Периодизация адаптационно-компенсаторных перестроек структур головного мозга при неполной перманентной церебральной гипоперфузии у крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Двусторонняя одномоментная перевязка общих сонных артерий у крыс является самым распространённым способом формирования длительной церебральной гипоксии со снижением когнитивных функций. Ранние сроки после операции (до 3 сут) чаще всего используются для фармакологических исследований. Для них характерны гибель нейронов, развитие гипоэнергетического состояния и отёк. В острый период (3–8-е сутки) изменения связаны с активацией астроцитов, которые формируют межклеточные кооперации между нейроном, гемокапилляром и респираторным взрывом нейтрофильных гранулоцитов. Повышается проницаемость гематоэнцефалического барьера. Это сопровождается гибелью одной части нейронов и улучшением жизнеобеспеченности другой. Подострый период (с 8 сут до 8 нед) сопровождается гибелью нейронов, находящихся в состоянии плохого жизнеобеспечения, активацией микроглии, повреждением миелиновых волокон, ростом диаметра паравертебральных артерий — в начале периода и развитием астроцитоза и ангиогенеза — в конце периода, что ведёт к росту перекисного окисления липидов, вторичному повреждению и гибели нейронов. В поздние сроки появляются нейродистрофические изменения, сохраняется незначительный апоптоз нейронов и повышенная проницаемость гематоэнцефалического барьера. У выживших нейронов наблюдается метаболическая активация и концентрация перикарионов около гемокапилляров.

Об авторах

Иван Васильевич Гайворонский

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i.v.gaivoronsky@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7232-6419
SPIN-код: 1898-3355

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Владимир Владимирович Криштоп

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины

Email: chrishtop@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-5800
SPIN-код: 3734-5479

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Варвара Геннадьевна Никонорова

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины

Email: bgnikon@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9453-4262
SPIN-код: 2161-4838
Россия, Санкт-Петербург

Алексей Анатольевич Семенов

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова Санкт-Петербург; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: semfeodosia82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1977-7536
SPIN-код: 1147-3072

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Юлия Александровна Хрусталева

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: khrustaleva-julia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5282-7219
SPIN-код: 3622-5270

д-р мед. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. levine S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats // Am J Pathol. 1960. Vol. 36, N 1. Р. 1–17.
  2. Chrishtop V., Nikonorova V., Gutsalova A., et al. Systematic comparison of basic animal models of cerebral hypoperfusion // Tissue Cell. 2022. Vol. 75. P. 101715. doi: 10.1016/j.tice.2021.101715
  3. Ojo O.B., Amoo Z.A., Saliu I.O., et al. Neurotherapeutic potential of kolaviron on neurotransmitter dysregulation, excitotoxicity, mitochondrial electron transport chain dysfunction and redox imbalance in 2-VO brain ischemia/reperfusion injury // Biomed Pharmacother. 2019. Vol. 111. P. 859–872. doi: 10.1016/j.biopha.2018.12.144
  4. Zong W., Zeng X., Che S., et al. Ginsenoside compound K attenuates cognitive deficits in vascular dementia rats by reducing the Aβ deposition // J Pharmacol Sci. 2019. Vol. 139, N 3. P. 223–230. doi: 10.1016/j.jphs.2019.01.013
  5. Wang D.P., Yin H., Lin Q., et al. Andrographolide enhances hippocampal BDNF signaling and suppresses neuronal apoptosis, astroglial activation, neuroinflammation, and spatial memory deficits in a rat model of chronic cerebral hypoperfusion // Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2019. Vol. 392, N 10. P. 1277–1284. doi: 10.1007/s00210-019-01672-9
  6. Al Dera H., Alassiri M., Eleawa S.M., et al. Melatonin improves memory deficits in rats with cerebral hypoperfusion, possibly, through decreasing the expression of small-conductance Ca 2+-activated K+ channels // Neurochem Res. 2019. Vol. 44, N 8. P. 1851–1868. doi: 10.1007/s11064-019-02820-6
  7. Chrishtop V.V., Prilepskii A.Y., Nikonorova V.G., Mironov V.A. Nanosafety vs. nanotoxicology: adequate animal models for testing in vivo toxicity of nanoparticles // Toxicology. 2021. Vol. 462. P. 152952. doi: 10.1016/j.tox.2021.152952
  8. Fateev I.V., Bykov V.N., Chepur S.V., et al. A model of cerebral circulation disorders created by staged ligation of the common carotid arteries // Bull Exp Biol Med. 2012. Vol. 152, N 3. P. 378–381. doi: 10.1007/s10517-012-1533-y
  9. Farkas E., Luiten P.G., Bari F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: a model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases // Brain Res Rev. 2007. Vol. 54, N 1. P. 162–180. doi: 10.1016/j.brainresrev.2007.01.003
  10. Fujiwara S., Mori Y., de la Mora D.M. Prediction of outcome in bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO) rats by intravoxel incoherent motion (IVIM) analysis at 11.7 Tesla // ISMRM 25th Annual Meeting & Exhibition; 2017 Apr 22–27; Honolulu, HI, USA.
  11. Мунис М., Фишер М. Визуализация в остром периоде инсульта. Инсульт // Приложение к журналу неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2001. T. 2, № 4. С. 4–12.
  12. Занин С.А., Каде А.Х., Трофименко А.И., Малышева А.В. Гистологическое обоснование эффективности ТЭС-терапии при экспериментальном ишемическом инсульте // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. C. 1343.
  13. Ишемический инсульт и транзиторная ишемическая атака у взрослых : клинические рекомендации. 2022. 215 с.
  14. Lee M.C., Jin C.Y., Kim H.S., et al. Stem cell dynamics in an experimental model of stroke // Chonnam Med J. 2011. Vol. 47, N 2. P. 90–98. doi: 10.4068/cmj.2011.47.2.90
  15. Kitamura A., Fujita Y., Oishi N., et al. Selective white matter abnormalities in a novel rat model of vascular dementia // Neurobiol Aging. 2012. Vol. 33, N 5. P. 1012. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2011.10.033
  16. Gopalakrishanan S., Babu M.R., Thangarajan R., et al. Impact of seasonal variant temperatures and laboratory room ambient temperature on mortality of rats with ischemic brain injury // J ClinDiagn Res. 2016. Vol. 10, N 4. P. CF01–CF5. doi: 10.7860/JCDR/2016/17372.7597
  17. Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Пахрова О.А. Влияние состояния высшей нервной деятельности и пола на выживаемость при моделировании тотальной гипоксии головного мозга у крыс // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 5. С. 270.
  18. Kim S.K., Cho K.O., Kim S.Y. White matter damage and hippocampal neurodegeneration induced by permanent bilateral occlusion of common carotid artery in the rat: comparison between Wistar and Sprague-Dawley strain // Korean J Physiol Pharmacol. 2008. Vol. 12, N 3. P. 89–94. doi: 10.4196/kjpp.2008.12.3.89
  19. Громова О.А., Торшин И.Ю., Гоголева И.В., и др. Фармакокинетический и фармакодинамический синергизм между нейропептидами и литием в реализации нейротрофического и нейропротективного действия церебролизина // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2015. T. 115, № 3. С. 65–72. doi: 10.17116/jnevro20151153165-72
  20. Мазина Н.В., Волотова Е.В., Куркин Д.В. Нейропротекторное действие нового производного ГАМК-РГПУ-195 при ишемии головного мозга // Фундаментальные исследования. 2013. № 6-6. С. 1473–1476.
  21. Волотова Е.В., Куркин Д.В., Тюренков И.Н., Литвинов А.А. Церебропротективное действие производных гамма-аминомасляной кислоты при острой ишемии головного мозга крыс // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2011. № 2. C. 72–75.
  22. Li N., Gu Z., Li Y., et al. A modified bilateral carotid artery stenosis procedure to develop a chronic cerebral hypoperfusion rat model with an increased survival rate // J Neurosci Methods. 2015. Vol. 255. P. 115–121. doi: 10.1016/j.jneumeth.2015.08.002
  23. Титович И.А., Сысоев Ю.И., Болотова В.Ц., Оковитый С.В. Нейротропная активность нового производного аминоэтанола в условиях экспериментальной ишемии головного мозга // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2017. Т. 80, № 5. С. 3–6. doi: 10.30906/0869-2092-2017-80-5-3-6
  24. Kitamura A., Saito S., Maki T., et al. Gradual cerebral hypoperfusion in spontaneously hypertensive rats induces slowly evolving white matter abnormalities and impairs working memory // J Cereb Blood Flow Metab. 2016. Vol. 36, N 9. P. 1592–1602. doi: 10.1177/0271678X15606717
  25. Султанов В.С., Зарубина И.В., Шабанов П.Д. Церебропротекторные и энергостабилизирующие эффекты полипренольного препарата ропрена при ишемии головного мозга у крыс // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2010. Т. 8, № 3. С. 31–47.
  26. Блинова Е.В., Максимкин А.И., Амбросимов А.В., и др. Перспективные подходы к фармакологической профилактике острой ишемической атаки в эксперименте // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. 2016. T. 18, № 11. С. 123–125.
  27. Волотова Е.В. Фармакологическая коррекция нарушений мозгового кровообращения в условиях эндотелиальной дисфункции (в эксперименте): дис. ... докт. мед. наук. Волгоград, 2016. Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/farmakologicheskaya-korrektsiya-narushenii-mozgovogo-krovoobrashcheniya-v-usloviyakh-endotel
  28. Lai T.W., Zhang S., Wang Y.T. Excitotoxicity and stroke: identifying novel targets for neuroprotection // Prog Neurobiol. 2014. Vol. 115. P. 157–188. doi: 10.1016/j.pneurobio.2013.11.006
  29. Чепур С.В., Быков В.Н., Юдин М.А., и др. Особенности экспериментального моделирования соматических и неврологических заболеваний для оценки эффективности лекарственных препаратов // Биомедицина. 2012. № 1. С. 16–28.
  30. Фатеев И.В., Быков В.Н., Чепур С.В., и др. Модель нарушения мозгового кровообращения с поэтапной перевязкой общих сонных артерий // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011. Т. 152, № 9. С. 350–354.
  31. Данилова Т.Г. Морфология лобной коры больших полушарий крыс при пережатии общей сонной артерии // Вестник новгородского государственного университета. 2013. № 71-1. С. 101–105.
  32. Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М., Валько Н.А. Морфологические нарушения нейронов теменной коры и гиппокампа крыс в динамике субтотальном церебральной ишемии // Оренбургский медицинский вестник. 2019. T. 7, № 2. С. 36–41.
  33. Gallyas F., Pál J., Bukovics P. Supravital microwave experiments support that the formation of “dark” neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system // Brain Res. 2009. Vol. 1270. P. 152–156. doi: 10.1016/j.brainres.2009.03.020
  34. Panickar K.S., Norenberg M.D. Astrocytes in cerebralischemic injury: morphological and general considerations // Glia. 2005. Vol. 50, N 4. P. 287–298. doi: 10.1002/glia.20181
  35. Шаврин В.А., Шулятникова Т.В. Ультраструктурные особенности синапсов в критических зонах инфаркта головного мозга в эксперимент // Патологiя. 2011. Т. 8, № 3. С. 090–093.
  36. Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М., Валько Н.А. Морфологические нарушения нейронов теменной коры и гиппокампа крыс в динамике субтотальной церебральной ишемии // Оренбургский медицинский вестник. 2019. Т. 7, № 2. С. 36–41.
  37. Шулятникова Т.В. Ультраструктурные особенности микроциркуляторного русла в критических зонах ишемии головного мозга в эксперименте // Патологiя. 2010. Т. 7, № 2. С. 32–34.
  38. Маркина Л.Д., Ширяева Е.Е., Маркин В.В. Морфофункциональные особенности пиальных артерий зон смежного кровоснабжения головного мозга в условиях острой циркуляторной гипоксии // Тихоокеанский медицинский журнал. 2015. № 1. С. 40–42.
  39. Разводовский Ю.Е., Смирнов В.Ю., Троян Э.И., Максимович Н.Е. Межполушарная асимметрия церебрального аминокислотного пула при субтотальной ишемии головного мозга крыс // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2019. T. 13, № 2. С. 41–46.
  40. Barber P.A. Magnetic resonance imaging of ischemia viability thresholds and the neurovascular unit // Sensors (Basel). 2013. Vol. 13, N 6. P. 6981–7003. doi: 10.3390/s130606981
  41. Воронков А.В., Оганесян Э.Т., Поздняков Д.И., и др. Влияние флавоноидов: гесперидина и патулетина на вазодилатирующую функцию эндотелия сосудов головного мозга экспериментальных животных на фоне его фокальной ишемии // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2017. № 19. С. 186–194.
  42. Воронков А.В., Шабанова Н.Б., Воронкова М.П. Оценка влияния соединения PIR-4 на отек головного мозга при билатеральной окклюзии общих сонных артерий у крыс // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2018. № 4. С. 117–121. doi: 10.19163/1994-9480-2018-4(68)-117-121
  43. Рыбалко А.Е., Кравченко Е.С. Новые «мишени» для фармакологической коррекции отека головного мозга при его повреждениях различного генеза // Проблемы современных интеграционных процессов и пути их решения; Апрель 03, 2017; Казань. С. 197–201. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28895657
  44. Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Цитохимические нарушения в париетальной коре и гиппокампе крыс после субтотальной ишемии // Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2018. T. 17, № 1. С. 43–49. doi: 10.22263/2312-4156.2018.1.43
  45. Зиматкин С.М., Бонь Е.И., Максимович Н.Е. Роль нейроглобина при церебральной ишемии/гипоксии и другой нейропатологии // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2018. Т. 16, № 6. С. 643–647. doi: 10.25298/2221-8785-2018-16-6-643-647
  46. Литвинов А.А. Церебропротекторные свойства солей гамма-оксимасляной кислоты и некоторые аспекты механизма их действия: дис. … канд. мед. наук. Волгоград, 2015. Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/tserebroprotektornye-svoistva-solei-gamma-oksimaslyanoi-kisloty-i-nekotorye-aspekty-mekhaniz
  47. Дробленков А.В., Наумов Н.В., Монид М.В., и др. Реакция клеточных элементов головного мозга крыс на циркуляторную гипоксию // Медицинский академический журнал. 2013. T. 13, № 4. С. 19–28.
  48. Huang J., Li J., Feng C., et al. Blood-brain barrier damage as the starting point of leukoaraiosis caused by cerebral chronic hypoperfusion and its involved mechanisms: effect of Agrin and Aquaporin-4 // Biomed Res Int. 2018. Vol. 2018. P. 2321797. doi: 10.1155/2018/2321797
  49. Наумов Н.Г., Дробленков А.В. Реактивные изменения нейронов и астроцитов прилежащего ядра головного мозга после ограничения кровотока у крыс // Вестник Новгородского государственного университета. 2016. № 6. С. 143–147.
  50. Lana D., Ugolini F., Melani A., et al. The neuron-astrocyte-microglia triad in CA3 after chronic cerebral hypoperfusion in the rat: protective effect of dipyridamole // Exp Gerontol. 2017. Vol. 96. P. 46–62. doi: 10.1016/j.exger.2017.06.006
  51. Cerbai F., Lana D., Nosi D., et al. The neuron-astrocyte-microglia triad in normal brain ageing and in a model of neuroinflammation in the rat hippocampus // PLoS One. 2012. Vol. 7, N 9. P. e45250. doi: 10.1371/journal.pone.0045250
  52. Галкин А.А., Демидова В.С. Нейтрофилы и синдром системного воспалительного ответа // Раны и раневые инфекции. Журнал имени проф. Б.М. Костючёнка. 2015. T. 2, № 2. С. 25–31. doi: 10.17650/2408-9613-2015-2-2-25-31
  53. Jing Z., Shi C., Zhu L., et al. Chronic cerebral hypoperfusion induces vascular plasticity and hemodynamics but also neuronal degeneration and cognitive impairment // J Cereb Blood Flow Metab. 2015. Vol. 35, N 8. P. 1249–1259. doi: 10.1038/jcbfm.2015.55
  54. 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 // Журнал анатомии и гистопатологии. 2019. T. 8, № 4. С. 22–29. doi: 10.18499/2225-7357-2019-8-4-22-29
  55. Chrishtop V.V., Tomilova I.K., Rumyantseva T.A., et al. The effect of short-term physical activity on the oxidative stress in rats with different stress resistance profiles in cerebral hypoperfusion // Mol Neurobiol. 2020. Vol. 57, N 7. P. 3014–3026. doi: 10.1007/s12035-020-01930-5
  56. Криштоп В.В., Пахрова О.А., Курчанинова М.Г., Румянцева Т.А. Лейкоцитарные показатели крови при адаптации к острой экспериментальной гипоксии головного мозга в зависимости от уровня стрессоустойчивости // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 6. С. 231. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27695040
  57. Степанов А.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., и др. Нейро-глиососудистые комплексы головного мозга после острой ишемии // Общая реаниматология. 2017. T. 13, № 6. С. 6–17.
  58. Досина М.О., Лойко Д.О., Токальчик Ю.П. Оценка снижения продолжительности реабилитационного периода после ишемического инсульта на модели лигирования общих сонных артерий и интраназального введения стволовых клеток у крыс // Здоровье и окружающая среда; Ноябрь 15–16, 2018; Минск. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36830687
  59. Norenberg M.D. The reactive astrocyte. In: Aschner M., Costa L.G., editors. The role of glia in neurotoxicity. 2th edition. London, New York, Washington: CRC Press, 2004. P. 73–92.
  60. Petito C.K., Morgello S., Felix J.C., Lesser M.L. The two patterns of reactive astrocytosis in postischemic rat brain // J Cereb Blood Flow Metab. 1990. Vol. 10, N 6. P. 850–859. doi: 10.1038/jcbfm.1990.141
  61. Petito C.K., Morgello S., Felix J.C., Lesser M.L. The two patterns of reactive astrocytosis in postischemic rat brain // J Cereb Blood Flow Metab. 1990. Vol. 10, N 6. P. 850–859. doi: 10.1038/jcbfm.1990.141
  62. Chida Y., Kokubo Y., Sato S., et al. The alterations of oligodendrocyte, myelin in corpus callosum, and cognitive dysfunction following chronic cerebral ischemia in rats // Brain Res. 2011. Vol. 1414. P. 22–31. doi: 10.1016/j.brainres.2011.07.026
  63. Yang Q., Wang X., Cui J., et al. Bidirectional regulation of angiogenesis and miR-18a expression by PNS in the mouse model of tumor complicated by myocardial ischemia // BMC Complement Altern Med. 2014. Vol. 14. P. 183. doi: 10.1186/1472-6882-14-183
  64. Zhang T., Gu J., Wu L., et al. Neuroprotective and axonal outgrowth-promoting effects of tetramethylpyrazine nitrone in chronic cerebral hypoperfusion rats and primary hippocampal neurons exposed to hypoxia // Neuropharmacology. 2017. Vol. 118. P. 137–147. doi: 10.1016/j.neuropharm.2017.03.022
  65. Xu Y., McArthur D.L., Alger J.R., et al. Early nonischemic oxidative metabolic dysfunction leads to chronic brain atrophy in traumatic brain injury // J Cereb Blood Flow Metab. 2010. Vol. 30, N 4. P. 883–894. doi: 10.1038/jcbfm.2009.263
  66. Монид М.В., Дробленков А.В., Сосин Д.В., Шабанов П.Д. Реактивные морфологические изменения переднего цингулярного поля головного мозга крыс после острой гипоксии // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2013. T. 12, № 4. С. 31–34.
  67. Степанов А.С., Акулинин В.А., Степанов С.С., и др. Коммуникация нейронов поля CA3 гиппокампа головного мозга белых крыс после острой ишемии // Общая реаниматология. 2018. T. 14, № 5. С. 38–49. doi: 10.15360/1813-9779-2018-5-38-49
  68. Harukuni I., Bhardwaj A. Mechanisms of brain injury after global cerebral ischemia // Neurol Clin. 2006. T. 24, N 1. P. 1–21. doi: 10.1016/j.ncl.2005.10.004
  69. Briede J., Duburs G. Protective effect of cerebrocrast on rat brain ischaemia induced by occlusion of both common carotid arteries // Cell Biochem Funct. 2007. Vol. 25, N 2. P. 203–210. doi: 10.1002/cbf.1318
  70. Акулинин В.А., Сергеев А.В., Степанов С.С., и др. Цитоархитектоника различных долей коры головного мозга человека при хронической ишемии // Омский научный вестник. 2015. № 2. С. 5–9.
  71. Bak L.K., Schousboe A., Waagepetersen H.S. The glutamate GABA-glutamine cycle: aspects of transport, neurotransmitter homeostasis and ammonia transfer // J Neurochem. 2006. Vol. 98, N 3. P. 641–653. doi: 10.1111/j.1471-4159.2006.03913.x
  72. Сухорукова Е.Г., Гусельникова В.В., Коржевский Д.Э. Глутаминсинтетаза в клетках головного мозга крысы // Морфология. 2017. T. 152, № 6. С. 7–10.
  73. Qu C., Xu L., Shen J., et al. Protection of blood-brain barrier as a potential mechanism for enriched environments to improve cognitive impairment caused by chronic cerebral hypoperfusion // Behav Brain Res. 2020. Vol. 379. P. 112385. doi: 10.1016/j.bbr.2019.112385
  74. Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Пожилов Д.А. Экспрессия GFAP в коре больших полушарий при развитии церебральной гипоксии у крыс с различными результатами в лабиринте Морриса // Биомедицина. 2020. T. 16, № 1. С. 89–98. doi: 10.33647/2074-5982-16-1-89-98

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах