Імуногістохімічне дослідження експресії глутамінсинтетази в головному мозку щурів в умовах моделі сепсису
DOI:
https://doi.org/10.14739/2310-1237.2022.1.251248Ключові слова:
сепсис-асоційована енцефалопатія, астрогліальна реактивність, GSАнотація
Тяжкий перебіг сепсису супроводжується синдромом поліорганної недостатності, в якому гостра печінкова недостатність (ГПН) відіграє одну з найважливіших ролей. Головна ознака гострої печінкової енцефалопатії, що супроводжує ГПН, – набряк астроцитів, індукований аміаком. У разі розвитку ГПН під час сепсису можна також припустити підвищення рівнів системного та мозкового аміаку. Астроцити – ключові клітини для метаболізму аміаку в мозку, оскільки є основним джерелом глутамінсинтетази (GS). Попередні дослідження показали: ГПН призводить до підвищення рівнів астрогліальної GS, що корелює з погіршенням стану експериментальних тварин.
Мета роботи – визначення рівня експресії глутамінсинтетази в різних відділах мозку щурів в умовах експериментального сепсису.
Матеріали та методи. Дослідження здійснили на щурах лінії Вістар: 5 хибнооперованих (контрольних) і 20 тварин із септичною моделлю перев’язки та пункції сліпої кишки (CLP). Імуногістохімічне дослідження експресії GS виконали в корі, білій речовині, гіпокампі, таламусі, хвостатому ядрі/лушпині в період між 20 і 48 год після CLP.
Результати. Починаючи з 12 години після CLP, у прооперованих тварин спостерігали погіршення стану, що прогресувало. У 9 тварин між 20 і 38 год клінічний перебіг завершився розвитком летаргії та важких респіраторних порушень; вони були евтаназовані – група «тварин,які загинули», CLP-B. В 11 щурів спостерігали менш виражені порушення стану до 48 год – група «тих, які вижили», CLP-A. Через 23 год у щурів групи CLP-B, а також через 48 год у тварин групи CLP-A у тканині печінки виявили морфологічні ознаки вогнищевого незворотного пошкодження, що мало тенденцію до прогресування з часом після CLP-процедури. У CLP-A і CLP-B щурів спостерігали поступове підвищення рівня GS у всіх ділянках мозку, що дослідили. Від 24 до 38 год після CLP у групі CLP-B визначили вірогідне регіон-специфічне динамічне збільшення експресії GS: у корі – на 69,35 %, гіпокампі – на 53,6 %, таламусі – на 50,0 %; найістотніше підвищення – в корі, збільшення в 1,69 раза порівняно з контролем.
Висновки. У моделі CLP через 24 години після операції спостерігали вірогідне динамічне підвищення рівня GS у корковій, гіпокампальній і таламічній ділянках мозку щура, найсуттєвіше підвищення – в корі. Гетерогенне підвищення рівнів GS вказує на регіони мозку, що більше чи менше вразливі до системних нейротоксичних чинників, а також підтверджує регіональну специфічність реактивності мозкової тканини, в тому числі місцевої астроглії, до системних впливів в умовах сепсису. Морфологічні ознаки сепсис-асоційованого пошкодження печінки, що на 1 годину передують вірогідному збільшенню GS в мозку, можуть вказувати на приєднання печінкової недостатності до перебігу сепсису з підвищенням рівня гепатогенних токсинів (імовірно, включаючи аміак) у крові та мозковій тканині через 23 години після CLP. Отже, можна припустити активну участь гепатогенних шкідливих молекул у патофізіології сепсису, а також це свідчить про залучення реактивно підвищених рівнів мозкової GS у комплексних механізмах сепсис-асоційованої енцефалопатії.
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: the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics, 17(2), 392-403. https://doi.org/10.1007/s13311-020-00862-1
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
Woźnica, E. A., Inglot, M., Woźnica, R. K., & Łysenko, L. (2018). Liver dysfunction in sepsis. Advances in clinical and experimental medicine: official organ Wroclaw Medical University, 27(4), 547-551. https://doi.org/10.17219/acem/68363
Warrillow, S., & Bellomo, R. (2015). Intensive Care Management of Severe Acute Liver Failure. Annual Update in Intensive Care and Emergency Medicine 2015, 2015, 415-430. https://doi.org/10.1007/978-3-319-13761-2_30
Liotta, E. M., & Kimberly, W. T. (2020). Cerebral edema and liver disease: Classic perspectives and contemporary hypotheses on mechanism. Neuroscience letters, 721, 134818. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2020.134818
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., & Tumanskiy, V. (2021). Immunohistochemical analysis of GFAP expression in the experimental sepsis-associated encephalopathy. Pathologia, 18(3), 295-302. https://doi.org/10.14739/2310-1237.2021.3.240033.
Zhou, Y., Eid, T., Hassel, B., & Danbolt, N. C. (2020). Novel aspects of glutamine synthetase in ammonia homeostasis. Neurochemistry international, 140, 104809. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2020.104809
Shulyatnikova, T. V., & Shavrin, V. A. (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
Shulyatnikova, T. V., & Shavrin, V. A. (2017). Modern view on hepatic encephalopathy: basic terms and concepts of pathogenesis. Pathologia, 14(3), 371-380. https://doi.org/10.14739/2310-1237.2017.3.118773
Shulyatnikova, T. & Tumanskiy, V. (2021). Glutamine synthetase expression in the brain during experimental acute liver failure (immunohistochemical study). Journal of Education, Health and Sport, 11(10), 342-356. https://doi.org/10.12775/JEHS.2021.11.10.033
Walls, A. B., Waagepetersen, H. S., Bak, L. K., Schousboe, A., & Sonnewald, U. (2015). The glutamine-glutamate/GABA cycle: function, regional differences in glutamate and GABA production and effects of interference with GABA metabolism. Neurochemical research, 40(2), 402-409. https://doi.org/10.1007/s11064-014-1473-1
##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).
