Коммуникация нейронов поля CA3 гиппокампа головного мозга белых крыс после острой ишемии

Цель: сравнительное изучение пирамидных нейронов, их отростков и синапсов в stratum lucidum, stratum radiatum и stratum lacunosum молекулярного слоя поля СА3 гиппокампа головного мозга белых крыс в норме и после острой ишемии, вызванной 20-минутной окклюзией общих сонных артерий.

Материалы и методы. В эксперименте с помощью гистологических (гематоксилин и эозин, окраска по Нисслю), иммуногистохимических (р38, МАР-2) методов и электронной микроскопии были изучены пирамидные нейроны поля СА3, их отростки и синапсы в stratum lucidum, stratum radiatum и stratum lacunosum молекулярного слоя. Основную группу составили животные в реперфузионном периоде (1, 3, 7, 14, 21 и 30 сут; n=30), группу сравнения — ложнооперированные животные (n=20). Морфометрический анализ проведен с помощью программы ImageJ 1.46, проверка статистических гипотез — программы Statistica 8.0.

Результаты. После окклюзии общих сонных артерий (ООСА) в СА3 гиппокампа отметили реактивную, компенсаторную и репаративную реорганизацию пирамидных нейронов и структур их коммуникации. Сначала (1 сут) происходило уменьшение, а затем (3—14 сут) восстановление общего количества синапсов и площади срезов р38-позититвного материала. По данным электронной микроскопии, в раннем постишемическом периоде общая численная плотность синаптических контактов в stratum lacunosum молекулярного слоя уменьшалась на 44,8%, а через 14 сут восстанавливалась до контроля. В stratum lucidum через 1 сут площадь р38-позититвного материала уменьшалась на 8,8%, а через 3—7 сут восстанавливалась.

Заключение. После ООСА происходила реорганизация систем коммуникации пирамидных нейронов СА3 гиппокампа белых крыс. Нейроны СА3 обладали высокой толерантностью к ишемии и способностью к восстановлению межнейронных отношений после реперфузии. В сохранившихся нейронах выявили высокое содержание маркера цитоскелета (MAP-2) и синаптических пузырьков (р38). Это свидетельствовало о структурно-функциональной сохранности всех компонентов системы коммуникации значительной части пирамидных нейронов при острой ишемии. После реперфузии наиболее выражено перестраивались межнейронные синапсы в stratum lacunosum и radiatum молекулярного слоя.

1. Holmes G.L. Epilepsy in the developing brain: lessons from the laboratory and clinic. Epilepsia. 1997; 38 (1): 12–30. DOI: 10.1111/j.15281157.1997.tb01074.x. PMID: 9024181

2. Попов В.И., Медведев Н.И., Рогачевский В.В., Игнатьев Д.А., Стьюарт М.Г., Фесенко Е.Е. Трехмерная организация синапсов и астроглии в гиппокампе крыс и сусликов: новые структурно-функциональные парадигмы работы синапса. Биофизика. 2003; 48 (2): 289–308. PMID: 12723356

3. Grieves R.M., Duvelle É., Wood E.R., Dudchenko P.A. Field repetition and local mapping in the hippocampus and the medial entorhinal cortex. J. Neurophysiol. 2017; 118 (4): 2378-2388. DOI: 10.1152/jn.00933.2016. PMID: 28814638

4. Legéndy C.R. On the ‘data stirring’ role of the dentate gyrus of the hippocampus. Rev. Neurosci. 2017; 28 (6): 599-615. DOI: 10.1515/revneuro2016-0080. PMID: 28593904

5. Moser E.I., Moser M.B., McNaughton B.L. Spatial representation in the hippocampal formation: a history. Nat. Neurosci. 2017; 20 (11): 14481464. DOI: 10.1038/nn.4653. PMID: 29073644

6. Rose C.R., Felix L., Zeug A., Dietrich D., Reiner A., Henneberger C. Astroglial glutamate signaling and uptake in the hippocampus. Front. Mol. Neurosci. 2018; 10: 451. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00451. PMID: 29386994

7. Pelkey K.A., Chittajallu R., Craig M.T., Tricoire L., Wester J.C., McBain C.J. Hippocampal GABAergic inhibitory interneurons. Physiol. Rev. 2017; 97 (4): 1619-1747. DOI: 10.1152/physrev.00007.2017. PMID: 28954853

8. Leal G., Bramham C.R., Duarte C.B. BDNF and hippocampal synaptic plasticity. Vitam. Horm. 2017; 104: 153-195. DOI: 10.1016/bs.vh.2016.10.004. PMID: 28215294

9. Арушанян Э.Б., Бейер Э.В. Гиппокамп и нарушения познавательной деятельности. Журн. неврологии и психиатрии им. С.С.Корсакова. 2007; 107 (7): 72–77.

10. Raven F., Van der Zee E.A., Meerlo P., Havekes R. The role of sleep in regulating structural plasticity and synaptic strength: implications for memory and cognitive function. Sleep Med. Rev. 2018; 39: 3-11. DOI: 10.1016/j.smrv.2017.05.002. PMID: 28641933

11. Семченко В.В., Степанов С.С., Боголепов Н.Н. Синаптическая пластичность головного мозга (фундаментальные и прикладные аспекты). М.; Директ-Медиа; 2014: 499. ISBN 978-5-87367-132-8

12. Степанов А.С. Сравнительная характеристика синаптоархитектоники неокортекса, гиппокампа и миндалевидного комплекса белых крыс в норме и после острой ишемии. Журн. анатомии и гистопатологии. 2017; 6 (4): 47–54.

13. Hossmann K.A. Cerebral ischemia: models, methods and outcomes. Neuropharmacology. 2008; 55 (3): 257-270. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2007.12.004. PMID: 18222496

14. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic corodinates. 6-th ed. San Diego (California): Elsevier Academic Press; 2007: 456. ISBN 9780080475158

15. Степанов А.С., Акулинин В. А., Степанов С.С., Мыцик А.В. Иммуногистохимическая характеристика структур коммуникации нейронов коры головного мозга человека в норме и после реперфузии. Журн. анатомии и гистопатологии. 2016; 5 (4): 61–68.

16. Степанов А.С., Акулинин В.А., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Методические особенности морфометрической характеристики синаптоархитектоники неокортекса человека при иммунофлюоресцентном выявлении нейромодулина. Морфология. 2018; 153 (1): 65–70.

17. Боровиков В.П. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. 2-е изд. СПб.: Питер; 2003: 688. ISBN 5-272-00078-1

18. Baron J.C., Yamauchi H., Fujioka M., Endres M. Selective neuronal loss in ischemic stroke and cerebrovascular disease. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2014; 34 (1): 2-18. DOI: 10.1038/jcbfm.2013.188. PMID: 24192635

19. Maurer L.L., Philbert M.A. The mechanisms of neurotoxicity and the selective vulnerability of nervous system sites. Handb. Clin. Neurol. 2015; 131: 61-70. DOI: 10.1016/B978-0-444-62627-1.00005-6. PMID: 26563783