Морфофункциональное состояние микроглии и нейронов гиппокампа у возрастных крыс после анестезии хлоралгидратом

Введение. Успешность транслирования результатов фундаментальных исследований в клиническую практику определяется достаточно большим количеством составляющих, включая возраст экспериментальных животных и использованный наркоз. В качестве анестетика в доклинических исследованиях достаточно часто применяют хлоралгидрат, при этом его воздействие на морфофункциональные характеристики гиппокампа у возрастных животных остается неизученным, что может приводить к существенному искажению и неправильной трактовке полученных результатов. Цель – морфофункциональная оценка состояния нейронов и микроглии в слоях СА1, СА2, СА3 и СА4 полей гиппокампа при анестезии хлоралгидратом у возрастных крыс. Материалы и методы. Самцам крыс Вистар в возрасте 24 месяцев вводили хлоралгидрат в дозе 400 мг/ кг. В ранний (2 суток) период после анестезии хлоралгидратом методами гистологического, иммуногистохимического и морфометрического анализа качественно и количественно оценивали морфофункциональное состояние нейронов и реакцию микроглии в краевом, пирамидном и молекулярном слоях полей СА1, СА2, СА3 и СА4 гиппокампа. Результаты. Показано, что через 48 ч после анестезии хлоралгидратом у 24-месячных крыс Вистар изменения морфофункционального состояния пирамидного слоя гиппокампа характеризовались значимыми снижением количества нейронов в полях СА1 и СА3 с двумя ядрышками на 42 и 54 % соответственно и уменьшением ширины слоя полей СА1 и СА3 и СА4 на 27, 29 и 21 % соответственно, при сравнении с аналогичными показателями в контрольной группе (Р<0,05). Реакция микроглии во всех слоях полей СА1, СА2, СА3 и СА4 гиппокампа выражалась трансформацией клеточного тела и отростков Iba-1-позитивных микроглиоцитов и значимым увеличением экспрессии белка Iba-1, по сравнению с таковым у животных без применения хлоралгидрата (Р<0,05). Заключение. Однократное применение хлоралгидрата в дозе, необходимой для достижения наркоза у возрастных крыс Вистар без модельного хирургического вмешательства приводит к морфофункциональным изменениям нейронов в наиболее уязвимых полях гиппокампа с одновременной активацией микроглии во всех полях, это обстоятельство необходимо учитывать при проведении поисковых фундаментальных работ и доклинических исследований.

1. Куклин В. Н. Возрастные изменения физиологии систем кровообращения и дыхания и особенности анестезиологического обеспечения пациентам старше 60 лет // Вестн. интенсив. терапии им. А. И. Салтанова. – 2019. – № 4. – С. 47–57. Doi: 10.21320/1818-474X-2019-4-47-57.

2. Strоm C, Rasmussen LS. Challenges in anaesthesia for elderly // Singapore Dent J. 2014;(35):23–29. Doi: 10.1016/j.sdj.2014.11.003.

3. Moller JT, Cluitmans P, Rasmussen LS, Houx P, Rasmussen H, Canet J, Rabbitt P, Jolles J, Larsen K, Hanning CD, Langeron O, Johnson T, Lauven PM, Kristensen PA, Biedler A, van Beem H, Fraidakis O, Silverstein JH, Beneken JE, Gravenstein JS. Long-term postoperative cognitive dysfunction in the elderly ISPOCD1 study. ISPOCD investigators. International Study of Post-Operative Cognitive Dysfunction / Lancet. 1998;(251):857–861. Doi: 10.1016/s0140-6736(97)07382-0.

4. El Falougy H, Kubikova E, Benuska J. The microscopical structure of the hippocampus in the rat // Bratisl Lek Listy. 2008;109(3):106–110.

5. Shcherbak NS, Yukina GYu, Gurbo AG, Sukhorukova EG, Sargsian AG, Barantsevich ER, Thomson VV, Galagudza MM. Reaction of Microglia and Neurons of the Hippocampal CA1 Field to Chloral Hydrate in Old Rats //Advances in Gerontology. 2021;11(4):341–345. Doi: 10.1134/S2079057021040123.

6. Choi J, Lee CH, Hwang IK. et al. Age-related changes in ionized calcium-binding adapter molecule 1 immunoreactivity and protein level in the gerbil hippocampal CA1 region // J. Vet. Med. Sci. 2007;69(11):1131–1136. Doi: 10.1292/jvms.69.1131.

7. Takeda A, Takada S, Nakamura M, Suzuki M, Tamano H, Ando M, Oku N. Transient increase in Zn2+ in hippocampal CA1 pyramidal neurons causes reversible memory deficit // PLoS One. 2011;6(12):e28615. Doi: 10.1371/journal.pone.0028615.

8. Leranth C. Ribak CE. Calcium-binding proteins are concentrated in the CA2 field of the monkey hippocampus: a possible key to this region’s resistance to epileptic damage // Exp Brain Res. 1991;85(1):129–136. Doi: 10.1007/BF00229993.

9. Slomianka L, Drenth T, Cavegn N, Menges D, Lazic SE, Phalanndwa M, Chimimba CT, Amrein I. The hippocampus of the eastern rock sengi: cytoarchitecture, markers of neuronal function, principal cell numbers, and adult neurogenesis // Front Neuroanat. 2013;29(7):34. Doi: 10.3389/fnana.2013.00034.

10. Vachon P, Faubert S, Blais D, Comtois A, Bienvenu JG. A pathophysiological study of abdominal organs following intraperitoneal injections of chloral hydrate in rats: comparison between two anaesthesia protocols // Lab Anim. 2000;34(1):84–90. Doi: 10.1258/002367700780578082.

11. Erdő F, Denes L, de Lange E. Age-associated physiological and pathological changes at the blood-brain barrier: A review // J. Cerebral Blood Flow &Metabolism. 2017;37(1):4–24. Doi: 10.1177/0271678X16679420.

12. Щербак Н. С., Кузьменко Н. В., Плисс М. Г. Влияние хлоралгидрата на показатели гемодинамики и поведенческие реакции у старых крыс // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. – 2019. – Т. 105, № 7. – С. 913–922.

13. Коржевский Д. Э., Григорьев И. П., Отеллин В. А. Применение обезвоживающих фиксаторов, содержащих соли цинка, в нейрогистологических исследованиях // Морфология. – 2006. – Т. 129, № 1. – С. 85–86.

14. Grigorev I. P., Korzhevskii D. E. Current technologies for fixation of biological material for immunohistochemical analysis (review) // Sovremennye tehnologii v medicine. 2018;10(2): 156–165. Doi: 10.17691/stm2018.10.2.19.

15. Paxinos G. Watson Ch. The rat brain in stereotaxic coordinates. New-York, Academic Press, 1998.

16. Влияние ишемического посткондиционирования на реакцию микроглии неокортекса при глобальной ишемии головного мозга у крыс / Н. С. Щербак, Г. Ю. Юкина, Е. Г. Сухорукова, В. В. Томсон // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2020. – № 19 (2). – С. 59–66.

17. Юкина Г. Ю., Белозерцева И. В., Полушин Ю. С. и др. Структурно-функциональная перестройка нейронов гиппокампа после операции под анестезией севофлураном (экспериментальное исследование) // Вестн. анестезиологии и реаниматологии. –2017. – Т. 14, № 6. – С. 65–72. Doi: 10.21292/2078-5658-2017-14-6-65-72.

18. Bianchi SL, Tran T, Liu CL, Lin S, Li Y, Keller JM, Eckenhoff RG, Eckenhoff MF. Brain and behavior changes in 12-month-old Tg2576 and nontransgenic mice exposed to anesthetics // Neurobiol Aging. Neurobiol Aging. 2008;29(7):1002–1010. Doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2007.02.009.

19. Callaway JK, Jones NC, Royse AG, Royse CF. Sevoflurane anesthesia does not impair acquisition learning or memory in the Morris water maze in young adult and aged rats // Anesthesiology. 2012;(117):1091–1101. Doi: 10.1097/ALN.0b013e31826cb228.

20. Scott DD, Oeffinger M. Nucleolin and nucleophosmin: nucleolar proteins with multiple functions in DNA repair // Biochemistry and Cell Biology. 2016;94(5):419–432. Doi: 10.1139/bcb-2016-0068.

21. Berciano MT, Villagrá NT, Pena E, Navascués J, Casafont I, Lafarga M. Structural and functional compartmentalization of the cell nucleus in supraoptic neurons // Microscopy Research and Technique. 2002;(56):132–142. Doi: 10.1002/jemt.10013.

22. Malykh AG, Sadaie MR. Piracetam and piracetam-like drugs: from basic science to novel clinical applications to CNS disorders // Drugs. 2010;70(3):287–312. Doi: 10.2165/11319230-000000000-00000.

23. Tasbihgou SR, Netkova M, Kalmar AF, Doorduin J, Struys MMRF, Schoemaker RG, Absalom AR. Brain changes due to hypoxia during light anaesthesia can be prevented by deepening anaesthesia; a study in rats // PLoS ONE. 2018; 13(2):e0193062. Doi: 10.1371/journal.pone.0193062.

24. Бокерия О. Л., Бакурадзе Е. Д., Дзидзигури Д. В. и др. Морфофункциональные изменения в гиппокампе крыс при проведении ложной операции с галотановым наркозом в сочетании с биорезонансным воздействием // Традиционная мед. – 2011. – Т. 24, № (1). – С. 4–7.