1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова
  4. T. 73, № 6, 2023

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2023, T. 73, № 6, стр. 833-844

Влияние хлоралгидрата на морфологические особенности неокортекса и функциональное состояние старых самцов крыс

Н. С. Щербак 1, *, Г. Ю. Юкина 1, А. Г. Гурбо 1, Е. Г. Сухорукова 1, А. Г. Саргсян 1, В. В. Томсон 1

1 ФГБОУ ВО “Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова” МЗ РФ
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: shcherbakns@yandex.ru

Поступила в редакцию 13.04.2023
После доработки 25.07.2023
Принята к публикации 31.08.2023

Аннотация

Во избежание получения искаженных результатов на этапе доклинического изучения новых фармацевтических субстанций и терапевтических стратегий необходимо учитывать особенности и возможное влияние возраста животного и примененного наркоза на исход эксперимента. Мы исследовали влияние хлоралгидрата на морфологические особенности нейронов и реакцию микроглии неокортекса и функциональное состояние старых самцов крыс Вистар (24 мес.). Различия оценивали у контрольных крыс и в группе с применением хлоралгидрата в дозе, необходимой для достижения наркоза (400 мг/кг веса животного), спустя 48 ч после его введения. После применения хлоралгидрата выжившие животные (летальность 37.5%) демонстрировали достоверное нарастание признаков неврологического дефицита в виде двигательных и поведенческих нарушений по сравнению с крысами контрольной группы. В лобно-теменной области неокортекса выживших животных уровень экспрессии белка Iba-1 был достоверно выше, чем в контроле, отмечались нейроны и микроглиоциты с выраженными морфологическими изменениями, хотя их число достоверно не отличалось от такового в контрольной группе. Полученные результаты позволяют предположить, что неблагоприятный эффект в ранний период после анестезии хлоралгидратом у старых крыс, проявляющийся в виде ухудшения функционального состояния и летальности, может реализовываться за счет активации микроглии лобно-теменной области неокортекса. Вопрос в том, в какой степени активация микроглии в конкретных структурах мозга ассоциирована с формированием неврологических нарушений, нуждается в дальнейшем изучении. Полученные результаты необходимо учитывать при фундаментальных и доклинических исследованиях, в которых в качестве объекта исследования участвуют старые крысы и хлоралгидрат используется в качестве анестетика.

Ключевые слова: хлоралгидрат, крысы, неокортекс, Iba-1, старение

Список литературы

  1. Силькис И.Г. Механизмы функционирования коннектома, включающего неокортекс, гиппокамп, базальные ганглии, мозжечок и таламус. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2022. 72 (1): 36–54.

  2. Сусликов В.Л., Толмачева Н.В., Александров Е.В. Анализ причинно-следственных связей феномена долгожительства. Вестн. Чувашского унив. 2013. 3: 531–539.

  3. Щербак Н.С., Кузьменко Н.В., Плисс М.Г. Влияние хлоралгидрата на показатели гемодинамики и поведенческие реакции у старых крыс. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2019. 105 (7): 913–922. https://doi.org/10.1134/S0869813919070094

  4. Щербак Н.С., Юкина Г.Ю., Гурбо А.Г., Сухорукова Е.Г., Саргсян А.Г., Томсон В.В., Галагудза М.М. Морфофункциональное состояние микроглии и нейронов гиппокампа у возрастных крыс после анестезии хлоралгидратом. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2022. 21 (3): 64–71. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2022-21-3-64-71

  5. Щербак Н.С., Юкина Г.Ю., Сухорукова Е.Г., Томсон В.В. Влияние ишемического посткондиционирования на реакцию микроглии неокортекса при глобальной ишемии головного мозга у крыс. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020. 19 (2): 59–66. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2020-19-2-59-66

  6. Юкина Г.Ю., Белозерцева И.В., Полушин Ю.С., Томсон В.В., Полушин А.Ю., Янишевский С.Н., Кривов В.О. Структурно-функциональная перестройка нейронов гиппокампа после операции под анестезией севофлураном (экспериментальное исследование). Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2017. 14 (6): 65–72. https://doi.org/10.21292/2078-5658-2017-14-6-65-72

  7. Юкина Г.Ю., Сухорукова Е.Г., Белозерцева И.В., Полушин Ю.С., Томсон В.В., Полушин А.Ю. Реакция нейронов и микроглии коры мозжечка на анестезию севофлураном. Цитология. 2019. 61 (7): 548–555. https://doi.org/10.1134/S0041377119070101

  8. Ancelin M.L., de Roquefeuil G., Ledésert B., Bonnel F., Cheminal J.C., Ritchie K. Exposure to anaesthetic agents, cognitive functioning and depressive symptomatology in the elderly. Br J Psychiatry. 2001. 178: 360–366. https://doi.org/10.1192/bjp.178.4.360

  9. Barrientos R.M., Hein A.M., Frank M.G., Watkins L.R., Maier S.F. Intracisternal interleukin-1 receptor antagonist prevents postoperative cognitive decline and neuroinflammatory response in aged rats. J Neurosci. 2012. 32 (42): 14641–14648. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2173-12.2012

  10. Bayer S.A., Altman J., Russo R.J., Zhang X. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. Neurotoxicology. 1993. 14 (1): 83–144.

  11. Bianchi S.L., Tran T., Liu C., Lin S., Li Y., Keller J.M., Eckenhoff R.G., Eckenhoff M.F. Brain and behavior changes in 12-month-old Tg2576 and nontransgenic mice exposed to anesthetics. Neurobiol Aging. 2008. 29 (7): 1002–1010. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2007.-02.009

  12. Callaway J.K., Jones N.C., Royse A.G., Royse C.F. Sevoflurane anesthesia does not impair acquisition learning or memory in the Morris water maze in young adult and aged rats. Anesthesiology. 2012. 117: 1091–1101. https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e31826cb228

  13. Cao K., Qiu L., Lu X., Wu W., Hu Y., Cui Z., Jiang C., Luo Y., Shao Y., Xi W., Zeng L.H., Xu H., Ma H., Zhang Z., Peng J., Duan S., Gao Z. Microglia modulate general anesthesia through P2Y12 receptor. Curr Biol. 2023. 33 (11): 2187–2200. e6. https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.04.047

  14. Chen J., Sanberg P.R., Li Y., Wang L., Lu M., Willing A.E., Sanchez-Ramos J., Chopp M. Intravenous administration of human umbilical cord blood reduces behavioral deficits after stroke in rats. Stroke. 2001. 32 (11): 2682–2688. https://doi.org/10.1161/hs1101.098367

  15. Donkor E.S. “Stroke in the 21st century: A snapshot of the burden, epidemiology, and quality of life,” Stroke. Res. Treat. 2018. 3: 1–10. https://doi.org/10.1155/2018/3238165

  16. Dong Y., Zhang G., Zhang B., Moir R.D., Xia W., Marcantonio E.R., Culley D.J., Crosby G., Tanzi R.E., Xie Z. The common inhalational anesthetic sevoflurane induces apoptosis and increases beta-amyloid protein levels. Arch Neurol. 2009. 66 (5): 620–631. https://doi.org/10.1001/archneurol.2009.48

  17. Dubois B., Slachevsky A., Litvan I., Pillon B. The FAB: a Frontal Assessment Battery at bedside. Neurology. 2000. 55 (11): 1621–6. https://doi.org/10.1212/wnl.55.11.1621

  18. Farkas E., Luiten P.G.M., Bari F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: A model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases. Brain research reviews. 2007. 54: 162–180. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2007.01.003

  19. Gehrmann J., Bonnekoh P., Miyazawa T., Hossmann K.A., Kreutzberg G.W. Immunocytochemical study of an early microglial activation in ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 1992. 12 (2): 257–69. https://doi.org/10.1038/jcbfm.1992.36

  20. Hellwig S., Brioschi S., Dieni S., Frings L., Masuch A., Blank T., Biber K. Altered microglia morphology and higher resilience to stress-induced depression-like behavior in CX3CR1-deficient mice. Brain Behav Immun. 2016. 55: 126–137. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2015.11.008

  21. Hofacer R.D., Deng M., Ward C.G., Joseph B., Hughes E.A., Jiang C., Danzer S.C., Loepke A.W. Cell age-specific vulnerability of neurons to anesthetic toxicity. Ann Neurol. 2013. 73 (6): 695–704. https://doi.org/10.1002/ana.23892

  22. Hovens I.B., van Leeuwen B.L., Nyakas C., Heineman E., van der Zee E.A., Schoemaker R.G. Postoperative cognitive dysfunction and microglial activation in associated brain regions in old rats. Neurobiol Learn Mem. 2015. 118: 74–79. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2014.11.009

  23. Kirino T. Delayed neuronal death in the gerbil hippocampus following ischemia. Brain Res. 1982. 239: 57–69. https://doi.org/10.1016/0006-8993(82)90833-2

  24. Lee C.H., Yoo K.Y., Choi J.H., Park O.K., Hwang I.K., Kim S.K., Kang I.J., Kim Y.M., Won M.H. Neuronal damage is much delayed and microgliosis is more severe in the aged hippocampus induced by transient cerebral ischemia compared to the adult hippocampus. J. Neurol Sci. 2010. 294 (1–2): 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jns.2010.04.014

  25. Liu J.H., Feng D., Zhang Y.F., Shang Y., Wu Y., Li X.F., Pei L. Chloral Hydrate Preconditioning Protects Against Ischemic Stroke via Upregulating Annexin A1. CNS Neurosci Ther. 2015. 21 (9): 718–726. https://doi.org/10.1111/cns.12435

  26. Moller J.T., Cluitmans P., Rasmussen L.S., Houx P., Rasmussen H., Canet J., Rabbitt P., Jolles J., Larsen K., Hanning C.D., Langeron O., Johnson T., Lauven P.M., Kristensen P.A., Biedler A., van Beem H., Fraidakis O., Silverstein J.H., Beneken J.E., Gravenstein J.S. Long-term postoperative cognitive dysfunction in the elderly ISPOCD1 study. ISPOCD investigators. International Study of Post-Operative Cognitive Dysfunction. Lancet. 1998. 251: 857–861. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(97)07382-0

  27. Paolicelli R.C., Sierra A., Stevens B., Tremblay M.E., Aguzzi A., Ajami B., Amit I., Audinat E., Bechmann I., Bennett M., Bennett F., Bessis A., Biber K., Bilbo S., Blurton-Jones M., Boddeke E., Brites D., Brône B., Brown G.C., Butovsky O., Carson M.J., Castellano B., Colonna M., Cowley S.A., Cunningham C., Davalos D., De Jager P.L., de Strooper B., Denes A., Eggen B.J.L., Eyo U., Galea E., Garel S., Ginhoux F., Glass C.K., Gokce O., Gomez-Nicola D., González B., Gordon S., Graeber M.B., Greenhalgh A.D., Gressens P., Greter M., Gutmann D.H., Haass C., Heneka M.T., Heppner F.L., Hong S., Hume D.A., Jung S., Kettenmann H., Kipnis J., Koyama R., Lemke G., Lynch M., Majewska A., Malcangio M., Malm T., Mancuso R., Masuda T., Matteoli M., McColl B.W., Miron V.E., Molofsky A.V., Monje M., Mracsko E., Nadjar A., Neher J.J., Neniskyte U., Neumann H., Noda M., Peng B., Peri F., Perry V.H., Popovich P.G., Pridans C., Priller J., Prinz M., Ragozzino D., Ransohoff R.M., Salter M.W., Schaefer A., Schafer D.P., Schwartz M., Simons M., Smith C.J., Streit W.J., Tay T.L., Tsai L.H., Verkhratsky A., von Bernhardi R., Wake H., Wittamer V., Wolf S.A., Wu L.J., Wyss-Coray T. Microglia states and nomenclature: A field at its crossroads. Neuron. 2022. 110 (21): 3458–3483. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.10.020

  28. Paxinos G., Watson Ch. The rat brain in stereotaxic coordinates. New York: Academic Press, 1998.

  29. Schaar K.L., Brenneman M.M., Savitz S.I. Functional assessments in the rodent stroke model. Exp Transl Stroke Med. 2010. 2 (1): 13. https://doi.org/10.1186/2040-7378-2-13

  30. Shcherbak N.S., Yukina G.Yu., Gurbo A.G., Sukhorukova E.G., Sargsian A.G., Barantsevich E.R., Thomson V.V., Galagudza M.M. Reaction of Microglia and Neurons of the Hippocampal CA1 Field to Chloral Hydrate in Old Rats. Advances in Gerontology. 2021. 11 (4): 341–345. https://doi.org/10.1134/S2079057021040123

  31. Stratmann G., Sall J.W., Bell J.S., Alvi R.S., May L.d., Ku B., Dowlatshahi M., Dai R., Bickler P.E., Russell I., Lee M.T., Hrubos M.W., Chiu C. Isoflurane does not affect brain cell death, hippocampal neurogenesis, or long-term neurocognitive outcome in aged rats. Anesthesiology. 2010. 112 (2): 305–15. https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e3181ca33a1

  32. Vachon P., Faubert S., Blais D., Comtois A., Bienvenu J.G. A pathophysiological study of abdominal organs following intraperitoneal injections of chloral hydrate in rats: comparison between two anaesthesia protocols. Lab Anim. 2000. 34 (1): 84–90. https://doi.org/10.1258/002367700780578082

  33. Wise S.P. Forward frontal fields: phylogeny and fundamental function. Trends Neurosci. 2008. 31 (12): 599–608. https://doi.org/10.1016/j.tins.2008.08.008

  34. Wu L., Zhao H., Weng H., Ma D. Lasting effects of general anesthetics on the brain in the young and elderly: “mixed picture” of neurotoxicity, neuroprotection and cognitive impairment. J Anesth. 2019. 33 (2): 321–335. https://doi.org/10.1007/s00540-019-02623-7

  35. Zhen Y., Dong Y., Wu X., Xu Z., Lu Y., Zhang Y., Norton D., Tian M., Li S., Xie Z. Nitrous oxide plus isoflurane induces apoptosis and increases beta-amyloid protein levels. Anesthesiology. 2009. 111 (4): 741–752. https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e3181b27fd4

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал