Імуногістохімічне дослідження експресії глутамінсинтетази в головному мозку щурів в умовах моделі сепсису

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2022.1.251248

Ключові слова:

сепсис-асоційована енцефалопатія, астрогліальна реактивність, GS

Анотація

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.

 

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, заслужений діяч науки і техніки України

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

2022-04-15

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження