Влияние окклюзии общих сонных артерий на двуядерные клеточные образования сенсомоторной коры большого мозга крыс

Цель исследования. Изучить двуядерные клеточные образования сенсомоторной коры (СМК) большого мозга половозрелых белых крыс после 40-минутной окклюзии общих сонных артерий.

Методы исследования. Острую ишемию моделировали на белых крысах Wistar путем 40-минутной окклюзии общих сонных артерий (ООСА). Проводили сравнительную морфометрическую оценку цито-, дендро, синапто- и глиоархитектоники неокортекса в норме (n=5), через 1 (n=5), 3 (n=5) и 7 суток (n=5) после ООСА. Использовали окраски по Нисслю, гематоксилином и эозином, иммуногистохимические реакции на NSE, MAP-2, HSP-70, p38, caspase-3, GFAP, AIF1 и Ki-67. Оценивали численную плотность пирамидных нейронов, олигодендроцитов (ОДЦ), микроглиоцитов (МГЦ), содержание дистрофически и некробиотически измененных нейронов, с одним и более ядрышками, гетеро- и дикарионов. Проверку статистических гипотез проводили с помощью программы Statistica 8.0.

Результаты. После ООСА статистически значимо увеличивалось содержание дистрофически и некробиотически измененных нейронов, содержание нейронов с двумя ядрами, с двумя и более ядрышками, общее количество (пролиферация) и содержание гипертрофированных астроцитов, ОДЦ и МГЦ. В течение всего периода наблюдения общая численная плотность нейронов СМК после ООСА в слое III уменьшалась на 26,4% (p=0,001), а слое V — на 18,5% (Mann-Whitney U-test; p=0,01). Патологические и компенсаторно-восстановительные изменения носили диффузно-очаговый характер и проявлялись более выражено в слое III неокортекса. Содержание двуядерных гетерокарионов и дикарионов через 1-и и 3-е суток после ООСА в сравнении с контролем — 3,5 (1,5-4,0)/мм² — не изменялось, а через 7 суток увеличивалось до 6,5 (5,0-8,5)/мм² (Mann-Whitney U-test; p=0,002). Увеличение происходило на фоне более высокого, чем в контроле, содержания ОДЦ и МГЦ. В этот период в слое III и V также отметили максимальное количество нейронов с двумя и более ядрышками.

Заключение. После 40-минутной ООСА в СМК на фоне дистрофических и некробиотических изменений пирамидных нейронов и активации нейроглиальных клеток происходило увеличение образования гетерокарионов и нейронов с амплифицированным ядрышком. Выявленные изменения рассматривали как один из вариантов реакции нейронов на ишемическое повреждение.

1. Аврущенко М.Ш., Острова И.В. Постреанимационные изменения экспрессии мозгового нейротрофического фактора (BDNF): взаимосвязь с процессом гибели нейронов. Общая реаниматология. 2017; 13 (4): 6-21. DOI: 10.15360/1813-97792017-4-6-21

2. Степанов С.С., Акулинин В.А., Авдеев Д.Б., Степанов А.С., Горбунова А.В. Структурно-функциональная реорганизация ядрышкового аппарата нейронов неокортекса, архикортекса и базальных ганглиев головного мозга белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Журнал анатомии и гистопатологии. 2018; 7 (4): 67-74. DOI: 10.18499/2225-7357

3. Степанов А.С., Акулинин В.А., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Клеточные системы восстановления и утилизации поврежденных нейронов головного мозга белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2017; 103 (10): 1135-1147.

4. 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

5. Oksanen M, Lehtonen, S., Jaronen, M., Goldsteins, G., Hamalainen R.H., Koistinaho J. Astrocyte alterations in neurodegenerative pathologies and their modeling in human induced pluripotent stem cell platforms. Cellular and Molecular Life Sciences. 2019; 76: 2739-2760. DOI: 10.1007/s00018-019-03111-7

6. Сахарнова Т.А., Ведунова М.В., Мухина И.В. Нейротрофический фактор головного мозга (bdnf) и его роль в функционировании центральной нервной системы. Нейрохимия. 2012; 29 (4): 269-277.

7. Митрошина Е.В., Абогессименгане Б.Ж., Уразов М.Д., Хамрауй И., Мищенко Т.А., Астраханова Т.А., Щелчкова Н.А., Лапшин Р.Д., Шишкина Т.В., Белоусова И.И., Мухина И.В., Ведунова М.В. Адаптационная роль глиального нейротрофического фактора при ишемии головного мозга. Современные технологии в медицине. 2017; 9 (1): 68-77. DOI: 10.17691/stm2017.9.1.08

8. Алексеева О.С., Кирик О.В., Гилерович Е.Г., Коржевский Д.Э. Микроглия головного мозга: происхождение, структура и функции. Эволюционной биохимии и физиологии. 2019; 55 (4): 231-241. DOI: 10.1134/S0044452919040028

9. Калинина Ю.А., Гилерович Е.Г., Коржевский Д.Э. Астроциты и их участие в механизмах терапевтического действия мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток при ишемическом повреждении головного мозга. Гены и клетки. 2019; 14 (1): 33-40. DOI: 10.23868/201903004

10. Pekny M., Pekna M. Astrocyte reactivity and reactive astrogliosis: costs and benefits. Physiol Rev. 2014; 94: 1077-1098. DOI: 10.1152/physrev.00041.2013

11. Cowan M., Petri Jr. W. A. Microglia: Immune regulators of neurodevelopment. Frontiers in immunology. 2018; 9: 2576. DOI: 10.3389/fimmu.2018.02576

12. Chen Z., Zhong, D., Li, G. The role of microglia in viral encephalitis: a review. Journal of Neuroinflammation. 2019; 16: 76. DOI: 10.1186/s12974-019-1443-2

13. Сотников О.С., Фрумкина Л.Е., Лактионова А.А., Парамонова Н.М., Новаковская С.А. Двуядерные нейроны: синцитиальное слияние или амитоз. Успехи физиологических наук. 2011; 42 (4): 76-89. PMID: 22145312

14. Сотников О.С., Фрумкина Л.Е., Новаковская С.А., Боголепов Н.Н. Слияние нейронов мозга у эмбрионов крыс. Морфология. 2011; 139 (2): 18-21. PMID: 21866800

15. Kemp K., Wilkins A., Scolding N. Cell fusion in the brain: two cells forward, one cell back. Acta Neuropathol. 2014; 128: 629-638. DOI: 10.1007/s00401-0141303-1

16. Pereira M, Birtele M., Rylander Ottosson D. Direct reprogramming into interneurons: potential for brain repair. Cellular and Molecular Life Sciences. 2019; 76: 3953-3967. DOI: 10.1007/s00018-019-03193-3

17. Свиридкина Н.Б., Шакова Ф.М., Комиссарова С.В., Дубровин И.П., Турыгина С.А., Романова Г.А., Баранова В.М. Морфофункциональное исследование действия антиортостатической гипокинезии при очаговом ишемическом повреждении коры головного мозга. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2012; 2: 22-26. PMID: 22708403

18. Криштоп В.В., Никонорова В.Г., Румянцева Т.А. Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при церебральной гипоперфузии. Вестник Российского университета дружбы народов. 2019; 8 (4): 22-29. DOI: 10.18499/2225-7357-2019-8-4-22-29

19. Paltsyn A.A., Manukhina E.B., Goryacheva A.V., Downey H.F., Dubrovin I.P., Komissarova S.V, KubatievA.A. Intermittent hypoxia stimulates formation of binuclear neurons in brain cortex - A role of cell fusion in neuroprotection? Experimental Biology and Medicine. 2014; 239: 595-600. DOI: 10.1177/1535370214523898

20. Пальцын А.А., Свиридкина Н.Б. О регенерации мозга (лекция II). Патогенез. 2018; 16 (1): 83-91. DOI: 10.25557/2310-0435.2018.01.83-91

21. Моргун А.В., Малиновская Н.А., Комлева Ю.К., Лопатина О.Л., Кувачева Н.В., Панина Ю.А., Таранушенко Т.Е., Солончук Р.Ю., Салмина А.Б. Структурная и функциональная гетерогенность астроцитов головного мозга: роль в нейродегенерации и нейровоспалении. Бюллетень сибирской медицины. 2014; 13 (5): 138-148. DOI: 10.20538/1682-0363-2014-5-138-148

22. Sankavaram S.R., Svensson M.A., Olsson T., Brundin L., Johansson C.B. Cell fusion along the anterior-posterior neuroaxis in mice with experimental autoimmune encephalomyelitis. PLoS One. 2015; 10 (7): e0133903. DOI: 10.1371/journal.pone.0133903

23. Giordano-Santini R., Linton C., Hilliard M.A. Cell-cell fusion in the nervous system: Alternative mechanisms of development, injury, and repair. Semin. Cell Dev. Biol. 2016; 60: 146-54. DOI: 10.1016/j.sem-cdb.2016.06.019

24. Kravtsov V., Oren-Suissa M., Podbilewicz B. The fusogen AFF-1 can rejuvenate the regenerative potential of adult dendritic trees by selffusion. Development. 2017; 144 (13): 2364-74. DOI: 10.1242/dev.150037

25. Espejel S., Romero R., Alvarez-Buylla A. Radiation damage increases Purkinje neuron heterokaryons in neonatal cerebellum. Ann. Neurol. 2009; 66: 100-109. DOI: 10.1002/ana.21670

26. Kemp K., Gray E., Wilkins A., Scolding N. Purkinje cell fusion and binucleate heterokaryon formation in multiple sclerosis cerebellum. Brain. 2012; 135: 2962-2972. DOI: 10.1002/ana.21670

27. Юшков Б.Г. Клетки иммунной системы и регуляция регенерации. Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16 (4): 94-105. DOI: 10.20538/1682-0363-2017-4-94-105

28. Ackman J.B., Siddiqi F., Walikonis R.S., LoTurco J.J. Fusion of microglia with pyramidal neurons after retroviral infection. J. Neurosci. 2006; 26: 11413-11422. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3340-06.2006

29. Сотников О.С. Ретикулярная теория Камилло Гольджи и перестройка электрических синапсов в синцитиальные перфорации. Известия РАН. Серия биологическая. 2019; 2: 127-143. DOI: 10.1134/S0002332919020140

30. Авдеев Д.Б., Акулинин В.А., Степанов А.С., Горбунова А.В., Степанов С.С. Плейотропные ферменты апоптоза и синаптическая пластичность гиппокампа белых крыс после окклюзии общих сонных артерий. Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2018; 33 (3): 102-110. DOI: 10.29001/2073-8552-2018-33-3-102-110

31. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. Изд-во Питер; 2003: 2-ое изд.: 688.

32. Giordano-Santinia R., Kaulicha E., Galbraitha K.M., Ritchiea F.K., Wangb W., Lib Z., Hilliarda M.A. Fusogen-mediated neuron-neuron fusion disrupts neural circuit connectivity and alters animal behavior. PNAS. 2020; 117 (37): 23054-23065. DOI: 10.1073/pnas.1919063117

33. Alvarez-Dolado M., Martinez-Losa M. Cell fusion and tissue regeneration. Adv. Exp. Med. Biol. 2011; 713: 161-175. DOI: 10.1007/978-94-007-0763-4_10

34. Kosi N., Alic I., Kolacevic M., Vrsaljko N., Jovanov Milosevic N., Sobol M, Philimonenko A., Hozak P, Gajovic S., PochetR., Mitrecic D. Nop2 is expressed during proliferation of neural stem cells and in adult mouse and human brain. Brain Res. 2015; 1597: 65-76. DOI: 10.1016/j.brainres.2014.11.040

35. Damisah E.C., Hill R.A., Rai A., Chen F., Ghosh S., Grutzendler J. Astrocytes and microglia play orchestrated roles and respect phagocytic territories during neuronal corpse removal in vivo. Science Advances. 2020; 6 (26): eaba3239. DOI: 10.1126/sciadv.aba3239