Глиоцитоархитектоника зубчатой фасции и поля СА4 гиппокампа головного мозга белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий

Цель: изучение распределения и пространственной организации астроцитов зубчатой фасции (ЗФ) и поля СА4 гиппокампа белых крыс в норме и после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий (ООСА).

Методы исследования. Использовали гистологические (окраска гематоксилином и эозином, по Нисслю), иммуногистохимические (GFAP, MAP-2) и морфометрические методы. На тонких (4 мкм) серийных фронтальных срезах гиппокампа изучали астроциты и нейроны в контроле (ложнооперированные животные, n=5), через 6 часов (n=5), 1 (n=5), 3 (n=5), 7 (n=5), 14 (n=5) и 30 суток (n=5) после 20-минутной ООСА. Для получения дополнительной количественной информации о пространственной организации астроцитарных сетей использовали фрактальный анализ (ImageJ 1.52; плагин FracLac 2.5). Статистические гипотезы проверили с помощью непараметрических критериев.

Результаты. Через 30 суток после 20-минутной ООСА отмечали необратимую деструкцию только 5,3 % нейронов СА4 и сохранение общей численной плотности гранулярных клеток ЗФ на контрольном уровне. Уже через 6 часов и 1 сутки после ООСА отмечали гипертрофию и усложнение пространственной организации отростков астроцитов, которые сохранялись на протяжении 30 суток. Астроглиоз сопровождался увеличением относительной площади GFAP-позитивного материала, фрактальной размерности и уменьшением лакунарности астроцитарной сети. Особенно наглядно последнее проявлялось через 1, 14 и 30 суток после ООСА.

Заключение. После 20-минутной ООСА в зубчатой фасции и СА4 увеличивалась плотность GFAPпозитивного материала, усложнялась реорганизация фиброархитектоники за счет разветвления отростков астроцитов. При этом общая численная плотность нейронов изменялась незначительно. Все это свидетельствовало о вероятной роли астроцитов при постишемической активации механизмов естественной нейропротекции.

1. Paxinos G., Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. 5th ed. San Diego: Elsevier Academic Press; 2005.

2. Senzai Y. Function of local circuits in the hippocampal dentate gyrusCA3 system. Neurosci Res. 2019 Mar; 140: 43–52. PMID: 30408501 DOI: 10.1016/j.neures.2018.11.003.

3. Fares J, Bou Diab Z, Nabha S, Fares Y. Neurogenesis in the adult hippocampus: history, regulation, and prospective roles. Int J Neurosci. 2019 Jun; 129 (6): 598–611. PMID: 30433866 DOI: 10.1080/00207454.2018.1545771.

4. Abbott L.C., Nigussie F. Adult neurogenesis in the mammalian dentate gyrus. Anat Histol Embryol. 2019 Sep 30. PMID: 31568602 DOI: 10.1111/ahe.12496.

5. Miller S.M., Sahay A. Functions of adult-born neurons in hippocampal memory interference and indexing. Nat Neurosci. 2019 Oct; 22 (10): 1565–1575. PMID: 31477897 DOI: 10.1038/s41593-019-0484-2.

6. Alkadhi K.A. Cellular and molecular differences between area ca1 and the dentate gyrus of the hippocampus. Mol Neurobiol. 2019 Sep; 56 (9): 6566–6580. PMID: 30874972 DOI: 10.1007/s12035-019-1541-2.

7. Becerra-Calixto A., Cardona-Gómez G.P. The Role of Astrocytes in Neuroprotection after Brain Stroke: Potential in Cell Therapy. Front Mol Neurosci. 2017 Apr 3; 10 (159): 88. PMID: 28420961. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00088.

8. Mohn T.C., Koob A.O. Adult astrogenesis and the etiology of cortical neurodegeneration. J. Exp. Neurosci. 2015; 9: 25–34. PMID: 26568684. DOI: 10,4137 / JEN.S25520.

9. 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): 1–20. PMID: 29386994. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00451

10. Plata A., Lebedeva A., Denisov P., Nosova O., Postnikova T.Y., Pimashkin A., Brazhe A., Zaitsev A.V., Rusakov D.A., Semyanov A. Astrocytic Atrophy Following Status Epilepticus Parallels Reduced Ca2+ Activity and Impaired Synaptic Plasticity in the Rat Hippocampus. Front Mol Neurosci. 2018 Jun 26; 11: 215. PMID: 29997475. DOI: 10.3389/fnmol.2018.00215

11. Pirici D., Mogoantă L., Mărgăritescu O., Pirici I., Tudorică V., Coconu M. Fractal analysis of astrocytes in stroke and dementia. Rom. J. Morphol. Embryol. 2009; 50 (3): 381–390. PMID: 19690763.

12. Ostergaard P.J., Jensen M.B. Histological quantification of astrocytosis after cerebral infarction: A systematic review. Int. J. Neurosci. 2013; 123 (7): 439−443. PMID: 23311713. DOI: 10.3109 / 00207454.2013.765421.

13. Степанов А.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Нейро-глио-сосудистые комплексы головного мозга после острой ишемии. Общая реаниматология. 2017; 13 (6): 6–17. DOI: 10.15360/1813-9779-2017-6-6-17

14. Степанов С.С., Акулинин В.А., Авдеев Д.Б., Степанов А.С., Горбунова А.В. Реорганизазия астроцитов неокортекса белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2019. Т. 105. № 5. С. 578–590. DOI: 10.1134/S086981391905011X

15. Karperien A., Ahammer H., Jelinek H.F. Quantitating the subtleties of microglial morphology with fractal analysis. Front. Cell. Neurosci. 2013; 7 (3): 1–18. PMID: 23386810. DOI: 10.3389/fncel.2013.00003.

16. Исаева В.В., Пущина Е.В., Каретин Ю.А. Изменения морфометрических показателей и фрактальной размерности нейронов спинного мозга в онтогенезе симы Oncorhynchus masou. Биология моря. 2006; 32 (2): 125−133.

17. Lopez M.S., Vemuganti R. Modeling transient focal ischemic stroke in rodents by intraluminal filament method of middle cerebral artery occlusion. Methods Mol Biol. 2018; 1717: 101–113. PMID: 29468587 DOI: 10.1007/978-1-4939-7526-6_9.

18. Вавилова В.А., Гущин Я.А. Моделирование глобальной церебральной ишемии у монгольских песчанок. Лабораторные животные для научных исследований. 2019; 2. DOI: 10.29296/2618723X-2019-02-03

19. Gennaro M, Mattiello A, Pizzorusso T. Rodent models of developmental ischemic stroke for translational research: strengths and weaknesses. Neural. Plast. 2019 Apr 4; 2019: 5089321. PMID: 31093271 DOI: 10.1155/2019/5089321.

20. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. СПб: Питер; 2003: 688.

21. Escartin C., Guillemaud O., Carrillo-de Sauvage M.A. Questions and (some) answers on reactive astrocytes. Glia. 2019 Dec; 67 (12): 2221–2247. PMID: 31429127 DOI: 10.1002/glia.23687.

22. Verkhratsky A., Ho M.S., Vardjan N., Zorec R., Parpura V. General pathophysiology of astroglia. Adv Exp Med Biol. 2019; 1175: 149–179. PMID: 31583588 DOI: 10.1007/978-981-13-9913-8_7.

23. Zhou B., Zuo Y.X., Jiang R.T. Astrocyte morphology: Diversity, plasticity, and role in neurological diseases. CNS Neurosci Ther. 2019; 25 (6): 665–673. PMID: 30929313 DOI: 10.1111/cns.13123.

24. Zuidema J.M., Gilbert R.J., Gottipati M.K. Biomaterial approaches to modulate reactive astroglial response. Cells Tissues Organs. 2018; 205 (5–6): 372–395. PMID: 30517922 DOI: 10.1159/000494667.

25. Zhou Y.D. Glial Regulation of Energy Metabolism. Adv Exp Med Biol. 2018; 1090: 105–121. DOI: 10.1007/978-981-13-1286-1_6.