Автореферат (Эффекты и механизмы ишемического прекондиционирования и посткондиционирования головного мозга), страница 5

Для подтверждения отсутствиякровоснабжения головного мозга при окклюзии магистральных артерий, отходящих от дугиаорты, проводили специальные эксперименты. Первая серия экспериментов: у крыс посленаложения микрохирургических зажимов на плечеголовной ствол, левую подключичнуюартерию и левую ОСА пунктировали обе ОСА в области шеи и обе а. vertebralis через for.аlare первого шейного позвонка.

При наложенных зажимах кровь из пунктированныхсосудов не вытекала, тогда как при снятии зажимов наблюдалось сильное кровотечение изсонных и позвоночных артерий. Вторая серия экспериментов заключалась во введении16красящего вещества (использовали 1,5 мл 1% синего Эванса) in vivo в бедренную венукрысы. При наложенных зажимах на плечеголовной ствол, левую подключичную артерию илевую ОСА после внутривенного введения синего Эванса не наблюдали окрашивания мозгаи внутренней поверхности черепа, тогда как в группе без окклюзии магистральных сосудов,отходящихотдугиаорты,отмечалиинтенсивное окрашивание в синий цвет.Рис.

2. Дуга аорты крысы сподведеннымилигатурамиподплечеголовнойствол,левуюподключичную артерию и левую общуюсонную артерию (tr. brachiocephalicus, a.subclavia sin., a. carotis communis sin.).Гистологический анализ повреждения головного мозга при моделировании 10минутной полной глобальной ишемии разработанным способом ко 2-м суткам реперфузиивыявилморфологические измененияв различныхструктурахголовного мозга спреимущественным повреждением коры и полей СА1 и СА3 гиппокампа.

Изменениявыражались в виде периваскулярного и перицеллюлярного отека, повреждения всех полейгиппокампа, со сморщиванием и набуханием, гиперхроматозом и хроматолизом клеток.Сегодня используются две модели глобальной ишемии головного мозга у крыс – это2-сосудистая модель с гипотонией (Smith M.L. et al., 1984) и 4-сосудистая модель (PulsinelliW.A., Brierley J.B., 1979). Важнейший недостаток 2-сосудистой модели с гипотонией состоитв том, что системная гипотензия приводит к генерализованным метаболическим нарушениямв жизненно важных органах всего организма (Hata R.

et al., 1994). Экспериментальная 4сосудистая модель ишемии головного мозга имеет ряд существенных недостатков (FurlowT.W., 1982; Kameyama K. et al., 1985; Todd N.V. et al., 1986).Разработанныйишемическоеиспособпредполагаетреперфузионноевозможностьповреждениевсехмоделироватьотделовголовногообратимоемозгаивоспроизводить эпизоды ишемии и реперфузии мозга заданной продолжительности уживотных с замкнутым Виллизиевым кругом. Модель позволяет создавать ишемическое иреперфузионное повреждение тканей головного мозга, подтвержденное при примененииразличных красителей как в эксперименте in vivo, так и на гистологических образцах тканей.Преимущества разработанной модели заключаются в следующем: 1) воспроизводятсяэпизоды ишемии и реперфузии различной длительности, стандартизированные с учётомпротокола эксперимента; 2) моделирование глобальной ишемии проводится в один этап; 3)17головной мозг не находится в состоянии гипоперфузии в течение суток из-за коагуляциивертебральных артерий; 4) исключается вероятность коллатерального кровоснабженияголовного мозга за счёт ветвей подключичных и плечевых артерий, проходящих в глубокихмышцах шеи; 5) в организме не возникает генерализованных метаболических нарушений вжизненно важных органах.ЭФФЕКТЫ И МЕХАНИЗМЫ ИШЕМИЧЕСКОГО ПОСТКОНДИЦИОНИРОВАНИЯПРИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ ГОЛОВНОГО МОЗГАРазработанные протоколы экспериментов представлены в таблице 1.Эффекты ишемического посткондиционирования при глобальной ишемии-реперфузииголовного мозгаУ крыс группы «Ишемия 2б» развивались признаки неврологических нарушений ввидевялости,тремора,птоза,прижатияушей,постишемическойдвигательнойгиперактивности, парезов, судорог, коматозного состояния, индекс неврологическогодефицита составил 4,5 (min 3 – max 9); в группе «Ишемия 7б» он повышался до 7,4 (min 6 –max 10) и был значимо выше, чем в «ЛО 7б» (Р<0,05).

В группах «ПостК 2б» и «ПостК 7б»отмечалось некоторое уменьшение индекса неврологического дефицита, однако достоверныхразличий с «Ишемия 2б» и «Ишемия 7б» обнаружено не было. В группе «Ишемия 7б»отмечалось значимое увеличение летальности при сравнении с «ЛО 7б» (Р<0,05).У песчанок в группах «Ишемия 2а» и «Ишемия 7а» наблюдались умеренныеневрологические нарушения. Обратимая ишемия переднего мозга у монгольских песчанокдлительностью до 10 минут не сопровождается существенной летальностью, поэтому этаэкспериментальная модель широко используется для фундаментальных физиологическихисследований (O’Neill M.J., Clemens J.A., 2001).Влияние ишемического посткондиционирования на морфофункциональные измененияструктур головного мозгаВо всех полях гиппокампа песчанок в группе«Ишемия 2а» отмечалисьморфологические изменения нейронов.

Наиболее интенсивная их гибель была обнаружена вполях СА1 и СА3 при сравнении с «ЛО 2а». В группе «Ишемия 7а» отмечалось нарастаниередукции числа неизмененных нейронов, в большей степени страдали нейроны полей СА1,СА3 и СА4 при сравнении таковым в «ЛО 7а» (табл. 2).Применение ИПостК ко 2-м суткам реперфузии (группа «ПостК 2а») приводило кзначимому увеличению числа морфологически неизмененных нейронов в полях гиппокампаСА1 (в 2,2 раза) и СА3 (в 1,6 раза) при сравнении с «Ишемия 2а» (Р<0,01) (табл. 2). К 7-мсуткам реперфузии применение ИПостК (группа «ПостК 7а») приводило к сокращениюдефицита неизмененных нейронов при сравнении с «Ишемия 7а».

При этом в поляхгиппокампа СА1 и СА3 также наблюдалось существенное увеличение числа морфологическинеизмененных нейронов, а именно, в 2,3 (Р<0,001) и 1,6 (Р<0,01) раза, соответственно, присравнении с их количеством в группе «Ишемия 7а». В поле СА4 число морфологически18неизмененных нейронов было больше на 19,1% (Р<0,05), а в поле СА2 - на 1,3% (Р>0,05),чем в группе «Ишемия 7а» (табл. 2).Таблица 1Протоколы экспериментов по изучению эффектов ишемического посткондиционированияЭкспериментальнаямодельИшемия(мин)ИПостК моделировалибилатеральнойокклюзией/реперфузиейобщих сонных артерийПолная глобальнаяишемия-реперфузияголовного мозгау крысИПостК моделировалиокклюзией/реперфузиейплечеголовного ствола,левой подключичнойартерии и левой общейсонной артерииФокальная ишемияголовного мозгау крысИПостК моделировалибилатеральнойокклюзией/реперфузиейобщих сонных артерийРеперфузия(сутки)Группа(количество животных, n)«ЛО 2а» (n=10)«ЛО 7а» (n=10)1) «Ишемия 2а» (n=10)22) «ПостК 2а» (n=10)1) 72) 3 эпизода по 15с/15с1) «Ишемия 7а» (n=10)72) «ПостК 7а» (n=10)изучение эффектов ИПостК при продолжительной глобальной ишемииреперфузии переднего мозга у монгольских песчанок0«1» (n=7)1) 1) «2» (n=12)2) 3 эпизода по 30с/30с2) «3» (n=7)23) 5 эпизодов по 10с/10с3) «4» (n=7)304) 7 эпизодов по 10с/10с4) «5» (n=11)5) 15 эпизодов по 5с/5с5) «6» (n=8)6) 7 эпизодов по 120с/120с6) «7» (n=7)изучение роли AMPA-рецепторов в механизмах нейропротективного эффектаИПостК2«ЛО 2в» (n=8)00,9% NaCl в/б7«ЛО 7в» (n=7)1) «Ишемия 2в» (n=7)2) «Ишемия+ 2в» (n=8)1) 0,9% NaCl в/б23) «ПостК 2в» (n=8)2) NBQX4) «ПостК+ 2в» (n=7)3) 0,9% NaCl в/б и 37эпизода по 15с/15с1) «Ишемия 7в» (n=7)4) NBQX в/б и 3 эпизода по2) «Ишемия+ 7в» (n=7)715с/15с3)«ПостК 7в» (n=7)4) «ПостК+ 7в» (n=7)2«ЛО 2б» (n=8)07«ЛО 7б» (n=7)1) «Ишемия 2б» (n=10)22) «ПостК 2б» (n=10)1) 102) 3 эпизода по15с/15с71) «Ишемия 7б» (n=10)2) «ПостК 7б» (n=13)изучение влияния ИПостК на функциональную активностькомпонента С3 системы комплемента«Контроль» (п=6)001) 1)«Ишемия б» (n=6)102) 3 эпизода по15с/15с2)«ПостК б» (n=6)магистральный тип строения корковой ветви СМА0«мЛО» (n=8)21) 1)«мИшемия» (n=10)302)5 эпизодов по10/102)«мПостК» (n=8)рассыпной тип строения корковой ветви СМА0«рЛО» (n=6)21) 1)«рИшемия» (n=7)302)5 эпизодов по10/102)«рПостК» (n=6)смешанный тип строения корковой ветви СМА0«сЛО» (n=6)21) 1)«сИшемия» (n=7)302)5 эпизодов по10/102)«сПостК» (n=6)0Ишемия-реперфузияпереднего мозгау монгольских песчанокИПостКреперфузия/реокклюзия(с/с)-2719Таблица 2Количество морфологически неизмененных нейронов в полях гиппокампа монгольскихпесчанок в различные периоды реперфузии после глобальной ишемии переднего мозга споследующим применением ишемического посткондиционирования(на протяжении 1 мм на срезе)ЭкспериментальнаягруппаЛО 2аЛО 7аИшемия 2аИшемия 7аПостК 2аПостК 7аПоля гиппокампаСА1352±10347±985±11**63±13ααα186±11#144±10+++СА2216±11224±10203±8208±10207±11212±12СА3201±8212±10110±7*88±8αα177±10#144±9++СА4135±10141±8116±10111±8α124±10133±8+Различия значимы: * по сравнению с показателем в группе «ЛО 2а» при Р<0,01;** при Р<0,001; α по сравнениюс показателем в группе «ЛО 7а» при Р<0,05; αα при Р<0,01; ααα при Р<0,001; # по сравнению с показателем вгруппе «Ишемия 2а» при Р<0,01; + по сравнению с показателем в группе «Ишемия 7а» при Р<0,05; ++ приР<0,01;+++ при Р<0,001.Наибольшая гибель нейронов гиппокампа в группе «Ишемия 2б» у крыс также былаобнаружена в полях СА1 и СА3 при сравнении с «ЛО 2б».

Увеличение реперфузионногопериода до 7 суток (группа «Ишемия 7б») способствовало нарастанию редукции числаморфологически неизмененных нейронов в полях гиппокампа. В большей степени страдалинейроны полей СА1, СА3 и СА4 (табл. 3).Таблица 3Количество морфологически неизмененных нейронов в полях гиппокампа крыс в различныепериоды реперфузии после полной глобальной ишемии мозга с последующим применениемишемического посткондиционирования (на протяжении 1 мм на срезе)ЭкспериментальнаягруппаЛО 2бЛО 7бИшемия 2бИшемия 7бПостК 2бПостК 7бПоля гиппокампаСА1326±10332±1193±9**68±11ααα211±11##154±8+++СА2191±8193±11184±9180±11188±10186±6СА3187±11196±10116±10*83±9αα168±11#137±9++СА4128±11132±9118±1198±8α121±10125±10+Различия значимы: * по сравнению с показателем в группе «ЛО 2б» при Р<0,01;** при Р<0,001; α по сравнениюс показателем в группе «ЛО 7б» при Р<0,05; αα при Р<0,01; ααα при Р<0,001; # по сравнению с показателем вгруппе «Ишемия 2б» при Р<0,01; ## при Р<0,001; + по сравнению с показателем в группе «Ишемия 7б» приР<0,05; ++ при Р<0,01; +++ при Р<0,001.Применение ИПостК у крыс в группе «ПостК 2б» приводило к значимомуувеличению числа морфологически неизмененных нейронов в полях гиппокампа СА1 и СА3при сравнении с «Ишемия 2б» (Р<0,05).

В группе «ПостК 7б» существенное увеличениечисла неизмененных нейронов отмечалось в полях СА1, СА3 и СА4 при сравнении стаковым в группе «Ишемия 7б» (Р<0,05) (табл. 3).Для изученной области коры головного мозга крыс и песчанок характерно былопреимущественное развитие слоев I-III и V–VI, и практически полное отсутствие слоя IV.20Известно, что только для млекопитающих из разных отрядов отмечается высокая степеньцитоархитектонической вариабельности одноименных полей (Обухов Д.К., 2009).Обратимая глобальная ишемия головного мозга приводила к дистрофическим инекробиотическим изменениям нейронов, при этом степень выраженности повреждениязависела от слоя коры и поля гиппокампа, а также от длительности реперфузионногопериода.

Для анализа морфофункциональных изменений отдельных структур головногомозга нами были выбраны два срока реперфузии - 2 и 7 суток реперфузии. Этапыреперфузионного периода были выбраны с учетом феномена отсроченной гибели нейронов(Kirino T. 1982). Ко 2-м суткам реперфузионного периода полная обратимая глобальнаяишемия головного мозга у крыс и обратимая ишемия переднего мозга у песчанок приводилак повреждению нейронов пирамидного слоя гиппокампа, с преимущественным дефицитомморфологически неизмененных нейронов в полях СА1 и СА3 гиппокампа. При увеличенииреперфузионного периода до 7 суток дефицит неизмененных нейронов нарастал в поляхСА1, СА3 и обнаруживался в поле СА4.

При этом пирамидные нейроны в поле СА2оставались морфологически неизмененными как в раннем, так и в отдаленномреперфузионном периоде у крыс и песчанок. Таким образом, степень выраженностикомпенсаторных реакций в ответ на повреждающее действие ишемии-реперфузии в поляхгиппокампа различна. Известно, что наибольшей чувствительностью к действию обратимойишемии-реперфузии обладают нейроны полей СА1 и СА3 (Kuhmonen J.