Neuro-Glio-Vascular Complexes of the Brain After Acute Ischemia

Self Cite

The aim of research was to study structural changes and give a morphometric characteristic of the edemaswelling manifestations of the dentate gyrus (DG) of the hippocampal formation in sexually mature white rats after common carotid artery occlusion (OCCA) of different duration and ligation (LCCA) of the common carotid arteries.Material and methods. Acute ischemia was simulated in white adult Wistar rats by 20-, 30-, and 40-min occlusion and ligation of the common carotid arteries. Histological (staining with hematoxylin-eosin, according to Nissl), immunohistochemical (NSE, MAP-2, GFAP) and morphometric research techniques were used for morphological investigations. Morphometric analysis of the edema-swelling manifestations was carried out on samples stained with hematoxylin-eosin using plugins of the ImageJ 1.53 program (Find Maxima, Find Foci). Statistical hypotheses (nonparametric tests) were tested using Statistica 8.0 software.Results. After reperfusion, pronounced involution of large zones of edema-swelling occurred in the DG of the hippocampal formation in white rats of the groups I, II, III after 7–14 days, and in rats of the group IV (ligation) the edema-swelling manifestations persisted for 30 days. Similar dynamics was recorded for the molecular and polymorphic layer of the DG, but the values of the integral variable chosen to assess the edema-swelling manifestations (the total intensity of the peak pixels) were different. The largest relative area of the brightest peaks was detected after bilateral ОССА (groups II and III) and LCCA (group IV), the smallest – after unilateral ОССА (group I). It is significant that after mild ischemia (20- and 30-min ОССА), the parameter increased only in 1 and 3 days, and then decreased. After more severe ischemia (40-min ОССА), similar manifestations of overhydration were observed in 1–7 days. With LССА, a high level of DG overhydration was noted throughout the observation period, as evidenced by the high relative area of all the brightest peaks. Statistically significant differences were found when comparing all groups for all periods, between groups in 14 and 30 days, between periods in groups I, II, and III (ANOVA Kruskal–Wallis test; Mann–Whitney U-test).Conclusion. After ОССА and LССА the restoration of the structures of the sensory input of the hippocampus (DG) occurs together with long-term preservation of signs of hyperhydration of the neuropil, perineuronal and perivascular spaces (legs of astrocytes). The extreme degree of these manifestations after LССА evidences a disruption of the drainage-detoxification function of astrocytes. In ОССА, long-term preservation of the edema-swelling manifestations is recommended to be considered as a condition for the implementation of the mechanisms of sanogenesis and restoration of the DG nervous tissue.

Section: материал и методы исследованияunclassified

Section: Introductionunclassified

Edema-Swelling as a Standard Dose-Dependent Response of the Dentate Gyrus of the Hippocampal Formation to Acute Ischemia

Авдеев

Akulinin

Gorbunova

et al. 2021

Self Cite

“…Расчет корреляций внутри каждой подгруппы позволяет выделить корреляционные Выявленный в первую неделю комплекс нейроглиальных перестроек обусловлен, с одной стороны, обратимыми изменениями нейронов: цитотоксическим отеком-набуханием, обусловленным нарушениями энергозависимых водно-электролитного и белкового обме-на, и, с другой -необратимыми: обеднением клеточного состава, вызванным утилизацией необратимо поврежденных нейронов и глиоцитов путем некроза и апоптоза [8].…”

Section: результаты и их обсуждениеunclassified

Changes in the Cellular Composition of the Cerebral Cortex in Rats with Different Levels of Cognitive Functions Under Cerebral Hypoperfusion

Криштоп

Nikonorova

Румянцева

2019

Целью исследования явилось изучение особенностей нейродистрофических изменений нейронов и глии моторной коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при двусторонней перевязке общих сонных артерий. Материал и методы. Исследование выполнено на 136 крысах Wistar. По результатам тестирования в водном лабиринте Морриса все животные были разделены на две подгруппы: с высоким и низким уровнем способностей к пространственному обстановочному обучению. Животных экспериментальной группы выводили из эксперимента на 1-, 6-,14-,21-, 35-, 60-и 90-е сутки после двусторонней перевязки обеих сонных артерий. Гистологические срезы моторной коры головного мозга окрашивали по Нисслю и гематоксилином-эозином. Результаты. Через 1, 6 и 8 суток после ишемии количество нейронов с необратимыми изменениями и погибших клеток достигало максимума за все время наблюдения. На 8-е сутки исследования около сосудов появлялись компактные группы глиальных клеток. Отмечалась гетерохрония: у животных с высоким уровнем когнитивных способностей рост числа нейронов с необратимыми изменениями следовал за пиком гибели клеток, а у животных низким уровнем, наоборот, максимальное количество погибших клеток приходилось на 6-е сутки, а нейронов с необратимыми изменениями-на 1-е. На 14-, 21-и 28-е сутки отмечалась постепенная стабилизация показателей, характеризующих повреждение коры больших полушарий. Средние значения площади перикарионов и ядер нейронов возрастали, ядерноцитоплазматическое отношение снижалось, отмечалось внутриклеточное набухание. Спустя 35 суток появлялись участки коры, обедненные телами нейронов и глии, возрастало количество нейронов с необратимыми изменениями, в большей степени у животных с высоким уровнем когнитивных способностей. Тенденции, характерные для первого месяца исследования: снижение ядерно-цитоплазматического отношения, нейронов без необратимых изменений, и увеличение нейроглиального индекса продолжали прогрессировать и на 60-е и 90-е сутки исследования. Апикальные дендриты пирамидальных нейронов приобретали штопорообразный ход. Компактные группы глиальных клеток исчезали. Заключение. На первой неделе церебральной гипоперфузии преобладали необратимые изменения нейронов, на второй-третей неделе происходило снижение морфологических критериев их функциональной активности. На четвертой-пятой неделе развивалась неполная адаптация в виде увеличения числа нейронов вблизи сосудов гемоциркуляторного русла и роста количества сателлитных глиоцитов, погружением их в цитоплазму нейронов. Через 2-3 месяца церебральной гипоперфузии вновь появлялись признаки острой гипоксии. Животные с высоким уровнем когнитивных способностей характеризовались большим повреждением структур нейро-глиального ансамбля.

“…Однако, четко установлено, что полная и неполная ишемия, ее продолжительность и количество эпизодов, влияют на содержание ДТН и исход восстановления нервной ткани. Полная ишемия вызывает крупноочаговые необратимые некробиотические изменения с вовлечением в процесс воспаления, неполная -диффузно-очаговые изменения, часто обратимые дистрофические без мощной активации провоспалительных цитокинов и микроглии [7,8,9,13,14,20]. Необходимо дальнейшее изучение феномена образования ДТН в СМК головном мозге животных, в частности, перенесших 40-минутную ООСА.…”

Section: Introductionunclassified

“…Кроме того, необходимо оценить риск формирования АТН при иммерсионном и перфузионном способах фиксации головного мозга в эксперименте для исключения неверной интерпретации результатов морфологического исследования. [8,9,20]. Эксперимент проводили под наркозом Zoletil 100 (5-7 единиц).…”

Section: Introductionunclassified

Dark Neurons of the Sensorimotor Cortex of White Rats after Acute Incomplete Ischemia in Terms of Artifacts Fixation and Neuroglial Relationships

Авдеев

Stepanov

Gorbunova

et al. 2021

Self Cite

The aimof research was to study morphofunctional signs of the sensorimotor "dark neurons" formation in the cerebrum of sexually mature white rats under normal conditions and in 40 minutesafter the common carotid arteries (CCA) occlusion.Material and methods.Acute ischemia was simulated in white Wistar rats by a 40-min CCA occlusion. The brain was fixed by immersion and perfusion methods. A comparative morphometric assessment of cyto-and gliocytoarchitectonics of the neocortex was carried out under normal conditions (n = 6), 1 (n = 6), 3 (n= 6), and in 7 days (n = 6) after the common carotid arteries (CCA) occlusion. The Nissl staining, hematoxylin and eosin staining, immunohistochemical typing NSE, MAP-2, HSP-70, p38, CASP3, GFAP and AIF1 were applied. The numerical density of normochromic and hyperchromic (dark) pyramidal neurons, oligodendrocytes, microgliocytes, and the relative area of edema –swelling zones were determined. Statistical hypotheses were tested by nonparametric methods using Statistica 8.0 software.Results.The method of the brain fixation significantly influenced the content of the artifact dark neurons,which are similar in morphology and tinctorial properties to degeneratively altered dark neurons. The appearance of reversibly and irreversibly degeneratively altered dark neurons in the sensorimotor cortex after the CCA occlusion was accompanied by an increase in the relative area of edema –swelling zones (control –5.4%, 1st day –17.6%). The maximum content of degeneratively altered dark neurons (53%) was found in layer V in 7 days after ischemia. According to the findings of immunohistochemical typing NSE, MAP-2, HSP-70, p38, CASP3, the specific proteins of the most degeneratively altered dark neurons were retained, ensuring their restoration and the neural network functioning. The total number density of sensorimotor neurons decreased by 26.4% (p =0.001) in layer III, and by 18.5% in layer V (Mann –Whitney U Test; p = 0.01) in 7 days after the intervention. The revealed changes were of a diffuse focal character. In the zones of degeneratively altered dark neurons accumulation, the content of astrocytes, microgliocytes and oligodendrocytes increased. The neuro-astroglial index (control –1.62) increased to 2.72 in 3 days after the CCA occlusion. The peak in the number density of microgliocyte s was noted in 1 day, and the oligodendrocytes in 7 days after acute incomplete ischemia (Mann –Whitney U Test; p0.001).Conclusion.After a 40-minute common carotid arteries occlusion, dark neurons were detected in layers III and V of the sensorimotor cortex with underlying hydropic dystrophy; their cytomorphological pro perties indicated the dynamics of their in vivo degenerative changes. Restoration of degeneratively altered dark neurons was accompanied by an increase in the number of satellite oligodendrocytes, astrocytes and microgliocytes. The revealed changes were considered as one of the variants of reversible changes in neurons in response to moderate ischemic damage.