CC BY
23
УДК 616.813-005.1-002.1-092.9 Макаренко О.М., Ковтун А.М.
ПОРУШЕННЯ ГЛІАЛЬНОГО ГОМЕОСТАЗУ НЕОКОРТЕКСУ ПРИ ВІДТВОРЕННІ ГОСТРОЇ ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНОЇ ПАТОЛОГІЇ У ЩУРІВ
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
ДВНЗ «Переяслав - Хмельницький державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди»
Метою даної роботи було вивчення системи гліального гомеостазу сенсо-моторного неокортексу великих півкуль головного мозку щурів при експериментальному відтворенні моделей первинного та повторного гострого геморагічного інсульту. Експериментальну частину проведено на 30 білих статевозрілих щурах-самцях лінії Вістар, масою 200-220 г. Модель експериментального гострого геморагічного інсульту полягала у відтворенні локальної гематоми в області внутрішньої капсули. . Отримані результати роботи свідчать про розвиток певного чітко вираженого спектру патологічних змін, що проявляються в істотних кількісних змінах клітинного складу сенсомотор-ного неокортексу за умов моделювання гострого аутогеморагічного інсульту.
Ключові слова: гліальний гомеостаз, неокортекс , гостра цереброваскулярна патологія.
(10 днів). Всі тварини були розподілені на 3 гру-
Сучасна терапія цереброваскулярних патоло-гій базується на нейропротекторному підході, а існуюча нейронаукова парадигма розглядає проблему захисту ЦНС в площині нейропротек-ції, не враховуючи її гліопротекторну складову. Однак, нормальне підтримання функцій ЦНС і виживання нейронів багато в чому залежить від зберігання складної гами взаємозв'язків між ними і гліоцитами. Нейрони та глія - комплекс структурно функціонально та метаболічно пов'язаний, тому патологічні порушення в нейронах викликають гліальну реакцію і навпаки. Реакцію гліоцитів описують загальним терміном гліоз без деталізації і конкретизації особливостей реакції різних типів гліальних клітин на пата-логічні фактори ГПМК [1,4].У зв'язку з цим уточнення патофізіологічних механізмів розвитку геморагічного інсультуактуально для впровадження більш ефективних форм допомоги хворим на ранніх стадіях лікування.
Мета роботи
Вивчення системи гліального гомеостазу се-нсо-моторного неокортексу великих півкуль головного мозку щурів при експериментальному відтворенні моделей первинного та повторного гострого геморагічного інсульту.
Матеріали і методи
Експериментальну частину проведено на 30 білих статевозрілих щурах-самцях лінії Вістар, масою 200-220 г. Модель експериментального гострого геморагічного інсульту полягала у відтворенні локальної гематоми в області внутрішньої капсули (capsula interna dextra, L=3,5-4,0; H=6,0; AP=0,6-1,0) правої півкулі головного мозку щурів (Макаренко О.М. та співавт., 2002) [3]. Через 10 днів після моделювання первинного аутгеморагічного інсульту (ГІ) тварин знову наркотизували з метою моделювання повторної ін-трацеребральної посттравматичної гематоми (Гі+Гі) в межах раніше ушкодженої правої півкулі головного мозку тварин. Дослідних тварин повертали в клітки та спостерігали впродовж всього періоду після відтворення повторного інсульту
пи(п=10щурів у кожній)наступним чином: I - інтактні тварини, представляли основнийконтроль (контроль 1); II - тварини із первинним гострим Гі; III - з повторним гострим ГІ. Після закінчення експерименту для гістологічних досліджень у дослідних щурів проведено забір ділянок сенсо-моторної кори іпсілатеральної (в якій відтворювали інсульт) та контралатеральної, яка слугувала додатковим контролем (контроль 2) півкуль великого мозку. На фронтальних гістозрізах виявляли та встановлювали кількісний склад астроцитів, олігодендроцитів, мікрогліоцитів, та пірамідних нейронів III і V шарів. Для об'єктивної оцінки стану цитоструктурної організації сенсо-моторного цереброкортексу був проведений кількісний і якісний гліальний аналізи із використанням авторських показників (індексів): 1) гліа-льної формули (ГФ) (кількісний (відсотковий) вміст окремих гліальних клітин (астроцитів, олі-годендрогліоцитів, мікрогліоцитів) по відношенню до загальної кількості гліоцитів і нейронів); 2) гліального індексу кількісного (ГІК) (співвідношення суми одного типу гліоцитів до іншого: астроцитів до мікрогліоцитів (ГІК1), олігодендрог-ліоцитів до мікрогліоцитів (ГіК2), і нарешті астроцитів до загальної кількості олігодендроцитів (ГІК3) (Макаренко О.М. та співавт., 2014) [4]. Отримані первинні дані аналізувалися за допомогою методів описової та варіаційної статистики та представлені у вигляді X±SX. Вірогідність різниці між даними порівнювальних контрольних та піддослідних груп щурів оцінювали по U-критерію Манна-Уітні. Достовірною вважали різницю між контрольними та піддослідними серіями при р<0,05. Статистична обробка даних здійснювалася за допомогою програмного забезпечення SPSSStatistics 17.0(for Windows).
Результати та їх обговорення
Отримані результати роботи свідчать про розвиток певного чітко вираженого спектру патологічних змін, що проявляються в істотних кількісних змінах клітинного складу сенсо-моторного неокортексу за умов моделювання гострого аутогеморагічного інсульту.
У дослідних щурів із експериментальним первинним гострим ГІ при аналізі змін гліальної формули (ГФ) в іпсілатеральній зоні ураження півкулі кількість астроцитів не достовірно зменшувалась (143,50±62,73 (12,90%)) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (218±143,26 (18,45%)), і достовірно зменшувалась щодо відповідного показника неокортек-су інтактних щурів (298,67±29,11 (17,88%)). Кількість олігодендроцитів достовірно зменшувалась в неоокортексі інсультної півкулі (393,50±112,52 (35,38%)) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (546,30±125,86 (46,20%)) та достовірно зменшувалась порівняно із показником інтактних щурів (876,00±31,64 (52,42%)). Достовірно збільшувалась кількість мікрогліоцитів в іпсілатеральній півкулі (575,30±108,27 (51,72%)) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (417,90±62,38 (35,35%)), і показником неокортек-су інтактних щурів (496,50±22,66 (29,70%)). Слід підкреслити, що кількість пірамідних нейронів сенсо-моторного неокортексу достовірно зменшувалась в іпсілатеральній ГІ півкулі (13,50±6,58), якщо порівняти із відповідними показником контралатеральної півкулі (28,20±12,12), і показником інтактних тварин (22,83±3,18).
У дослідній групі щурів із повторним ГІ,було встановлено, що кількісний (і процентний) вміст астроцитів в сенсо-моторному неокортексі іпсі-латеральної вогнищу ГІ+ГІ півкулі достовірно суттєво знижувався (171,00±117,63 (8,47%)) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (478,30±162,13 (30,83%)), і показником неокортексу інтактних щурів (298,67±29,11 (17,88%)). Кількість олігодендроцитів в сенсо-моторному неокортексі інсультної півкулі достовірно збільшувалась (864,20±372,21 (42,76%)) порівняно із показником контралатеральної півкулі (538,40±211,85 (34,70%)), проте не достовірно знижувалась порівняно із показником мозку інтактних щурів (876,00±31,64 (52,42%)). Одночасно з тим, кількість мікрогліоцитів дослідної півкулі достовірно і суттєво збільшувалась (985,50±206,15 (48,77%) щодо відповідного показника контралатеральної півкулі (534,70±166,54 (34,47%)), і особливо по відношенню до кількості цих клітин в мозку інтактних щурів (496,50±22,66 (29,70%)). Аналогічно цьому кількість пірамідних нейронів достовірно зменшувалась у іпсілатеральній ГІ+ГІ півкулі (33,10±20,60) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (57,40±21,71), і не достовірно збільшувалась порівняно із показником неокортексу інтактних тварин (22,83±3,18).
Окрім істотних кількісних змін, були встановлені і якісні змінив порушенні системи взаємовідносин між різними типами гліоцитів при розрахунку основних показників гліального індексу (кількісного) (ГІК). Так, при експериментальному відтворенні первинного гострого ГІ спостеріга-
лось порушення міжклітинного співвідношення у зниженні показника астроцитів до мікрогліоцитів, сенсо-моторного неокортексу інсультної півкулі (0,261 ±0,135 (26,1%)) порівняно із відповідним показником цереброкортексу контралатеральної півкулі (0,539±0,387 (53,9%)) та мозку інтактних щурів (0,604±0,055 (60,4%)). При цьому відзначалося суттєве зниження кількості олігодендроцитів до мікрогліоцитів в неокортексі інсультної півкулі, що склало (0,682±0,143 (68,2%)) порівняно не лише із відповідним показником сенсо-моторного неокортексу контралатерального (1,304±0,227 (130,4%)) а і неокортексу інтактних щурів (1,765±0,049 (175,6%)). В той же час спостерігались незначні зміни у співвідношенні суми астроцитів до олігодендроцитів інсультної півкулі (0,400±0,192 (40%)) порівняно з відповідним показником контралатеральної півкулі (0,471 ±0,413 (47,1%)) і цереброкортеком мозку інтактних щурів (0,343±0,040 (34,3%)).
При відтворенні у тварин повторного гострого ГІ, спостерігалося різке зниження співвідношення суми астроцитів до мікрогліоцитів в церебро-кортексі інсультної півкулі (0,194±0,158 (19,4%)) порівняно із відповідним показником контралатеральної півкулі (0,956±0,353 (95,6%)) і неокор-тексом інтактних щурів (0,604±0,055 (60,4%)). Встановлено незначне зниження співвідношення суми олігодендроцитів до мікрогліоцитів в цере-брокортексі іпсілатеральної півкулі (0,901±0,389 (90,1%)) в порівнянні із показником контралатеральної (1,102±0,517 (110,2%)) і показником мозку інтактних щурів (1,765±0,049 (175,6%)). Одночасно спостерігається значне зниження співвідношення загальної суми астроцитів до олігодендроцитів в сенсомоторному цереброкортексі інсультної півкулі (0,259±0,231 (25,9%)) порівняно із показником контралатеральної півкулі (1,198±0,954 (119,8%)) і часткове зниження порівняно із мозком інтактних тварин (0,343±0,040 (34,3%)).
Висновки
Таким чином, завдяки застосуванню ГФ, ГІК вдалось кількісно деталізувати і якісно описати характер цитопатологічних процесів і змін окремих типів макро- і мікрогліоцитів, підвищити об'єктивність і достовірність характеру мозкових уражень, що розвиваються при гострому порушенні мозкового кровообігу (ГПМК) за геморагічним типом. Порівняльний кількісно-якісний гліа-льний аналіз засвідчив, що на тлі розвитку неврологічного (нейронального) дефіциту, спричиненого загибелю нейронів неокортексу в умовах гострого інсульту суттєву роль в генезі порушень відіграють кількісно-якісні зміни окремих пулів гліальних клітин. У дослідних щурів із первинним та повторним гострим ГІ спостерігається зменшення кількості та "питомої ваги"популяцій астроцитів, олігодендроцитів та зростання кількості мікрогліоцитів, в цитоструктурній організаціїсен-со-моторного цереброкортексу "інсультної" пів-
кулі, порівнянно з даними норми. Більше того, у щурів із первинним гострим ГІ спостерігається зниження показників ГІК1, ГІК2 та ГІК3 у дослідній "інсультній" півкулі у порівнянні із відповідними контрольними значеннями. Подібно до первинного мозкового інсульту, при повторному ГІ також спостерігається зниження всіх вищеподаних показників ГІК.
Література
1. Васильев Ю.Г. Гомеостаз и пластичность мозга / Ю.Г. Васильев, Д.С. Берестов. - Ижевск : Ижевская ГСХА, 2011. - 216 с.
2. Думбай В.Н. Структура и функции глии / В.Н.Думбай. - Ростов/Дон. : Издательство Южного федерального университета, 2007. - 30 с.
3. Макаренко А.Н. Метод моделирования локального кровоизлияния в различных структурах головного мозга у экспериментальных жывотных / А.Н. Макаренко, Н.С. Косицин, Н.В. Пасикова, М.М. Свинов // Журнал высшей нервной деятельности. - 2002. -Т. 52 (6). - С. 765-768.
Макаренко А.Н. Изучение нейроно- и глиоглиальных преобразований в клеточных системах головного мозга в норме и при моделировании цереброваскулярной патологии / А.Н. Макаренко, В.Н. Бибикова, Н.Н. Терещенко, С.И. Савосько // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. - 2014. - Т.14, Вип. 1. - С. 100-106.
References
Vasil'ev Ju.G. Gomeostaz i plastichnost' mozga / Ju.G. Vasil'ev, D.S. Berestov. - Izhevsk : Izhevskaja GSHA, 2011. - 216 s. Dumbaj V.N. Struktura i funkcii glii / V.N.Dumbaj. - Rostov/Don. : Izdatel'stvo Juzhnogo federal'nogo universiteta, 2007. - 30 s. Makarenko A.N. Metod modelirovanija lokal'nogo krovoizlijanija v razlichnyh strukturah golovnogo mozga u jeksperimental'nyh zhyvotnyh / A.N. Makarenko, N.S. Kosicin, N.V. Pasikova, M.M. Svinov // Zhurnal vysshej nervnoj dejatel'nosti. - 2002. - T. 52 (6). -S. 765-768.
Makarenko A.N. Izuchenie nejrono- i glioglial'nyh preobrazovanij v kletochnyh sistemah golovnogo mozga v norme i pri modelirovanii cerebrovaskuljarnoj patologii / A.N. Makarenko, V.N. Bibikova, N.N. Tereshhenko, S.I. Savos'ko // Aktual'n problemi suchasno'i' medicini: Vіsnik Ukrams'kof medichnof stomatologіchnoї akademfL - 2014. -T.14, Vip. 1. - S. 100-106.
Реферат
НАРУШЕНИЕ ГЛИАЛЬНОГО ГОМЕОСТАЗА НЕОКОРТЕКСА ПРИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИИ ОСТРОЙ ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНОЙ ПАТОЛОГИИ У КРЫС Макаренко А.Н., Ковтун А.М.
Ключевые слова: глиальный гомеостаз, неокортекс, острая цереброваскулярная патология.
Целью данной работы было изучение системы глиального гомеостаза сенсомоторного неокортек-са больших полушарий головного мозга крыс при экспериментальном воспроизведении моделей первичного и повторного острого геморрагического инсульта. Экспериментальную часть проведено на 30 белых половозрелых крысах-самцах линии Вистар ,массой 200-220 г. Модель экспериментального острого геморрагического инсульта заключалась в воспроизведении локальной гематомы в области внутренней капсулы. Полученные результаты работы свидетельствуют о развитии определенного четко выраженного спектра патологических изменений, которые проявляются в существенных количественных изменениях клеточного состава сенсомоторного неокортекса в условиях моделирования острого аутогеморагическго инсульта.
Summary
IMPAIRMENT OF GLIAL HOMEOSTASIS IN NEOCORTEX UNDR ACUTE MODELLED CEREBROVASCULAR DISEASE IN RATS Makarenko O.M., Kovtun A.M.
Key words: glial homeostasis, neocortex, acute cerebrovascular pathology.
The aim of this research was to study the system of glial homeostasis in sensory-motor cerebral cortex of rats under modeled primary and recurrent acute hemorrhagic stroke. The study involved 30 mature white Wistar male rats Wistar, weighing 200-220 g. Acute hemorrhagic stroke was induced by local hematoma in the internal capsule. The results obtained poin out the development of certain explicit range of pathological changes that were quantified in significant quantitative changes in the cellular composition of the sensory-motor cortex in under modeling acute autohemorrhagic stroke.
4
2
3
4
