Імуногістохімічний аналіз експресії GFAP при експериментальній сепсис-асоційованій енцефалопатії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2021.3.240033

Ключові слова:

сепсис-асоційована енцефалопатія, астрогліальна реактивність, GFAP

Анотація

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.

Біографії авторів

Т. В. Шулятнікова, Запорізький державний медичний університет, Україна

канд. мед. наук, доцент каф. патологічної анатомії і судової медицини

В. О. Туманський, Запорізький державний медичний університет, Україна

д-р мед. наук, професор каф. патологічної анатомії і судової медицини, проректор з наукової роботи

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

2021-12-01

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження