1340. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroscience.2010.10.016. PMID: 20937364Aoki C., Pickel V.M. Neuropeptide Y in the cerebral cortex and the cau- date-putamen nuclei: ultrastructural basis for interactions with GABAergic and non-GABAergic neurons. J. Neurosci. 1989; 9 (12): 4333—4354. PMID: 2687439Aoki C., Pickel V.M. Neuropeptide Y in the cerebral cortex and the cau- date-putamen nuclei: ultrastructural basis for interactions with GABAergic and non-GABAergic neurons. J. Neurosci. 1989; 9 (12): 4333—4354. PMID: 2687439Jovanovic ́ A.A., Babovic ́ S.S., Damjanovic ́ A., Puskas L., Lazic ́ D., Cvetic ́ T., Jasovic ́-Gasic ́ M. The role of C-Fos protein, somatostatin and neuropeptide Y in the pathogenesis of ischemic brain injuries based on animal model of cerebral ischemia. Coll. Antropol. 2013; 37 (3): 847—852. PMID: 24308227Jovanovic ́ A.A., Babovic ́ S.S., Damjanovic ́ A., Puskas L., Lazic ́ D., Cvetic ́ T., Jasovic ́-Gasic ́ M. The role of C-Fos protein, somatostatin and neuropeptide Y in the pathogenesis of ischemic brain injuries based on animal model of cerebral ischemia. Coll. Antropol. 2013; 37 (3): 847—852. PMID: 24308227Duszczyk M., Ziembowicz A., Gadamski R., Wieronska J.M., Smialowska M., Lazarewicz J.W. Changes in the NPY immunoreactivity in gerbil hippocampus after hypoxic and ischemic preconditioning. Neuropeptides. 2009; 43 (1): 31—39. http://dx.doi.org/10.1016/j.npep.2008.09.008. PMID: 19012964Duszczyk M., Ziembowicz A., Gadamski R., Wieronska J.M., Smialowska M., Lazarewicz J.W. Changes in the NPY immunoreactivity in gerbil hippocampus after hypoxic and ischemic preconditioning. Neuropeptides. 2009; 43 (1): 31—39. http://dx.doi.org/10.1016/j.npep.2008.09.008. PMID: 19012964Yardimog ̆ ̆lu M., Ilbay G., Dalcik C., Dalcik H., Sahin D., Ates N. Immunocytochemistry of neuron specific enolase (NSE) in the rat brain after single and repeated epileptic seizures. Int. J. Neurosci. 2008; 118 (7): 981—983. http://dx.doi.org/10.1080/00207450701769232. PMID: 18569155Yardimog ̆ ̆lu M., Ilbay G., Dalcik C., Dalcik H., Sahin D., Ates N. Immunocytochemistry of neuron specific enolase (NSE) in the rat brain after single and repeated epileptic seizures. Int. J. Neurosci. 2008; 118 (7): 981—983. http://dx.doi.org/10.1080/00207450701769232. PMID: 18569155Downes E.C., Robson J., Grailly E., Abdel-All Z., Xuereb J., Brayne C., Holland A., Honer W.G., Mukaetova-Ladinska E.B. Loss of synaptophisin and synaptosomal-associated protein 25-kDa (SNAP—25) in elderly Down syndrome individuals. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2008; 34 (1): 12—22. PMID: 18005332Downes E.C., Robson J., Grailly E., Abdel-All Z., Xuereb J., Brayne C., Holland A., Honer W.G., Mukaetova-Ladinska E.B. Loss of synaptophisin and synaptosomal-associated protein 25-kDa (SNAP—25) in elderly Down syndrome individuals. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2008; 34 (1): 12—22. PMID: 18005332Лихванцев В.В., Гребенчиков О.А., Шмелева Е.В., Левиков Д.И., Сунгуров В.А., Скрипкин Ю.В. Ингаляционные индукция и поддержание анестезии на основе севофлурана или тотальная внутривенная анестезия на основе пропофола и фентанила у пациентов с сопутствующей дисциркуляторной энцефалопатией. Общая реаниматология. 2013; 9 (3): 41—47. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-3-41Лихванцев В.В., Гребенчиков О.А., Шмелева Е.В., Левиков Д.И., Сунгуров В.А., Скрипкин Ю.В. Ингаляционные индукция и поддержание анестезии на основе севофлурана или тотальная внутривенная анестезия на основе пропофола и фентанила у пациентов с сопутствующей дисциркуляторной энцефалопатией. Общая реаниматология. 2013; 9 (3): 41—47. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-3-41Мороз В.В., Силачев Д.Н., Плотников Е.Ю., Зорова Л.Д., Певзнер И.Б., Гребенчиков О.А., Лихванцев В.В. Механизмы повреждения и защиты клетки при ишемии/реперфузии и экспериментальное обоснование применения препаратов на основе лития в анестезиологии. Общая реаниматология. 2013; 9 (1): 63—72. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-1-63Мороз В.В., Силачев Д.Н., Плотников Е.Ю., Зорова Л.Д., Певзнер И.Б., Гребенчиков О.А., Лихванцев В.В. Механизмы повреждения и защиты клетки при ишемии/реперфузии и экспериментальное обоснование применения препаратов на основе лития в анестезиологии. Общая реаниматология. 2013; 9 (1): 63—72. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2013-1-63Заржецкий Ю.В., Мороз В.В., Волков А.В. Влияния иммуноактивных препаратов на функциональное восстановление мозга и стероидные гормоны в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2014; 10 (1): 5—11. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-1-5-11Заржецкий Ю.В., Мороз В.В., Волков А.В. Влияния иммуноактивных препаратов на функциональное восстановление мозга и стероидные гормоны в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2014; 10 (1): 5—11. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-1-5-11Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Волков А.В. Постреанимационные изменения экспрессии глиального нейротрофического фактора (GDNF): взаимосвязь с повреждением клеток Пуркинье мозжечка (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2014; 10 (5): 59—68. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-5-59-68Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Волков А.В. Постреанимационные изменения экспрессии глиального нейротрофического фактора (GDNF): взаимосвязь с повреждением клеток Пуркинье мозжечка (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2014; 10 (5): 59—68. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-5-59-68

The authors declare that there are no conflicts of interest present.