Astrocytes reorganization in the rat hippocampus following a 20-min occlusion of common carotid arteries
Authors: Авдеев Д.Б. , Степанов С.С. , Акулинин В.А. , Степанов А.С. , Шоронова А.Ю. , Самсонов А.А. 
Published: December 2020

Цель исследования - изучение астроцитов гиппокампа белых крыс после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Методика. Использованы гистологические (окраска гематоксилином и эозином, по Нисслю), иммуногистохимические (GFAP, MAP-2, Ki-67) методы и морфометрия. На тонких (4 мкм) серийных фронтальных срезах гиппокампа изучены астроциты и нейроны через 6 ч, 1, 3, 7, 14 и 30 сут после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий. Контролем служили ложнооперированные животные. На каждый срок было использовано по 5 крыс. Для получения дополнительной количественной информации о пространственной организации астроцитарных и нейронных сетей использован фрактальный анализ (ImageJ 1.52; плагин FracLac 2.5). Статистические гипотезы проверяли непараметрическими критериями. Результаты. Показано, что после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий отмечалась значительная гетерогенность и гетеро-хронность изменений астроцитов в разных слоях гиппокампа. Через 1 и 3 сут после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий, в результате очаговой деструкции и фрагментации тонких отростков, фрактальная размерность астроцитарной сети гиппокампа статистически значимо уменьшалась, а лакунарность увеличивалась (сравнение с контролем). Через 3 сут (локально, на фоне активации процессов пролиферации) и через 7, 14, 30 сут (во всех слоях гиппокампа) после оклюзии отмечались признаки реактивного астроглиоза - высокая относительная площадь GFAP-позитивного материала и фрактальная размерность были выше, а лакунарность ниже контроля. Происходило равномерное заполнение фрактального пространства всех слоев гиппокампа отростками астроцитов. Заключение. Таким образом, после острой ишемии, вызванной 20-минутной окклюзии общих сонных артерий, получены новые данные о закономерностях качественных и количественных изменений реактивных астроцитов гиппокампа. Эти изменения нами расцениваются как проявление естественной защиты нервной ткани головного мозга в реперфузионном периоде.

Aim. To study hippocampal astrocytes of Wistar rats following a 20-min occlusion of common carotid arteries (OCCA). Method. Histological (Nissl hematoxylin and eosin staining), immunohistochemistry (GFAP, MAP-2, Ki-67), and morphometry were used. Astrocytes and neurons were studied in thin (4 µm) serial frontal sections of the hippocampus from control rats (sham-operated animals) and at 6 h, and at one, three, 7, 14, and 30 days (n = 5 in each group) of OCCA. Fractal analysis was used to obtain additional quantitative information about spatial organization of astrocyte and neuronal networks (ImageJ 1.52; plugin FracLac 2.5). Statistical hypotheses were tested using nonparametric criteria. Results and discussion. The study showed significant heterogeneity and heterochronicity of changes in the spatial organization of astrocytes in different layers of the hippocampus after OCCA. The fractal dimension (FD) of hippocampal astrocyte network was significantly reduced whereas the lacunarity (L) was increased compared to the control on days 1 and 3 following OCCA as a result of focal destruction and fragmentation of thin processes. Signs of reactive astrogliosis evident as a large relative area of GFAP-positive material, FD greater and L lower than the control were observed on day 3, locally and on the background of activated proliferation, and on days 7, 14, and 30, in all layers of the hippocampus. The fractal space was uniformly filled with astrocyte processes in all hippocampal layers. Conclusion. The study produced new data on qualitative and quantitative changes in hippocampal reactive astrocytes after acute ischemia induced by 20-min OCCA. We interpret these changes as a reflection of natural defense of the cerebral nervous tissue during reperfusion.