Ультраструктурные особенности состояния астроглиальной эндосомальной системы при сепсис-ассоциированной энцефалопатии

Abstract

Сепсис-ассоциированная энцефалопатия (САЭ) – частое осложнение сепсиса, проявляющееся широким спектром дисфункциональных мозговых расстройств. Астроциты, как главные гомеостатические клетки мозга, играют ключевую роль в процессах адаптации нервной ткани к острому повреждению. Цель работы – определить ультраструктурное состояние эндосомальной системы астроцитов в головном мозге крыс в экспериментальных условиях системного воспаления. Материалы и методы. Исследование проведено на 2 группах крыс линии Вистар: контрольной (5 ложнооперированных крыс) и основной (с перевязкой и пункцией слепой кишки, CLP, 10 крыс). Исследование коры и подкоркового белого вещества сенсомоторной зоны в срок от 12 ч до 24 ч послеоперационного периода проведено с помощью трансмиссионной электронной микроскопии. Результаты. В группе CLP, начиная с 12 ч послеоперационного периода, в перикарионах и отростках астроцитов увеличивается количество мультивезикулярных телец (МВТ). Так, у умерших животных основной группы отмечена тенденция к увеличению количества эндосом по сравнению с контролем и преимущественность локализации их в перикарионах астроцитов. Астроглия выживших животных основной группы характеризовалась большей степенью компенсации внутриклеточного отека и повышением количества МВТ с преимущественным накоплением их в капиллярных ножках астроцитов, где их численность увеличилась более чем в 3 раза по сравнению с группой контроля. Выводы. В условиях абдоминального сепсиса в астроцитах головного мозга с середины первых суток отмечали признаки реактивных изменений с повышением активности их эндосомально-экзосомального аппарата, что отражает высокую степень адаптивной активности астроглии и компенсацию патологического состояния ткани. Одно из ультраструктурных выражений этого явления – повышение в цитоплазме астроцитов количества мультивезикулярных телец с накоплением последних в астроцитарных отростках, преимущественно в капиллярных астроцитарных ножках. Накопление МВТ в астроцитарных отростках может указывать на активацию их межклеточного и глиоваскулярного взаимодействия посредством эндо- и экзоцитоза в острой фазе адаптивных процессов в условиях САЭ. Этот факт подчеркивает особую роль астроглии в процессах компенсации нарушенного гомеостаза мозговой ткани в данных условиях. Сепсис-асоційована енцефалопатія (САЕ) – часте ускладнення сепсису, що виявляється широким спектром дисфункціональних порушень головного мозку. Астроцити, як головні гомеостатичні клітини мозку, відіграють ключову роль у процесах адаптації нервової тканини до гострого пошкодження. Мета роботи – визначити ультраструктурний стан ендосомальної системи астроцитів у головному мозку щурів в експериментальних умовах системного запалення. Матеріали та методи. Дослідження виконали на 2 групах щурів лінії Вістар: контрольній (5 хибнооперованих щурів) і основній (із перев’язкою і пункцією сліпої кишки, CLP, 10 щурів). Дослідження кори та підкоркової білої речовини сенсомоторної зони у строк від 12 год до 24 год післяопераційного періоду виконали за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії. Результати. У групі CLP, починаючи з 12 год післяопераційного періоду, в перикаріонах і відростках астроцитів збільшується кількість мікровезикулярних тілець (МВТ). Так, у померлих тварин основної групи визначили тенденцію до збільшення кількості ендосом порівняно з контролем і з переважною локалізацією їх у перикаріонах астроцитів. Астроглія тварин основної групи, які вижили, характеризувалася більшим ступенем компенсації внутрішньоклітинного набряку й накопиченням МВТ у капілярних ніжках астроцитів, де їхня кількість вірогідно збільшувалася більш ніж утричі порівняно з групою контролю. Висновки. В умовах експериментального абдомінального сепсису в астроцитах головного мозку з середини першої доби спостерігали ознаки реактивних змін із підвищенням активності їхнього ендосомально-екзосомального апарату що показує високий ступінь адаптивної активності астроглії та фазу компенсації патологічного стану тканини. Одне з ультраструктурних проявів цього явища – підвищення в цитоплазмі астроцитів кількості МВТ із накопиченням останніх в астроцитарних відростках, здебільшого в капілярних астроцитарних ніжках. Накопичення МВТ в астроцитарних відростках може вказувати на активацію їхньої міжклітинної та гліо-васкулярної взаємодії за допомогою ендо- та екзоцитозу в гострій фазі адаптивних процесів в умовах САЕ. Цей факт підкреслює особливу роль астроглії в процесах компенсації порушеного гомеостазу мозкової тканини в наведених умовах. Sepsis-associated encephalopathy (SAE) is a common complication of sepsis, with a range of dysfunctional brain disorders. Astrocytes, as the main homeostatic brain cells, play a key role during adaptation of brain tissue to acute damage. The aim. To determine the ultrastructural state of endosomal system of astrocytes in the rat brain under experimental conditions of systemic inflammation. Materials and methods. Male Wistar rats were divided into 2 groups: control group (5 sham-operated animals); the main group with cecal ligation and puncture (CLP, 10 animals). The study of cortex and subcortical white matter of sensorimotor zone in the period between 12 and 24 h after operation was carried out using TEM. Results. In CLP group, starting from 12 h after operation the number of multivesicular bodies (MVBs) increased in astroglial pericaryons and processes. Thus, deceased animals showed a tendency to increase in number of endosomes compared with control and the predominance of their localization in the pericarions of astrocytes. Astroglia of survived animals of CLP group showed the lesser degree of intracellular edema and accumulation of MVBs into perivascular astroglial endfeet, where they exceeded control up to 3 times. Conclusions. In conditions of SAE, starting from 12 h after operation, brain astrocytes show obvious reactive changes with an activation of their endosomal-exosomal machinery, which reflects a high degree of adaptive activity of astroglia and compensatory phase of the pathological state of tissue. One of the ultrastructural signs of this phenomenon is the increased density of MVBs and redistribution of latter predominantly in capillary astrocytic endfeet. The accumulation of MVBs in astrocytic processes may indicate the activation of their intercellular and gliovascular interactions through endo- and exocytosis in the acute phase of adaptive processes under conditions of SAE. This fact emphasizes the special role of astroglia in the compensation of impaired brain homeostasis in SAE.