Реакция астроцитов и нейрональных предшественников гиппокампа на гипоксию

Федорова Е.Н., Воронков Д.Н., Егорова А.В., Германова Э.Л., Лукьянова Л.Д., Сухоруков В.С.
В сборнике: Современные проблемы нейробиологии. Материалы IV международной научной конференции. Ярославль, 2023. С. 78-79.
Введение. Гиппокамп, играющий ключевую роль в когнитивных процессах, является одной из наиболее уязвимых к гипоксии структур мозга. Нейрогенная ниша субгранулярной зоны гиппокампа (SGZ) отличается особенностями нейроглиальных и нейроваскулярных взаимодействий. Для нервных клеток данной области особенно важна реализация адаптационных механизмов, среди которых – реакция астроглии, обеспечивающей метаболическую поддержку нейронов, в том числе, с помощью глутамин-глутаматного пути, связанного как с обменом медиаторов, так и с энергетическим метаболизмом. Изучение ответа нейронов и глии гиппокампа на гипоксию позволит выявить новые терапевтические мишени для разработки эффективных стратегий нейропротекции и нейрорегенерации.

Цель исследования: оценить локализацию нейрональных и глиальных маркеров изменений энергообмена и процесса дифференцировки клеток гиппокампа в зубчатой извилине гиппокампа мозга крыс на модели периодической гипоксии.

Материалы и методы. Четыре группы крыс (n=20) подвергались умеренной гипобарической (5000 м) гипоксии, однократно (60 мин) и многократно (8 и 20 эпизодов гипоксии по 60 мин ежедневно). Контролем служили интактные крысы. Манипуляции с животными соответствовали принципам Базельской декларации, этическим стандартам, утвержденным правовыми актами РФ и рекомендациям биоэтического комитета ФГБНУ НЦН. В слоях гиппокампа иммунофлуоресцентным методом выявляли GS+ и GFAP+ астроциты и DCX+ незрелые нейроны. С помощью программ Leica QWin и ImageJ оценивали плотность клеток и интенсивность окрашивания. Статистическую обработку выполняли в программе GraphPad Prism, используя дисперсионный анализ.

Результаты. Астроциты реагировали на гипоксию изменениями как экспрессии, так и локализации GS. Cредняя интенсивность иммуноокрашивания на GS значимо увеличивалась после 8 эпизодов как в полиморфном (p<0.05, на 30% по сравнению с контролем), так и в молекулярном (p<0.05, на 37% по сравнению с контролем) слоях, а при 20 эпизодах снижалась, достигая контрольных значений. Кроме того, гипоксия приводила к изменениям соотношения содержания GS в соме и отростках астроцитов, что говорит о перераспределении фермента в астроцитах в зависимости от их функционального состояния. Эти данные также согласуются с выявленным увеличением площади, занимаемой GFAP+ астроцитами в молекулярном слое (с 3,3% в контроле до 4,4% при 8 эпизодах, p <0,05). Значимое снижение плотности DCX+ нейронов в SGZ отмечалось лишь после 20 эпизодов гипоксии (на 70% по сравнению с контролем, p <0.001) и не отличалось от контроля при остром и восьмикратном гипоксическом воздействии. При этом в полиморфном слое зубчатой извилины гиппокампа было обнаружено увеличение количества DCX+ клеток глиальной морфологии, что может быть обусловлено сдвигом дифференцировки нейрональных предшественников в направлении астроглии. Последнее косвенно согласуется с выявленным при окрашивании на GFAP увеличением количества GFAP+ астроцитов в полиморфном слое.

Выводы. Таким образом, адаптационные механизмы при периодической гипоксии связаны с реакцией астроглии и модуляцией глутаматергического обмена и характеризуются повышением GS после 8 эпизодов гипоксии, а также перераспределением фермента в отростках астроцитов при остром и многократном гипоксическом воздействии. Двадцатикратное гипоксическое воздействие приводит к изменению процесса созревания клеток и дифференцировки нейрональных предшественников.

Читать https://ysmu.ru/files-ysmu/konferentsii/2023/sovremennye_problemy_neyrobiologii.pdf