Імуногістохімічний аналіз експресії GFAP при експериментальній сепсис-асоційованій енцефалопатії
DOI:
https://doi.org/10.14739/2310-1237.2021.3.240033Ключові слова:
сепсис-асоційована енцефалопатія, астрогліальна реактивність, GFAPАнотація
Патогенез сепсис-асоційованої енцефалопатії (САЕ) пов’язують із пошкодженням гематоенцефалічного бар’єра, нейрозапаленням і дисбалансом нейромедіаторів у мозковій тканині. Астроглія, найчисленніша популяція клітин у головному мозку, відіграє критичну роль у контролі всіх видів гомеостатичних процесів, регулюючи адаптивні реакції мозку у відповідь на різні фактори його пошкодження. Астроглія дуже неоднорідна в різних відділах мозку, тому фактори, що викликають пошкодження тканини, ініціюють гетерогенні клітинні реакції.
Мета роботи – визначення імуногістохімічних особливостей експресії GFAP у різних відділах мозку за умов експериментальної моделі сепсису в щурів.
Матеріали та методи. Дослідження здійснили на щурах лінії Вістар: контрольна група включала 5 хибнооперованих щурів; 20 тваринам виконали перев’язку та пункцію сліпої кишки (CLP). Здійснили імуногістохімічне дослідження експресії маркера GFAP у сенсомоторній корі, підкірковій білій речовині, гіпокампі, таламусі, хвостатому ядрі/лушпині в період з 20 до 48 години після CLP-процедури.
Результати. Починаючи з 12 години після CLP-процедури, у тварин почали прогресувати ознаки періорбітальної ексудації, пілоерекція, гіпер-/гіпотермія, діарея, соціальна ізоляція, летаргія та респіраторні порушення. У період з 20 до 38 години 9 тварин на тлі суттєвого погіршення стану були евтаназовані (підгрупа CLP-B – загиблі щури), 11 особин вижили до кінця експерименту, 48 годин (підгрупа CLP-A – тварини, які вижили). У підгрупі CLP-B у строк із 20 до 38 години після процедури CLP у головному мозку спостерігали вірогідне (щодо контролю) регіонально-специфічне динамічне збільшення рівня експресії GFAP: у корі – на 465 %, підкірковій білій речовині – на 198 %, гіпокампі – на 250 %; з 23 години – на 18 % у хвостатому ядрі/лушпині. У таламусі не визначили вірогідну зміну рівня експресії GFAP. У корі та гіпокампі тварин, які вижили, через 48 годин після CLP встановили вищі значення експресії GFAP порівняно з групою загиблих щурів.
Висновки. В умовах експериментальної САЕ спостерігали раннє динамічне підвищення реактивності астроглії в корі, гіпокампі, білій речовині і хвостатому ядрі/лушпині головного мозку з найбільшим підвищенням показників у корі та гіпокампі. Це потенційно вказує на відносно вразливіші для факторів пошкодження ділянки мозку, а також на місця найактивнішої міжклітинної взаємодії під час системного запалення. Вищі значення експресії GFAP у корі та гіпокампі тварин, які вижили до 48 години експерименту, щодо показників групи загиблих щурів указують на посилення астрогліальної реактивності в названих ділянках мозку в цей період на тлі відносно сприятливішого клінічного перебігу захворювання.
Посилання
Singer, M., Deutschman, C. S., Seymour, C. W., Shankar-Hari, M., Annane, D., Bauer, M., Bellomo, R., Bernard, G. R., Chiche, J. D., Coopersmith, C. M., Hotchkiss, R. S., Levy, M. M., Marshall, J. C., Martin, G. S., Opal, S. M., Rubenfeld, G. D., van der Poll, T., Vincent, J. L., & Angus, D. C. (2016). The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA, 315(8), 801-810. https://doi.org/10.1001/jama.2016.0287
Mazeraud, A., Righy, C., Bouchereau, E., Benghanem, S., Bozza, F. A., & Sharshar, T. (2020). Septic-Associated Encephalopathy: a Comprehensive Review. Neurotherapeutics, 17(2), 392-403. https://doi.org/10.1007/s13311-020-00862-1
Mazeraud, A., Pascal, Q., Verdonk, F., Heming, N., Chrétien, F., & Sharshar, T. (2016). Neuroanatomy and Physiology of Brain Dysfunction in Sepsis. Clinics in chest medicine, 37(2), 333-345. https://doi.org/10.1016/j.ccm.2016.01.013
Chung, H. Y., Wickel, J., Brunkhorst, F. M., & Geis, C. (2020). Sepsis-Associated Encephalopathy: From Delirium to Dementia? Journal of clinical medicine, 9(3), 703. https://doi.org/10.3390/jcm9030703
Verkhratsky, A., & Nedergaard, M. (2018). Physiology of astroglia. Physiological Reviews, 98, 239-389. https://doi.org/10.1152/physrev.00042.2016
Zorec, R., Županc, T. A., & Verkhratsky, A. (2019). Astrogliopathology in the infectious insults of the brain. Neuroscience letters, 689, 56-62. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2018.08.003
Shulyatnikova, T., & Verkhratsky, A. (2020). Astroglia in Sepsis Associated Encephalopathy. Neurochemical research, 45(1), 83-99. https://doi.org/10.1007/s11064-019-02743-2
Verkhratsky, A., Ho, M. S., Vardjan, N., Zorec, R., & Parpura, V. (2019). General Pathophysiology of Astroglia. Advances in experimental medicine and biology, 1175, 149-179. https://doi.org/10.1007/978-981-13-9913-8_7
Zhang, S., Wu, M., Peng, C., Zhao, G., & Gu, R. (2017). GFAP expression in injured astrocytes in rats. Experimental and therapeutic medicine, 14(3), 1905-1908. https://doi.org/10.3892/etm.2017.4760
Zhou, Y., Shao, A., Yao, Y., Tu, S., Deng, Y., & Zhang, J. (2020). Dual roles of astrocytes in plasticity and reconstruction after traumatic brain injury. Cell Communication And Signaling, 18(1). https://doi.org/10.1186/s12964-020-00549-2
Shulyatnikova, T., & Shavrin, V. (2021). Mobilisation and redistribution of multivesicular bodies to the endfeet of reactive astrocytes in acute endogenous toxic encephalopathies. Brain research, 1751, 147174. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2020.147174
Oberheim, N. A., Goldman, S. A., & Nedergaard, M. (2012). Heterogeneity of astrocytic form and function. Methods in molecular biology, 814, 23-45. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-452-0_3
Batiuk, M. Y., Martirosyan, A., Wahis, J., de Vin, F., Marneffe, C., Kusserow, C., Koeppen, J., Viana, J. F., Oliveira, J. F., Voet, T., Ponting, C. P., Belgard, T. G., & Holt, M. G. (2020). Identification of region-specific astrocyte subtypes at single cell resolution. Nature communications, 11(1), 1220. https://doi.org/10.1038/s41467-019-14198-8
Matias, I., Morgado, J., & Gomes, F. (2019). Astrocyte Heterogeneity: Impact to Brain Aging and Disease. Frontiers in aging neuroscience, 11, 59. https://doi.org/10.3389/fnagi.2019.00059
Hol, E. M., & Pekny, M. (2015). Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Current opinion in cell biology, 32, 121-130. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2015.02.004
Chai, H., Diaz-Castro, B., Shigetomi, E., Monte, E., Octeau, J. C., Yu, X., Cohn, W., Rajendran, P. S., Vondriska, T. M., Whitelegge, J. P., Coppola, G., & Khakh, B. S. (2017). Neural Circuit-Specialized Astrocytes: Transcriptomic, Proteomic, Morphological, and Functional Evidence. Neuron, 95(3), 531-549.e9. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.06.029
Bondi, H., Bortolotto, V., Canonico, P. L., & Grilli, M. (2021). Complex and regional-specific changes in the morphological complexity of GFAP+ astrocytes in middle-aged mice. Neurobiology of aging, 100, 59-71. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2020.12.018
Yoon, H., Walters, G., Paulsen, A. R., & Scarisbrick, I. A. (2017). Astrocyte heterogeneity across the brain and spinal cord occurs developmentally, in adulthood and in response to demyelination. PloS one, 12(7), e0180697. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180697
Shulyatnikova, T., & Shavrin, V. (2021). Regional-specific activation of phagocytosis in the rat brain in the conditions of sepsis-associated encephalopathy. Zaporozhye medical journal, 23(1), 111-119. https://10.14739/2310-1210.2021.1.224921
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
