Нейропротекторные эффекты локальной поверхностной гипотермии при фокальной ишемии, вызываемой эндотелином-1, в коре головного мозга крыс. II. Морфометрический анализ ишемических очагов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе исследовались нейропротекторные эффекты локальной терапевтической гипотермии (ЛТГ) в модели фокальной ишемии, вызываемой эпипиальной аппликацией эндотелина-1 в область соматосенсорной коры головного мозга крыс по морфометрическому анализу ишемических очагов, формирующихся по прошествии 3 ч после аппликации эндотелина-1. Размеры ишемических очагов измерялись в серийных корональных срезах мозга после окраски 2,3,5-трифенилтетразолием хлоридом (ТТС). Было обнаружено, что охлаждение поверхности коры до 28°С с помощью субдурального элемента Пельтье с задержкой 0, 10 и 60 мин после аппликации эндотелина-1 вызывает значительное уменьшение размера ишемических очагов по сравнению с нормотермическими условиями. Нейропротекторные эффекты ЛТГ обратно коррелировали с задержкой начала ЛТГ от времени аппликации эндотелина-1 и были наиболее выражены при ЛТГ, начатой с минимальной (0 и 10 мин) задержкой после аппликации эндотелина-1. Также было обнаружено, что размер ишемического очага достоверно коррелирует со степенью подавления электрической активности, которая анализировалась в параллельной работе. В совокупности результаты морфологического и электрофизиологического анализа указывают на выраженные нейропротекторные эффекты поверхностной ЛТГ, особенно значительные при минимальной задержке ЛТГ после начала ишемического процесса, в модели фокальной ишемии, вызываемой эндотелином-1 в коре головного мозга крыс.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Ф. Закирова

Казанский федеральный университет

Email: roustem.khazipov@inserm.fr
Россия, Казань

К. А. Чернова

Казанский федеральный университет

Email: roustem.khazipov@inserm.fr
Россия, Казань

Г. Ф. Шаймарданова

Казанский научный центр РАН

Email: roustem.khazipov@inserm.fr
Россия, Казань

Р. Н. Хазипов

Казанский федеральный университет; Aix-Marseille University, INMED, IINSERM

Автор, ответственный за переписку.
Email: roustem.khazipov@inserm.fr
Россия, Казань; Marseille, France

А. В. Захаров

Казанский федеральный университет; Казанский государственный медицинский университет

Email: roustem.khazipov@inserm.fr
Россия, Казань; Казань

Список литературы

  1. Cheng H, Shi J, Zhang Q, Yin H, Wang L (2006) Epidural cooling for selective brain hypothermia in porcine model. Acta Neurochir (Wien) 148: 559–564. https://doi.org/10.1007/s00701-006-0735-3
  2. Noguchi Y, Nishio S, Kawauchi M, Asari S, Ohmoto T (2002) A new method of inducing selective brain hypothermia with saline perfusion in the subdural space: effects on transient cerebral ischemia in cats. Acta Med Okayama 56: 279–286. https://doi.org/10.18926/AMO/31690
  3. Straus D, Prasad V, Munoz L (2011) Selective therapeutic hypothermia: a review of invasive and noninvasive techniques. Arq Neuropsiquiatr 69(6): 981–987. https://doi.org/10.1590/s0004-282x2011000700025. PMID: 22297891
  4. Hong JM, Choi ES, Park SY (2022) Selective Brain Cooling: A New Horizon of Neuroprotection. Front Neurol 13: 873165. https://doi.org/10.3389/fneur.2022.873165
  5. Lee H, Ding Y (2020) Temporal limits of therapeutic hypothermia onset in clinical trials for acute ischemic stroke: How early is early enough? Brain Circ 6(3): 139–144. https://doi.org/10.4103/bc.bc_31_20
  6. Ye J, Shang H, Du H, Cao Y, Hua L, Zhu F, Liu W, Wang Y, Chen S, Qiu Z, Shen H (2022) An optimal animal model of ischemic stroke established by digital subtraction angiography-guided autologous thrombi in cynomolgus monkeys. Front Neurol 13: 864954. https://doi.org/10.3389/fneur.2022.864954
  7. Sanchez-Bezanilla S, Nilsson M, Walker FR, Ong LK (2019) Can We Use 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride-stained brain slices for other purposes? The application of western blotting. Front Mol Neurosci 30(12): 181. https://doi.org/10.3389/fnmol.2019.00181
  8. Juzekaeva E, Nasretdinov A, Gainutdinov A, Sintsov M, Mukhtarov M, Khazipov R (2017) Preferential initiation and spread of anoxic depolarization in layer 4 of rat barrel cortex. Front Cell Neurosci 11: 390. https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00390
  9. Vinokurova D, Zakharov A, Chernova K, Burkhanova-Zakirova G, Horst V, Lemale CL, Dreier JP, Khazipov R (2022) Depth-profile of impairments in endothelin-1 – induced focal cortical ischemia. J Cereb Blood Flow Metab 42(10): 1944–1960. https://doi.org/10.1177/0271678X221107422
  10. Sheroziya M, Timofeev I (2015) Moderate cortical cooling eliminates thalamocortical silent states during slow oscillation. J Neurosci 35: 13006–13019. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1359-15.2015
  11. Burkhanova G, Chernova K, Khazipov R, Sheroziya M (2020) Effects of cortical cooling on activity across layers of the rat barrel cortex. Front Syst Neurosci 14: 52. https://doi.org/10.3389/fnsys.2020.00052
  12. Van der Worp HB, Sena ES, Donnan GA, Howells DW, Macleod MR (2007) Hypothermia in animal models of acute ischaemic stroke: a systematic review and meta-analysis. Brain 130(Pt 12): 3063–3074. https://doi.org/10.1093/brain/awm083
  13. He Y, Fujii M, Inoue T, Nomura S, Maruta Y, Oka F, Shirao S, Owada Y, Kida H, Kunitsugu I, Yamakawa T, Tokiwa T, Yamakawa T, Suzuki M (2013) Neuroprotective effects of focal brain cooling on photochemically-induced cerebral infarction in rats: analysis from a neurophysiological perspective. Brain Res 1497: 53–60. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2012.11.041
  14. Al-Ajlan FS, Alkhiri A, Alamri AF, Alghamdi BA, Almaghrabi AA, Alharbi AR, Alansari N, Almilibari AZ, Hussain MS, Audebert HJ, Grotta JC, Shuaib A, Saver JL, Alhazzani A (2024) Golden hour intravenous thrombolysis for acute ischemic stroke: a systematic review and meta-analysis. Ann Neurol 96: 582–590. https://doi.org/10.1002/ana.27007

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ишемические очаги, формирующиеся под действием ЭТ1, при нормотермии и ЛТГ. Серия последовательных корональных срезов мозга с областью ишемического повреждения, сформировавшегося после 3 ч действия ЭТ1 у животных из 4 экспериментальных групп: в условиях нормотермии (39°С) и при локальном поверхностном охлаждении коры до 28°С, начатом одновременно, через 10 мин и через 1 ч после аппликации ЭТ1. Срезы окрашены ТТС (окрашенная живая ткань имеет красный цвет, а неокрашенные участки ишемического повреждения – белого цвета) и расположены в ростро-каудальном направлении. Толщина срезов 400 мкм. * указаны срезы, в которых проводилась регистрация электрической активности (представлены на большом увеличении на рис. 3).

Скачать (908KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние локальной гипотермии на объем ишемического очага, вызванного ЭТ1. (а) – объем ишемических очагов, формирующихся по прошествии 3 ч после аппликации ЭТ1 (1 мкМ) в условиях нормотермии (39°С) и при поверхностном локальном охлаждении до температуры 28°С, начатом одновременно, через 10 мин и через 1 ч после аппликации ЭТ1. Над боксами указана вероятность статистических различий между группами по тесту Краскела–Уоллиса (KW p); достоверные различия между группами выявлены по тесту Данна (звездочка); (b) – корреляция объемов ишемических очагов от времени начала охлаждения. Нормотермические эксперименты учтены с временем задержки 180 мин. Черной пунктирной линией показана линейная аппроксимация. В рамке показан коэффициент корреляции Спирмена и соответствующий уровень достоверности. NT – нормотермия, HT – гипотермия.

Скачать (175KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Примеры ишемических очагов, вызванных аппликацией ЭТ1, при нормотермии и ЛТГ в области регистрации электрической активности. Срезы, отмеченные * на рис. 1, на большом увеличении для примеров из 4 экспериментальных групп. Границы ишемических очагов обведены белой пунктирной линией.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние локальной гипотермии на площадь ишемического очага, вызванного ЭТ1, в области регистрации электрической активности. (а) – кумулятивное изображение ишемического повреждения, полученное путем наложения контуров очагов из отдельных экспериментов для групп нормо- и гипотермии. Цветовая шкала отражает вероятность повреждения (lesion probability); (b) – зависимость площади очага на срезе из области регистрации активности от условий нормо- и гипотермии. Над боксами указана вероятность статистических различий между группами по тесту Краскела–Уоллиса (KW p); достоверные различия между группами выявлены по тесту Данна (звездочка); (с) – график зависимости площади ишемического поражения в срезах из области регистрации от времени начала ЛТГ после аппликации ЭТ1. Нормотермические эксперименты учтены с временем задержки ЛТГ 180 мин. Черной пунктирной линией показана линейная аппроксимация. В рамке показан коэффициент корреляции Спирмена и соответствующий уровень достоверности. NT – нормотермия, HT – гипотермия.

Скачать (332KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кластерный анализ морфофункциональных метрик ишемического повреждения, вызванного ЭТ1 в различных температурных режимах. Графики зависимости площади ишемического очага в срезах из участка регистрации электрической активности от степени подавления различных параметров электрической активности в ишемическом очаге: (а) – суммарной частоты спонтанных МПД по всем слоям коры; (b) – амплитуды СВП; (с) – частоты сенсорно-вызванных МПД; (d) – мощности осцилляций в тета- (4–7 Гц), альфа- (7–15 Гц) и бета- (15–30 Гц) частотных диапазонах. Каждая точка соответствует одному животному. Точки объединены в кластеры в соответствии с задержкой ЛТГ после аппликации ЭТ1: нормотермия (без ЛТГ) – красный кластер, ЛТГ с задержкой 0 мин – голубой кластер, ЛТГ с задержкой 10 мин – синий кластер, ЛТГ с задержкой 60 мин – зеленый кластер. Столбцы вверху в центре указывают значения расстояний Махаланобиса между соответствующими кластерами и характеризуют степень удаленности кластеров друг от друга. Черная пунктирная линия показывает линейную регрессию для данных, полученных в ЭТ1-модели ишемии без контроля температуры [9]. NT – нормотермия, HT – гипотермия.

Скачать (703KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025