Individual Typological Features of Postresuscitative Cerebral Changes: Role of Heat Shock Proteins HSP70
https://doi.org/10.15360/1813-9779-2008-6-34
Abstract
Objective: to establish how the protective properties of HSP70 family proteins are realized in the postresuscitative period depending on the organism’s individual typological features. Materials and methods. Neuronal populations of the CA1 and CA4 region of the hippocampus, cerebral sensorimotor cortex V and Purkinje’s cells of the cerebellum were comparatively morpho-metrically and immunohistochemically studied in the rats who had sustained 12-minute clinical death and differed in the results of active avoidance conditioning (AAC). Immunological responsivness to heat-shock proteins was determined by peroxidase-antiperoxidase assay using polyclonal antibodies to HSP70. The density and composition of the neuronal populations were ascertained by morphometric analysis. Results. The control animals having varying capacity for AAC were found to have differences in the composition of neuronal populations of hippocampal region CA4 and cerebellar Purkinje’s cells. Marked postresuscitative neuronal damages were only detected in the high-learned rats. In the controls, immunological responsivness to HSP70 in the CA1 and CA4 pyramidal cell populations of the hippocampus was found to be greater in the high-learned rats than that in the low-learned ones. There was only a postresuscitative increase in immunological responsivness to HSP70 in the CA1 and CA4 pyramidal cell populations of the hippocampus in the low-learned rats. Conclusion. By and large, the results of the present study suggest that the immunological responsivness of neuronal populations to HSP70 is linked to the individual typological features of the organism. There are differences in the immunological responsivness of neuronal populations to HSP70 between the animals having varying ability to learn in the controls and in the postresuscitative period. The specific features of exhibition of the neuroprotective properties of HSP70 depending on individual typological features of the organism are one of the important factors of different cerebral resistance to postresuscitative damages. Key words: cardiac arrest, individual typological features, HSP70, immunohistochemistry, neuronal populations.
References
1. Алексеева Г. В.
2. Заржецкий Ю. В., Волков А. В., Хитров Н. К., Мороз В. В.Механизмы влияния постреанимационных изменений мозга на динамику угашения орентировочно-исследовательской реакции у крыс. Бюл. эксперим. биологии и медицины 2004; 138 (12): 608-611.
3. Аврущенко М. Ш., Волков А. В.Механизмы формирования скрытых и отсроченных постреанимационных энцефалопатий на уровне нейрональных популяций. Вестн. РАМН 1997; 10: 26-32.
4. Аврущенко М. Ш., Герштейн Л. М., Саморукова И. В., Заржецкий Ю. В.Постреанимационные изменения нейрональных популяций гиппо-кампа у крыс с различной способностью к обучению Бюл. эксперим. биологии и медицины 2001; 132 (10): 382-386.
5. Заржецкий Ю. В, Аврущенко М. Ш., Саморукова И. В. и соавт.Использование активной и пассивной стратегий поведения животных в условиях постреанимационного состояния организма. Бюл. экс-перим. биологии и медицины 2004; 2: 149-152.
6. Yao S., Peng M., Zhu X. et al.Heat shock protein72 protects hippocam-pal neurons from apoptosis induced by chronic psychological stress. Int. J. Neurosci. 2007; 117 (11): 1551-1564.
7. Reynolds L. P., Allen G. V.A review of heat shock protein induction following cerebellar injury. Cerebellum 2003; 2 (3): 171-17
8. Liu J., ChengJ., PengJ. et al.Effects of polymorphisms of heat shock protein 70 gene on ischemic stroke, and interaction with smoking in China. Clin. Chim. Acta 2007; 384 (1-2): 64-6
9. Wu W., Kuang P., Jiang S. et al.Effects of batroxobin on spatial learning and memory disorder of rats with temporal ischemia and the expression of HSP32 and HSP70. J. Tradit. Chin. Med. 2000; 20 (4): 297-301.
10. Brown I. R.Induction of heat shock (stress) genes in the mammalian brain by hyperthermia and other traumatic events: a current perspective. J. Neurosci. Res. 1990; 27 (3): 247-55.
11. Shao S. H., Pan F., Li Z. L. et al.Aging effects on the habitual expression of HSP70 mRNA in the hippocampus of rats. Chin. J. Physiol. 2007; 50 (3): 113-120.
12. Li Q, Pan F., Chen X. Y. et al.HSP70 expression in the hippocampal CA3 subfield in different chronic stress models. Chin. J. Physiol. 2006; 49 (3): 119-125.
13. Chen W. Q, Diao W. F., Viidik A. et al.Modulation of the hippocampal protein machinery in voluntary and treadmill exercising rats. Biochim. Biophys. Acta 2008; 1784 (3): 555-562.
14. Ambrosini M. V., Mariucci G., Tantucci M. et al.Hippocampal 72-kDa heat shock protein expression varies according to mice learning performance independently from chronic exposure to stress. Hippocampus 2005; 15 (4): 413-417.
15. Pizarro J. M., Haro L. S., Barea-Rodriguez E. J.Learning associated increase in heat shock cognate 70 mRNA and protein expression. Neurobiol. Learn. Mem. 2003; 79 (2): 142-151.
16. ФлеровМ. А., ОрдянН. Э., МаргулисБ. А. исоавт.Использование БТШ70 для нормализации последствий неизбегаемого стресса у крыс. Бюл. эксперим. биологии и медицины 2003; 136 (8): 138-141.
17. Аврущенко М. Ш., Волков А. В., Заржецкий Ю. В., Острова И. В.Постреанимационные изменения морфофункционального состояния нервных клеток: значение в патогенезе энцефалопатий. Общая реаниматология 2006; 2 (5-6): 85-96.
18. Острова И. В., Мороз В. В., Аврущенко М. Ш.Значение иммуногис-тохимических исследований HSP70 в изучении постреанимационных изменений мозга. Общая реаниматология 2007; 3 (5-6): 91-96.
19. Корпачев В. Г., Лысенков С. П., Тель Л. З.Моделирование клинической смерти и постреанимационной болезни у крыс. Патол. физиология и эксперим. терапия 1982; 3: 78-80.
20. Аврущенко М. Ш.Изменение гетерогенных нейронных популяций в постреанимационном периоде после остановки сердца у крыс. Анестезиология и реаниматология 1994; 5: 41-44.
21. Заржецкий Ю. В., Аврущенко М. Ш., Волков А. В.Нейрофизиологические механизмы постреанимационного повреждения мозга. Общая реаниматология 2006; 2 (5-6): 101-110.
22. Волков А. В., Аврущенко М. Ш., Заржецкий Ю. В. и соавт.Влияние перфторана на постреанимационное восстановление центральной нервной системы. Анестезиология и реаниматология 2001; 6: 19-21.
23. Аврущенко М. Ш., Саморукова И. В., Мороз В. В. и соавт.Развитие постреанимационных морфологических изменений нейронов гип-покампа и мозжечка: общие закономерности и особенности. Патол. физиология и эксперим. терапия 2003; 2: 27-30.
24. Hausmann R., Seidl S., Betz P.Hypoxic changes in Purkinje cells of the human cerebellum. Int. J. Legal Med. 2007; 121 (3): 175-183.
25. Ammon-Treiber S., Grecksch G., Angelidis C. et al.Emotional and learning behaviour in mice overexpressing heat shock protein 70. Neurobiol. Learn. Mem. 2008; 90 (2): 358-364.
26. Murlasits Z., Lee Y., Powers S. K.Short-term exercise does not increase ER stress protein expression in cardiac muscle. Med. Sci. Sports Exerc. 2007; 39 (9): 1522-1528.
27. Пшенникова М. Г., Зеленина О. М., Круглов С. В. и соавт.Синтез белков теплового шока (HSP70) в лейкоцитах крови как показатель устойчивости к стрессорным повреждениям. Бюл. эксперим. биологии и медицины 2006; 142 (12): 614-617.
28. Giffard R., Lijun Xu, Heng Zh. et al.Chaperones, protein aggregation, and brain protection from hypoxic/ischemic injury. J. Experim. Biol. 2004; 207: 3213-3220.
29. Jin X., Xiao C., Tanguay R. M. et al.Correlation of lymphocyte heat shock protein 70 levels with neurologic deficits in elderly patients with cerebral infarction. Am. J. Med. 2004; 117 (6): 406-411.
30. Hu B., Mayer M. P., Tomita M.Modeling Hsp70-mediated protein folding. Biophys. J. 2006; 91 (2): 496-507.
31. Yuan H. B., Huang Y., Zheng S., Zuo Z.Hypothermic preconditioning increases survival of purkinje neurons in rat cerebellar slices after anin vitrosimulated ischemia. Anesthesiology 2004; 101 (4): 1042-1043.
32. Yuan H. B., Huang Y., Zheng S., Zuo Z.Hypothermic preconditioning reduces Purkinje cell death possibly by preventing the over-expression of inducible nitric oxide synthase in rat cerebellar slices after an in vitro simulated ischemia. Neuroscience 2006; 142 (2): 381-389.
33. Allen G. V., Chase T.Induction of heat shock proteins and motor function deficits after focal cerebellar injury. Neuroscience 2001; 102 (3): 603-614.
34. Аврущенко М. Ш., Маршак Т. Л.Синтез белка в нейронах и сател-литных глиальных клетках после глобальной ишемии мозга, вызванной остановкой сердца у крыс. Бюл. эксперим. биологии и медицины 1997; 123 (3): 257-260.
Review
For citations:
Avrushchenko M.Sh., Ostrova I.V., Zarzhetsky Yu., Volkov A.V. Individual Typological Features of Postresuscitative Cerebral Changes: Role of Heat Shock Proteins HSP70 . General Reanimatology. 2008;4(6):34. (In Russ.) https://doi.org/10.15360/1813-9779-2008-6-34
Views:
1021
Email this article 