Behavioral response and erythrocyte chromophilia of rats in experimental traumatic brain injury
Authors: Плехова Н.Г. , Зиновьев С.В. , Радьков И.В. , Шуматов В.Б. 
Published: January 2022

Введение. Патогенетические основы изменения микроциркуляции крови в головном мозге вследствие черепно-мозговой травмы (ЧМТ) изучены не в полной мере по причине высокой инвазивности нейроморфологических методов. Цель исследования - изучение поведенческого статуса и информативности цитохимических критериев хромофилии эритроцитов в качестве маркеров вазореактивности микрососудов головного мозга при черепно-мозговой травме у крыс. Методика. Объектом исследования являлись 3-месячные аутбредные крысы Wistar массой 250-270 г. Легкую и средней тяжести ЧМТ воспроизводили с применением модифицированной модели падающего груза для взрослых крыс. Через 2 ч, 1, 2, 8 и 14 сут после моделирования ЧМТ проводили неврологическое обследование животных по модифицированной шкале Neurological Severity Scores (mNSS), сенсомоторное - по степени тревожности в тесте «свет-темнота», поведение анализировали с использованием теста условной реакции пассивного избегания. С помощью хромаффинной реакции исследовали функциональное состояние эритроцитов. Срезы тканей головного мозга, окрашивали по Нисслю и гематоксилин-эозином, микроскопировали, проводили морфометрию цифровых изображений. Результаты. Неврологическое обследование при среднетяжелой ЧМТ показало очаговую симптоматику, соответствующую выраженным неврологическим расстройствам, тогда как после ЧМТ легкой степени у крыс отмечались незначительные нарушения координации. В тесте условной реакции пассивного избегания на 7-е сут у этих животных выявлено состояние повышенной тревожности. Морфометрический анализ препаратов головного мозга травмированных животных показал уменьшение диаметра просвета капилляров и выявил признаки гипоксии нейронов. Цитохимическая оценка эритроцитов, с привлечением количественного определения степени флуоресценции, выявила особенности окислительного метаболизма в клетках у травмированных крыс. Эти показатели коррелировали с морфологическими признаками гипоксии головного мозга. Заключение. В начальный посттравматический период отмечено уменьшение диаметра просвета капилляров нервной ткани, наличие морфологических признаков компенсации нейронов, что является локальной ответной реакцией клеток на ишемию головного мозга. В капиллярах определяется нарушение гемореологии, что является следствием изменения окислительно-восстановительных процессов вследствие гипоксии при внутричерепной травме.

The pathogenetic basis of changes in blood microcirculation in the brain due to traumatic brain injury (TBI) has not been fully studied due to the highly invasive nature of neuromorphological methods. Aim: To study the behavioral status and informative value of cytochemical criteria for erythrocyte chromophilia as markers of cerebral microvessel vasoreactivity in rats with TBI. Methods. The study was conducted on 3-month-old Wistar albino, outbred rats weighing 250-270 g. Mild to moderate TBI was simulated using a modified falling weight model for adult rats. At 2 hrs, 1, 2, 8, and 14 days after TBI, a neurological examination was performed according to the modified Neurological Severity Score (mNSS) modified scale and a sensorimotor examination was performed according to the degree of anxiety in the light-dark test. Behavior was analyzed using the conditioned passive avoidance response test. The functional state of erythrocytes was studied using the chromaffin reaction. Brain tissue samples stained by Nissl and with hematoxylin-eosin were evaluated under a microscope, digital images were obtained, and morphometric processing was performed. Results. Neurological examination after moderate TBI showed focal symptoms corresponding to severe neurological disorders, while after mild TBI, rats had minor coordination disorders. In the conditioned passive avoidance response test on the 7th day, the rats showed a state of increased anxiety. Morphometric analysis of the brains showed a decrease in the diameter of capillary lumen and changes in neurons, indicating signs of hypoxia. The cytochemical assessment of erythrocytes, involving a quantitative determination of the degree of fluorescence, revealed features of cell oxidative metabolism in injured rats. Moreover, these indicators correlated with morphological signs of hypoxia in brain neural tissue. Conclusion. In the initial post-traumatic period, there was a decrease in the capillary lumen diameter of the brain neural tissue and the presence of morphological signs of neuronal compensation, which is a local response of cells to cerebral ischemia. Disorders of hemorheology were found. These changes were a consequence of altered redox processes due to hypoxia after intracranial injury.