Автореферат (Эффекты и механизмы ишемического прекондиционирования и посткондиционирования головного мозга), страница 6

et al., 1997;Radenovic L. et al., 2011). Неодинаковая устойчивость нейронов различных полей гиппокампак ишемии обусловлена различным нейроглиальным индексом пирамидного слоя, степеньюваскуляризации в различных полях, а также неодинаковой интенсивностью функциональнойнагрузки, приходящейся на то или иное поле гиппокампа.

Степень повреждения нейроновизученных слоев II, III и V затылочной области коры головного мозга крыс и песчаноксущественно варьировала в зависимости от слоя коры и длительности реперфузионногопериода и была сходной у двух видов грызунов. Ко 2-м суткам реперфузии обратимаяишемия головного мозга у крыс и песчанок приводила к повреждению нейронов во II и IIIмелкоклеточных слоях коры головного мозга. При увеличении реперфузионного периода до7 суток дефицит морфологически неизмененных нейронов нарастал в верхнем этаже коры –в слоях II и III и обнаруживался в нижнем – в слое V. Существует несколько исследований, вкоторых показано, что пирамидные нейроны слоя V коры головного мозга при ишемииреперфузии подвергаются дистрофическим и некробиотическим изменениям существеннопозже, чем нейроны слоев II и III (Поташев Д.Д., 2006; Pulsinelli W.A., Buchan A.M., 1988).Применение ИПостК у крыс и песчанок приводило к увеличению числаморфологически неизмененных нейронов в полях СА1 и СА3 в раннем реперфузионномпериоде и в полях СА1, СА3 и СА4 – в отдаленном.

В областях гиппокампа, наиболеечувствительных к выбранному режиму ишемии-реперфузии, использованные протоколыИПостК оказывали выраженный нейропротективный эффект. Применение ИПостК у крыс и21песчанок также способствовало увеличению числа неизмененных нейронов в слоях II и III враннем реперфузионном периоде и в слоях II, III и V - в отдаленном. Наиболее выраженныйнейропротективный эффект от применения ИПостК проявлялся в мелкоклеточных слоях II иIII коры. Обнаруженный цитопротективный эффект при применении ИПостК объясняетсянесколькимиобстоятельствами.воздействийвнейронахВо-первых,происходитподвлияниемстимуляцияикороткихперестройкаишемическихметаболическихкомпенсаторно-восстановительных процессов. Во-вторых, можно предположить, чтоишемические стимулирующие воздействия головного мозга оказывают действие не толькособственно на нейроны, но и могут модулировать активность других клеток нервной ткани, вчастности, астроцитов, микроглии и эндотелия.

В-третьих, наблюдаемое сохранениеколичества нейронов, в частности, в коре и полях гиппокампа может происходить за счетобразования и последующей миграции новых нейронов из прогениторных клеток приприменении ИПостК. Известно, что в постнатальном онтогенезе у млекопитающихзафиксировано образование новых нейронов из резидентных прогениторных клеток, восновном локализованных в зубчатой извилине гиппокампа и в субвентрикулярной зонебоковых желудочков (Naylor M. et al., 2005, Pourie G.

et al., 2006; Li Y. et al., 2010).Обнаруженный нами нейропротективный эффект ИПостК согласуется с результатами рядаисследований, в которых на различных экспериментальных моделях было показано, чтоприменение ИПостК приводит к цитопротективному эффекту для отдельных структурголовного мозга (Zhao H.

et al., 2006; Zhao H. et al., 2012).Влияние ишемического посткондиционирования на активность окислительновосстановительных ферментов в нейронах головного мозгаВероятно, что главным механизмом, лежащим в основе нейропротективного эффектаИПостК, является воздействие ишемических стимулов на энергетический баланс клеткипутем влияния на ключевые ферменты окислительно-восстановительных реакций.В полях гиппокампа песчанок в группах «ЛО 2а» и «ЛО 7а» в нейронах полей СА1,СА2 и СА3 гиппокампа активность ЛДГ была достоверно выше при сравнении с таковой вполе СА4 (P<0,05) (рис.

3). В группе «Ишемия 2а» активность ЛДГ в цитоплазме нейроновполей СА1, СА3 и СА4 значимо понижалась по сравнению с «ЛО 2а». Значимое понижениеактивности отмечалось и к 7-м суткам реперфузии в группе «Ишемия 7а» в нейронах полейСА1, СА2 при сравнении с «ЛО 7а» (P<0,05), тогда как в нейронах полей СА3 и СА4активность ЛДГ значимо повышалась при сравнении с «ЛО 7а» (P<0,01). В группе «Ишемия2а» активность ЛДГ в цитоплазме нейронов гиппокампа распределялась в следующемпорядке: СА2 > СА3, СА4, СА1 (P<0,01); в группе «Ишемия 7а» - СА3 > СА4 > СА2 > СА1(P<0,01). Применение ИПостК в группе «ПостК 2а» приводило к значимому увеличениюактивности ЛДГ в цитоплазме неизмененных нейронов всех полей гиппокампа присравнении с «Ишемия 2а» (P<0,01) (рис. 3); активность распределялась в следующемпорядке: СА2 > СА3 > СА1, СА4 (P<0,05).

В группе «ПостК 7а» в цитоплазме неизмененных22нейронов полей СА1, СА2 и СА4 активность ЛДГ была значимо выше, чем в «Ишемия 7а»(P<0,01) и распределялась следующим образом: СА3 > СА1, СА4 > СА2 (P<0,01).Рис.3.Активностьлактатдегидрогеназывморфологическинеизмененныхнейронах полей СА1, СА2, СА3 иСА4гиппокампамонгольскихпесчанок в различные периодыреперфузиипослеглобальнойишемиипереднегомозгаспоследующимприменениемИПостК.По горизонтальной оси – группыживотных; по оси ординат –оптическая плотность (отн. ед.).Различия значимы:** по сравнению с показателями вполях гиппокампа внутри группыпри Р<0,05; * при Р<0,01; ++посравнению с показателем в группе«ЛО 2а» при Р<0,01; + при Р<0,05; αпо сравнению с показателем вгруппе «ЛО 7а» при Р<0,001; αα приР<0,01; # по сравнению с#####показателем в группе «Ишемия 2а» при Р<0,01; при Р<0,001; при Р<0,05; ββ по сравнению с показателем вгруппе «Ишемия 7а» при Р<0,001; β при Р<0,01.Установлено, что самая низкая активность ЛДГ характерна для нейронов слоя V корыголовного мозга крыс и песчанок.

При этом у крыс не наблюдается различий в активности,регистрируемой в слоях II и III, в то время как, для песчанок самая высокая активность ЛДГхарактерна для нейронов слоя III. В нейронах полей гиппокампа активность ЛДГ также быларазличной. Это связано с особенностями цитоархитектоники изученных структур, сфункциональной организацией нейронных ансамблей полей гиппокампа и видовымиособенностями кровообращения головного мозга песчанок и крыс (Ноздрачев А.Д., ПоляковЕ.Л.

2001; Коломеец Н.С., 2007; Levine S., Payan H. 1966; Brozici M., Van der Zwan A., 2003).Обнаружено, что активность ЛДГ в нейронах различных слоев коры головного мозгакрыс и песчанок в ответ на ишемию изменяется сходным образом и имеет одинаковуюдинамику изменения активности в зависимости от реперфузионного периода. Полученныерезультаты показали, что активность ЛДГ в цитоплазме пирамидных нейронов гиппокампа вцелом существенно понижается ко 2-м суткам реперфузии и возрастает до значений,регистрируемых в группе ложнооперированных животных, к 7-м суткам реперфузии.

Такимобразом, окислительно-восстановительные процессы к 7-м суткам реперфузии возвращаютсяк норме, если рассматривать весь гиппокамп в целом. В то же время, известно, что все полягиппокампа обладают разной чувствительностью к гипоксии и ишемии (Levine S., Payan H.,1966; Kitagawa K. et al., 1990; Kim J.M. et al., 2011; Shiraishi K. et al., 2011). Различноеизменение динамики активности ЛДГ в полях гиппокампа в периоды реперфузииобъясняется особенностями нейроглиальных взаимодействий в этих полях, измененияминейротрансмиттерных систем при действии ишемии, а также исходными различиями23активностифермента.Возможно,чтокаждаяобластьгиппокампадемонстрируетопределенную степень автономизации в ответ на ишемическое и реперфузионноеповреждение, что позволяет сохранить весь гиппокамп в целом как ключевую структурулимбической системы мозга.ПрименениеИПостКсопровождаетсясохранениемчисламорфологическинеизмененных нейронов и более высоким уровнем активности ЛДГ в цитоплазме нейроновслоев II, III и V коры головного мозга и полей гиппокампа у крыс и песчанок.

В последние 20лет в биохимических исследованиях произошла переоценка роли лактата в энергетическомметаболизме нервной ткани. Доминировавшие ранее представления о лактате как ометаболически инертном конечном продукте анаэробного гликолиза сменились концепциейо ключевом значении лактата и различных изоформ ЛДГ в аэробном пути образованияэнергии в клетке (Schurr A., 2006). Протекающие в цитозоле реакции гликолиза завершаютсяобразованием лактата из пирувата под действием ЛДГ5, после чего лактат поступает вмитохондрии через транспортер монокарбоксилатов, где вновь превращается в пируват подвлиянием ЛДГ1. Образовавшийся пируват утилизируется в цикле трикарбоновых кислот ислужит для образования АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Такимобразом, обнаруженный факт нормализации цитоплазматической активности ЛДГ внейронах под действием ИПостК может рассматриваться как адаптивная перестройкаметаболизма, свидетельствующая о сохранности энергетического обмена в нейронах.

Сдругой стороны, можно предположить, что изменение активности ЛДГ в неизмененныхнейронах гиппокампа и неокортекса под действием ИПостК косвенно свидетельствует ововлечении в протективные механизмы ИПостК функционирования астроцит-нейронноголактатного челнока, ответственного, по мнению некоторых авторов, за долгосрочнуюпамять, где именно лактат является главным элементом нейрон-глиальных метаболическихвзаимодействий (Dalsgaard M.K. et al., 2004; Suzuki A. et al., 2011). При этом лактатпоступает из астроцита в нейрон, в котором под влиянием ЛДГ преобразуется в пируват,который обеспечивает энергетический баланс нейрона.

Таким образом, обнаруженный фактсохранения активности ЛДГ в нейронах под действием ИПостК после ишемии-реперфузииголовного мозга у животных различных видов представляет собой адаптивную перестройкуметаболизма, свидетельствующую о сохранности энергетического обмена в нейронах.Сохранение числа морфологически неизмененных нейронов и активация ЛДГ в ихцитоплазме при применении ИПостК после ишемии-реперфузии головного мозга уживотных различных видов позволяет сделать вывод о том, что одним из ведущихмеханизмов нейропротективного эффекта ИПостК является сохранение активности ЛДГ какключевого фермента энергетического обмена в нейроне.Активность СДГ в цитоплазме нейронов полей гиппокампа песчанок в группах «ЛО2а» и «ЛО 7а» распределялась в следующем порядке: СА3 > СА2, СА4> СА1 (P<0,05) (рис.4).