sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.15372/SSMJ20200305sibmed-422Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEМорфологические особенности нейронов теменной коры и гиппокампа крыс после субтотальной церебральной ишемии на фоне введения омега-3 полиненасыщенных жирных кислотMorphological features of parietal cortex and hippocampus neuron of rats following subtotal cerebral ischemia associated with omega-3 polyunsaturated fatty acids injectionБоньЕ. И.BonE. I.

Елизавета Игоревна Бонь, к.б.н.

230009, г. Гродно, ул. Горького, 80

Elizaveta I. Bon, candidate of biological science

230009, Grodno, Gorkogo str., 80

asphodela@list.ruМаксимовичН. Е.MaksimovichN. Ye.

Наталия Евгеньевна Максимович, д.м.н., проф.

230009, г. Гродно, ул. Горького, 80

Natalia Ye. Maksimovich, doctor of medical science, professor

230009, Grodno, Gorkogo str., 80

mne@grsmu.byЗиматкинС. М.ZimatkinS. M.

Сергей Михайлович Зиматкин, д.б.н., проф.

230009, г. Гродно, ул. Горького, 80

Sergey M. Zimatkin, doctor of biological science, professor

230009, Grodno, Gorkogo str., 80

smzimatkin@mail.ruГродненский государственный медицинский университетБеларусьGrodno State Medical UniversityBelarus2020050720204033440Copyright © Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М., 20202020Бонь Е.И., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М.Bon E.I., Maksimovich N.Y., Zimatkin S.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/422

Цель исследования – изучить морфологические особенности нейронов теменной коры и гиппокампа крыс c субтотальной церебральной ишемией (СИГМ) на фоне введения омега-3 полиненасыщенных жирных кислот (омега-3 ПНЖК). Материал и методы. Эксперименты выполнены на 24 белых беспородных крысах-самцах. Оперативные вмешательства осуществляли в условиях внутривенного тиопенталового наркоза (40–50 мг/кг). Острую СИГМ моделировали путем двусторонней перевязки oбщих сонных артерий. Животным основной группы (n = 6, СИГМ + омега-3 ПНЖК) до ишемии в течение недели вводили внутрижелудочно препарат омега-3 ПНЖК в дозе 5 мг/кг массы тела. В группе сравнения (n = 6, СИГМ) препарат не использовали, контролем (n = 6) служили ложнооперированные животные, которым выполняли разрез кожи без перевязки. Животных декапитировали после 60-минутной ишемии, быстро извлекали головной мозг, кусочки переднего отдела коры больших полушарий фиксировали в жидкости Карнуа. Серийные парафиновые срезы окрашивали 0,1%-м толуидиновым синим по методу Ниссля. На срезах изучали морфологические изменения нейронов теменной коры и поля СА1 гиппокампа. Результаты и их обсуждение. У животных обеих опытных групп выявили морфофункциональные нарушения в теменной коре и гиппокампе. Значимого влияния на размеры и форму нейронов как теменной коры, так и гиппокампа назначение омега-3 ПНЖК не оказало. В гиппокампе введение препарата омега-3 ПНЖК приводило к уменьшению количества гиперхромных сморщенных нейронов (на 20 %) и увеличению числа гиперхромных (на 31 %). Количество клеток-теней в данном отделе не отличалось от показателей контрольной группы. В теменной коре корригирующего эффекта отмечено не было. Заключение. СИГМ приводит к развитию морфофункциональных нарушений коры головного мозга. Введение омега-3 ПНЖК оказывает положительный эффект на состояние нейронов гиппокампа крыс, снижая количество их дегенеративных форм. Полученные данные могут служить основой для поиска новых подходов к терапии острого ишемического инсульта – одной из актуальных проблем неврологии.

Aim of the study was to investigate the morphological features of neurons of the parietal cortex and hippocampus of rats with subtotal cerebral ischemia (SACI) during administration of omega-3 polyunsaturated fatty acids (omega-3 PUFA). Materials and methods. The experiments were performed on 24 white outbred male rats. Surgical interventions were carried out under conditions of intravenous thiopental anesthesia (40–50 mg/kg). Acute SACI was modeled by bilateral ligation of the common carotid arteries. The animals of the main group (n = 6, SACI + omega-3 PUFA) received intragastric injections of omega-3 PUFA preparation at a dose of 5 mg/kg body weight prior to ischemia for a week. In the comparison group (n = 6, SACI), the drug was not used; the control (n = 6) was sham operated animals, which were incised without skin ligation. Animals were decapitated after 60 minutes of ischemia. In rats, morphological changes in the neurons of the parietal cortex and the CA1 field of the hippocampus were studied. For morphometric and histochemical studies, animals were quickly removed after decapitation of the brain, pieces of the anterior cortex of the cerebral hemispheres were fixed in Carnoy fluid. Serial paraffin sections were stained with 0.1 % toluidine blue according to the Nissl method. Statistical hypothesis testing was performed using the Kruskal-Wallis ANOVA test. Results and discussion. The morphological and functional disorders in the parietal cortex and hippocampus have been revealed in animals of both experimental groups. The appointment of omega-3 did not significantly affect the size and shape of neurons in both the parietal cortex and the hippocampus. In the hippocampus, the administration of omega-3 polyunsaturated fatty acids resulted in a decrease in the number of hyperchromic shriveled neurons (by 20%) and an increase in hyperchromic neurons by 31 %. The number of shadow cells in this section did not differ from the indices of the control group. In the parietal cortex, no corrective effect was noted. Conclusions. Thus, subtotal cerebral ischemia leads to the development of morphofunctional disorders of the cerebral cortex. Administration of omega-3 had a positive effect on the state of rat hippocampal neurons, reducing the number of degenerative forms of neurons. The data obtained can serve as the basis for the search for new approaches to the treatment of acute ischemic stroke, which is one of the urgent problems of experimental and clinical neurology.

церебральная ишемиянеокортексгиппокампнейроныомега-3 полиненасыщенные жирные кислотыcerebral ischemianeocortexhippocampusneuronsomega-3 polyunsaturated fatty acidsReferencesБонь Е.И., Максимович Н.Е. Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга. Биомедицина. 2018; 14 (2): 59–71. @@ Bon E.I., Maksimovich N.Ye. Methods of modeling morphological and functional markers of cerebral ischemia. Biomeditsina = Biomedicine. 2018; 14 (2): 59–71. [In Russian].Бонь Е.И., Максимович Н.Е. Способы моделирования и морфофункциональные маркеры ишемии головного мозга. Биомедицина. 2018; 14 (2): 59–71. @@ Bon E.I., Maksimovich N.Ye. Methods of modeling morphological and functional markers of cerebral ischemia. Biomeditsina = Biomedicine. 2018; 14 (2): 59–71. [In Russian].Bon L.I., Maksimovich N.Ye., Zimatkin S.M. Effects of experimental cerebral ischemia on metabolic characteristics of parietal cortex neurons. Bioprocess Engineering. 2018; 2 (1): 1–5. doi: 10.11648/j.be.20180201.11Bon L.I., Maksimovich N.Ye., Zimatkin S.M. Effects of experimental cerebral ischemia on metabolic characteristics of parietal cortex neurons. Bioprocess Engineering. 2018; 2 (1): 1–5. doi: 10.11648/j.be.20180201.11Clemens J.A. Cerebral ischemia: gene activation, neuronal injury, and the protective role of antioxidants. Free Radic. Biol. Med. 2000; 28: 1526–1531. doi: 10.1016/s0891-5849(00)00258-6Clemens J.A. Cerebral ischemia: gene activation, neuronal injury, and the protective role of antioxidants. Free Radic. Biol. Med. 2000; 28: 1526–1531. doi: 10.1016/s0891-5849(00)00258-6Wu B., Song Q., Zhang Y., Wang C., Yang M., Zhang J., Han W., Jiang P. Antidepressant activity of ω-3 polyunsaturated fatty acids in ovariectomized rats: role of neuroinflammation and microglial polarization. Lipids Health Dis. 2020; 19 (1): 4–8. doi: 10.1186/s12944-020-1185-2Wu B., Song Q., Zhang Y., Wang C., Yang M., Zhang J., Han W., Jiang P. Antidepressant activity of ω-3 polyunsaturated fatty acids in ovariectomized rats: role of neuroinflammation and microglial polarization. Lipids Health Dis. 2020; 19 (1): 4–8. doi: 10.1186/s12944-020-1185-2Kaliannan K., Li X.Y., Wang B., Pan Q., Chen C.Y., Hao L., Xie S., Kang J.X. Multi-omic analy­sis in transgenic mice implicates omega-6/omega-3 fatty acid imbalance as a risk factor for chronic disease. Commun. Biol. 2019; 2 (1): 276–280. doi: 10.1038/s42003-019-0521-4Kaliannan K., Li X.Y., Wang B., Pan Q., Chen C.Y., Hao L., Xie S., Kang J.X. Multi-omic analy­sis in transgenic mice implicates omega-6/omega-3 fatty acid imbalance as a risk factor for chronic disease. Commun. Biol. 2019; 2 (1): 276–280. doi: 10.1038/s42003-019-0521-4Khunt D., Shrivas M., Polaka S., Gondaliya P., Misra M. Role of omega-3 fatty acids and butter oil in targeting delivery of donepezil hydrochloride microemulsion to brain via the intranasal route: a comparative study. AAPS PharmSciTech. 2020; 21 (2): 45–50. doi: 10.1208/s12249-019-1585-7Khunt D., Shrivas M., Polaka S., Gondaliya P., Misra M. Role of omega-3 fatty acids and butter oil in targeting delivery of donepezil hydrochloride microemulsion to brain via the intranasal route: a comparative study. AAPS PharmSciTech. 2020; 21 (2): 45–50. doi: 10.1208/s12249-019-1585-7Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. Ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. М.: Профиль-2С, 2010. 241 с. @@ Guide to laboratory animals and alternative models in biomedical research. Eds. N.N. Karkishchenko, S.V. Gracheva. Moscow: Profil-2S, 2010. 241 p. [In Russian].Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. Ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. М.: Профиль-2С, 2010. 241 с. @@ Guide to laboratory animals and alternative models in biomedical research. Eds. N.N. Karkishchenko, S.V. Gracheva. Moscow: Profil-2S, 2010. 241 p. [In Russian].Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereota­xic coordinates. Academic Press, 1998. 242 p.Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereota­xic coordinates. Academic Press, 1998. 242 p.Батин Н.В. Компьютерный статистический анализ данных: учеб.-метод. пособие. Минск: Институт подготовки научных кадров Национальной академии наук Беларуси, 2008. 235 с. @@ Batin N.V. Computer statistical data analysis. Minsk, 2008. 235 p. [In Russian].Батин Н.В. Компьютерный статистический анализ данных: учеб.-метод. пособие. Минск: Институт подготовки научных кадров Национальной академии наук Беларуси, 2008. 235 с. @@ Batin N.V. Computer statistical data analysis. Minsk, 2008. 235 p. [In Russian].Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Темные нейроны мозга. Морфология. 2017; (6): 81–86. @@ Zimatkin S.M., Bon E.I. Dark neurons in the brain. Morfologiya = Morphology. 2017; (6): 81–86. [In Russian].Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Темные нейроны мозга. Морфология. 2017; (6): 81–86. @@ Zimatkin S.M., Bon E.I. Dark neurons in the brain. Morfologiya = Morphology. 2017; (6): 81–86. [In Russian].Мартынова О.В., Тверской А.В., Покровский М.В., Мартынов М.А., Шкилева И.Ю., Шелякина Е.В., Анциферов О.В., Мухина Т.С. Морфологические изменения нейронов головного мозга крыс при двух-, четырехсосудистой моделях ишемического повреждения головного мозга крыс и их коррекция тадалафилом в эксперименте. Соврем. пробл. науки и образования. 2016; (6): 56–61. @@ Martynova O.V., Tverskoy A.V., Pokrovsky M.V., Martynov M.A., Shkileva I.Yu., Shelyakina E.V., Antsiferov O.V., Mukhina T.S. Morphological changes in rat brain neurons in two-, four-vascular models of ischemic damage to rat brain and their correction with tadalafil in the experiment. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education. 2016; (6): 56–61. [In Russian].Мартынова О.В., Тверской А.В., Покровский М.В., Мартынов М.А., Шкилева И.Ю., Шелякина Е.В., Анциферов О.В., Мухина Т.С. Морфологические изменения нейронов головного мозга крыс при двух-, четырехсосудистой моделях ишемического повреждения головного мозга крыс и их коррекция тадалафилом в эксперименте. Соврем. пробл. науки и образования. 2016; (6): 56–61. @@ Martynova O.V., Tverskoy A.V., Pokrovsky M.V., Martynov M.A., Shkileva I.Yu., Shelyakina E.V., Antsiferov O.V., Mukhina T.S. Morphological changes in rat brain neurons in two-, four-vascular models of ischemic damage to rat brain and their correction with tadalafil in the experiment. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education. 2016; (6): 56–61. [In Russian].Рукан Т.А., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Морфофункциональные изменения нейронов фронтальной коры головного мозга в условиях его ишемии-реперфузии. Журн. Гродненск. гос. мед. ун-та. 2012; (4): 35–38. @@ Rukan T.A., Maksimovich N.E., Zimatkin S.M. Morphofunctional changes in the neurons of the frontal cortex of the brain under conditions of its ischemia-reperfusion. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta = Journal of the Grodno State Medical University. 2012; (4): 35–38. [In Russian].Рукан Т.А., Максимович Н.Е., Зиматкин С.М. Морфофункциональные изменения нейронов фронтальной коры головного мозга в условиях его ишемии-реперфузии. Журн. Гродненск. гос. мед. ун-та. 2012; (4): 35–38. @@ Rukan T.A., Maksimovich N.E., Zimatkin S.M. Morphofunctional changes in the neurons of the frontal cortex of the brain under conditions of its ischemia-reperfusion. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta = Journal of the Grodno State Medical University. 2012; (4): 35–38. [In Russian].Семченко В.В., Степанов С.С., Алексеева Г.В. Постаноксическая энцефалопатия. Омск, 1999. 446 с. @@ Semchenko V.V., Stepanov S.S., Alekseeva G.V. Postanoxic encephalopathy. Omsk, 1999. 446 p. [In Russian].Семченко В.В., Степанов С.С., Алексеева Г.В. Постаноксическая энцефалопатия. Омск, 1999. 446 с. @@ Semchenko V.V., Stepanov S.S., Alekseeva G.V. Postanoxic encephalopathy. Omsk, 1999. 446 p. [In Russian].Gallyas F., Pal J., Bukovics P. Supravital microwave experiments support that the formation of «dark» neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system. Brain Res. 2009; 1270: 152–156. doi: 10.1016/j.brainres.2009.03.020Gallyas F., Pal J., Bukovics P. Supravital microwave experiments support that the formation of «dark» neurons is propelled by phase transition in an intracellular gel system. Brain Res. 2009; 1270: 152–156. doi: 10.1016/j.brainres.2009.03.020

The authors declare that there are no conflicts of interest present.