Reactive behavior of astrocytes in hippocampal formation during late stages of glial scar formation

Traumatyczne uszkodzenie mózgu stanowi jedną z głównych przyczyn śmierci i niepełnosprawności w krajach rozwiniętych, a jego patologia obejmuje złożone reakcje pierwotnych i wtórnych urazów. W wyniku pierwotnego urazu dochodzi do uszkodzenia tkanek, co wywołuje wtórne procesy, takie jak ekscytotoksyczność, apoptoza czy stany zapalne, które pogłębiają uszkodzenia mózgu.Astrocyty, będące kluczowymi komórkami glejowymi, odgrywają istotną rolę w odpowiedzi na uraz. Zjawisko astrogliozy, czyli reaktywności astrocytów, obejmuje zmiany morfologiczne oraz biochemiczne, w tym zwiększoną proliferację oraz wydzielanie mediatorów zapalnych. Reaktywne astrocyty pełnią zarówno funkcje ochronne, jak i destrukcyjne w zależności od rodzaju urazu. Ich udział w tworzeniu blizny glejowej, będącej barierą dla regeneracji aksonów i remielinizacji, jest kluczowy, lecz niejednoznaczny.Badania nad różnymi fenotypami astrocytów wykazały ich dwoistą naturę – fenotyp A1, niszczący synapsy, oraz A2, promujący regenerację. W kontekście TBI, blizna glejowa stanowi zarówno fizyczną barierę, jak i czynnik hamujący regenerację neuronów, co czyni jej funkcję kontrowersyjną. Ponadto, astrocyty mają również istotny wpływ na rozwój padaczki pourazowej, której mechanizm wciąż nie jest w pełni zrozumiany. Celem poniższej pracy była analiza aktywności astrocytów w hipokampach szczurów poddanych procedurze traumatycznego uszkodzenia mózgu na późnych etapach formowania się blizny glejowej. Zostało również zbadane, w jaki sposób dieta ketogeniczna wpływa na te procesy oraz czy może modulować odpowiedź astrocytów w kontekście TBI.W badaniu wykorzystano szczury szczepu Wistar obydwu płci, u części których w 27. dniu życia wprowadzono dietę ketogeniczną, w 30. dniu wykonano penetrujące uszkodzenie mózgu, a w 46. oraz 60. dniu uśmiercono. Pobrane mózgi pocięto, wybarwiono na obecność astrocytów, a następnie obrazowano pod mikroskopem świetlnym. Ocenie poddano powierzchnię immunoreaktyną wybarwionych astrocytów.

Traumatic Brain Injury is one of the leading causes of death and disability in developed countries, and its pathology involves complex responses to primary and secondary injuries. Primary injury results in tissue damage, triggering secondary processes such as excitotoxicity, apoptosis, and inflammation, which further exacerbate brain damage.Astrocytes, as key glial cells, play a crucial role in the response to injury. The phenomenon of astrogliosis, or astrocyte reactivity, involves both morphological and biochemical changes, including increased proliferation and the secretion of inflammatory mediators. Reactive astrocytes serve both protective and destructive roles depending on the nature of the injury. Their involvement in the formation of a glial scar, which acts as a barrier to axonal regeneration and remyelination, is critical but ambiguous.Research on different astrocyte phenotypes has revealed their dual nature—A1 phenotype, which destroys synapses, and A2 phenotype, which promotes regeneration. In the context of TBI, the glial scar serves both as a physical barrier and as a factor inhibiting neuron regeneration, making its role controversial. Moreover, astrocytes also have a significant impact on the development of post-traumatic epilepsy, the mechanisms of which are still not fully understood.The aim of this study was to analyze astrocyte activity in the hippocampi of rats subjected to a traumatic brain injury procedure at the later stages of glial scar formation. Additionally, the study examined how the ketogenic diet affects these processes and whether it can modulate the astrocyte response in the context of TBI.The study used male and female Wistar rats, with some placed on a ketogenic diet on day 27 of life. On day 30, a penetrating brain injury procedure was performed, and on day 46 and 60, the rats were euthanized. The collected brains were sectioned, stained for the presence of astrocytes, and then imaged under a light microscope. The immunoreactive area of stained astrocytes was then assessed.