Морфофункциональная характеристика гиппокампа белых крыс в остром периоде после тяжелой черепно-мозговой травмы на фоне применения L-лизина эсцината

Цель исследования. Исследование посвящено изучению влияния L-лизина эсцината на нервную ткань полей СА1 и СА3 гиппокампа головного мозга белых крыс (Wistar) в остром периоде после тяжелой черепно- мозговой травмы (ТЧМТ).

Материал и методы. ТЧМТ моделировали нанесением на теменно-затылочную область удара свободно падающим грузом массой 200−250 г с высоты 50 см с помощью специальной рельсовой стойки. Задачами исследования были: 1) сравнительная морфометрическая оценка степени гидратации, цито- и глиоархитектоники различных слоев полей СА1 и СА3 после ТЧМТ без лечения; 2) влияние на эти показатели L-лизина эсцината. Использованы гистологические (окраска срезов гематоксилином- эозином и по Нисслю), иммуногистохимические (на NSE, MAP-2 и GFAP) и морфометрические методы. На тонких (4 мкм) серийных фронтальных срезах гиппокампа изучены нейроны, астроциты, микрососуды и нейропиль в контроле (интактные животные, n=5) и через 1 и 3 суток после травмы без лечения (n=10, группа сравнения) и с лечением (n=10, основная группа). Численную плотность нейронов определяли с помощью окраски клеток по Нисслю и реакции на NSE. Цитоскелет нейронов изучали с помощью реакции на МАР-2, а астроглии — GFAP. На цветных растровых изображениях (окраска гематоксилином и эозином, объектив х100) с помощью плагин-фильтра “Find Maxima” определяли зоны максимальной яркости (ЗМЯ), которые затем анализировали с помощью “Analyze Particles” из программы ImageJ 1.52s. ЗМЯ соответствовали участкам гиппокампа с высокой степенью гидратации нервной ткани — отек-набухание. Характер распределения, статистические гипотезы, построение графиков проверяли с помощью программ Statistica 8.0 и среды R.

Результаты. У контрольных животных во всех слоях полей СА1 и СА3 превалировали нормохромные нейроны без признаков изменения цитоскелета, отмечена низкая степень гидратации нервной ткани (относительная доля ЗМЯ 5−8%). Через 1 и 3 суток после ТЧМТ статистически значимо увеличивалось очаговое содержание дистрофически и некробиотически измененных нейронов (95% доверительный интервал: 52−78%), отмечались проявления реактивного глиоза, а доля ЗМЯ увеличивалась до 16%. Выявлены статистически значимые послойные различия между полями СА1 и СА3 гиппокампа. Применение L-лизина эсцината оказывало статистически значимое влияние на морфометрические показатели нервной ткани гиппокампа.

Заключение. В раннем периоде после ТЧМТ увеличивалась степень гидратации нервной ткани гиппокампа. Отмечена гетероморфность дистрофических и некробиотических изменений в разных слоях полей СА1 и СА3. L-лизин эсцинат статистически значимо влиял на эти изменения. В большей степени это характерно для поля СА3. Выявленные изменения рассматриваются не только как пато-, но и как саногенетические структурные механизмы защиты и реорганизации гиппокампа в посттравматическом периоде.

Выводы.

1. В остром периоде (1−3 суток) после тяжелой черепно-мозговой травмы увеличивалась степень гидратации всех компонентов нервной ткани гиппокампа. В группе без лечения через 3 суток после травмы относительный объем зон отека-набухания варьировался от 10 до 13% в СА1 (контроль 3−7%) и от 8 до 16% — в СА3 (контроль 5−10%).

2. Установлена гетероморфность гидропических изменений в молекулярном слое, слое пирамидных нейронов и полиморфном слое. Максимальное увеличение объема свободной воды (более чем в 2 раза) было характерно для молекулярного и полиморфного слоя СА1, а также полиморфного слоя СА3.

3. Применение в остром периоде L-лизина эсцината способствовало статистически значимому изменению проявлений гидропической дистрофии. Через 1 сутки после травмы объем свободной воды увеличивался в сравнении с животными без лечения, а затем, спустя 3 суток, уменьшался, но оставался выше, чем в группе сравнения. Максимальное влияние препарата отмечено в поле СА3.

1. Задворнов А.А., Голомидов А.В., Григорьев Е.В. Клиническая патофизиология отека головного мозга (часть 2). Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2017;14(4):52–60. https://doi.org/10.21292/2078-5658-2017-14-4-52-60

2. Spitz G, Bigler ED, Abildskov T, Maller JJ, O’Sullivan R, Ponsford JL. Regional cortical volume and cognitive functioning following traumatic brain injury. Brain Cogn. 2013;83(1):34–44. PMID: 23872098 https://doi.org/10.1016/j.bandc.2013.06.007

3. Palacios EM, Sala-Llonch R, Junque C, Fernandez-Espejo D, Roig T, Tormos JM, et al. Long-term declarative memory deficits in diffuse TBI: correlations with cortical thickness, white matter integrity and hippocampal volume. Cortex. 2013;49(3):646–657. PMID: 22482692 https://doi.org/10.1016/j.cortex.2012.02.011

4. Salmond CH, Chatfield DA, Menon DK, Pickard JD, Sahakian BJ. Cognitive sequelae of head injury: involvement of basal forebrain and associated structures. Brain. 2005;128(Pt 1):189–200. PMID: 15548553 https://doi.org/10.1093/brain/awh352

5. Крылов В.В., Петриков С.С., Солодов А.А. Внутричерепная гипертензия. Москва: БИНОМ; 2016.

6. Латышева В.Я., Курман В.И., Цуканов А.Н. Усова Н.Н., Галиновская Н.В., Олизарович М.В. Отек головного мозга: этиопатогенез, клиника, диагностика, лечение: практическое пособие для врачей. Гомель; 2016.

7. Петриков С.С., Солодов А.А., Бадыгов С.А., Мехиа Мехиа Э.Д., Крылов В.В. Влияние L-лизина эсцината на внутричерепное давление у пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой, находящихся в критическом состоянии. Журнал им. Н.В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2016;2:31–36.

8. Мирзабаев М.Ж., Дюсембеков Е.К., Алиев М.А. Динамика и пути коррекции внутричерепного давления у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой. Вестник алматинского государственного института усовершенствования врачей. 2017;3:42–27.

9. Schwarzmaier SM, Gallozzi M, Plesnila N. Identification of the Vascular Source of Vasogenic Brain Edema following Traumatic Brain Injury Using In Vivo 2-Photon Microscopy in Mice. J Neurotrauma. 2015;32(13):990–1000. PMID: 25585052. https://doi.org/10.1089/neu.2014.3775

10. Alves JL. Blood-brain barrier and traumatic brain injury. J Neurosci Res. 2014;92(2):141–147. PMID: 24327344. https://doi.org/10.1002/jnr.23300

11. van den Bedem H, Kuhl E. Molecular mechanisms of chronic traumatic encephalopathy. Curr Opin Biomed Eng. 2017;1:23–30. https://doi.org/10.1016/j.cobme.2017.02.003

12. Задворнов А.А., Голомидов А.В., Григорьев Е.В. Клиничес- кая патофизиология отека головного мозга (часть 1). Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2017;14(3):44–50. https://doi.org/10.21292/2078-5658-2017-14-3-44-50

13. Stokum JA, Gerzanich V, Simard JM. Molecular pathophysiology of cerebral edema. J Cereb Blood Flow Metab. 2016;36(3):513–538. PMID: 26661240 https://doi.org/10.1177/0271678X15617172

14. Böhmer AE, Oses JP, Schmidt AP, Perón CS, Krebs CL, Oppitz PP, et al. Neuron-specific enolase, S100B, and glial fibrillary acidic protein levels as outcome predictors in patients with severe traumatic brain injury. Neurosurgery. 2011;68(6):1624–1630. PMID: 21368691 https://doi.org/10.1227/NEU.0b013e318214a81f

15. Harris TC, de Rooij R, Kuhl E. The Shrinking Brain: Cerebral Atrophy Following Traumatic Brain Injury. Ann Biomed Eng. 2019;47(9):1941–1959. PMID: 30341741 https://doi.org/10.1007/s10439-018-02148-2

16. Cole JH, Jolly A, de Simoni S, Bourke N, Patel MC, Scott G, et al. Spatial patterns of progressive brain volume loss after moderate-severe traumatic brain injury. Brain. 2018;141(3):822–836. PMID: 29309542 https://doi.org/10.1093/brain/awx354

17. Ng SY, Lee AYW. Traumatic Brain Injuries: Pathophysiology and Potential Therapeutic Targets. Front Cell Neurosci. 2019;13:528. PMID: 31827423 https://doi.org/10.3389/fncel.2019.00528

18. Парфенов В.А. Использование L-лизина эсцината при заболеваниях центральной нервной системы. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2011;(4):99–104.

19. Paxinos G, Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. 5th ed. San Diego: Elsevier Academic Press; 2005.

20. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. 2-е изд. Санкт-Петербург: Питер; 2003.

21. Степанов А.С., Акулинин В.А., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Клеточ- ные системы восстановления и утилизации поврежденных ней- ронов головного мозга белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2017;103(10):1135–1147.

22. Степанов А.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В., Степанов С.С., Авдеев Д.Б. Нейро-глио-сосудистые комплексы головного мозга после острой ишемии. Общая реаниматология. 2017;13(6):6–17. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2017-6-6-17

23. Anderson MA, Ao Y, Sofroniew MV. Heterogeneity of reactive astrocytes. Neurosci Lett. 2014;565:23–29. PMID: 24361547 https://doi.org/10.1016/j.neulet.2013.12.030

24. Pekny M, Pekna M. Astrocyte reactivity and reactive astrogliosis: costs and benefits. Physiol Rev. 2014;94(4):1077−1098. PMID: 25287860 https://doi.org/10.1152/physrev.00041.2013

25. Schmidt-Kastner R, Aguirre-Chen C, Saul I, Yick L, Hamasaki D, Busto R, et al. Astrocytes react to oligemia in the forebrain induced by chronic bilateral common carotid artery occlusion in rats. Brain Res. 2005;1052(1):28–39. PMID: 16023090 https://doi.org/10.1016/j.brainres.2005.06.018