scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-16-1-89-98scbmt-1174Research ArticleРЕЛЕВАНТНОЕ И АЛЬТЕРНАТИВНОЕ БИОМОДЕЛИРОВАНИЕRELEVANT AND ALTERNATIVE BIOMODELLINGЭкспрессия GFAP в коре больших полушарий при развитии церебральной гипоксии у крыс с различными результатами в лабиринте МоррисаGFAP Expression in the Cerebral Cortex during the Development of Cerebral Hypoxia in Rats Showing Different Results in the Morris Water MazeКриштопВ. В.ChrishtopV. V.

Криштоп Владимир Владимирович - к.м.н.

153012, Иваново, Шереметевский просп., д. 8197101, Санкт-Петербург, Кронверкский просп., д. 49 

Vladimir V. Chrishtop - Cand. Sci. (Med.).

153012, Ivanovo, Sheremet’evskiy avenue, 8197101, Saint Petersburg, Kronverkskiy avenue, 49 

chrishtop@mail.ruРумянцеваТ. А.RumyantsevaT. A.

Румянцева Татьяна Анатольевна - д.м.н., проф.

150000, Ярославль, Революционная ул., д. 5

Tatyana A. Rumyantseva - Dr. Sci. (Med.), Prof.

150000, Yaroslavl, Revolutsionnaya str., 5

rum-yar@mail.ruПожиловД. А.PozhilovD. A.

Пожилов Дмитрий Алексеевич

150000, Ярославль, Революционная ул., д. 5

Dmitry A. Pozhilov

150000, Yaroslavl, Revolutsionnaya str., 5

dmitry.oldman@yandex.ruФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»РоссияIvanovo State Medical Academy of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; ITMO UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Ярославский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияYaroslavl State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian FederationRussian Federation2020280220201618998Copyright © Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Пожилов Д.А., 20202020Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Пожилов Д.А.Chrishtop V.V., Rumyantseva T.A., Pozhilov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1174

Состояние когнитивных функций при цереброваскулярной патологии является одной из центральных проблем современного здравоохранения. В то же время появляются убедительные данные об участии астроцитов в формировании когнитивных функций головного мозга. Нами было проведено исследование на 88-ми крысах Wistar. По результатам тестирования в водном лабиринте Морриса все животные были разделены на две подгруппы: с высоким (ВУК) и низким (НУК) уровнем способностей к пространственному обстановочному обучению в водном лабиринте Морриса. Животным экспериментальной группы (48 животных) проводилось двусторонняя перевязка обеих сонных артерий. Животные выводились из эксперимента на 21, 60 и 90-е сут после операции. Глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), маркер зрелых астроцитов, выявляли с помощью первичных поликлональных кроличьих антител на гистологических срезах прецентральной извилины головного мозга. В ходе исследования были получены данные о более выраженном снижении численной плотности тел астроцитов и количества главных отростков у животных с ВУК в ранние сроки эксперимента — на 21-е сут, а у животных с НУК в более поздние — на 90-е сут. Рост площади, занимаемой отростками астроцитов, у животных с НУК отмечен в ранние сроки — на 60-е сут после моделирования, а у животных с ВУК в более поздние сроки — на 90-е сут после моделирования. Факторный анализ подтвердил наличие двух факторов, ассоциированных с динамикой изучаемых параметров. В заключение делается вывод об альтернативных вариантах изменений в изучаемых группах: преобладании альтерационных изменений в подгруппе с ВУК в ранние сроки, а адаптационных — в более поздние. В подгруппе с НУК, наоборот, альтерационных — в более поздние, а адаптационных — в ранние.

The state of cognitive functions in cerebrovascular disorders is one of the most urgent healthcare problems. Recently obtained data convincingly indicate the participation of astrocytes in the formation of cognitive functions of the brain. We conducted a study on 88 Wistar rats. Following the results of testing the rats in a Morris water maze, all animals were divided into two subgroups: those with a high (HLA) and low (LLA) level of spatial situational learning abilities in the Morris water maze test. The animals in the experimental group (48 animals) underwent bilateral ligation of both carotid arteries. The animals were removed from the experiment on the 21st, 60th and 90th day after the operation. Glial fibrillar acidic protein (GFAP), a marker of mature astrocytes, was detected using primary polyclonal rabbit antibodies on histological sections of the precentral gyrus of the brain. Data were obtained on a more pronounced decrease in the numerical density of astrocyte bodies and the number of astrocyte main processes in HLA and LLA animals in earlier (on the 21st day) and later (on the 90th day) stages of the experiment, respectively. The growth of the area occupied by the astrocyte processes occurred earlier in HLA animals (on the 60th day after the simulation) compared to LLA animals (on the 90th day after the simulation). The conducted factor analysis confirmed the presence of two factors associated with the dynamics of the studied parameters. The conclusion is made about alternative variants of changes in the studied groups. The HLA subgroup predominantly demonstrated changes of an alterational character in earlier experimental stages, while adaptive changes were observed in the later stages of the experiment. Conversely, in the LLA subgroup, alterations and adaptations occurred in later and earlier experimental stages, respectively.

астроцитыиндивидуальные особенностиводный лабиринтastrocytesindividual featureswater mazeReferencesБонь Е.И., Максимович Н.Е. Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга. Биомедицина. 2018;(2):9–71.Bon’ E.I., Maksimovich N.E. Sposoby modelirovaniya i morfofunkcional’nye markery ishemii golovnogo mozga [Methods of modeling and morphofunctional markers of cerebral ischemia]. Biomedicine. 2018;(2):59–71. (In Russian).Воронков Д.Н., Сальникова О.В., Худоерков Р.М.Иммуноцитохимические и морфометрические изменения астроглии в перифокальной зоне моделируемого инфаркта мозга. Анналы неврологии. 2017;11(1):40–46.Voronkov D.N., Sal’nikova O.V., Khudoerkov R.M. Immunocitohimicheskie i morfometricheskie izmeneniya astroglii v perifokal’noj zone modeliruemogo infarkta mozga [Immunocytochemical and morphometric changes in astroglial cells in the perifocal zone of the cerebral infarction model]. Annals neurology. 2017;11(1):40–46. (In Russian).Ивлиева А.Л., Петрицкая Е.Н., Рогаткин Д.А., Демин В.А. Методические особенности применения водного лабиринта Морриса для оценки когнитивных функций у животных. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2016;102(1):3–17.Ivlieva A.L., Petritskaya E.N., Rogatkin D.A., Demin V.A. Metodicheskie osobennosti primeneniya vodnogo labirinta Morrisa dlya ocenki kognitivnyh funkcij u zhivotnyh [Methodical features of the application of Morris water maze for estimation of cognitive functions in animals]. Russian physiological journal named after I.M. Sechenov. 2016;102(1):3–17. (In Russian).Кадомцев Д.В., Пасечникова Е.А., Голубев В.Г. Золетил-ксилазиновый наркоз в экспериментах у крыс. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015;(5):56–57.Kadomtsev D.V., Pasechnikova E.A., Golubev V.G. Zoletil-ksilazinovyj narkoz v eksperimentah u krys [Zoletil-xylazine anesthesia experiments in rats]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij [International journal of applied and fundamental research]. 2015;(5):56–57. (In Russian).Криштоп В.В., Пахрова О.А., Румянцева Т.А. Развитие перманентной гипоксии головного мозга у крыс в зависимости от индивидуальных особенностей высшей нервной деятельности и пола. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2018;13(4):654–659.Сhrishtop V.V., Рakhrova О.A., Rumyantseva T.A. Razvitie permanentnoj gipoksii golovnogo mozga u krys v zavisimosti ot individual’nyh osobennostej vysshej nervnoj deyatel’nosti i pola [Dynamics of permanent cerebral hypoxia of rats depending on individual features of higher nervous activity and sex]. Medicinskij vestnik Severnogo Kavkaza [Medical Bulletin of the North Caucasus]. 2018;13(4):654–659. (In Russian).Наумов Н.Г., Дробленков А.В. Реактивные изменения нейронов и астроцитов прилежащего ядра головного мозга после ограничения кровотока у крыс. Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 2016;6(97):143–147.Naumov N.G., Droblenkov A.V. Reaktivnye izmeneniya nejronov i astrocitov prilezhashchego yadra golovnogo mozga posle ogranicheniya krovotoka u krys [Reactive changes of neurons and astrocytes in the nucleus accumbens after blood flow restriction in rats]. Bulletin of Novgorod State University named after Yaroslav-the-Wise. 2016;6(97):143–147. (In Russian).Табеева Г.Р. Роль цереброваскулярной патологии в развитии деменции смешанного генеза. Русский медицинский журнал. 2018;12(I):16–20.Tabeeva G.R. Rol’ cerebrovaskulyarnoj patologii v razvitii demencii smeshannogo geneza [Role of cerebrovascular disease in the development of mixed dementia]. Russian medical journal. 2018;12(I):16–20. (In Russian).Dallérac G., Rouach N. Astrocytes as new targets to improve cognitive functions. Prog. Neurobiol. 2016;144:48–67. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2016.01.003.Dallérac G., Rouach N. Astrocytes as new targets to improve cognitive functions. Prog. Neurobiol. 2016;144:48–67. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2016.01.003.Der G., Deary I.J. Reaction times match IQ for major causes of mortality: Evidence from a population based prospective cohort study. Intelligence. 2018;69:134–145. DOI: 10.1016/j.intell.2018.05.005.Der G., Deary I.J. Reaction times match IQ for major causes of mortality: Evidence from a population based prospective cohort study. Intelligence. 2018;69:134–145. DOI: 10.1016/j.intell.2018.05.005.Hagberg A., Qu H., Saether O., Unsgard G., Haraldseth O., Sonnewald U. Differences in neurotransmitter synthesis and intermediary metabolism between glutamatergic and GABAergic neurons during 4 hours of middle cerebral artery occlusion in the rat: the role of astrocytes in neuronal survival. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2001;21:1451–1463.Hagberg A., Qu H., Saether O., Unsgard G., Haraldseth O., Sonnewald U. Differences in neurotransmitter synthesis and intermediary metabolism between glutamatergic and GABAergic neurons during 4 hours of middle cerebral artery occlusion in the rat: the role of astrocytes in neuronal survival. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2001;21:1451–1463.Sardinha V.M., Guerra-Gomes S., Caetano I., Tavares G., Martins M., Reis J.S., et al. Astrocytic signaling supports hippocampal-prefrontal theta synchronization and cognitive function. Glia. 2017;65(12):1944–1960. DOI: 10.1002/glia.23205.Sardinha V.M., Guerra-Gomes S., Caetano I., Tavares G., Martins M., Reis J.S., et al. Astrocytic signaling supports hippocampal-prefrontal theta synchronization and cognitive function. Glia. 2017;65(12):1944–1960. DOI: 10.1002/glia.23205.Sims R.E., Butcher J.B., Parri H.R., Glazewski S. Astrocyte and Neuronal Plasticity in the Somatosensory System. Neural Plast. 2015:732014. DOI: 10.1155/2015/732014.Sims R.E., Butcher J.B., Parri H.R., Glazewski S. Astrocyte and Neuronal Plasticity in the Somatosensory System. Neural Plast. 2015:732014. DOI: 10.1155/2015/732014.Sörberg W.A., Allebeck P., Gustafsson J., et al. Childhood I.Q. and mortality during 53 years’ follow-up of Swedish men and women. J. Epidemiol. Community Health. 2018;72:926–932. DOI: 10.1136/jech-2018-210675.Sörberg W.A., Allebeck P., Gustafsson J., et al. Childhood I.Q. and mortality during 53 years’ follow-up of Swedish men and women. J. Epidemiol. Community Health. 2018;72:926–932. DOI: 10.1136/jech-2018-210675.Swanson R.A., Kauppinen T.M. Astrocyte influences on ischemic neuronal death. Curr. Mol. Med. 2004;4:193–205.Swanson R.A., Kauppinen T.M. Astrocyte influences on ischemic neuronal death. Curr. Mol. Med. 2004;4:193–205.Thorén A.E., Helps S.C., Nilsson M., Sims N.R. Astrocytic function assessed from 1-14C-acetate metabolism after temporary focal cerebral ischemia in rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2005;25:440–450.Thorén A.E., Helps S.C., Nilsson M., Sims N.R. Astrocytic function assessed from 1-14C-acetate metabolism after temporary focal cerebral ischemia in rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2005;25:440–450.Vasile F., Dossi E., Rouach N. Human astrocytes: structure and functions in the healthy brain. Brain Struct. Funct. 2017;222(5):2017–2029. DOI: 10.1007/s00429-017-1383-5.Vasile F., Dossi E., Rouach N. Human astrocytes: structure and functions in the healthy brain. Brain Struct. Funct. 2017;222(5):2017–2029. DOI: 10.1007/s00429-017-1383-5.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.