MORPHOLOGICAL DIFFERENCES BETWEEN THE EFFECTS OF VARIOUS MODES OF PRECONDITIONING AIMED AT CORRECTING THE DAMAGE TO THE HIPPOCAMPAL NEURONS BY SEVERE HYPOBARIC HYPOXIA

Abstract

In 5 groups of rats (6 animals in each), the changes of neurons in hippocampal fields CA1 and CA4 were studied 7 days after severe hypobaric hypoxia (180 mm Hg, for 3 h) preceded by various numbers (1, 3 and 6) of sessions of preconditioning (PC) by mild hypobaric hypoxia (360 mm Hg, for 2 h, 24 h prior to severe hypoxia). It was found that a single session of PC did not prevent the damage to the structure of neurons and their death after exposure to severe hypoxia. Meanwhile, 6, and especially 3 sessions of PC induced protective mechanisms of neuronal damage prevention. In rats after 6 sessions of PC, unlike those exposed to 3 sessions, mild chromatolysis of hippocampal neurons was demonstrated. This could result from prolonged hypermetabolic activity of neurons and indicate their functional overloading

Keywords

hippocampus / neurons / hypobaric hypoxia / preconditioning / neuroprotection

References

[1] Ватаева Л. А., Тюлькова Е. И., Самойлов М. О. Влияние предварительного воздействия умеренной гипоксии на нарушения выработки и воспроизведения условий реакции пассивного избегания, вызываемые тяжелой гипобарической гипоксией у крыс // Журн. высш. нервн. деят. 2004. Т. 54, № 6. С. 795-801.

[2] Ватаева Л. А., Тюлькова Е. И., Самойлов М. О. Влияние тяжелой гипоксии на эмоциональное поведение крыс: корректирующий эффект прекондиционирования // Докл. РАН. 2004. Т. 395. С. 109-111.

[3] Жаботинский Ю. М. Нормальная и патологическая морфология нейрона. М.: Медицина, 1965.

[4] Самойлов М. О., Рыбникова Е. А. Молекулярно-клеточные и гормональные механизмы индуцированной толерантности мозга к экстремальным факторам среды // Росс. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2012. Т. 98, № 1. С. 108-126.

[5] Самойлов М. О., Рыбникова Е. А. Эпигенетические факторы в механизмах гипоксии мозга // Научные труды IV съезда физиологов СНГ. М.; Сочи: изд. Института иммунофизиологии, 2014. С. 30-31.

[6] Самойлов М. О., Рыбникова Е. А., Ситник Н. А. и др. Прекондиционирование модифицирует активность митогенактивируемых протеинкиназ и транскрипционного фактора c-jun в гиппокампе крыс вслед за тяжелой гипобарической гипоксией // Нейрохимия. 2007. Т. 24, № 1. С. 219-226.

[7] Сидорова М. В., Рыбникова Е. А., Чурилова А. В., Самойлов М. О. Влияние различных режимов умеренной гипобарической гипоксии на экспрессию hif-1α в неокортексе крыс // Украинск. физиол. журн. 2013. Т. 59, № 6. С. 111-115.

[8] Чурилова А.В, Глущенко Т. С., Самойлов М. О. Изменения нейронов гиппокампа и неокортекса крыс под влиянием различных режимов гипобарической гипоксии // Морфология. 2012. Т. 141, вып. 1. С. 7-11.

[9] Чурилова А. В., Глущенко Т. С., Самойлов М. О. Изменение экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 в неокортексе и гиппокампе у крыс под влиянием различных режимов гипобарической гипоксии // Морфология. 2014. Т. 146, вып. 5. С. 7-13.

[10] Kadar T., Dachir S., Shukitt-Hale B., Levy A. Sub-regional hippocampal vulnerability in various animal models leading to cognitive dysfunction // J. Neural Transm. 1998. Vol. 105, № 8-9. P. 987-1004.

[11] Obrenovitch T. Molecular physiology of preconditioning-induced brain tolerance to ischemia // Physiol. Rev. 2008. Vol. 88, № 1. P. 211-247.

[12] Perez-Perri J. I., Acevedo J. M., Wappner P. Epigenetics: new ques tions on the response to hypoxia // Int. J. Mol. Sci. 2011. Vol. 12. P. 4705-4721.

[13] Rybnikova E., Glushchenko T., Churilova A. et al. Expression of glucocorticoid and mineralocorticoid receptors in hippocampus of rats exposed to various modes of hypobaric hypoxia: Putative role in hypoxic preconditioning // Brain Res. 2011. Vol. 1381. P. 66-77.

[14] Rybnikova E., Sitnik N., Gluschenko T. et al. The preconditioning modified neuronal expression of apoptosis-related proteins of Bcl-2 superfamily following severe hypobaric hypoxia in rats // Brain Res. 2006. Vol. 1089. P. 195-202.

[15] Rybnikova E., Vataeva L., Tyulkova E. et al. Preconditioning prevents impairment of passive avoidance learning and suppression of brain NGFI-A expression induced by severe hypoxia // Beh. Brain Res. 2005. Vol. 160. P. 107-114.

[16] Samoilov M., Churilova A., Gluschenko T., Rybnikova E. Neocortical pCREB and BDNF expression under different modes of hypobaric hypoxia: role in brain hypoxic tolerance in rats // Acta Histochem. 2014. Vol. 116, № 5. P. 949-957.

[17] Schweizer S., Meisel A., Marschenz S. Epigenetic mechanisms in cerebral ischemia // J. Cereb. Blood Flow. Metab. 2013. Vol. 38. P. 1335-1346.

[18] Shukitt-Hale B., Kadar T., Marlowe B. E. et al. Morphological alte rations in the hippocampus following hypobaric hypoxia // Hum. Exp. Toxicol. 1996. Vol. 15, № 4. P. 312-319.

[19] Steiger H., Hangii D. Ischaemic preconditioning of the brain, mechanisms and applications // Acta Neurochir. Wien. 2007. Vol. 149. P. 1-10.

[20] Watson J. A., Watson C. J., McCann A., Baugh J. Epigenetics, the epicenter of the hypoxic response // Epigenetics. 2010. Vol. 5, № 4. P. 293-296.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector