ПОЛИТРАВМА / POLYTRAUMA

Шоронова А.Ю., Степанов С.С., Акулинин В.А., Коржук М.С., Макарьева Л.М., Цускман И.Г., Гирш А.О.

Цель – изучение структурно-функциональных изменений пирамидных нейронов сенсомоторной коры (СМК) и гиппокампа головного мозга половозрелых белых крыс после тяжелой черепно-мозговой травмы (ТЧМТ).

Материалы и методы. ТЧМТ у крыс Wistar (основная группа, n = 30) моделировали с помощью падающего груза. Пирамидные нейроны изучали на фронтальных срезах с использованием световой микроскопии (окраска гематоксилин-эозином и тионином, иммуногистохимическая реакция на нейронспецифическую энолазу (NSE)) и морфометрических методов исследования через 1, 3, 7, 14 и 30 суток после травмы. Контролем были интактные животные (n = 6). Определяли общую численную плотность нейронов, численную плотность гиперхромных несморщенных и сморщенных нейронов на 1 мм² поля зрения. Проверка статистических гипотез проводилась непараметрическими методами в программе Statistica 10.0.

Результаты. После ТЧМТ в сенсомоторной коре и гиппокампе длительно сохранялось высокое содержание гиперхромных несморщенных и сморщенных нейронов, а также NSE-меченых нейронов. Так, численная плотность гиперхромных несморщенных нейронов в СМК через 30 суток (слой III) была на уровне 10,9 %, в слое V – 28,5 %, в поле СА₁ – 7,6 % и СА₃ – 8 %. При этом общая численная плотность нейронов в слое III и V СМК, CA1 и CA3 гиппокампа уменьшалась в течение этого периода соответственно на 31,5, 17,8, 41,2 и 42,8 %. Максимальное содержание NSE-меченых нейронов зафиксировано в СМК через 1 и 3 суток после ТЧМТ: в слое III – 35 и 42 %, в слое V – 41 и 46 % (относительно общей численной плотности нейронов). В гиппокампе наибольшее содержание NSE-меченых нейронов отмечено через 14 суток в поле СА₁ (25 %) и через 1 сутки в поле СА₃ (23 %). Выявлена корреляционная связь между содержанием гиперхромных нейронов и нейронов с высоким уровнем NSE. Вероятно, обнаруженная динамика изменения общей численной плотности нейронов, содержания гиперхромных несморщенных и пикноморфных нейронов, а также NSE-позитивных нейронов в совокупности отражала, с одной стороны, необратимость деструкции нервных клеток и, с другой — наличие резервов долгосрочного приспособления к потере части нейронов за счет увеличения экспрессии NSE.

Заключение. После ТЧМТ в сенсомоторной коре и гиппокампе крыс выявлены типовые диффузно-очаговые реактивные и дегенеративные структурные изменения пирамидных нейронов, сопровождающиеся перманентным снижением их общей численной плотности. Изменения подобного рода неизбежно оказывают влияние и на исход посттравматической перестройки нейронных сетей функциональных систем головного мозга. Поэтому полученные результаты могут быть использованы при объяснении морфологических причин сложных психоневрологических изменений, характерных для тяжелой посттравматической энцефалопатии.

нейроны; черепно-мозговая травма; сенсомоторная кора; гиппокамп; нейронспецифическая енолаза; NSE

Solovyova YuA, Shurygin AA. Epidemiology of traumatic brain injury among the adult population of the Chelyabinsk region. Modern problems of healthcare and medical statistics. 2023; (1): 697-714. Russian (Соловьева Ю. А., Шурыгин А. А. Эпидемиология черепно-мозговой травмы среди взрослого населения Челябинской области. Современные проблемы здравоохранения и медицинской статистики. 2023. №1. C. 697-714)

Ovanesov KB, Ivanov AV, Shchurovskaya IY, Shikina IB. The effect of piracetam on the photosensitivity of the retina and the time of visual-motor reaction in persons who have suffered a traumatic brain injury. Experimental and clinical pharmacology. 2002;6(65):64-66

Rodriguez SR, Mallonee S, Archer P, Gofton J. Evaluation of death certificate-based surveillance for traumatic brain injury. Journal of Public Health Reports.2006;121(3): 282-9

Martynova OV, Antsiferov OV, Martynov MA. Investigation of neurodynamic disorders in rats with traumatic brain injury. Scientific results of biomedical research. 2019; 5(3): 50-63. Russian (Мартынова О. В., Анциферов О. В., Мартынов М. А. и др. Исследование нейродинамических нарушений у крыс при черепно-мозговой травме // Научные результаты биомедицинских исследований. 2019. № 5(3). C. 50-63)

Karchevskaya AE, Payushina OV, Sharova EV, Oknina LB, Titov OYu. Neuroinflammation as a process of secondary damage in traumatic brain injury. Annals of clinical and experimental neurology. 2023; 17(1): 55-68. Russian (Карчевская А. Е., Паюшина О. В., Шарова Е. В., Окнина Л. Б., Титов О. Ю. Нейровоспаление как процесс вторичного повреждения при черепно-мозговой травме //Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2023. 17(1).С. 55-68)

Ahmadpour S, Behrad A, Fernández-Vega I. Dark neurons: a protective mechanism or a mode of death. Journal of Medical Histology. 2019; 3(2):125–131

Chukanova EI, Chukanova AS. Separate mechanisms of pathogenesis of the formation of cerebral circulatory insufficiency. Farmateka. 2014; (13): 14-19. Russian (Чуканова Е. И., Чуканова А. С. Отдельные механизмы патогенеза формирования недостаточности мозгового кровообращения // Фарматека. 2014. № 13. C. 14-19)

Sestakova N, Puzserova A, Kluknavsky M. Determination of motor activity and anxiety-related behaviour in rodents: methodological aspects and role of nitric oxide. Journal of Interdisciplinary Toxicology. 2013; 6(3): 126-135

Alves JL. Blood-brain bariier and traumatic brain injury. Journal of Neuroscience Research. 2014; 92(2):141-147

Ekmektzoglou KA, Xanthos T. Biochemical markers (NSE, S-100, IL-8) as predictors of neurological outcome in patients after cardiac arrest and return of spontaneous circulation. Journal of Resuscitation. 2007; 75(2):219-228

Korfias S, Papadimitriou A, Stranjalis G. Serum biochemical markers of brain injury. Journal of Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. 2009; 9(2): 227-234

Pelinka LE, Kroepfl A, Leixnering M, Buchinger W, Raabe A, Redl H. GFAP versus S100B in serum after traumatic brain injury: relationship to brain damage and outcome. Journal of Neurotrauma. 2004; 21(11): 1553-1561

Strathmann FG, Schulte S, Goerl K, Petron DJ. Blood-based biomarkers for traumatic brain injury: evaluation of research approaches, available methods and potential utility from the clinician and clinical laboratory perspectives. Journal of Clinical Biochemistry. 2014; 47(10-11):876-888

Vos PE, Lamers KJ, Hendriks JC, van Haaren M, Beems T, Zimmerman C, et al. Glial and neuronal proteins in serum predict outcome after heavy traumatic brain injury. Journal of Neurology. 2004;62(8):1303-1310

Böhmer AE, Oses JP, Shmidt AP, Perón CS, Krebs CL, Oppitz PP, et al. Neuron-specific enolase, S100B, and glial fibrillary acidic protein levels as outcome predictors in patients with heavy traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 2011;68(6):1624-1630

Isgrò MA, Bottoni P, Scatena R. Neuron-specific enolase as a biomarker: biochemical and clinical aspects. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2015;867:125-143

Radkov IV, Laptev VV, Plekhova NG. Technologies for modeling diffuse traumatic brain injury. Journal of Modern problems of science and education. 2018; (4): 1-9. Russian (Радьков И. В., Лаптев В. В., Плехова Н. Г. Технологии моделирования диффузной черепно-мозговой травмы // Современные проблемы науки и образования. 2018. №4. C. 1-9)

Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 5-th ed. Amsterdam, Boston: Elsevier Academic Press, 2005. 367 p.

Borovikov V. Statistica. The art of data analysis on a computer. 2nd edition. Publishing house of St. Petersburg. 2003. 688 p. Russian (Боровиков В. Statistica. Искусcтво анализа данных на компьютере. 2-е изд. Санкт-Петербург: Питер; 2003. 688 с.)

Avdeev DB, Stepanov SS, Gorbunova AV, Shoronova AYu, Makarieva LM, Akulinin VA, et al. Dark neurons of the sensorimotor cortex of white rats after acute incomplete ischemia in aspect of fixation artifacts and neuroglial relationships. Journal of Anatomy and Histopathology. 2021;10(2): 9-22. Russian (Авдеев Д. Б., Степанов С. С., Горбунова А. В., Шоронова А. Ю., Макарьева Л. М., Акулинин В. А., и др. Темные нейроны сенсомоторной коры белых крыс после острой неполной ишемии в аспекте артефактов фиксации и нейроглиальных взаимоотношений // Журнал анатомии и гистопатологии. 2021. 10(2). С. 9-22)

Gorbunova AV, Stepanov SS, Akulinin VA, Avdeev DB, Shoronova AYu, Makarieva LM, et al. Hydropic dystrophy of the sensorimotor cortex of white rats in the context of the formation of dark neurons and changes in neuroglial relationships after short-term occlusion of the common carotid arteries. Journal of Siberian Medical Science. 2021; (3): 66-81. Russian (Горбунова А. В., Степанов С. С., Акулинин В. А., Авдеев Д. Б., Шоронова А. Ю., Макарьева Л. М., и др.) Гидропическая дистрофия сенсомоторной коры белых крыс в контексте формирования темных нейронов и изменения нейроглиальных взаимоотношений после краткосрочной окклюзии общих сонных артерий // Journal if Siberian Medical Science. 2021.№ 3. С. 66-81)

Kurakina AS, Semenova TN, Guzanova EV, Nesterova VN, Shchelchkova NA, Mukhina IV, et al. Prognostic value of neuron-specific enolase study in patients with ischemic stroke. Journal of STM. 2021; 2(13): 68-72. Russian (Куракина А. С., Семенова Т. Н., Гузанова Е. В., Нестерова В. Н., Щелчкова Н. А., Мухина И. В. и др. Прогностическое значение исследования нейронспецифической енолазы у пациентов с ишемическим инсультом // Журнал СТМ. 2021. 2(13). С. 68-72)

Harris TC. The Shrinking brain: cerebral atrophy following traumatic brain injury. Jornal of Annals of Biomedical Engineering.2019;47(9):1941-1959

Loane DJ, Kumar A. Microglia in the TBI brain: the good, the bad, and the dysregulated. Journal of Experimental Neurology. 2016;275:316-327

Ooigawa H, Nawashiro H, Fukui S, Otani N, Osumi A, Toyooka T, et al. The fate of Nissl-stained dark neurons following traumatic brain injury in rats: difference between neocortex and hippocampus regarding survival rate. Journal of Acta Neuropathology. 2006;112: 471-481

Akulinin VA, Shoronova AYu, Stepanov SS, Korzhuk MS, Makarieva LM, Tsuskman IG, et al. Morphological basis of reorganization of interneuronal relationships in the hippocampus of albino rats after heavy traumatic brain injury. Journal of Anatomy and Histopathology. 2023; 12(2): 9-21. Russian (Акулинин В. А., Шоронова А. Ю., Степанов С. С., Коржук М. С., Макарьева Л. М., Цускман И. Г. др. Морфологические основы реорганизации межнейронных взаимоотношений гиппокампа белых крыс после тяжелой черепно-мозговой травмы // Журнал анатомии и гистопатологии. 2023. 12(2). С.9-21)

Khachatryan AA, Erofeeva LM. The role of neuroglia in the functioning of the nervous system. Advances in current natural sciences. 2014. (6): 66-70. Russian (Хачатрян А. А., Ерофеева Л. М. Роль нейроглии в функционировании нервной системы // Advances in current natural sciences. 2014. № 6. C. 66-70)

Csordas A, Mazlo M, Gallyas F. Recovery versus death of “dark” neurons in non-impaired parenchymal environment: light and electron microscopic observations. Journal of Acta Neuropathology. 2003;106: 37-49

Blennow K, Hardy J, Zeitterberg H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Journal of Neuron. 2012; 76(5):886-899

Makarieva LM, Korzhuk MS, Akulinin VA, Stepanov SS, Shoronova AYu, Avdeev DB. Neuroglial relationships and structures of interneuronal communication in layer V of the sensorimotor cortex of albino rats after ligation of the common carotid arteries. Journal of Anatomy and Histopathology. 2022; 11(2): 43-51. Russian (Макарьева Л. М., Коржук М. С., Акулинин В. А., Степанов С. С., Шоронова А. Ю., Авдеев Д. Б. Нейроглиальные взаимоотношения и структуры межнейронной коммуникации слоя V сенсомоторной коры белыхк рыс после перевязки общих сонных артерий // Журнал анатомии и гистопатологии. 2022. 11(2). C. 43-51)

Cheng F, Yuan Q, Yang J, Wang W, Liu H. The prognostic value of serum neuron-specific enolase in traumatic brain injury: systematic review and meta-analysis. Journal of PLOS One. 2014; 9(9): 1066-1080

Chabok S, Moghadam AD, Saneei Z, Amlashi FG, Leili EK, Amiri ZM. Neuron-specific enolase and S100BB as outcome predictors in severe diffuse axonal injury. Journal of Trauma Acute Care Surgeory. 2012; 72(6):1654-1657

Terry DP, Brassil M, Iverson GL, Panenka WJ, Silverberg ND. Effect of depression on cognition after mild traumatic brain injury in adults. Journal of Clinical Neuropsychology. 2019;33(1): 124-136

Žurek J. The usefulness of S100B, NSE, GFAP, NF-H, secretagogin and Hsp70 as a predictive biomarker of outcome in children with traumatic brain injury. Journal of ActaNeurochir. 2012;154(1):93-103