Пластичні зміни нейронів гіпокампа при порушеннях мозкового кровотоку і шляхи їх корекції - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИІшемію мозку моделювали у щурів шляхом 4-х судинної оклюзії сонних та вертебральних артерій протягом 15 хвилин та 2-х судинної оклюзії сонних артерій у піщанок монгольських протягом 7 хвилин. Для аналізу брались лише ті тварини, у яких спостерігалися гіперактивна поведінка та соматосенсорний дефіцит через 1 добу після ішемії, що характерно для ішемічного ушкодження мозку. Показано, що водорозчинний кверцетин збільшує кількість клітин зони СА1 гіпокампа, які виживали на 7 добу після короткотривалої ішемії. Кратковременная ишемия мозга у крыс и песчанок приводила к отстроченному повреждению и гибели нейронов зоны СА1 гиппокампа, причем степень повреждения зависела как от длительности самого ишемического воздействия, так и от продолжительности периода после реперфузии. В исследованиях влияния ароматической аминокислоты L-фенилаланина на выживание нейронов зоны СА1 гиппокампа и их морфологию после ишемии-реперфузии мозга было установлено, что L-Phe оказывает выраженный нейропротекторный эффект, который проявлялся в значительном увеличении (примерно на 30%) количества неповрежденных пирамидных нейронов в зоне СА1 гиппокампа, выживших на 7-е сутки после кратковременной ишемии.Тому, церебральний інсульт є проблемою надзвичайної медичної та соціальної значущості і профілактика та лікування ішемічних ушкоджень мозку займають важливе місце серед актуальних проблем сучасної неврології та нейрохірургії. Велика увага в сучасній медицині приділяється пошуку ефективних нейропротекторних засобів, які здатні впливати на перебіг патологічних процесів у мозку. Однак досі невідомо, як L-Phe буде впливати на морфо-функціональний стан нейронів при ішемії мозку в цілісному організмі, тому цілком актуальним було провести дослідження можливого нейропротекторного впливу ароматичної амінокислоти L-Phe та її ендогенного галогенового деривату 3,5-дибром-L-тирозину (DBRT) на моделі in vivo. Метою роботи було вивчити ступінь і динаміку розвитку ішемічного ушкодження нейронів гіпокампа та дослідити нейропротекторну дію ароматичних амінокислот та водорозчинної форми флавоноїда кверцетину (ВК) на моделі короткотривалої ішемії мозку. Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання: 1 - розробити експериментальні моделі ішемічного ушкодження мозку на щурах та піщанках для вивчення механізмів відстроченої загибелі нейронів після ішемії-реперфузії та для фармакологічної корекції ушкодження мозку;Підраховували відносну кількість ушкоджених, загиблих та неушкоджених нейронів в зоні СА1 гіпокампа на 1 мм довжини пірамідного шару (Kirino T, 2000) в різні строки після ішемії порівняно з контролем. Підраховували відносну кількість неушкоджених нейронів в зоні СА1 гіпокампа на 1 мм довжини пірамідного шару після ішемії та після ішемії із застосуванням L-Phe, порівняно з контролем. Підраховували відносну кількість нейронів, що вижили (неушкоджених) в зоні СА1 гіпокампа на 1 мм довжини пірамідного шару після ішемії та після ішемії із застосуванням ВК, порівняно з контролем. При 10-хвилинному терміні оклюзії виявлено, що структурні зміни були максимальними і виявлялись вже на першу добу у вигляді набряку пірамідних нейронів всіх зон у гіпокампі; а до 3-ї доби відбувалась загибель більшості нейронів в зоні СА1. В результаті вивчення динаміки розвитку відстроченого ушкодження та загибелі нейронів зони СА1 гіпокампа (Padosch S.A., 2003) на обох використаних моделях було встановлено, що, незважаючи на різну тривалість ішемічного епізоду (15 хвилин у щурів та 7 хвилин у піщанок), характер клітинного ушкодження був однаковим і залежав від тривалості оклюзії та періоду після реперфузії.У дисертаційній роботі представлено результати морфо-функціональних досліджень динаміки розвитку ішемічного ушкодження нейронів СА1 зони гіпокампа та нейропротекторної дії ароматичних амінокислот та водорозчинної форми флавоноїда кверцетину на моделях короткочасної ішемії мозку у щурів та піщанок монгольських. Короткочасна експериментальна ішемія мозку, що викликалася 4-х судинною оклюзією у щурів і 2-х судинною оклюзією у піщанок, призводила до відстроченого ушкодження та загибелі нейронів зони СА1 гіпокампа. Виявлено, що динаміка відсроченого ушкодження та загибелі нейронів зони СА1 гіпокампа мала однаковий характер в обох використаних моделях: 15-хвилинній оклюзії на щурах та 7-хвилинній оклюзії у піщанок. При застосуванні водорозчинного кверцетину збільшувалась кількість пірамідних нейронів в зоні СА1 гіпокампа, які виживали після ішемії-реперфузії, причому нейропротекторний ефект був більш виражений при профілактичному його застосуванні, що свідчить про важливість використання цього препарату в групах хворих з ризиком розвитку судинно-мозкових порушень з профілактичною метою. Використані в нашій роботі моделі ішемічного ушкодження мозку in vivo імітують циркуляторні порушення кровопостачання в мозку; вони дозволяють оцінювати та вивчати морфо-функціональні характеристики ішемічного ушкодження мозку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі представлено результати морфо-функціональних досліджень динаміки розвитку ішемічного ушкодження нейронів СА1 зони гіпокампа та нейропротекторної дії ароматичних амінокислот та водорозчинної форми флавоноїда кверцетину на моделях короткочасної ішемії мозку у щурів та піщанок монгольських.

1. Короткочасна експериментальна ішемія мозку, що викликалася 4-х судинною оклюзією у щурів і 2-х судинною оклюзією у піщанок, призводила до відстроченого ушкодження та загибелі нейронів зони СА1 гіпокампа. Ступінь ушкождення залежав як від тривалості самого ішемічного впливу, так і від тривалості періоду після реперфузіі. Ішемічне ушкодження мозку приводило до порушення поведінкових реакцій тварин.

2. Виявлено, що динаміка відсроченого ушкодження та загибелі нейронів зони СА1 гіпокампа мала однаковий характер в обох використаних моделях: 15-хвилинній оклюзії на щурах та 7-хвилинній оклюзії у піщанок. Обидві моделі відображали процеси, характерні для зони ішемічної “напівтіні” при інсульті.

3. Ультраструктурні ознаки пошкодження соми нейронів зявлялися в кінці першої доби реперфузійного періоду після 15-хвилинної ішемії у щурів. Виявлені деструктивні процеси наростали, що призводило до відстроченої некротичної загибелі нейронів. Виражений перикапілярний набряк супроводжувався набряком астроцитарних відростків. З третьої доби простежувалась активація мікрогліальних клітин, які концентрувались навколо дегенеруючих нейронів та периваскулярно.

4. У ранні строки після короткочасного ішемічного впливу спостерігались виражені пластичні зміни синаптичного апарату нейронів stratum radiatum в зоні СА1 гіпокампа. Прогресивно зменшувалась щільність аксо-шипикових синапсів, відбувалися зміни співвідношення аксонних терміналей з різними характеристиками синаптичних контактів.

5. Короткотривала ішемія викликала перебудову як пресинаптичної (реорганізація синаптичних везикул усередині терміналей - зменьшення їх кількості і зміни у просторовому розподілі), так і постсинаптичної (зміни параметрів постсинаптичного ущільнення) зони синаптичного контакту.

6. Введення L-Phe показало виражений нейропротекторний ефект, що проявлявся у достовірному збільшенні кількості пірамідних нейронів в зоні СА1 гіпокампа, які виживали після ішемії-реперфузії. Це свідчить про потенційну можливість використання L-Phe у медичній практиці з метою запобігання розвитку ішемічних ушкоджень мозку.

7. При застосуванні водорозчинного кверцетину збільшувалась кількість пірамідних нейронів в зоні СА1 гіпокампа, які виживали після ішемії-реперфузії, причому нейропротекторний ефект був більш виражений при профілактичному його застосуванні, що свідчить про важливість використання цього препарату в групах хворих з ризиком розвитку судинно-мозкових порушень з профілактичною метою.

8. Використані в нашій роботі моделі ішемічного ушкодження мозку in vivo імітують циркуляторні порушення кровопостачання в мозку; вони дозволяють оцінювати та вивчати морфо-функціональні характеристики ішемічного ушкодження мозку. Крім того, ці моделі можуть використовуватись для тестування нейропротекторних речовин з різними механізмами дії.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті: 1. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О., ГІРНИК О.В. Залежність ступеню пошкодження нейронів гіпокампа від тривалості ішемії мозку та постішемічного періоду // Запорожский медицинский журнал. - 2002. - №3. - С. 21-22. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження та морфометричну обробку отриманих даних).

2. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Ніконенко І.Р., Мюллер Д., Скибо Г.Г. Структурний аналіз ішемічного ушкодження нейронів СА1 зони гіпокампа щурів // Науковий вісник Львівської національної академії ветиринарної медицини ім.С.З. Гжицького. - 2004. - 6, № 1 (2). - С. 32-37. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження, морфометричну та статистичну обробку отриманих даних).

3. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Сможаник К.Г., Ніконенко І.Р., Мюллер Д., Скібо Г.Г. Структурна організація СА1 зони гіпокампа щурів при експериментальній ішемії мозку // Фізіологічний журнал. - 2004. - Т.50, № 2. - С. 86-93. (Дисертант самостійно зробив огляд літератури та експериментальні дослідження).

4. Коваленко Т.Н., Осадченко И.А., Никоненко И.Р., Мюллер Д., Скибо Г.Г. Структурные повреждения гиппокампа крыс при моделировании ишемического инсульта // Физиология, морфология и патология человека и животных в условиях Кыргызстана: Ежегод. сб. научных статей медфакультета КРСУ. - Бишкек, 2004. - в.4. - С. 80-85. (Дисертант самостійно зробив огляд літератури та експериментальні дослідження).

5. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Сможаник К.Г., Ніконенко І.Р., Мюллер Д., Скибо Г.Г. Патоморфологічні аспекти ушкодження гіпокампу при моделюванні ішемії-реперфузії мозку // Клінічна та експериментальна патологія. - 2004. - Т.3, №2,(Ч.1). - С. 253-255. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження).

6. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Цупиков О.М., Півнева Т.А., Шаламай А.С., Мойбенко О.О., Скибо Г.Г. Нейропротекторний ефект кверцетину при експериментальній ішемії мозку // Фізіологічний журнал. - 2006. - Т.52, № 5. - С. 21-27. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження in vivo та морфометричну обробку отриманих даних).

7. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Цупиков О.М., Півнева Т.А. Структурні зміни в гіпокампі при експериментальній ішемії мозку // Український неврологічний журнал. - 2006. - № 4. - С. 38-44. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження in vivo та морфометричну обробку отриманих даних).

8. Коваленко Т.Н., Осадченко И.А., Сможаник Е.Г., Цупиков О.М., Скибо Г.Г. Морфологические исследования действия кверцетина как нейропротектора при экспериментальной ишемии мозга // Физиология, морфология и патология человека и животных в условиях Кыргыстана: Ежегод. сб. научн. статей медфакультета КРСУ. - Бишкек, 2006. - в.6. - С. 81-87. (Дисертант самостійно провів огляд літератури, експериментальні дослідження та обробку отриманих даних).

9. Kovalenko T., Osadchenko I., Nikonenko A., Lushnikova I., Voronin K., Nikonenko I., Muller D., Skibo G. Ischemia-induced modifications in hippocampal СА1 stratum radiatum excitatory synapses // Hippocampus. - 2006. - Vol.16, №10. - P. 814-25. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження in vivo, морфометричну та статистичну обробку отриманих даних).

10. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Скибо Г.Г. Морфологічне дослідження нейропротекторного впливу L-фенілаланіну при експериментальній ішемії мозку // Здобутки клінічної і експериментальної медицини. - 2007. - №2. - С. 88-91. (Дисертант самостійно провів огляд літератури, експериментальні дослідження та обробку отриманих даних).

11. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Скибо Г.Г. Дослідження дії ароматичних амінокислот при експериментальній ішемії мозку // Український неврологічний журнал. - 2007. - №3. - С. 65-69. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження та морфометричну обробку отриманих данних).

12. Цупиков О.М., Півнева Т.А., Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Василенко Д.А., Скибо Г.Г. Поведінкові реакції піщанок після церебральної ішемії-реперфузії та структурні зміни в їх гіпокампі // Нейрофізіологія. - 2007. - Т. 39, № 6. - С. 458-467. (Дисертант самостійно провів експериментальні дослідження та статистичну обробку).

Тези доповідей: 1. Скибо Г.Г., Коваленко Т.Н., Осадченко И.А., Гирник О.В. Моделирование нарушений мозгового кровообращения у крыс и оценка степени повреждения нейронов гиппокампа // Мікроциркуляція та її вікові зміни: Матеріали II Міжнародної Наукової Конференції. - Київ, Україна, 22-24 травня, 2002. - С. 279-280.

2. Скибо Г.Г., Коваленко Т.Н., Осадченко И.А., Гирник О.В. Временное развитие повреждений нейронов гиппокампа при моделировании нарушений мозгового кровообращения у крыс // IV Международная Конференция по Функциональной Нейроморфологии "Колосовские чтения - 2002". - Санкт-Петербург, Россия, 29-31 мая, 2002. - С. 265.

3. Skibo G.G., Kovalenko T.N., Osadchenko I.A., Girnyk O.V. Pecularities of development of hippocampal injure under experimental brain ischemia // Hypoxia. Ecology. ASTROECO-2002. - Terskol, Russia, 12-16 Aug., 2002. - Р. 94 (in Russian).

4. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Гірник О.В. Вивчення динаміки пошкодженння гіпокампа при моделюванні ішемії мозку // Матеріали Пленуму наукового товариства патофізіологів України. - Фізіологічний журнал. - Одеса, 19-21 вересня, 2002. - Т. 48, №4. - С. 108-109.

5. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О, Гірник О.В. Ультраструктурні особливості постішемічного пошкодження гіпокампа щурів при експериментальній ішемії мозку // Актуальні питання морфології: Матеріали ІІІ національного конгресу анатомів, гістологів, ембріологів та топографоанатомів України. - Тернопіль, Україна, 21-23 жовтня, 2002. - С. 285-286.

6. Скібо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Лушнікова І.В., Воронін К.Ю., Маляревський П.Ю. Нейродегенеративні зміни в гіпокампі при експериментальному ішемічному ушкодженні // Матеріали наукової конференції, присвяченої 100-річчю з дня народження М.І.Зазибіна. - Київ, 2004. - С. 59.

7. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О. Структурні основи відстроченого ушкодження нейронів гіпокампа при експериментальній ішемії мозку // Гістологія на сучасному етапі розвитку науки: Матеріали науково-практичної конференції. - Тернопіль, 2004. - С. 60-61.

8. Коваленко Т.Н., Осадченко И.А., Цупиков О.М., Сможаник Е.Г., Скибо Г.Г. Нейропротекторное действие кверцетина при экспериментальной ишемии мозга // Нейроендокринні і імунні механізми регуляції гомеостазу в нормі та патології: Матеріали Всеукраїнської конференції з міжнародним представництвом. - Запорожский медицинский журнал. - Запоріжжя, 2005. - Т. 30,№3. - С. 108.

9. Коваленко Т.М., Осадченко І.А., Сможаник К.Г., Цупиков О.М. Структурні прояви нейропротекторної дії кверцетину щодо гіпокампа при експериментальній ішемії мозку // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти: Матеріали конференції Українського товариства нейронаук (з міжнародною участю), присвяченої 75-річчю Донецького державного медичного університету ім. М. Горького. - Донецьк, 2005. - Т. 1,№1(додаток). - С. 50.

10. Skibo G.G., Kovalenko T.N., Osadchenko I.A., Shalomai A.S. The cellular mechanisms of ischemic damage to the hippocampus and neuroprotective action of quercetin // The 5th International Symposium on Experimental and Clinical Neurobiology: Abstracts. - Stara Lesna - Tatranska Lomnica (Slovak Republic), 19-22 September, 2005. - P. 104

11. Skibo G., Nikonenko I., Kovalenko T., Osadchenko I., Lushnikova I., Voronin K., Muller D. Ischemia-induced synaptic plasticity in hippocampal neurons. // 5th FENS Forum of European Neuroscience: Abstract . - Vienna (Austria), 2006. - Vol. 3 - A152.24.

12. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Скибо Г.Г. Вивчення нейропротекторного впливу кверцетину при ішемічному ураженні мозку // Проблемы, достижения и перспективы развития медикобиологических наук и практического здравоохранения: Труды Крымского гос. Мед.университета. - Симферополь, 2006. - Т. 142, часть 3. - С. 220.

13. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Лушнікова І.В., Воронін К.Ю., Осадченко І.О., Маляревський П.Ю., Мартинюк А.Є. Нейропротекторна дія L-фенілаланіну в умовах ішемічного ушкодження гіпокампа на моделях in vitro та in vivo // Матеріали фізіологічного зїзду. - Чернівці, 2006.

14. Скибо Г.Г., Коваленко Т.Н., Осадченко И.А. Структурная пластичность гиппокампа при экспериментальной ишемии мозга // Колосовские чтения - 2006: По материалам международной конференции пофункциональной нейроморфологии, Санкт-Петербург, Россия. - Морфология. - 2006. - Т.129,№2. - С.87.

15. Скибо Г.Г., Коваленко Т.М., Осадченко І.О, Ніконенко О.Г., Ніконенко І.Р., Лушнікова І.В. Синаптична пластичність при експериментальній ішемії мозку // Інсульт та судинно-мозкові захворювання: По матеріалам I національного конгресу. - Київ, 2006. - С. 37.

16. Osadchenko I.O., Kovalenko T.M., Nikonenko I.R., Skibo G.G., Muller D. Synaptic plasticity in CA1 area of hippocampus after short-term experimental brain ischemia in vivo // 6th FENS Forum of European Neuroscience - Abstract. - Geneva (Switzerland), 2008. - P11927.

17. Skibo G.G., Kovalenko T.M., Osadchenko I.O., Nikonenko I.R., Lushnikova I.V. Ischemia-induced synaptic plasticity in hippocampus and pharmacological correction of associated impairments // Neuroscience for medicine and psychology: 4th International Interdisciplinary Congress. - Sudak, Crimea (Ukraine), 2008. - P.273.

18. Коваленко Т.М., Осадченко І.О., Скибо Г.Г. Нейропротекторний вплив прекондиціювання при ішемічному ушкодженні мозку // Високогірна гіпоксія і геном: Тези доповідей научної конференції з міжнародною участю, Терскол, Кабардино-Балкарія (Росія). - Фізіологічний журнал. - 2008. - Т. 54,№4. - С. 70.

Размещено на .ru