Preview

БИОМЕДИЦИНА

Расширенный поиск

Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга

Полный текст:

Аннотация

В структуре заболеваемости и смертности во всем мире лидирующие позиции занимают цереброваскулярные заболевания, ведущими среди которых являются ишемические повреждения головного мозга. Церебральная ишемия представляет собой тяжелое нейродегенеративное состояние, которое, в зависимости от затронутой области, может препятствовать реализации когнитивных и моторных функций центральной нервной системы. Даже кратковременная ишемия головного мозга (ИГМ) ведет к его глубоким повреждениям. Ключевыми звеньями патогенеза ИГМ являются недостаток оксигенации нейронов, угнетение в мозге аэробного и активация анаэробного пути утилизации глюкозы, снижение энергообразования, нарушение транспорта потенциал-определяющих ионов, изменение кислотно-основного состояния, эксайтотоксичность, активация воспалительного процесса, возникновение окислительного и нитрозативного стресса, апоптоза. Эти процессы не могут быть смоделированы in vitro , и большая часть исследований патологии головного мозга ишемического генеза проводится на животных. Адекватные модели церебральной ишемии способствуют детализации их патогенеза и позволяют изучать динамику адаптационных механизмов, что служит фундаментальной основой для усовершенствования диагностики, лечения и профилактики этой патологии. В литературе представлены многообразные способы, позволяющие осуществить моделирование ИГМ различной степени выраженности и разного патогенетического варианта. Полная (тотальная) ИГМ достигается путем декапитации, остановки сердца или окклюзии аорты либо полой вены, неполная (субтотальная) ишемия - путем окклюзии обеих общих сонных артерий на фоне интракраниальной гипертензии, частичная ишемия - путем окклюзии общей сонной артерии, фокальная ишемия - путем окклюзии средней мозговой артерии либо ее эмболии макросферами, мультифокальная церебральная ишемия - путем множественной эмболии микросферами. Настоящий обзор посвящен анализу и систематизации сведений литературы по вопросам моделирования ИГМ и описанию структурных и метаболических нарушений нейронов неокортекса и гиппокампа. Степень выраженности данных изменений выступить в качестве маркеров глубины гипоксического повреждения и эффективности используемых способов их коррекции.

Об авторах

Е. И. Бонь
УО «Гродненский государственный медицинский университет»
Россия


Н. Е. Максимович
УО «Гродненский государственный медицинский университет»
Россия


Список литературы

1. Богатырева М.Д., Клочихина О.А., Стаховская Л.В. Эпидемиология инсульта в Ставропольском крае // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2013. - Т. 8. - № 1. - С. 34-38.

2. Гончар И.А., Степанова Ю.И., Прудывус И.С. Биохимические предикторы и маркеры инфаркта головного мозга / под ред. д.м.н., проф. В.С. Камышникова. - Минск: БелМАПО, 2013. 512 с.

3. Максимович Н.Е. Современные представления о механизмах развития ишемических повреждений головного мозга и путях коррекции этой патологии // Актуальные теоретические и прикладные аспекты патофизиологии: мат-лы Республиканской научно-практ. конф. с межд. участием. - Гродно, 2010. - С. 149-157.

4. Мартынова О.В., Тверской А.В., Покровский М.В., Мартынов М.А., Шкилева И.Ю., Шелякина Е.В., Анциферов О.В., Мухина Т.С. Морфологические изменения нейронов головного мозга крыс при двух-, четырёхсосудистой моделях ишемического повреждения головного мозга крыс и их коррекция тадалафилом в эксперименте // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 6. - C. 56-61.

5. Молекулярная нейроморфология. Нейродегенерация и оценка реакции нервных клеток на повреждение / под ред. Д.Э. Коржевского. - СПб: СпецЛит, 2015. - 110 с.

6. Попова Э.Н. Ультраструктура мозга, алкоголь и потомство. - М.: Научный мир, 2010, 155 с.

7. Розвадовский В.Д., Тренин С.О., Тельпухов В.И. Микрохирургическая модель ишемии головного мозга // Журнал патологической физиологии и общей патологии. - 1985. - № 2. - С. 87-92.

8. Рукан Т.А., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Активность некоторых ферментов в нейронах фронтальной коры головного мозга в ранний постишемический период // Вестник ВГМУ. - 2013. - № 2. - С. 50-54.

9. Рукан Т.А., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Морфофункциональные изменения нейронов фронтальной коры головного мозга в условиях его ишемии-реперфузии // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2012. - № 4. - С. 35-38.

10. Трушель Н.А. Сравнительная характеристика строения сосудов виллизиева круга головного мозга у человека и лабораторных животных // Военная медицина. - 2009. - № 2. - С. 47-51.

11. Щербак Н.С., Галагудза М.М., Кузьменков А.Н. Новый способ моделирования обратимой глобальной ишемии головного мозга // Бюлл. экcп. биол. и мед. - 2011. - Т. 152, № 11. - С. 592-595.

12. Beech J., et al. Further characterisation of a thromboembolic model of stroke in the rat // Brain Res. - 2016. - V. 895. - Pp. 18-24.

13. Carmichael S.T. Rodent models of focal stroke: size, mechanism, and purpose // Neuro. - 2005. - V. 2. - Pp. 396-409.

14. Chu L., Sharma M., Shoamanesh A. Severe cerebral vasospasm and infarction after minor head trauma // Can. J. Neurol. Sci. - 2017. - V. 44. - Pp. 618-620.

15. Clark I., et al. The regulation of matrix metalloproteinases and their inhibitors // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2008. - Vol. 40. - No. 6-7.

16. Dave K., et al. Ischemic preconditioning preserves mitochondrial function after global cerebral ischemia in rat hippocampus // J. Cereb. Blood Flow. Metab. - 2001. - Vol. 21(12). - Рp. 1401-1410.

17. Dittmar M.S., et al. Fischer-344 rats are unsuitable for the MCAO filament model due to their cerebrovascular anatomy // J. Neurosci. Methods. - 2006. - V. 14. - Pp. 78-85.

18. Gallyas F., et al. Supravital microwave experiments support that the formation of "dark" neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system // Brain Res. - 2009. - Vol. 1270. - Pp. 152-156.

19. Gill R., Foster A., Woodruff G. Systemic administration of MK-801 protects against ischemia-induced hippocampal neurodegeneration in the gerbil // Neurosci. - 1987. - V. 7. - Pp. 3343-3349.

20. Graham S.M., McCullough L.D., Murphy S.J. Animal Models of Ischemic Stroke: Balancing Experimental Aims and Animal Care // Comp. Med. - 2004. - V. 54. - Pp. 486-496.

21. Hao C., et al. Effect of human recombinant prourokinase (rhpro-UK) on thromboembolic stroke in rats // Eur. J. Pharmacol. - 2017. - V. 56. - Pp. 89-101.

22. Hossmann K.-A. Experimental models for the investigation of brain ischemia // Cardiovascular Research. - 1998. - V. 39. - Pp. 106-120.

23. Kcjita Y., et al. Possible role of nitric oxide in autoregulalory response in rat ihtracerebral arterioles // Neurosurgery. - 1998. - V. 42. - Pp. 834-842.

24. Marnane M., Duggan C.A., Sheehan O.C., et al. Stroke subtype classification to mechanism-specific and undetermined categories by TOAST, A-S-C-O, and causative classification system: direct comparison in the North Dublin Population Stroke Study // Stroke. - 2010. - V. 41. - Pp. 1579-1586.

25. Mayzel-Oreg O., et al. Microsphere-induced embolic stroke: an MRI study // Magn. Reson Med. - 2015. - V. 51. - Pp. 1232-1238.

26. McGraw C.P. Experimental cerebral infarction: effects of pentobarbital in Mongolian gerbils // Arch. Neurol. - 1977. - Vol. 34. - Pp. 334-336.

27. Pulsinelli W.A., Brierley J.B. A new model of bilateral hemispheric ischemia in the unanesthetized rat // Stroke. - 1979. - V. 10. - Pp. 267-272.

28. Ryosuke M.D., et al. Effect of danttrolene on extracellular glutamate concentration and neuronal death in the rat hippocampal CA1 region subjected to transient ischemia // Anesthesiology. - 2002. - Vol. 96. - Pp. 705-710.

29. Sacco S.E., Whisnant J.P., Broderick J.P. Epidemiological characteristics of lacunar infarcts in a population // Stroke. - 1991. - V. 22 - Pp. 1236-1241.

30. Smrcka M., Ogilvy C., Koroshetz W. Small aneurysms as a cause of thromboembolic stroke // Bratisl Lek Listy. - 2002. - V. 103(8). - Pp. 250-253.

31. Tamura A., et al. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion // J. Cereb. Blood Flow Metab. - 1981. - V. 1. - Pp. 53-60.

32. Vaupel P., Mayer A. Hypoxia in cancer: significance and impact on clinical outcome // Cancer Metastasis Reviews. - 2007. - Vol. 26. - Pp. 225-239.

33. Weigand M., et al. Neuronspecific enolase as a marker of fatal outcome in patients with severe sepsis and septic shock // Anesthesiology. - 2000. - Vol. 92. - Pp. 905-907.

34. White B.C., et al. Brain ischemia and reperfusion: molecular mechanisms of neuronal injury // J. Neurol. Sci. - 2000. - Vol. 179. - No. 1-2. - Pp. 1-33.

35. Yamaguchi M., et al. One-stage anterior approach for four-vessel occlusion in rat // Stroke. - 2005. - V. 36. - Pp. 2212-2214.

36. Bogatyreva M.D., Klochikhina O.A., Stakhovskaya L.V. Epidemiologiya insul'ta v Stavropol'skom kraye [Stork epidemiology in Stavropol Krai]. Meditsinskiy vestnik Severnogo Kavkaza [The medical bulletin of the North Caucasus]. 2013. T. 8. No. 1. Pp. 34-38. (In Russian).

37. Gonchar I.A., Stepanova J.I., Prudyvus I.S. Biokhimicheskiye prediktory i markery infarkta golovnogo mozga [Biochemical predictors and markers of ischemic stroke] / Ed. by Prof. V.S. Kamyshnikov. Minsk, Belarusian Medical Academy of Postgraduate Education, 2013. 512 p. (In Russian).

38. Maksimovich N.Ye. Sovremennyye predstavleniya o mekhanizmakh razvitiya ishemicheskikh povrezhdeniy golovnogo mozga i putyakh korrektsii etoy patologii [Modern ideas about the mechanisms of development of ischemic brain damage and ways of correction of this pathology]. Aktual'nyye teoreticheskiye i prikladnyye aspekty patofiziologii: mat-ly Respublikanskoy nauchno-prakt. konf. s mezhd. uchastiyem [Actual theoretical and applied aspects of pathophysiology: materials of the Republican scientific and practical conference with international participation]. Grodno. 2010. Pp. 149-157. (In Russian).

39. Martynova O.V., Tverskoi A.V., Pokrovsky M.V., Martynov M.A., Shkileva I.Yu., Shelyakina E.V., Antsiferov O.V., Mukhina Т.S. Morfologicheskiye izmeneniya neyronov golovnogo mozga krys pri dvukh-, chetyrokhsosudistoy modelyakh ishemicheskogo povrezhdeniya golovnogo mozga krys i ikh korrektsiya tadalafilom v eksperimente [Morphological changes in brain neurons of rats with two-, four-cavity models of ischemic damage to the brain of rats and their correction by tadalafil in the experiment]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2016. No. 6. Pp. 56-61. (In Russian).

40. Molekulyarnaya neyromorfologiya. Neyrodegeneratsiya i otsenka reaktsii nervnykh kletok na povrezhdeniye [Molecular neuromorphology. Neurodegeneration and evaluation of the reaction of nerve cells to damage]. Ed. by Korzhevsky D.E. St. Petersburg. : SpetsLit, 2015. 110 p. (In Russian).

41. Popova E.N. Ul'trastruktura mozga, alkogol' i potomstvo [Ultrastructure of the brain, alcohol and offspring]. Moscow: Nauchnyj mir, 2010, 155 p. (In Russian).

42. Rozvadovskiy V.D., Trenin S.O., Tel'pukhov V.I. Mikrokhirurgicheskaya model' ishemii golovnogo mozga [Microsurgical model of cerebral ischemia]. Zhurnal patologicheskoy fiziologii i obshchey patologii [Journal of Pathological physiology and general pathology]. 1985. No. 2. Pp. 87-92. (In Russian).

43. Rukan T.A., Maksimovich N.E., Zimatkin S.M. Aktivnost' nekotorykh fermentov v neyronakh frontal'noy kory golovnogo mozga v ranniy postishemicheskiy period [Activity of some enzymes in the neurons of the frontal cortex of the brain in the early postischemic period]. Vestnik VGMU [Bulletin of the Voronezh State Medical University]. 2013. No. 2. Pp. 50-54. (In Russian).

44. Rukan T.A., Maksimovich N.E., Zimatkin S.M. Morfofunktsional'nyye izmeneniya neyronov frontal'noy kory golovnogo mozga v usloviyakh yego ishemii-reperfuzi [Morphofunctional changes in the neurons of the frontal cortex of the brain under conditions of its ischemia-reperfusion]. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta [Journal of the Grodno State Medical University]. 2012. No. 4. Pp. 35-38. (In Russian).

45. Trushel' N.A. Sravnitel'naya kharakteristika stroyeniya sosudov villiziyeva kruga golovnogo mozga u cheloveka i laboratornykh zhivotnykh [Comparative characteristics of the structure of vessels of the Willis circle of the brain in humans and laboratory animals]. Voyennaya meditsina [Military medicine]. 2009. No. 2. Pp. 47-51. (In Russian).

46. Shcherbak N.S., Galagudza M.M., Kuz'menkov A.N. Novyy sposob modelirovaniya obratimoy global'noy ishemii golovnogo mozga [A new way to model reversible global brain ischemia]. Byull. eksp. biol. i med. [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2011. Vol. 152, No. 11. Pp. 592-595. (In Russian)

47. Beech J., et al. Further characterisation of a thromboembolic model of stroke in the rat. Brain Res. 2016. V. 895. Pp. 18-24.

48. Carmichael S.T. Rodent models of focal stroke: size, mechanism, and purpose. Neuro. 2005. V. 2. Pp. 396-409.

49. Chu L., Sharma M., Shoamanesh A. Severe cerebral vasospasm and infarction after minor head trauma. Can. J. Neurol. Sci. 2017. V. 44. Pp. 618-620.

50. Clark I., et al. The regulation of matrix metalloproteinases and their inhibitors. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2008. Vol. 40. No. 6-7.

51. Dave K., et al. Ischemic preconditioning preserves mitochondrial function after global cerebral ischemia in rat hippocampus. J. Cereb. Blood Flow. Metab. 2001. Vol. 21(12). Рp. 1401-1410.

52. Dittmar M.S., et al. Fischer-344 rats are unsuitable for the MCAO filament model due to their cerebrovascular anatomy. J. Neurosci. Methods. 2006. V. 14. Pp. 78-85.

53. Gallyas F., et al. Supravital microwave experiments support that the formation of "dark" neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system. Brain Res. 2009. Vol. 1270. Pp. 152-156.

54. Gill R., Foster A., Woodruff G. Systemic administration of MK-801 protects against ischemia-induced hippocampal neurodegeneration in the gerbil. Neurosci. 1987. V. 7. Pp. 3343-3349.

55. Graham S.M., McCullough L.D., Murphy S.J. Animal Models of Ischemic Stroke: Balancing Experimental Aims and Animal Care. Comp. Med. 2004. V. 54. Pp. 486-496.

56. Hao C., et al. Effect of human recombinant prourokinase (rhpro-UK) on thromboembolic stroke in rats. Eur. J. Pharmacol. 2017. V. 56. Pp. 89-101.

57. Hossmann K.-A. Experimental models for the investigation of brain ischemia. Cardiovascular Research. 1998. V. 39. Pp. 106-120.

58. Kcjita Y., et al. Possible role of nitric oxide in autoregulalory response in rat ihtracerebral arterioles. Neurosurgery. 1998. V. 42. Pp. 834-842.

59. Marnane M., Duggan C.A., Sheehan O.C., et al. Stroke subtype classification to mechanism-specific and undetermined categories by TOAST, A-S-C-O, and causative classification system: direct comparison in the North Dublin Population Stroke Study. Stroke. 2010. V. 41. Pp. 1579-1586.

60. Mayzel-Oreg O., et al. Microsphere-induced embolic stroke: an MRI study. Magn. Reson Med. 2015. V. 51. Pp. 1232-1238.

61. McGraw C.P. Experimental cerebral infarction: effects of pentobarbital in Mongolian gerbils. Arch. Neurol. 1977. Vol. 34. Pp. 334-336.

62. Pulsinelli W.A., Brierley J.B. A new model of bilateral hemispheric ischemia in the unanesthetized rat. Stroke. 1979. V. 10. Pp. 267-272.

63. Ryosuke M.D., et al. Effect of danttrolene on extracellular glutamate concentration and neuronal death in the rat hippocampal CA1 region subjected to transient ischemia. Anesthesiology. 2002. Vol. 96. Pp. 705-710.

64. Sacco S.E., Whisnant J.P., Broderick J.P. Epidemiological characteristics of lacunar infarcts in a population. Stroke. 1991. V. 22 Pp. 1236-1241.

65. Smrcka M., Ogilvy C., Koroshetz W. Small aneurysms as a cause of thromboembolic stroke. Bratisl Lek Listy. 2002. V. 103(8). Pp. 250-253.

66. Tamura A., et al. Focal cerebral ischaemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. J. Cereb. Blood Flow Metab. 1981. V. 1. Pp. 53-60.

67. Vaupel P., Mayer A. Hypoxia in cancer: significance and impact on clinical outcome. Cancer Metastasis Reviews. 2007. Vol. 26. Pp. 225-239.

68. Weigand M., et al. Neuronspecific enolase as a marker of fatal outcome in patients with severe sepsis and septic shock. Anesthesiology. 2000. Vol. 92. Pp. 905-907.

69. White B.C., et al. Brain ischemia and reperfusion: molecular mechanisms of neuronal injury. J. Neurol. Sci. 2000. Vol. 179. No. 1-2. Pp. 1-33.

70. Yamaguchi M., et al. One-stage anterior approach for four-vessel occlusion in rat. Stroke. 2005. V. 36. Pp. 2212-2214.


Для цитирования:


Бонь Е.И., Максимович Н.Е. Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга. БИОМЕДИЦИНА. 2018;(2):59-71.

For citation:


Bon` E.I., Maksimovich N.E. Methods of modeling and morphofunctional markers of cerebral ischemia. Journal Biomed. 2018;(2):59-71. (In Russ.)

Просмотров: 9


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-5982 (Print)
ISSN 2074-5982 (Online)