СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Астроциты - глиальные клетки ЦНС 7
1.1.1 Происхождение астроцитов 7
1.1.2 Строение астроцитов 8
1.1.3 Типы астроцитов 10
1.1.4 Функции астроцитов 10
1.2 Астроциты в здоровой ткани и при патологии 16
1.3 Астроциты и синапсы 17
1.4 Астроциты в зоне ишемического поражения мозга 17
1.4.1 Астроглиоз 18
1.4.2 Реакция астроглиальных клеток на ишемическое повреждение 19
1.4.3 Астроциты и синапсы во время ишемического инсульта 21
1.4.4 Изменение астроцитов после ишемического повреждения 22
1.4.5 Изменение численности астроцитов после ишемического
повреждения 22
1.5 Восстановительные способности астроцитов 24
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
2.1 Исходные данные 25
2.2 Объект исследования 25
2.3 Иммуногистохимическое окрашивание срезов мозга крысы антителами к
маркерному белку астроцитов - GFAP, к маркерам макрофагов Iba1 и CD68 26
2.4 Двойное окрашивание срезов мозга антителами к BrdU (маркер
пролифелирующих клеток) и антителами к GFAP 27
2.5 Микроскопирование, микрофотосъемка и обработка микрофотографий 28
2.6 Подсчет GFAP+ и GFAP+/BrdU+ клеток в зоне ишемического поражения,
глиальном рубце и SVZ 28
2.7 Статистический анализ 28
3 РЕЗУЛЬТАТЫ 29
3.1 Анализ динамики ишемического очага по Т2-изображениям магнитно-резонансной томографии (МРТ), у крыс, перенесших локальную ишемию головного мозга 29
3.1.1 Анализ группы животных, выведенных из эксперимента через 10 дней после MCAO 30
3.1.2 Анализ группы животных, выведенных из эксперимента через 30 дней
после MCAO 32
3.1.3 Анализ группы животных, выведенных из эксперимента через 60 дней
после MCAO 34
3.2 Анализ локализации астроцитов в ипсилатеральном полушарии головного
мозга крыс через 10, 30 и 60 дней после локальной ишемии 36
3.2.1 Ишемический очаг в головном мозге у крыс через 10 дней после
МСАО 37
3.2.2 Ишемический очаг в головном мозге у крыс через 30 дней после
МСАО 39
3.2.3 Ишемический очаг в головном мозге у крыс через 60 дней после
МСАО 41
3.3 Морфология астроцитов в мозге крысы в норме и при ишемическом
поражении 42
3.4 Анализ количества молодых астроцитов в ипсилатеральном полушарии мозга крысы после MCAO 45
ОБСУЖДЕНИЕ 49
ВЫВОДЫ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 51
Астроциты - это специализированные глиальные клетки, количество которых превышает количество нейронов более чем в пять раз. Они играют важную роль в обеспечении нормального функционирования центральной нервной системы - выполняют опорную и разграничительную функцию, участвуют в поддержании гомеостаза и трофике нервной ткани, участвуют в метаболизме нейромедиаторов в синапсах, принимают участие в работе гемато-энцефалического барьера и регулируют активность нейронов [Sofroniew, Vinters, 2010], [LTP induction boosts glutamate, 2020]. Астроциты, которые являются критическими компонентами ЦНС, участвуют во многих аспектах функционирования мозга, включая поддержание гомеостаза, развитие синапсов, поддержку нейронов, регуляцию мозгового кровотока, формирование и функционирование ГЭБ, а также контроль нейротрансмиттеров. Астроциты необходимы для нормальной мозговой деятельности, играют критически важную роль в создании и поддержании функциональных нейронных сетей посредством улучшения синапсов, координации нейрональной активности, поддержания гематоэнцефалического барьера, а также структурной и метаболической поддержки [Koh, Park 2017]. Кроме того, их морфологические и функциональные характеристики изменяются при патологических условиях. Процесс, называемый «реактивный астроглиоз» включает их пролиферацию, формирование физического барьера для разделения места повреждения, экспрессию белков промежуточных филаментов, цитокинов и хемокины и регуляцию иммунного ответа [Glial Cells, 2020].
Ишемический инсульт связан с различными факторами риска, такими как высокое кровяное давление, сахарный диабет, ожирение, высокий уровень холестерина в крови, курение, фибрилляция предсердий и перенесенная преходящая ишемическая атака. Эти факторы риска могут привести к недостаточному кровоснабжению головного мозга, что приведет к повреждению соответствующей области и неврологическим нарушениям [Koh, Park 2017].
Активация астроцитов и реактивный астроглиоз при ишемическом инсульте способствуют ограничению травм головного мозга и восстановлению гомеостаза ЦНС. Исследования показывают, что астроциты ограничивают повреждение головного мозга, уменьшают нейровоспаление и имеют решающее значение для реконструкции ГЭБ и поддержания гомеостаза ЦНС в острых стадиях ишемического инсульта. С другой стороны, на хронических стадиях эти клетки могут препятствовать функциональному восстановлению и регенерации аксонов, создавая волокнистое уплотнение вокруг ишемического очага. Следовательно, лучшее понимание механизмов и путей, которые влияют на функции астроцитов, может помочь в разработке стратегий лечения инсульта [Glial Cells, 2020].
Целью данной работы являлось изучение изменения локализации, количества и морфологии астроцитов в мозге крыс на разных этапах восстановления после ишемического поражения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ локализации областей гипо- и гиперинтенсивного сигнала на Т2-взвешенных последовательностях МРТ изображений мозга крыс и скопления астроцитов на гистологических срезах головного мозга крыс на разных этапах восстановления после ишемического поражения.
2. Провести анализ изменения морфологии астроцитов в ишемическом очаге и ишемической полутени в мозге крыс после локальной ишемии головного мозга.
3. Оценить количество GFAP+ и GFAP+/BrdU+ клеток в ишемическом очаге, области полутени и в субвентрикулярной области боковых желудочков в мозге крыс, перенесших локальную ишемию головного мозга.
Работа выполнена на базе лаборатории нейробиологии НИИ ББ ТГУ под руководством с.н.с., к.б.н. Ананьиной Т.В.
1. На Т2 взвешенных изображениях у крыс область гиперинтенсивного сигнала проявляется при наличии в мозге ишемического очага, вокруг которого формируется глиальный барьер. При восстановлении нервной ткани происходит заполнение ишемического очага астроцитами и гиперинтенсивный сигнал на Т2 взвешенных изображениях перестает выявляться, даже при сохраняющемся нейровоспалении в этой области.
2. Локальная ишемия головного мозга вызывает гибель астроцитов в ишемическом очаге и реактивный астроглиоз вокруг ишемического очага, который выражается в изменении морфологии астроцитов: клетки формируют толстые слабоветвящиеся отростки или короткие отростки и крупные клеточные тела.
3. Большое варьирование значений и отсутствие значений в некоторых районах подсчета в ишемическом очаге не позволили выявить статистически значимых отличий между количеством астроцитов в исследуемых зонах в мозге крыс, перенесших локальную ишемию головного мозга.
