Brain aquaporin-4 expression in the rat septic model (immunohistochemical study)

Abstract

The study aimed to determine aquaporin-4 expression in different brain regions was performed in Wistar rats subjected to cecal ligation and puncture (CLP) septic model. The immunohistochemical study of aquaporin- 4 was carried out in the sensorimotor cortex, white matter, hippocampus, thalamus and caudate nucleus/putamen regions between 20 and 38 h after CLP. From the 12th h after CLP all animals showed the progressive impairment of sepsis signs and therefore, 9 rats were euthanized between 20-38 h (“CLP-B”, non-survived); 11 animals survived up to 48 h (constituted “CLP-A”, survived). After operation, CLP-B group displayed regionally-specific dynamic increase in aquaporin- 4 level in the brain mostly associated with astroglial capillary endfeet: by 23rd h in the cortex – 234.15%, by 24th h in the thalamus –129.47% and hippocampus – 101.36%, by 30th h in the white matter – 135.31% and by 38 h in the caudate/putamen – 92.85%; with the highest increase in cortex: by 3.34 times. Heterogeneous and heterochronous aquaporin-4 elevation among brain regions indicates territories more and less susceptible for systemic toxic exposure in sepsis as well as points to diverse reactive responsiveness of local astroglial populations during specific time-period after CLP. The higher rates of aquaporin-4 in the cortex of non-survived animals in CLP model reflects the importance of aquaporin-4 increase in the mechanisms of sepsis decompensation. Дослідження, що було спрямоване на визначення експресії аквапорину-4 в різних ділянках мозку, проведено з використанням щурів лінії Вістар, що піддавалися септичній моделі перев’язки й пункції сліпої кишки (ППСК). Імуногістохімічне дослідження аквапорину-4 проводили в сенсомоторній корі, білій речовині, гіпокампі, таламусі та хвостатому ядрі/шкаралупі між 20 і 38 год. після ППСК. Починаючи з 12-ї години після ППСК у всіх тварин спостерігалося прогресуюче погіршення ознак сепсису, у зв’язку з чим 9 щурів були евтаназовані між 20-38 годинами (ППСК-Б; загиблі); 11 тварин вижили до 48 год. (ППСК-A; ті, що вижили). Після операції в групі ППСК-Б відмічено регіонально-специфічне динамічне підвищення експресії аквапорину-4 в головному мозку, переважно локалізованої в астрогліальних капілярних кінцьових ніжках: на 23 годині в корі – на 234,15%, на 24 годині в таламусі – на 129,47% та гіпокампі – на 101%, на 30 год у білій речовині – на 135,31 % і на 38 год. у хвостатому ядрі/шкаралупі – на 92,85%; з найбільшим збільшенням у корі: у 3,34 раза. Неоднорідне та гетерохронне підвищення аквапорину-4 серед регіонів мозку вказує на території, більшою та меншою мірою вразливі до системного токсичного впливу при сепсисі, а також вказує на неоднорідність реактивної відповіді місцевих астрогліальних популяцій протягом певного періоду часу після ППСК. Більш високі показники аквапорину-4 в корі загиблих тварин у моделі ППСК вказують на суттєве значення підвищення експресії мозкового аквапорину-4 в механізмах декомпенсації сепсису.