Особенности нейрональной потери в гиппокампе при остром генерализованном припадке (экспериментальное исследование)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. На сегодняшний день эпилепсия — одно из самых часто выявляемых неврологических заболеваний. Несмотря на проводимые более нескольких веков исследования эпилептогенеза и разработки протоколов лечения, нейробиологическая основа заболевания остается малоизученной. Достоверно известно, что у пациентов с эпилепсией обнаруживается снижение количества нейронов гиппокампа и глиоз — мезиальный височный склероз (склероз гиппокампа) — однако причинно-следственная связь с припадками до сих пор не установлена. Особый интерес представляет оценка выживаемости нейронов гиппокампа на фоне острого эпилептического припадка, что позволит определить механизмы дегенеративных изменений нервной ткани.

Цель исследования — иммуногистохимическая оценка распределения NeuN- и каспаза-8-позитивных нейронов в гиппокампе при остром эпилептическом припадке.

Материалы и методы. В качестве моделей использовали самцов половозрелых мышей популяции CBA. Животные были поделены на группы: 1-я (n = 28) — моделирование острого приступа эпилепсии при помощи интраперитонеального введения пентилтетразола, 2-я (n = 20) — контрольная. Гистологическое и иммуногистохимическое исследование проводили на фрагментах гиппокампа, регионы СА1, СА3 и зубчатая извилина.

Результаты. У всех животных 1-й группы отмечали генерализованный эпилептический припадок. Наименьшее количество положительно окрашенных пирамидных нейронов гиппокампа наблюдали в регионе СА3 через 24 ч после введения пентилтетразола. Обратную иммунофенотипическую картину отмечали в регионе CA3 при реакции с каспаза-8, которая демонстрировала увеличение количества иммунопозитивных пирамидных нейронов гиппокампа через 24 ч после введения пентилтетразола.

Заключение. После однократной инъекции пентилтетразола в дозе 45 мкг/кг при иммуногистохимической оценке распределения NeuN- и каспаза-8-позитивных пирамидных нейронов гиппокампа обнаружили снижение доли NeuN-позитивных нейронов и увеличение каспаза-8-позитивных клеток через сутки после приступа с последующим восстановлением исследуемых маркеров к пятым суткам.

Об авторах

Григорий Александрович Демяшкин

Национальный медицинский исследовательский центр радиологии, Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: dr.grigdem@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8447-2600
Scopus Author ID: 57200415197

д-р мед. наук, заведующий лабораторией гистологии и иммуногистохимии Института трансляционной медицины и биотехнологии; заведующий отделом патоморфологии

Россия, Обнинск; Москва

Мигран Самвелович Григорян

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Медицинская академия им. С.И. Георгиевского

Email: scientpapers4@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8417-9153

аспирант, врач-невролог

Россия, Симферополь

Иван Владимирович Ветров

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: vanjojo@ya.ru
ORCID iD: 0000-0003-4256-224X

студент 6-го курса института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Федор Владимирович Ветров

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: fedvan@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8597-2241

студент 6-го курса института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Валентина Павловна Раужева

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова

Email: rauzhevav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8514-1934

студентка 6-го курса лечебного факультета

Россия, Москва

Илья Алексеевич Зорин

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ilyazorin99@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1621-7015

студент 6-го курса института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

Россия, Москва

Елена Юрьевна Шаповалова

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Медицинская академия им. С.И. Георгиевского

Email: publscience7@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2544-7696
ResearcherId: P-9943-2015

д-р мед. наук, профессор, заведующая кафедрой гистологии

Россия, Симферополь

Список литературы

  1. Beghi E. The epidemiology of epilepsy // NED. 2020. Vol. 54, No. 2. P. 185–191. doi: 10.1159/000503831
  2. Behr C., Goltzene M.A., Kosmalski G. et al. Epidemiology of epilepsy // Rev. Neurol. 2016. Vol. 172, No. 1. P. 27–36. doi: 10.1016/j.neurol.2015.11.003
  3. Thom M. Review: Hippocampal sclerosis in epilepsy: a neuropathology review // Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2014. Vol. 40, No. 5. P. 520–543. doi: 10.1111/nan.12150
  4. Blümcke I., Thom M., Aronica E. et al. International consensus classification of hippocampal sclerosis in temporal lobe epilepsy: A Task Force report from the ILAE Commission on Diagnostic Methods // Epilepsia. 2013. Vol. 54, No. 7. P. 1315–1329. doi: 10.1111/epi.12220
  5. Reddy D., Kuruba R. Experimental models of status epilepticus and neuronal injury for evaluation of therapeutic interventions // IJMS. 2013. Vol. 14, No. 9. P. 18284–18318. doi: 10.3390/ijms140918284
  6. Grone B.P., Baraban S.C. Animal models in epilepsy research: legacies and new directions // Nat. Neurosci. 2015. Vol. 18, No. 3. P. 339–343. doi: 10.1038/nn.3934
  7. Kandratavicius L., Balista P.A., Lopes-Aguiar C. et al. Animal models of epilepsy: Use and limitations // Neuropsychiatr. Dis. Treat. 2014. Vol. 10. P. 1693–1705. doi: 10.2147/NDT.S50371
  8. Löscher W. Animal models of seizures and epilepsy: Past, present, and future role for the discovery of antiseizure drugs // Neurochem. Res. 2017. Vol. 42, No. 7. P. 1873–1888. doi: 10.1007/s11064-017-2222-z
  9. Гусельникова В.В., Коржевский Д.Э. NeuN — нейрональный ядерный антиген и маркер дифференцировки нервных клеток // Acta Naturae. 2015. Т. 7, № 2. C. 46–51. doi: 10.32607/20758251-2015-7-2-42-47
  10. Wolf H.K., Buslei R., Schmidt-Kastner R. et al. NeuN: A useful neuronal marker for diagnostic histopathology // J. Histochem. Cytochem. 1996. Vol. 44, No. 10. P. 1167–1171. doi: 10.1177/44.10.8813082
  11. Chang L.R., Liu J.P., Song Y.Z. et al. Expression of caspase-8 and caspase-9 in rat hippocampus during postnatal development // Microsc. Res. Tech. 2011. Vol. 74, No. 2. P. 153–158. doi: 10.1002/jemt.20886
  12. Liu J.P., Chang L.R., Gao X.L., Wu Y. Different expression of caspase-3 in rat hippocampal subregions during postnatal development // Microsc. Res. Tech. 2008. Vol. 71. P. 9633–9638. doi: 10.1002/jemt.20600
  13. Basaranlar G., Derin N., Kencebay Manas C. et al. The effects of sulfite on cPLA2, caspase-3, oxidative stress and locomotor activity in rats // Food Chem. Toxicol. 2019. Vol. 123. P. 453–458. doi: 10.1016/j.fct.2018.11.021
  14. Narkilahti S., Pitkänen A. Caspase 6 expression in the rat hippocampus during epileptogenesis and epilepsy // Neuroscience. 2005. Vol. 131, No. 4. P. 887–897. doi: 10.1016/j.neuroscience.2004.12.013
  15. Tzeng T.T., Tsay H.J., Chang L. et al. Caspase 3 involves in neuroplasticity, microglial activation and neurogenesis in the mice hippocampus after intracerebral injection of kainic acid // J. Biomed. Sci. 2013. Vol. 20, No. 1. P. 90. doi: 10.1186/1423-0127-20-90
  16. Engel T., Henshall D.C. Apoptosis, Bcl-2 family proteins and caspases: the ABCs of seizure-damage and epileptogenesis? // Int. J. Physiol. Pathophysiol. Pharmacol. 2009. Vol. 1, No. 2. P. 97–115.
  17. Nguyen T.T.M., Gillet G., Popgeorgiev N. Caspases in the developing central nervous system: Apoptosis and beyond // Front. Cell. Dev. Biol. 2021. Vol. 9. P. 702404. doi: 10.3389/fcell.2021.702404
  18. Sharangpani A., Takanohashi A., Bell M.J. Caspase activation in fetal rat brain following experimental intrauterine inflammation // Brain Res. 2008. Vol. 1200. P. 138–145. doi: 10.1016/j.brainres.2008.01.045
  19. Henshall D.C., Bonislawski D.P., Skradski S.L. et al. Cleavage of bid may amplify caspase-8-induced neuronal death following focally evoked limbic seizures // Neurobiol. Dis. 2001. Vol. 8, No. 4. P. 568–580. doi: 10.1006/nbdi.2001.0415
  20. Yuskaitis C.J., Rossitto L.A., Groff K.J. et al. Factors influencing the acute pentylenetetrazole-induced seizure paradigm and a literature review // Ann. Clin. Transl. Neurol. 2021. Vol. 8, No. 7. P. 1388–1397. doi: 10.1002/acn3.51375
  21. Van Erum J., Van Dam D., De Deyn P.P. PTZ-induced seizures in mice require a revised Racine scale // Epilepsy Behav. 2019. Vol. 95. P. 51–55. doi: 10.1016/j.yebeh.2019.02.029
  22. Коржевский Д.Э., Гилерович Е.Г, Зинькова Н.Н. и др. Иммуногистохимическое выявление нейронов головного мозга с помощью селективного маркера NeuN // Морфология. 2005. Т. 128, № 5. C. 76–78.
  23. Shimada T., Yamagata K. Pentylenetetrazole-induced kindling mouse model // J. Vis. Exp. 2018. No. 136. P. 56573. doi: 10.3791/56573
  24. Löscher W. Critical review of current animal models of seizures and epilepsy used in the discovery and development of new antiepileptic drugs // Seizure. 2011. Vol. 20, No. 5. P. 359–368. doi: 10.1016/j.seizure.2011.01.003
  25. Lopim G.M., Vannucci Campos D., Gomes da Silva S. et al. Relationship between seizure frequency and number of neuronal and non-neuronal cells in the hippocampus throughout the life of rats with epilepsy // Brain Res. 2016. Vol. 1634. P. 179–186. doi: 10.1016/j.brainres.2015.12.055
  26. Zhang L., Guo Y., Hu H. et al. FDG-PET and NeuN-GFAP immunohistochemistry of hippocampus at different phases of the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy // Int. J. Med. Sci. 2015. Vol. 12, No. 3. P. 288–294. doi: 10.7150/ijms.10527
  27. Yan B.C., Xu P., Gao M. et al. Changes in the blood-brain barrier function are associated with hippocampal neuron death in a kainic acid mouse model of epilepsy // Front. Neurol. 2018. Vol. 9. P. 775. doi: 10.3389/fneur.2018.00775
  28. Viswanatha G.L., Shylaja H., Kishore D.V. et al. Acteoside isolated from Colebrookea oppositifolia Smith Attenuates Epilepsy in mice via modulation of gamma-aminobutyric acid pathways // Neurotox. Res. 2020. Vol. 38, No. 4. P. 1010–1023. doi: 10.1007/s12640-020-00267-0
  29. Hansen S.L., Sperling B.B., Sánchez C. Anticonvulsant and antiepileptogenic effects of GABAA receptor ligands in pentylenetetrazole-kindled mice // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2004. Vol. 28, No. 1. P. 105–113. doi: 10.1016/j.pnpbp.2003.09.026
  30. Unal-Cevik I., Kilinç M., Gürsoy-Ozdemir Y. et al. Loss of NeuN immunoreactivity after cerebral ischemia does not indicate neuronal cell loss: a cautionary note // Brain Res. 2004. Vol. 1015, No. 1–2. P. 169–174. doi: 10.1016/j.brainres.2004.04.032
  31. Lee T.K., Lee J.C., Kim D.W. et al. Ischemia-reperfusion under hyperthermia increases heme oxygenase-1 in pyramidal neurons and astrocytes with accelerating neuronal loss in gerbil hippocampus // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, No. 8. P. 3963. doi: 10.3390/ijms22083963
  32. Zimatkin S.M., Bon’ EI. Dark neurons of the brain // Neurosci. Behav. Physiol. 2018. Vol. 48, No. 8. P. 908–912. doi: 10.1007/s11055-018-0648-7
  33. Ahmadpour S., Behrad A., Vega I.F. Dark Neurons: A protective mechanism or a mode of death // J. Med. Histol. 2019. Vol. 3, No. 2. P. 125–131. doi: 10.21608/jmh.2020.40221.1081
  34. Krajewska M., You Z., Rong J. et al. Neuronal deletion of caspase 8 protects against brain injury in mouse models of controlled cortical impact and kainic acid-induced excitotoxicity // PLOS One. 2011. Vol. 6, No. 9. P. e24341. doi: 10.1371/journal.pone.0024341
  35. Baculis B.C., Weiss A.C., Pang W. et al. Prolonged seizure activity causes caspase dependent cleavage and dysfunction of G-protein activated inwardly rectifying potassium channels // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, No. 1. P. 12313. doi: 10.1038/s41598-017-12508-y
  36. Meller R., Clayton C., Torrey D.J. et al. Activation of the caspase 8 pathway mediates seizure-induced cell death in cultured hippocapal neurons // Epilepsy Res. 2006. Vol. 70, No. 1. P. 3–14. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2006.02.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфологическая картина гиппокампа через 1 сут после приступа. Окраска: а — по Нисслю, ×100; b — по Нисслю, ×400; с — гематоксилин и эозин, ×100. Дезинтеграция «темных» нейронов с признаками пикноза, без демаркации между цитоплазмой и ядром

Скачать (404KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иммунопозитивные NeuN-клетки в гиппокампе, ×200

Скачать (510KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гиппокамп, регион СА3 через 24 ч после инъекции в контрольной и экспериментальной группе. Иммуногистохимическое исследование с антителами к каспаза-8, докрашивание гематоксилином, ×200

Скачать (377KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Соотношение каспаза-8- и NeuN-позитивных клеток в регионе СА3 гиппокампа

Скачать (138KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023



Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).