Типологические особенности головного мозга в норме и при церебральной гипоперфузии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Стрессоустойчивость и когнитивные способности пациента, формируя личностную компоненту реабилитационного потенциала, оказывают значимое влияние на протекание и восстановительный период после церебральной гипоксии, разного генеза. Адаптация реабилитационных мероприятий к индивидуальным особенностям пациента значительно повышает эффективность реабилитационных мероприятий при инсульте и нейродегенеративных заболеваниях. Цель работы: обобщить экспериментальные и клинические исследования, характеризующие влияние индивидуальных особенностей высшей нервной деятельности на протекание церебральной гипоперфузии. Материалы и методы. Произведено исследование литературных источников наукометрических научных баз за последние 15 лет. Результаты. Уровень стрессоустойчивости имеет в своей основе альтернативные биохимические стратегии нейронального метаболизма макроэргов, нейромедиаторов. На организменном уровне это реализуется в большем базовом напряжении стрессактивирующей системы и меньшей резервной емкости симпатоадреналовой системы и приводит к более тяжелому протеканию церебральной гипоперфузии у стресснеустойчивых индивидуумов и более медленному восстановлению. Уровень стрессоустойчивости взаимосвязан с высоким базовым тонусом симпатической нервной системы, концентрацией инсулина и тестостерона. Вместе с тем низкий уровень стрессоустойчивости определяет большую чувствительность к экзогенным корригирующим влияниям при церебральной гипоперфузии. Уровень когнитивных способностей ассоциирован с астроцитарными реакциями и организацией синаптических ансамблей. Участие астроцитов в регуляции уровня глутамата, вероятно, оказывает комбинирование влияние, как на состояние когнитивных механизмов, так и на повреждение компоненотов нейро-глиальных ансамблей при гипоксии и обусловлено высвобождением S100β+, что, в свою очередь, усиливает скоординированные колебания нейронов в медиальной префронтальнй коре и гиппокампе и может быть причиной большего повреждения клеток коры больших полушарий головного мозга у животных с высоким уровнем когнитивных способностей в модели церебральной гипоперфузии.

Об авторах

В. В. Криштоп

Университет ИТМО

Автор, ответственный за переписку.
Email: bgnikon@gmail.com
SPIN-код: 3734-5479
Санкт-Петербург, Российская Федерация

Т. А. Румянцева

Ярославский государственный медицинский университет

Email: bgnikon@gmail.com
SPIN-код: 7086-0780
Ярославль, Российская Федерация

В. Г. Никонорова

Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.К. Беляева

Email: bgnikon@gmail.com
SPIN-код: 2161-4838
Иваново, Российская Федерация

Список литературы

  1. Ivanova NE, Ivanova GE, Kiryanova VV, Semenova ZhB, Isanova VA, Ruslyakova IA, Zharova EN, Sokolova FM. Clinical guidelines for neurorehabilitation in neurosurgery. St. Petersburg. 2014, 51. (in Russ.).
  2. Korobov MV. Rehabilitation potential: questions of theory and application in practice of medical and social expertise and rehabilitation of disabled people. Medical labor expertise. Social and labor rehabilitation of disabled people. Moscow: 1995;17:22. (in Russ.).
  3. Shekunova EV, Kashkin VA, Makarova MN, Makarov VG Experimental models of cognitive impairment. International Veterinary Bulletin. 2016;1:105–116. (in Russ.).
  4. Koplik EV. Method for determining the criterion of rat resistance to emotional stress. Vestn. new honey. technol. 2002;9(1):16–18. (in Russ.).
  5. Sudakov K.V. Individual resistance to emotional stress. Moscow: Horizon;1998. (in Russ.).
  6. Koplik EV. The role of the structures of the amygdala in the hormonal mechanisms of the resistance of rats to emotional stress. Academic journal of Western Siberia. 2015;11.2:(57):141. (in Russ.).
  7. Koplik EV., Bakhmet AA., Klochkova SV. The role of medial structures of the amygdala in the peptidergic mechanisms of resistance to emotional stress. Scientific Forum. 2018.4(1):69–72. (in Russ.).
  8. Gorbunova AV. Biogenic amines of the midbrain reticular formation and resistance to emotional stress. Neurochemistry. 2005.22(2):107– 114. (in Russ.).
  9. Ivannikova NO, Koplik EV. On the features of the effectiveness of nootropic – cerebrolysin in animals with different sensitivity to emotional stress. Academic journal of Western Siberia. 2013.9.3(46):98–99. (in Russ.)
  10. Kryzhanovsky GN. Dysregulatory Pathology: A Guide for Physicians and Biologists. Moscow: Medicine; 2002. (in Rus).
  11. Zarubina IV. Molecular mechanisms of individual resistance to hypoxia. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2005. 4(1):49–51. (in Russ.).
  12. Slynko TN, Zarechnova NN. Morphofunctional changes in endocrine organs under the influence of alcohol in the early stages of adaptation to high mountains. KRSU Bulletin. 2016. 16(3):168–171. (in Russ.).
  13. Xiong X, Liang Q, Chen J, Fan R, Cheng T. Proteomics profiling of pituitary, adrenal gland, and splenic lymphocytes in rats with middle cerebral artery occlusion. Biosci Biotechnol Biochem. 2009; 23. 73 (3):657–64.
  14. Chubukova TN, Ugolnik TS. Changes in the parameters of stress hormones and the lipid spectrum of the blood serum of rats in acute cerebral ischemia. Health and ecology problems. 2015; 3 (45):102–107. (in Russ.).
  15. Harris TA, Healy GN, Colditz PB. Associations between serum cortisol, cardiovascular function and neurological outcome following acute global hypoxia in the newborn piglet. Stress. 2009; 12 (4):294–304.
  16. Antonawich FJ., Miller G, Rigsby DC, Davis JN. Regulation of ischemic cell death by glucocorticoids and adrenocorticotropic hormone. Neuroscience. 1999; 88 (1):319–25.
  17. Mead GE. No evidence that severity of stroke in internal carotid occlusion is related to collateral arteries. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2006; 77:729–733.
  18. Obrenovitch TP. Molecular physiology of preconditioning-induced brain tolerance to ischemia. Physiol. Rev. 2008; 88 (1):211–247.
  19. Ivannikova NO, Koplik EV, Popova EN, Sudakov K.V. Emotional stress in the development of experimental hemorrhagic stroke in rats with different stress resistance. Journal of Neurology and Psychiatry. C.C. Korsakov. 2009; 10.2:39. (in Russ.).
  20. Koplik EV. Features of lipid peroxidation in the cerebral cortex during experimental hemorrhagic stroke in rats with different behavioral activity. Academic journal of Western Siberia. 2015; 11. 1 (56):69. (in Russ.).
  21. Koplik EV, Pertsov SS. Morphological changes in brain tissue in rats with different behavioral activity during experimental hemorrhagic stroke. Academic journal of Western Siberia. 2014; 10. 2 (51): 18. (in Russ.).
  22. Klyueva LA. Cell composition of lymphoid nodules in the tracheal wall of rats with different resistance to emotional stress under conditions of hemorrhagic stroke simulation. Journal of Neurology and Psychiatry. S.S. Korsakov. 2017;117 (8):63–70. (in Rus). doi: 10.17116/jnevro20171178263–70
  23. Koplik EV., Klassina SYa. ECG parameters in the dynamics of recovery after post-stress stroke in rats with different behavioral characteristics. Academic journal of Western Siberia. 2016; 12. 1 (62);107. (in Russ.).
  24. Krishtop VV., Rumyantseva TA., Pozhilov DA. Morphology of GFAP-positive cells of the cerebral hemispheres of male and female rats during the development of cerebral hypoxia, depending on the level of stress resistance. Bulletin of the Peoples’ Friendship University of Russia. Medicine. 2019; 23 (4): 397–404. (in Russ.). doi: 10.22363/2313–0245–2019–23–4–397–404
  25. Solin AV, Lyashev YD. Stress-induced changes in the liver of rats with different resistance to stress. Bull Exp Biol Med. 2014;157 (5):571–573. doi: 10.1007/s10517–014–2617–7
  26. Serikov VS, Lyashev YD. Effects of Melatonin on Stress-Induced Changes in the Liver of Rats with Different Resistance to Stress. Bull Exp Biol Med. 2015;159 (3):314–317. doi: 10.1007/s10517– 015–2950–5
  27. Antipenko EA., Gustov AV. Individual stress resistance and disease prognosis in chronic cerebral ischemia. Medical almanac. 2014. 3 (33):36–38. (in Russ.).
  28. Antipenko EA., Deryugina AV., Gustov AV. Influence of non-specific cytoprotective therapy on stress resistance and compensatory capabilities of patients with chronic cerebral ischemia. Journal of Neurology and Psychiatry. C.C. Korsakov. 2015;115(12):74–78. (in Russ.).
  29. Grigoriev NR, Batalova TA, Cherbikova GE. Methodological and methodological principles of the study of the cognitive abilities of rats. Advances in physiological sciences. 2019; 50(2):93–104. (in Russ.).
  30. Duggan MR, Joshi S, Tan YF, et al. Transcriptomic changes in the prefrontal cortex of rats as a function of age and cognitive engagement. Neurobiol Learn Mem. 2019;163:107035. doi: 10.1016/j.nlm.2019.107035
  31. Palmer L.M. Dendritic integration in pyramidal neurons during network activity and disease. Brain Res Bull. 2014;103:2–10. doi: 10.1016/j.brainresbull.2013.09.010
  32. Srinivas KV, Buss EW, Sun Q, et al. The Dendrites of CA2 and CA1 Pyramidal Neurons Differentially Regulate Information Flow in the Cortico-Hippocampal Circuit. J Neurosci. 2017;37 (12):3276–3293. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2219–16.2017
  33. Beaulieu-Laroche L, Toloza EHS., van der Goes MS, et al. Enhanced Dendritic Compartmentalization in Human Cortical Neurons. Cell. 2018;175 (3):643–651. doi: 10.1016/j.cell.2018.08.045
  34. Kostenko EV. Neuroplasticity is the basis of the modern concept of neurorehabilitation. Medical alphabet. Neurology and Psychiatry. 2016; 2 (14):5–11. (in Russ.).
  35. Jankowska E, Edgley SA. How can corticospinal tract neurons contribute to ipsilateral movements? A question with implications for recovery of motor functions. Neuroscientist. 2006;12:67–79.
  36. Santello M, Toni N, Volterra A. Astrocyte function from information processing to cognition and cognitive impairment. Nat Neurosci. 2019;22 (2):154–166. doi: 10.1038/s41593–018–0325–8
  37. Wallach G, Lallouette J, Herzog N, et al. Glutamate mediated astrocytic filtering of neuronal activity. PLoS Comput Biol. 2014;10 (12):1003964. doi: 10.1371/journal.pcbi.1003964
  38. Poskanzer KE, Yuste R. Astrocytes regulate cortical state switching in vivo. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2016; 113:2675–2684.
  39. Brockett AT., Kane GA., Monari PK., et al. Evidence supporting a role for astrocytes in the regulation of cognitive flexibility and neuronal oscillations through the Ca2+ binding protein S100β. PLoS One. 2018;13 (4):0195726. doi: 10.1371/journal.pone.0195726
  40. Sardinha VM., Guerra-Gomes S, Caetano I, Tavares G, Martins M, Reis JS, Correia JS, Teixeira-Castro A, Pinto L, Sousa N, Oliveira JF. Astrocytic signaling supports hippocampal-prefrontal theta synchronization and cognitive function. Glia. 2017;65 (12):1944– 1960. doi: 10.1002/glia.23205
  41. Santello M, Toni N, Volterra A Astrocyte function from information processing to cognition and cognitive impairment. Nat Neurosci. 2019;22 (2):154–166. doi: 10.1038/s41593–018–0325–8
  42. Condamine S, Verdier D, Kolta A. Analyzing the Size, Shape, and Directionality of Networks of Coupled Astrocytes. J Vis Exp. 2018. (140):58116. doi: 10.3791/58116
  43. Haim BL, Rowitch DH. Functional diversity of astrocytes in neural circuit regulation. Nat Rev Neurosci. 2017;18 (1):31–41. doi: 10.1038/nrn.2016.159
  44. Krishtop VV, Rumyantseva TA, Pozhilov DA. Expression of GFAP in the cerebral cortex during the development of cerebral hypoxia in rats with different results in the Morris maze. Biomedicine. 2020;16 (1):89–98. (in Russ). https://doi.org/10.33647/2074–5982–16–1– 89–98
  45. Krishtop VV., Nikonorova VG., Rumyantseva TA. Changes in the cellular composition of the cerebral cortex in rats with different levels of cognitive functions during cerebral hypoperfusion. Journal of Anatomy and Histopathology. 2019;8 (4):22–29. (in Russ). doi: 10.18499 / 2225–7357–2019–8–4–22–29
  46. Saulina EB. Features of sexual dimorphism of cognitive abilities and structure of interests of adolescents with a high level of intelligence. Psychological science and education. 2015;7(1):111–121. (in Russ). ISSN: 2074–5885
  47. Avdey GM Gender characteristics of cognitive impairment in patients with blood disease. Materials of the annual final scientific-practical. conf. Actual problems of medicine. January 22, 2013; Grodno, Available from: http://elib.grsmu.by/handle/files/15882 (in Russ).
  48. Ordyan NE. Hormonal mechanisms of phenotypic modification of stress reactivity in rat ontogenesis: author. diss. doc. biologist. sciences. St. Petersburg; 2003. Available from: https://new-disser. ru/_avtoreferats/01003296179.pdf. (in Russ.).
  49. Gross H. Sanctioning Pregnancy: A Psychological Perspective on the Paradoxes and culture of research. New York: Routledge. 2007; 177.
  50. Volkov AO., Potapov VA., Kligunenko EN., Mamchur AY., Vetoshka IA. Relationship between cognitive impairment and physiological changes during pregnancy. Medical and social problems of the family. 2014; 19 (2):19–25. (in Russ.).
  51. Rupprecht R. Neuroactive steroids: mechanisms of action and neuropsychopharmacological properties. Psychoneuroendocrinology. 2003; 28 (2):139–168. (in Russ.).
  52. Sashkov VA, Selverova NB, Ermakova IV. Age and sex characteristics of behavior and the level of steroid hormones in the brain of rats in the neonatal and early postnatal period of development. New research. 2008. 1. (14–1):52–61. (in Russ).
  53. Golibrodo VA. Research of the cognitive abilities of laboratory mice using genetic models: author. dis. cand. biol. sciences Moscow; 2014. Available from: https://new-disser.ru/_ avtoreferats/01007884823.pdf (in Russ.).
  54. Hadar R, Edemann-Callesen H, Hlusicka EB, et al. Recurrent stress across life may improve cognitive performance in individual rats, suggesting the induction of resilience. Transl Psychiatry. 2019;9(1):185. doi: 10.1038/s41398–019–0523–5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».