Морфологические изменения нейральных и сосудистых структур гиппокампа при хроническом иммобилизационном и эмоционально-болевом стрессе в эксперименте и их анализ в связи со старением головного мозга и патогенезом болезни Альцгеймера

Целью работы являлось изучение изменений микрососудистого русла гиппокампа при стрессе у крыс-самцов в условиях хронического иммобилизационного стресса и хронического эмоционально-болевого стресса. Обнаружены поражения в полях СА1 и СА3 гиппокампа с дистрофическими изменениями нейронов, их гибелью. Одновременно показано развитие поражения микрососудов, в основном капилляров и посткапиллярно-венулярного звена с разрушением структур гематоэнцефалического барьера. В статье обсуждается роль стресса как одного из триггерных факторов в старении структур гиппокампа и его поражении при болезни Альцгеймера. Полученные данные дают основания рассматривать в едином комплексе проблемы связанных или не связанных с возрастом нейродегенеративных поражений, изменений церебральной микроциркуляции, состояния гематоэнцефалического барьера и участия в них стресс-обусловленных механизмов.

стресс, гиппокамп, болезнь Альцгеймера, старение, гематоэнцефалический барьер, микрососудистое русло, повреждение нейронов, stress, hippocampus, Alzheimer's disease, aging, blood-brain barrier, microvascular bed, neuronal damage

1. Горелик Е.В., Смирнов А.В., Григорьева Н.В., Шмидт М.В., Рогова Л.Н., Александрова Л.И., Гуров Д.Ю., Яковлев А.Т., Должиков А.А. Полуколичественная характеристика гиппокампа у людей пожилого возраста с церебральным атеросклерозом // Морфология. - 2016. - Т. 149, № 3. - С. 65-65a. [Gorelik Ye.V., Smirnov A.V., Grigoriyeva N.V., Shmidt M.V., Rogova L.N., Aleksandrova L.I., Gurov D.Yu., Yakovlev A.T., Dolzhikov A.A. The semiquantitative characterization of the hippocampus in the individuals of advanced age with cerebral atherosclerosis. Morfologiya. 2016; 149(3): 65-65a (in Russ.)].

2. Смирнов А.В., Григорьева Н.В., Экова М.Р., Шмидт М.В., Медников Д.С., Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Волотова Е.В., Замараев В.С. Морфофункциональные изменения дорсального и вентрального отделов гиппокампа крыс при моделировании комбинированного стресса с учетом экспрессии CASPASE-3 и GFAP // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. - 2018. - № 1 (65). - С. 82-85. - DOI: 10.19163/1994-9480-2018-1(65)-82-86. [Smirnov A.V., Grigorieva N.V., Ekova M.R., Schmidt M.V., Mednikov D.S., Tyurenkov I.N., Kurkin D.V., Volotova E.V., Zamaraev V.S. Morphofunctional changes of the dorsaland ventral hippocampusof rats in modeling the combined stress with CASPASE-3 and GFAP expression. Vestnik VolgGMU. 2018; 65(1): 82-85 (in Russ.)].

3. Aging of the Brain and Alzheimer’s Disease // Progress in the brain research / D.F. Swaab, E. Fliers, M. Mirmiran, W.A. Van Gool, F. Van Haaren, editors. - Elsevier, 1986. - Vol. 70. - 543 p.

4. Alzheimer’s Disease: A Century of Scientific and Clinical Research / G. Perry, J. Avila, J. Kinoshita, M.A. Smith, editors. - IOS Press, 2006 - 468 p.

5. Bodnoff S.R., Humphreys A.G., Lehman J.C., Diamond D.M., Rose G.M., Meaney M.J. Enduring effects of chronic corticosterone treatment on spatial learning, synaptic plasticity, and hippocampal neuropathology in young and mid-aged rats // J Neurosci. - 1995. - Vol. 15, N 1, Pt 1. - P. 61-69.

6. Brundel M., Heringa S.M., de Bresser J., Koek H.L., Zwanenburg J.J., Jaap Kappelle L., Luijten P.R., Biessels G.J. High prevalence of cerebral microbleeds at 7Tesla MRI in patients with early Alzheimer's disease // J Alzheimers Dis. - 2012. - Vol. 31, N 2. - P. 259-263. - DOI: 10.3233/JAD-2012-120364.

7. Cabeza R., Anderson N.D., Locantore J.K., McIntosh A.R. Aging gracefully: compensatory brain activity in high-performing older adults // Neuroimage. -2002. - Vol. 17, N 3. - P. 1394-1402.

8. Conrad C.D., Galea L.A., Kuroda Y., McEwen B.S. Chronic stress impairs rat spatial memory on the Y maze, and this effect is blocked by tianeptine pretreatment // Behav Neurosci. - 1996. - Vol. 110, N 6. - P. 1321-1334.

9. Heringa S.M., Reijmer Y.D., Leemans A., Koek H.L., Kappelle L.J., Biessels G.J.; Utrecht Vascular Cognitive Impairment (VCI) Study Group. Multiple microbleeds are related to cerebral network disruptions in patients with early Alzheimer's disease // J Alzheimers Dis. - 2014. - Vol. 38, N 1. - P. 211-221. - DOI: 10.3233/JAD-130542.

10. Hranilovic D., Bucan M., Wang Y. Emotional response in dopamine D2L receptor-deficient mice // Behav Brain Res. - 2008. - Vol. 195, N 2. - P. 246-250. - DOI: 10.1016/j.bbr.2008.09.007.

11. Issa A.M., Rowe W., Gauthier S., Meaney M.J. Hypothalamic-pituitary-adrenal activity in aged, cognitively impaired and cognitively unimpaired rats // J Neurosci. - 1990. - Vol. 10, N 10. - P. 3247-3254.

12. Landfield P.W. An endocrine hypothesis of brain aging and studies on brain-endocrine correlations and monosynaptic neurophysiology during aging // Adv Exp Med Biol. - 1978. - Vol. 113. - P. 179-199.

13. Lehmann H.E. Successful cerebral aging: clinical and pharmacological approaches to the aging brain // J Psychiatr Pract. - 2000. - Vol. 6, N 1. - P. 33-38.

14. Maclullich A.M., Wardlaw J.M., Ferguson K.J., Starr J.M., Seckl J.R., Deary I.J. Enlarged perivascular spaces are associated with cognitive function in healthy elderly men // J Neurol Neurosurg Psychiatry. - 2004. - Vol. 75, N 11. - P. 1519-1523. - DOI: 10.1136/jnnp.2003.030858.

15. Matthews D.B., Morrow A.L., O'Buckley T., Flanigan T.J., Berry R.B., Cook M.N., Mittleman G., Goldowitz D., Tokunaga S., Silvers J.M. Acute mild footshock alters ethanol drinking and plasma corticosterone levels in C57BL/6J male mice, but not DBA/2J or A/J male mice // Alcohol. - 2008. - Vol. 42, N 6. - P. 469-476. - DOI: 10.1016/j.alcohol.2008.05.001.

16. McEwen B.S., Weiss J.M., Schwartz L.S. Selective retention of corticosterone by limbic structures in rat brain // Nature. - 1968. - Vol. 220, N 5170. - P. 911-912.

17. Meaney M.J., O'Donnell D., Rowe W., Tannenbaum B., Steverman A., Walker M., Nair N.P., Lupien S. Individual differences in hypothalamic-pituitary-adrenal activity in later life and hippocampal aging // Exp Gerontol. - 1995. - Vol. 30, N 3-4. - P. 229-251.

18. Molecular neurobiology of Alzheimer disease and related disorders / M. Takeda, T. Tanaka, R. Cacabelos, editors. - Karger, 2004. - 312 p.

19. Montagne A., Zhao Z., Zlokovic B.V. Alzheimer's disease: A matter of blood-brain barrier dysfunction? // J Exp Med. - 2017. - Vol. 214, N 11. - P. 3151-3169. - DOI: 10.1084/jem.20171406.

20. Nelson A.R., Sweeney M.D., Sagare A.P., Zlokovic B.V. Neurovascular dysfunction and neurodegeneration in dementia and Alzheimer's disease // Biochim Biophys Acta. - 2016. - Vol. 1862, N 5. - P. 887-900. - DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.12.016.

21. Rapp P.R., Amaral D.G. Recognition memory deficits in a subpopulation of aged monkeys resemble the effects of medial temporal lobe damage // Neurobiol Aging. - 1991. - Vol. 12, N 5. - P. 481-486.

22. Sapolsky R.M., Krey L.C., McEwen B.S. Prolonged glucocorticoid exposure reduces hippocampal neuron number: implications for aging // J Neurosci. - 1985. - Vol. 5, N 5. - P. 1222-1227.

23. Sapolsky R.M., Krey L.C., McEwen B.S. The neuroendocrinology of stress and aging: the glucocorticoid cascade hypothesis // Endocr Rev. - 1986. - Vol. 7, N 3. - P. 284-301. - DOI: 10.1210/edrv-7-3-284.

24. Song L., Che W., Min-Wei W., Murakami Y., Matsumoto K. Impairment of the spatial learning and memory induced by learned helplessness and chronic mild stress // Pharmacol Biochem Behav. - 2006. - Vol. 83, N 2. - P. 186-193. - DOI: 10.1016/j.pbb.2006.01.004.

25. The Handbook of Alzheimer's Disease and Other Dementias / A.E. Budson, N.W. Kowall, editors. - Wiley-Blackwell, 2011. - 648 p.

26. The hippocampal book / P. Andersen, R. Morris, Amaral D., Bliss T., J. ‘O Keefe, editors. - Oxford University Press, 2007. - 832 p.

27. van de Haar H.J., Burgmans S., Jansen J.F., van Osch M.J., van Buchem M.A., Muller M., Hofman P.A., Verhey F.R., Backes W.H. Blood-Brain Barrier Leakage in Patients with Early Alzheimer Disease // Radiology. - 2016. - Vol. 281, N 2. - P. 527-535. - DOI: 10.1148/radiol.2016152244.

28. van de Haar H.J., Jansen J.F.A., Jeukens C.R.L.P.N., Burgmans S., van Buchem M.A., Muller M., Hofman P.A.M., Verhey F.R.J., van Osch M.J.P., Backes W.H. Subtle blood-brain barrier leakage rate and spatial extent: Considerations for dynamic contrast-enhanced MRI // Med Phys. - 2017. - Vol. 44, N 8. - P. 4112-4125. - DOI: 10.1002/mp.12328.

29. van de Haar H.J., Jansen J.F.A., van Osch M.J.P., van Buchem M.A., Muller M., Wong S.M., Hofman P.A.M., Burgmans S., Verhey F.R.J., Backes W.H. Neurovascular unit impairment in early Alzheimer's disease measured with magnetic resonance imaging // Neurobiol Aging. - 2016. - Vol. 45. - P. 190-196. - DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2016.06.006.

30. Wisniewski H.M., Terry R.D. Morphology of the aging brain, human and animal // Progress in Brain Research / D.M. Ford, editor. - Amsterdam : Elsevier, 1973. - P. 167.

31. Yates P.A., Desmond P.M., Phal P.M., Steward C., Szoeke C., Salvado O., Ellis K.A., Martins R.N., Masters C.L., Ames D., Villemagne V.L., Rowe C.C.; AIBL Research Group. Incidence of cerebral microbleeds in preclinical Alzheimer disease // Neurology. - 2014. - Vol. 82, N 14. - P. 1266-1273. - DOI: 10.1212/WNL.0000000000000285.