Морфофункциональные изменения в поле CA1 гиппокампа крыс при использовании пентилентетразоловой и литий-пилокарпиновой моделей судорожных состояний

Как было описано ранее, фармакологические модели судорожных состояний, воспроизводимых на животных, очень разнообразны и используются для выяснения механизмов, лежащих в основе эпилептогенеза и реализации судорог (Лукомская и др., 2002, 2003, 2012; Loscher, 2011).

Необходимо различать обратимые изменения в нервной ткани, вызванные судорожным состоянием, и те ранние нарушения, которые ведут к долговременной эпилептизации мозга и могут быть использованы в качестве ранних биомаркеро- вэпилептогенеза (Engel et al., 2013). Зная специфические биомаркеры, можно использовать их в качестве индикаторов для оценки терапевтического потенциала новых противосудорожных препаратов, в особенности для предсказания их способности предотвращать эпилептогенез. Мы предположили, что при использовании ПТЗ модели морфофункциональные изменения могут иметь, в основном, транзиторный характер, тогда как изменения при ПК модели скорее должны свидетельствовать о перестройках, ведущих к эпилептизации мозга.

Исследование поля СА1 гиппокампа, окрашенного по методу Ниссля, у крыс контрольной группы (n=7), после ПТЗ судорог (n=12) и ПК судорог (n=8) выявило существенные морфологические различия между данными группами. В пирамидном слое гиппокампа крыс через 24 часа после судорог, вызванных ПТЗ, было обнаружено большое количество вытянутых, сморщенных гиперхромных нейронов, характеризующихся потерей тургора (29,9±3,5% от общего числа клеток, рис. 4г,д) по сравнению с контролем (3,1±1,2%, рис. 4б,в). При этом плотность расположения клеток, измеренная по числу клеток на участке пирамидного слоя поля СА1 длиной 1000 мкм, после ПТЗ судорог не изменилась (рис. 5а).

После ПК судорог количество гиперхромных нейронов в гиппокампе крыс не отличалось от контроля (2,6±0,5%, рис. 5в), однако плотность расположения нейронов пирамидного слоя уменьшилась по сравнению с контролем на 21% (см. рис. 5а). В пирамидном слое обнаружены единичные нейроны в состоянии хроматолиза, характеризующиеся повышенным тургором и лизисом нисслевских глыбок в цитоплазме (рис. 4е,ж). Вокруг таких нейронов, как правило, наблюдалось большое количество глиальных клеток. Нейроны в состоянии хроматолиза практически отсутствовали у крыс контрольной группы и после ПТЗ судорог.

Оценку жизнеспособности нейронов проводили с помощью двух показателей. Во-первых, с помощью иммунофлуоресцентного метода оценивалась экспрессия белка NeuN (Fox3) в нейронах гиппокампа, так как ранее было показано, что этот белок экспрессируется только в нормально функционирующих нейронах (Mullen et al., 1992; Lavezzi et al., 2013). Во-вторых, исследовали активность проапоптоти- ческой каспазы-3 в ткани гиппокампа. Было выявлено, что после ПТЗ судорог экспрессия белка NeuN в пирамидном слое поля СА1 гиппокампа наблюдалась во всех нейронах, включая гиперхромные клетки. Общее число NeuN-позитивных нейронов у таких животных не отличалось от такового в контроле (рис.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при ПТЗ модели не происходит гибели нейронов поля СА1 гиппокампа в первые сутки, тогда как при ПК модели убыль нейронов весьма существенна, и этот процесс, по-видимому, продолжается, так как активность каспазы-3 в ткани повышена. Важно отметить, что гиперхроматоз нейронов не является признаком их гибели, так как эти нейроны продолжают экспрессировать белок NeuN.

Судороги могут вызывать повышение внеклеточной концентрации глутамата (Smolders et al., 1997; Meurs et al., 2008; Szyndler et al., 2008), а избыточный глутамат в нервной ткани, в свою очередь, индуцирует увеличение содержания переносчика возбуждающих аминокислот ЕААТ1 (Duan et al., 1999; Sheldon, Robinson, 2007), поэтому было изучено, как изменяется содержание ЕААТ1 в ткани гиппокампа при ПТЗ и ПК моделях. В обеих моделях было обнаружено повышение содержания ЕААТ1 по сравнению с контролем примерно на 40% (рис. 5д).

В настоящей работе впервые выполнено сравнительное исследование комплекса морфофункциональных изменений в гиппокампе крыс при ПТЗ и ПК мо-

Рис. 4. Нервная ткань поля СА1 дорсального гиппокампа крыс в контроле (б, в) и через 24 часа после введения пентилентетразола (г, д) или пилокарпина (е, ж). Окраска по Нисслю, масштаб 30 мкм а - расположение полей гиппокампа крысы, СА1, СА2, СА4, DG - зубчатая извилина, рамкой отмечена область исследования, б - поле СА1 гиппокампа контрольной крысы, в - нейроны в ткани контрольной крысы при большем увеличении, г - гиперхромные нейроны (ГН) в пирамидном слое гиппокампа (отмечены стрелками), д - гиперхромный нейрон (ГН) при большем увеличении, е - нейроны в состоянии хроматолиза (ХРН) в пирамидном слое гиппокампа, ж - нейрон в состоянии хроматолиза (ХРН) и глиальные клетки (ГЛ) при большем увеличении

Рис. 5. Морфофункциональные характеристики нервной ткани поля СА1 гиппокампа у группы контрольных крыс (n=7) и крыс после однократного введения пентилентетразола (ПТЗ, n=12) или пилокарпина (ПК, n=8). Достоверность различий с контрольной группой: * р