Морфологічна характеристика фронтальної кори головного мозку щурів з різними нейрокогнітивними розладами після тяжкої черепно-мозкової травми
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2024.2.55-64Ключові слова:
черепно-мозкова травма, щури, нейрокогнітивні розлади, порушення пам’яті, нейродеструкція, фронтальна кора, морфометрія, імуногістохімічні маркери.Анотація
Актуальність. Потребують суттєвих уточнень відомості про чутливість різних нейронів і клітин нейроглії до травми та їх здатність до відновлення в залежності від локалізації ушкоджень та характеру перебудов гемомікроциркуляції в посттравматичному періоді. Мета. Визначення тканинних і клітинних посттравматичних змін структури передцентральної звивини лобової частки головного мозку щурів з різними нейрокогнітивними розладами у різні терміни після тяжкої ЧМТ. Методи. Для відтворення тяжкої ЧМТ у щурів застосовували «модель ударного прискорення». За результатами неврологічних тестів щури були розподілені на три групи: 1) перша – тварини після ЧМТ з нейрокогнітивними розладами і порушеннями пам’яті; 1) друга – тварини після ЧМТ з нейрокогнітивними розладами без порушень пам’яті; 3) група порівняння – тварини після ЧМТ без нейрокогнітивних розладів. Проводили гістологічне, морфометричне та імуногістохімічне дослідження передцентральної звивини лобової частки головного мозку з використанням маркерів β-tubulin, Synaptophysin, GAP43, NCAM1, N-cadherin, GFAP. Результати та підсумок. Через 20 і 40 діб після нанесення травми нейрони з обмеженням синтетичної активності та ознаки нейродеструкції стабільно зберігаються в корі щурів з нейрокогнітивними розладами незалежно від ступеня мнестичних порушень, в той час як у тварин без когнітивного дефіциту ушкоджені нейроцити у складі пірамідних шарів не виявляються. Через 10 діб після тяжкої ЧМТ у фронтальній корі тварин всіх груп спостерігається значне накопичення протоплазматичних астроцитів у перикапілярних просторах, що часто асоційовано з осередками набряку і підвищенням мітотичної активності гліоцитів. При цьому утворюються значні за об’ємом ділянки нейропіля з низькою щільністю розташування волокнистих астроцитів. Через 20 і 40 діб посттравматичного періоду у тварин з нейрокогнітивними розладами осередки астроцитарного дефіциту зберігаються, у щурів групи порівняння – зустрічаються дуже рідко. Через 10 діб після тяжкої ЧМТ у тварин з нейрокогнітивними розладами спостерігається значне зростання кількості новоутворених гемокапілярів з типовою будовою. На поверхні ушкоджених капілярів виявляється велика кількість загущено упакованих протоплазматичних астроцитів. Через 40 діб після травми помітно зменшується кількість ушкоджених мікросудин з нашаруваннями астроцитів на зовнішній поверхні. На відміну від цих змін, у тварин без нейрокогнітивного дефіциту порівняння ушкоджені мікросудини в оточенні астроцитарних конгломератів зустрічаються у значно меншій кількості. У тварин без нейрокогнітивних розладів через 20 і 40 діб після травми відбувається помітна редукція мікроциркуляторних ушкоджень.
Посилання
Howlett JR, Nelson LD, Stein MB. Mental Health Consequences of Traumatic Brain Injury. Biol Psychiatry. 2022;91(5):413-420. doi: 10.1016/j.biopsych.2021.09.024.
James SL, Theadom A, Ellenbogen RG. Global, regional, and national burden of traumatic brain injury, 1990-2016 a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2019;18(1):56-87. doi: 10.1016/ S1474-4422(18)30415-0.
Zohar O, Lavy R, Zi X, Nelson TJ, Hongpaisan J, Pick CG, Alkon DL. PKC activator therapeutic for mild traumatic brain injury in mice. Neurobiol Dis 2011;41(2):329-337. DOI: 10.1016/j.nbd.2010.10.001
Chary K, Nissi MJ, Nykänen O, Manninen E, Rey RI, Shmueli K, Sierra A, Gröhn O. Quantitative susceptibility mapping of the rat brain after traumatic brain injury. NMR Biomed. 2021;34(2):e4438. doi: 10.1002/nbm.4438.
Wu M, Wang C, Gong Y, Huang Y, Jiang L, Zhang M, Gao R, Dang B. Potential mechanism of TMEM2/CD44 in endoplasmic reticulum stress-induced neuronal apoptosis in a rat model of traumatic brain injury. Int J Mol Med. 2023;52(6):119. doi: 10.3892/ijmm.2023.5322.
Di Giovanni S, Movsesyan V, Ahmed F. Cell cycle inhibition provides neuroprotection and reduces glial proliferation and scar formation after traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102(23):8333-8338. DOI: 10.1073/pnas.0500989102
Jones NC, Cardamone L, Williams JP, Salzberg MR, Myers D, O'Brien TJ. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive hyperanxious phenotype in rats. J Neurotrauma. 2008;25(11):1367-1374. DOI: 10.1089/neu.2008.0641
Bachstetter AD, Zhou Z, Rowe RK. MW151 Inhibited IL-1β Levels after Traumatic Brain Injury with No Effect on Microglia Physiological Responses. PLoS One. 2016;11(2):e0149451. DOI: 10.1371/journal.pone.0149451
Wu W, Tian R, Hao S, Xu F, Mao X, Liu B. A pre-injury high ethanol intake in rats promotes brain edema following traumatic brain injury. Br J Neurosurg. 2014;28(6):739-745. DOI: 10.3109/02688697.2014.915007
Shaw BC, Anders VR, Tinkey RA, Habean ML, Brock OD, Frostino BJ, Williams JL. Immunity impacts cognitive deficits across neurological disorders. J Neurochem. 2023;10.1111/jnc.15999. doi: 10.1111/jnc.15999.
Nie L, He J, Wang J, Wang R, Huang L, Jia L, Kim YT, Bhawal UK, Fan X, Zille M, Jiang C, Chen X, Wang J. Environmental Enrichment for Stroke and Traumatic Brain Injury: Mechanisms and Translational Implications. Compr Physiol. 2023;14(1):5291-5323. doi: 10.1002/cphy.c230007.
Song H, Chen C, Kelley B, Tomasevich A, Lee H, Dolle JP, Cheng J, Garcia B, Meaney DF, Smith DH. Traumatic brain injury recapitulates developmental changes of axons. Prog Neurobiol. 2022;217:102332. doi: 10.1016/j.pneurobio.2022.102332.
Macks C, Jeong D, Bae S, Webb K, Lee JS. Dexamethasone-Loaded Hydrogels Improve Motor and Cognitive Functions in a Rat Mild Traumatic Brain Injury Model. Int J Mol Sci. 2022;23(19):11153. doi: 10.3390/ijms231911153.
Yang Z, Zhu T, Pompilus M, Fu Y, Zhu J, Arjona K, Arja RD, Grudny MM, Plant HD, Bose P, Wang KK, Febo M. Compensatory functional connectome changes in a rat model of traumatic brain injury. Brain Commun. 2021;3(4):244. doi: 10.1093/braincomms/fcab244.
Gu YL, Zhang LW, Ma N. Cognitive improvement of mice induced by exercise prior to traumatic brain injury is associated with cytochrome c oxidase. Neurosci Lett. 2014;570:86-91. DOI: 10.1016/j.neulet.2014.04.004
Hui Y, Zhao H, Shi L, Zhang H. Traumatic Brain Injury-Mediated Neuroinflammation and Neurological Deficits are Improved by 8-Methoxypsoralen Through Modulating PPARγ/NF-κB Pathway. Neurochem Res. 2023;48(2):625-640. doi: 10.1007/s11064-022-03788-6.
Griffiths DR, Law LM, Young C, Fuentes A, Truran S, Karamanova N, Bell LC, Turner G, Emerson H, Mastroeni D, Gonzales RJ, Reaven PD, Quarles CC, Migrino RQ, Lifshitz J. Chronic Cognitive and Cerebrovascular Function after Mild Traumatic Brain Injury in Rats. J Neurotrauma. 2022;39(19-20):1429-1441. doi: 10.1089/neu.2022.0015.
Marmarou AI, Foda MA, van den Brink W. A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics. J Neurosurg. 1994;80(2):291-300. doi:10.3171/jns.1994.80.2.0291
Foda MA, Marmarou A. A new model of diffuse brain injury in rats. Part II: Morphological characterization. J Neurosurg. 1994;80(2):301-313. doi:10.3171/jns.1994.80.2.0301
Buresh Ja, Bureshova O, Hyuston DP. Metody i osnovnye eksperimenty po izucheniyu mozga i povedeniya [Methods and basic experiments for the study of the brain and behavior]. Moskva: High school, 1991. 399 p. Russian.
Kaluev AV. Problemy izucheniya stressovogo povedeniya [Problems of studying stress behavior]. Kyiv: CSF, 1999. 132 p. Russian.
Inozemtsev AN, Belnik AP, Ostrovskaya RU. Izucheniye uslovnogo refleksa passivnogo izbeganiya v modifitsirovannoy trekhkamernoy ustanovke. [Study of the conditioned reflex of passive avoidance in a modified three-chamber setup]. Experimental and clinical pharmacology. 2007;70(2):67-69. Russian.
European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Stientific Purposes. Strasburg: Council of Europe. 1986;123:52.
Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Official Journal of the European Union. 2010;53(L276):33-79.
Poslavska OV. Vyznachennya liniynykh rozmiriv ta ploshch okremykh morfolohichnykh obʺyektiv na mikrofotohrafiyakh za dopomohoyu prohramy ImageJ. [Determination of linear dimensions and areas of individual morphological objects on photomicrographs using the ImageJ program]. Morphologia. 2016;10(3):377-381.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
