CC BY
90
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Экспериментальная неврология
Эндогенная нейропротекция при ишемии мозга: эритропоэтин, пре- и посткондиционирование
А.А. Шмонин, И.Ю. Панов, А.В. Симаненкова, М.С. Просвирнина, С.С. Чеканов, Е.В. Мельникова, Т.Д. Власов
Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова;
Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова;
Институт экспериментальной медицины РАМН (Санкт-Петербург)
Ишемическое прекондиционирование (ПреКон) — феномен повышения устойчивости головного мозга к ишемическому и реперфузионному повреждению после коротких эпизодов ишемии и реперфузии. Эритропоэтин (ЭПО) рассматривается как один из медиаторов ПреКон и может быть использован как нейропротектор в остром периоде ишемического инсульта. Цель исследования: изучить нейропротективные эффекты ЭПО, одно- и двукратного ПреКон и посткондиционирования (ПостКон) при фокальной ишемии головного мозга у крыс. Транзиторную фокальную ишемию мозга моделировали путем перевязки корковой ветви левой средней мозговой артерии и двусторонней окклюзии обеих общих сонных артерий (ОСА) на 40 мин. ЭПО в дозе 2500 и 5000 МЕ/кг вводили внутрибрюшинно за 30 мин до ишемии. Для воспроизведения одно- и двукратного ПреКон использовали одно- и двукратную окклюзию ОСА на 5 мин с пятиминутными интервалами реперфузии. Для воспроизведения ишемического ПостКон использовали десять эпизодов десятисекундной окклюзии ОСА с десятисекундными интервалами реперфузии. После моделирования ишемии развивается инфаркт мозга, расположенный преимущественно в коре левой височной доли. Введение ЭПО в дозе 2500 и 5000 МЕ/кг, одно- и двукратное ПреКон, ПостКон значимо снижают размер инфаркта (у <0,05) по сравнению с особями контрольной группы. Введение ЭПО в дозе 5000 МЕ/кг уменьшает выраженность неврологического дефицита (у <0,05). Двукратное ПреКон, ПостКон и введение ЭПО в дозе 5000 МЕ/кг уменьшают выраженность отека головного мозга (у <0,05). Введение ЭПО в дозе 2500 и 5000 МЕ/кг, одно- и двукратное ПреКон уменьшают выраженность постишемической гипоперфузии. Таким образом, ПреКон и ПостКон, как и предшествующее введение ЭПО приводят к нейропротективному эффекту при фокальной ишемии мозга, при том что ЭПО оказывает дозозависимый защитный эффект. ЭПО и ПреКон уменьшают выраженность постишемической гипоперфузии.
Ключевые слова: фокальная ишемия мозга, инсульт, некроз, прекондиционирование, посткондиционирование,
эритропоэтин, нейропротекция
Ишемический инсульт является одной из ведущих причин смертности и инвалидизации в большинстве промышленно развитых стран мира. В связи с этим поиск воздействий, способных ослаблять выраженность ишемического и реперфузионного повреждения мозга, остается одной из важнейших задач современной медицины. Приоритетным направлением в решении задачи борьбы с ишемическим и реперфузионным повреждением считается эндогенная ней-ропротекция [6, 11].
Эндогенная нейропротекция — это способ повышения устойчивости ткани головного мозга за счет активации собственных механизмов адаптации [6]. Примером может быть ишемическое пре- и посткондиционирование, гибер-нация, введение фармакологических средств (эритропоэ-тина, опиоидов, аденозина и др.).
Наиболее выраженным защитным эффектом обладает ише-мическое прекондиционирование. Прекондиционирование — это повышение устойчивости ткани к ишемическому и реперфузионному повреждению, возникающее после умеренных повреждающих воздействий [1, 2, 6]. Анализ механизмов ишемического прекондиционирования позволил выделить ряд веществ, способных вызвать эндогенный защитный ответ без умеренного повреждающего воздействия эритропоэтин, аденозин, брадикинин, опиоиды, донаторы NO, активаторы Кто-чувствительных каналов, ингаляционные анестетики и др. [5, 6, 15].
Другим вариантом эндогенной нейропротекции считается ишемическое посткондиционирование. При посткондиционировании в реперфузионном периоде после ишемии воспроизводят несколько коротких эпизодов ишемии и реперфузии [17, 19]. Впервые эффект посткондиционирования был продемонстрирован китайским автором H. Zhao в 2006 г. [18, 19].
Пре- и посткондиционирование имеют много общих механизмов (активация КтФ-чувствительных каналов, блокирование митохондриальной поры, активация RISK-киназ и др.), и, следовательно, их можно рассматривать как единый защитный феномен, наблюдаемый на различных этапах повреждения [6, 15]. Применение ишемиче-ского прекондиционирования сопряжено с целым рядом сложностей технического (точное знание времени начала ишемии), и этического плана (необходимость воспроизведения ятрогенной ишемии). Применение посткондиционирования рассматривается как один из перспективных методов нейропротекции, поскольку позволяет осуществлять терапевтические воздействия, когда ишемия уже произошла. Это особенно актуально в связи с развитием методов тромболитической терапии ишемических инсультов во всем мире и в нашей стране. Однако применение посткондиционирования ограничено обязательным условием наличия реперфузии и точного знания времени ее наступления, что в клинической практике встречается не часто.
Отдельно хотелось бы отметить, что существуют две разновидности пре- и посткондиционирования: раннее и позднее [2, 3, 16, 19]. Ранним ишемическим прекондиционировани-ем называется защита, возникающая сразу после эпизодов адаптирующей короткой ишемии, а раннее ишемическое посткондиционирование (по аналогии) воспроизводится в раннем реперфузионном периоде. Особенность данных способов воздействия заключается в вовлечении не связанных с синтезом белка механизмов защиты — тех, которые имеются в клетке на момент воздействия адаптирующих стимулов. Данные варианты защиты перспективно использовать в сосудистой хирургии брахиоцефальных артерий, так как эпизоды короткой ишемии и реперфузии воспроизводятся непосредственно до или после оперативного приема, который может сопровождаться ятрогенной ишемией.
Наравне с ранними методами существует феномены отсроченного пре- и посткондиционирования мозга [2, 16, 19], при которых повреждение и защита разнесены во времени на период от шести часов до семи суток. Особенностью данной адаптации является вовлечение механизмов синтеза белка для защиты мозга. Так, в работе Leconte et al [12] показана роль эритропоэтина в развитии эффекта отсроченного посткондиционирования, а в публикации Malhotra S. et al [13] — его роль в механизмах отсроченного ишемического пре-кондиционирования. Данные феномены не применимы для хирургической практики во время операций.
В данной статье рассматриваются феномены раннего пре-и посткондиционирования, и раннего введения эритро-поэтина. Они не изучены должным образом (основная масса исследователей посвятили свои работы защитным эффектам отсроченных феноменов [16, 19]), хотя могут быть рассмотрены как более перспективные для применения в сосудистой хирургии.
Также причинами проведения исследования стали отсутствие четких данных о сроках ишемии, при которых введение эритропоэтина оказывает нейропротективный эффект, отсутствие комплексной оценки защитного эффекта эрит-ропоэтина в работах других авторов, отсутствие данных о сравнении эффекта эритропоэтина с защитным эффектом «золотого стандарта» — ишемического прекондициониро-вания при ишемии головного мозга.
Целью нашего исследования была сравнительная оценка нейропротективных свойств эритропоэтина, ишемического пре- и посткондиционирования при фокальной ишемии мозга у крыс.
Материалы и методы_
Исследование проводили на самцах крыс линии Вистар (n = 40), наркотизированных хлоралгидратом. Для моделирования транзиторной фокальной ишемии выполняли перевязку полипропиленовой нитью (7-0) корковой ветви левой средней мозговой артерии (ЛСМА), доступ к которой осуществляли через трепанационное окно в проекции ЛСМА. Далее, производили 40-минутное клипирование обеих общих сонных артерии (по методике Zhao, 2006) [18].
Для диагностики повреждения мозга при фокальной ишемии использовали оценку размера инфаркта, неврологического дефицита по шкале Гарсия, кровотока в зоне ишемии (с применением высокочастотной ультразвуковой доппле-рографии) и выраженности отека мозга.
Оценка размера зоны повреждения и выраженности отека мозга производилась с помощью количественного анализа срезов мозга, окрашенных гистохимически хлоридом три-фенилтетразолия. Для этого срезы головного мозга толщиной 2 мм инкубировали в 0,1% растворе трифенилтет-разолия хлорида (МР Biomed., США) при t = 37,0 °С в течение 15 мин. Затем получали цифровые фотографии поверхности срезов. Анализировалось пять срезов мозга толщиной 3 мм, произведенных во фронтальной плоскости. Вычислялись средний относительный показатель объема инфаркта и коэффициент асимметрии полушарий головного мозга (процентное отношение объемов пораженного и непораженного полушарий).
Оценка кровотока. Магистральный кровоток оценивали в ЛСА, для чего использовали метод высокочастотной ультразвуковой допплерографии при помощи прибора «Минимакс-Допплер-К» (Минимакс, Санкт-Петербург). В бассейне ЛСА регистрировали систолическую и диастолическую линейные скорости за 30 мин до моделирования ишемии, после пре-кондиционирования (если оно проводилось), после окклюзии обеих общих сонных артерии, после начала ишемии и каждые 10 мин на протяжении ишемии и реперфузии.
Неврологический дефицит анализировали по шкале Гарсия [8], которая включает балльную оценку общей двигательной активности животного, силы координации движения и чувствительности.
Эритропоэтин («Янссен-Силаг») вводили в дозе 2500 ЕД/кг и 5000 ЕД/кг внутрибрюшинно за 30 мин до ишемии. К началу ишемии концентрация препарата достигала необходимой терапевтической. Для воспроизведения ишемического пре-кондиционирования использовали один или два эпизода пятиминутной окклюзии обеих общих сонных артерии (ОСА) через 5 мин реперфузии, а для посткондиционирования — десять эпизодов десятисекундной окклюзии ОСА через 10 с реперфузии в раннем реперфузионном периоде после ишемии мозга (начало процедуры - через 10 с после начала реперфузии).
Протокол эксперимента включал следующие группы животных (рис. 1):
- № 1 (п = 6) — перевязка ЛСМА и 40-минутное клипи-рование обеих ОСА, определение размера зоны повреждения через 48 часов;
- № 2 (п = 6) — так же, как в группе № 1, но с предшествующим введением эритропоэтина в дозе 2500 Ед/кг;
- № 3 (п = 6) — так же, как в группе № 1, но с предшествующим введением эритропоэтина в дозе 5000 Ед/кг;
- № 4 (п = 6) — так же, как в группе № 1, но с предшествующим однократным ишемическим прекондицио-нированием (1 х 5 мин);
- № 5 (п = 6) — так же, как в группе № 1, но с предшествующим двукратным ишемическим прекондициони-рованием (2 х 5 мин);
- № 6 (п = 5) — так же, как в группе № 1, но с ишемическим посткондиционированием (10 х 10 с) сразу же после восстановления кровотока.
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. Экспериментальная неврология
Определение размера инфаркта через 48 часов
Группа №1 (контрольная)
РЕПЕРФУЗИЯ
ОЛСМА
ЭПО
Группа №2 ■ОУДМ.'ШЦ.Д
Г пяч
КМА
РЕПЕРФУЗИЯ
ЭПО 5,Of
Группа №3
ОЛСМА
РЕПЕРФУЗИЯ"
ПреКон 1
Ж Группа №4
ОЛСМА
РЕПЕРФУЗИЯ"
ПреКон2
ш
■V Группа №5
рИВЙаЩД
ОЛСМА
РЕПЕРФУЗИЯ"
Группа №6
ПостКон
ОЛСМА
РЕПЕРФУЗИЯ"
рис. 1: Протокол эксперимента Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг;
ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ООСА - окклюзия обеих общих сонных артерии;
ОЛСМА - окклюзия левой средней мозговой артерии;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование;
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование;
ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
Статистический анализ данных осуществлялся с помощью программного пакета SPSS 12,0. Для статистической оценки двух независимых выборок использовали критерий Манна-Уитни, а для двух зависимых — критерий Вилкоксона. Результаты представляются в виде точечных диаграмм и диаграмм — «ящики и усы».
Результаты_
Через 48 часов после моделирования фокальной ишемии мозга путем витальной окраски с применение трифенил-тетразолия хлорида выявлялся очаг повреждения в головном мозге, соответствующий бассейну ЛСМА, который распространялся на кору и подкорковые образования. Результат количественной оценки размера инфаркта мозга представлен на рис. 2.
Как видно из рис. 2, введение эритропоэтина в дозе 2500 (группа № 2, р = 0,025) и 5000 Ед/кг (группа № 3, р = 0,004), однократное прекондиционирование (группа № 4, р = 0,02) и посткондиционирование (группа № 6, р = 0,017), привели к достоверному уменьшению размера инфаркта по сравнению с контрольной группой (группа № 1). Однако применение двукратного прекондиционирования (группа № 5, р = 0,465) не приводило к значимому уменьшению повреждения по сравнению с контрольной группой (группа № 1).
Исходно у крыс всех экспериментальных групп не наблюдалось неврологических нарушений, и они имели максимальное количество баллов (18) по шкале Гарсия. Результат
Эндогенная нейропротекция при ишемии мозга
20-
15-
10-
5-
0
Контрольная ЭПО 2,5 ЭПО 5,0 ПреКон 1 ПреКон 2 ПостКон группа
рис. 2: Размер некроза Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг;
ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ООСА - окклюзия обеих общих сонных артерии;
ОЛСМА - окклюзия левой средней мозговой артерии;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование;
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование;
ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
оценки неврологических расстройств на вторые сутки после моделирования ишемии мозга представлен на рис. 3.
После воспроизведения ишемии у крыс контрольной группы возникли неврологические расстройства (медиана — 14,0 баллов). Введение эритропоэтина в дозе 5000 Ед/кг и однократное прекондиционирование значимо (р = 0,010 и р = 0,027, соответственно) уменьшали выраженность неврологического дефицита (медиана — 17,0 и 15,0 баллов соответственно) по сравнению с контрольной группой, а использование эритропоэтина в дозе 2500 Ед/кг значимо
Контрольная ЭПО 2,5 группа
ПреКон 1 ПреКон 2
рис. 3: Неврологический дефицит Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг; ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование (5 мин ишемии -5 мин реперфузии);
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование(два эпизода по схеме «5 мин ишемии - 5 мин реперфузии»); ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
не изменяло восстановление нарушенных функций (медиана — 15,0 баллов по шкале Гарсия, р = 0,097). Степень неврологических нарушений при применении двукратного прекондиционирования (медиана — 15,0 баллов) была недостоверно меньше по сравнению с контрольной группой (р = 0,91). Ишемическое посткондиционирование приводило к статистически не значимому (р = 0,096) восстановлению нарушенных неврологических функций по сравнению с контрольной группой.
Косвенным признаком отека головного мозга является асимметрия полушарий. Оценка степени асимметрии (рис. 4) показала, что введение эритропоэтина в дозировке 5000 Ед./кг, посткондиционирование, двукратное пре-кондиционирование приводят к уменьшению выраженности отека головного мозга по сравнению с контрольной группой (р = 0,016, р = 0,018 и р = 0,018 соответственно), а однократное прекондиционирование и введение эритропоэтина в дозировке 2500 Ед/кг не влияет на выраженность отека мозга (р = 0,055 и р = 0,033 соответственно).
Исходно кровоток во всех группах не отличался от контрольной группы и в среднем составил 50 ± 9,0 см/с. При перевязке ЛСМА и клипировании обеих ОСА происходило снижение систолической линейной скорости, однако кровоток сохранялся на уровне 3,08 ± 0,61 см/с (в среднем для всех групп), вероятно, за счет существования развитой сети коллатерального кровообращения.
На этапе ишемии график кровотока по форме характеризовался низкими показателями систолодиастолической разницы. При снятии клипс кровоток по ОСА восстанавливался, а ЛСМА оставалась перевязанной.
В период реперфузии регистрировали восстановление кровотока во всех группах, однако наблюдался низкий уровень линейных скоростных показателей по сравнению с исходным, что свидетельствует о развитии синдрома постише-мической гипоперфузии. Во всех опытных группах линейные показатели кровотока во время ишемии и на пятой
1.3п
1.2-
1.1-
■1.0
о.а
Контрольная ЭПО 2.5 ЭПО 5.0 ПреКон 1 ПреКон 2 ПостКон группа
рис. 4: Асимметрия полушарий - выраженность отека головного мозга крыс Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг; ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование (5 мин ишемии -5 мин реперфузии);
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование(два эпизода по схеме «5 мин ишемии - 5 мин реперфузии»); ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
таблица 1: Оценка кровотока во всех группах эксперимента
№ группы Систолическая линейная скорость на разных этапах эксперимента; среднее арифметическое и стандартное отклонение, см/с
Исходно Через 30 мин Начало ишемии Конец ишемии Начало реперфу-зии 20 мин после начала реперфу-зии
1 (контрольная) 41 ± 18 37 ± 15 2,8 ± 0,8 2,4 ± 0,8 7,3 ± 2,3 8,1 ± 1,8
2 (ЭПО 2500 ЕД./кг) 43 ± 21 37 ± 10 3,8 ± 1,7 3,1 ± 1,3 10,9 ± 7,0 15,52 ± 3,6*
3 (ЭПО 5000 ЕД./кг) 60 ± 11 38 ± 20 3,2 ± 1,6 2,4 ± 1,1 15,0 ± 4,0* 15,76 ± 6,7*
4(ПреКон 1) 59 ± 15 36 ± 18 2,2 ± 1,8 2,8 ± 1,7 9,0 ± 2,2 17,0 ± 6,9*
5 (ПреКон 2) 48 ± 11 34 ± 17 3,6 ± 2,2 3,4 ± 1,1 14,16 ± 5,8 16,7 ± 7,1*
6(ПостКон) 45 ± 19 36 ± 16 2,7 ± 0,5 2,6 ± 0,9 13,33 ± 3,6 11,6 ± 3,69
Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг; ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование (5 мин ишемии - 5 мин реперфузии);
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование(два эпизода по схеме «5 мин ишемии - 5 мин реперфузии»); ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
Примечание: * - р <0,05 по сравнению с группой № 1.
минуте реперфузии не отличались от контрольной группы (табл. 1).
На 20-й минуте реперфузии в группах, где вводился эрит-ропоэтин по 2500 Ед./кг (15,52 ± 3,6 см/с) или эритропоэтин по 5000 Ед./кг (15,76 ± 6,7 см/с), воспроизводилось однократное (17,0 ± 6,9 см/сек) или двукратное прекондиционирование (16,7 ± 7,1 см/с), выявлены статистически более высокие (р <0,05) показатели кровотока по сравнению с контрольной группой (8,1 ± 1,8 см/с). В группе, где воспроизводилось посткондиционирование, выявлено незначимое повышение уровня систолической линейной скорости (11,6 ± 3,69 см/с) по сравнению с контрольной (8,1 ± 1,8 см/с). Таким образом, применение с защитной целью эритропоэтина в двух дозировках, моделирование прекондиционирования приводили к уменьшению выраженности постишемической гипоперфузии, но применяемые методики не влияли на магистральный кровоток во время ишемии и на 10-й минуте реперфузии.
В табл. 2 представлены данные статистической обработки (уровень значимости) по всем группам. Статистически-значимые показатели выделены жирным шрифтом (значимым считалось р <0,05). Серии экспериментов расположены соответственно степени выявленного защитного эффекта.
таблица 2: Уровень значимости во всех группах по сравнению с контрольной (на основании критерия Манна-Уитни)
Обозначения:
ЭПО 2,5 - эритропоэтин в дозе 2500 Ед./кг; ЭПО 5,0 - эритропоэтин в дозе 5000 Ед./кг;
ПреКон 1 - однократное ишемическое прекондиционирование (5 мин ишемии - 5 мин реперфузии);
ПреКон 2 - двукратное ишемическое прекондиционирование(два эпизода по схеме «5 мин ишемии - 5 мин реперфузии»); ПостКон - ишемическое посткондиционирование.
Примечание: * - р <0,05 по сравнению с группой № 1.
Обсуждение_
«Золотым стандартом» изучения нейропротективных эффектов является оценка инфаркт-лимитирующего эффекта [2]. Все предложенные нейропротективные методы, за исключением двукратного прекондиционирования, способны уменьшить размер некроза мозга, что согласуется с данными литературы [1, 14, 18, 19]. По-видимому, один эпизод окклюзии обеих ОСА вызывает умеренное повреждение, которое способно запустить защитные механизмы. Два эпизода окклюзии обеих ОСА приводят к суммированию повреждений, а не к адаптации. Похожие эффекты были продемонстрированы в работах по изучению кардиопротективного эффекта ишемического пре-кондиционирования [3]. На основании этих данных можно заключить о наличии порога умеренного повреждения. Эти данные могут быть важны при разработке методов интраоперационной защиты мозга человека от ишемии с применением прекондиционирования.
Защитный эффект может проявляться уменьшением размера некроза. При этом причиной защиты может быть влияние на метаболизм нейронов, уменьшение выраженности отека мозга и изменение кровотока в магистральных артериях во время ишемии и реперфузии.
Различные методы эндогенной нейропротекции обладают разными механизмами защиты, что проявляется возможностью влиять на постишемическую гипоперфузию, но не на выраженность отека головного мозга. Это может быть
_ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. Экспериментальная неврология
Эндогенная нейропротекция при ишемии мозга
связано с различной чувствительностью нейронов, глиаль-ных клеток и эндотелиоцитов к ишемии и, соответственно, к адаптации. Постишемическая гипоперфузия развивается из-за повреждения эндотелия и локальной эндотелиаль-ной дисфункции. Отек мозга — из-за повреждения глиаль-ных клеток, которые регулируют ионный баланс и содержание влаги. Вероятно, этим объясняется отсутствие инфаркт-лимитирующего эффекта у двукратного прекон-диционирования, но при этом оно уменьшает выраженность постишемической гипоперфузии и отек мозга. Два эпизода окклюзии обеих ОСА вызывают запуск механизмов адаптации в глиальных клетках и эндотелиоцитах, но, по-видимому, приводят к повреждению нейронов. Напротив, однократное прекондиционирование способно вызвать адаптацию как нейронов, так и эндотелиоцитов и глиальных клеток, приводя к более выраженному защитному эффекту.
Защитные эффекты прекондиционирования и эритропоэ-тина развиваются как за счет непосредственно цитопро-тективного эффекта, так и влияния на постишемическую гипоперфузию. Посткондиционирование оказало меньший защитный эффект — ведь оно проводится, когда ишемия уже состоялась. Посткондиционирование защищает от реперфузионного повреждения и не влияет на циркуля-торные нарушения, которые развиваются во время ишемии и проявляют себя на 20-й минуте реперфузии. Эти данные не согласуются с результатами других авторов [16, 19]. Основной причиной несоответствия является отсутствие сравнения обсуждаемых феноменов в одном исследовании.
Неврологический дефицит способны уменьшить те способы протекции, которые вызывают только выраженную защиту от гибели нейронов, отека и постишемической гипоперфузии.
Таким образом, нами продемонстрирован комплексный нейропротективный эффект раннего пре- и посткондиционирования и раннего введения эритропоэтина при фокальной транзиторной ишемии головного мозга. При сопоставлении различных методов эндогенной нейропро-текции, эритропоэтин продемонстрировал наилучший защитный эффект. Учитывая, что эритропоэтин является разрешенным препаратом и его введение не связано с техническими сложностями либо этическими проблемами, его использование для эндогенной нейропротекции при ишемическом инсульте и защиты от ятрогенной ишемии при операциях на сосудах мозга может быть рассмотрено как наиболее перспективное [7, 10, 14].
Авторы выражают благодарность директору Института экспериментальной медицины ФЦсердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова М.М. Галагудзе за помощь при проведении исследования.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Правительства Санкт-Петербурга для студентов в 2009 г.
Группа Некроз Кровоток на 20-й минуте реперфузии Неврологичес кий дефицит Выраженность отека мозга
ЭПО 5,0 0,003 0,010 0,010 0,016
ПреКон 1 0,020 0,006 0,027 0,337
ЭПО 2,5 0,024 0,006 0,097 0,055
ПостКон 0,017 0,100 0,096 0,018
ПреКон 2 0,465 0,028 0,091 0,018
Список литературы
1. Власов Т.Д., Байса А.Е., Шмонин А.А. и др. Защитный эффект ишемического прекондиционирования при фокальной ишемии головного мозга крысы различной продолжительности. Клиническая патофизиология 2008; 1: 54-57.
2. Власов Т.Д., Коржевский Д.Э., Полякова Е.А. Ишемическая адаптация головного мозга крысы как метод защиты эндотелия от ишемического/реперфузионного повреждения. Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2004. 90: 40-48.
3. Галагудза М.М. Сравнительная оценка кардиопротективной эффективности локальной и дистантной ишемической адаптации миокарда. Дис. ... канд. мед. наук. СПб, 2001.
4. Захаров Ю.М. Негемопоэтические функции эритропоэтина. Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова 2007; 93: 592-608.
5. Строев С.А., Самойлов М.О. Эндогенные антиоксиданты и гипоксическая толерантность мозга. СПб: Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, 2006.
6. Dirnagl U., MeiselA. Endogenous neuroprotection: mitochondria as gateways to cerebral preconditioning? Neuropharmacology 2008; 55: 334-344.
7. Ehrenreich H. Erythropoietin therapy for acute stroke is both safe and beneficial. Mol. Med. 2002; 8: 495-505.
8. Garcia J. H., Wagner S., Liu K.-F., Hu X. -J. Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion: statistical validation. Stroke 1995; 26: 627-635.
9. Gross E.R., Gross G.J. Ligand triggers of classical preconditioning and postconditioning. Cardiovasc. Res. 2006; 70: 212-221.
10. Erythropoietin and the nervous system novel therapeutic options for neuroprotection (ed. A. Hoke) NY: Springer, 2006.
11. Labiche L.A., Grotta J.C. Clinical trials for cytoprotection in stroke. NeuroRx: The Journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics 2004; 1: 46-70.
12. Leconte et al. Delayed hypoxic postconditioning protects against cerebral ischemia in the mouse, Stroke 2009; 40: 3349-3355.
13. Malhotra S., Savitz S.I., Ocava L., Rosenbaum D.M. Ischemic preconditioning is mediated by erythropoietin through PI-3 kinase signaling in an animal model of transient ischemic attack. J. Neurosci. Res. 2006; 83: 19-27.
14. Minnerup J. The efficacy of erythropoietin and its analogues in animal stroke models: a meta-analysis. Stroke 2009; 40: 3113-3120.
15. Pignataro G., Scorziello A., Di Renzo G., Annunziato L. Post-ischemic brain damage: effect of ischemic preconditioning and post-conditioning and identification of potential candidates for stroke therapy. FEBS J. 2009; 276: 46-57.
16. Ren C., Gao X., Niu G. et al. Delayed Postconditioning protects against focal ischemic brain injury in rats. PLoS ONE 2008; 3 (12): 1-12.
17. Wang J.Y., Shen J., Gao Q. et al. Ischemic postconditioning protects against global cerebral ischemia/reperfusion-induced injury in rats. Stroke 2008; 39: 983-990.
18. Zhao H, Sapolsky R.M., Steinberg G.K. Interrupting reperfusion as a stroke therapy: ischemic postconditioning reduces infarct size after focal ischemia in rats. J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2006; 26: 1114-1121.
19. Zhao H. Ischemic postconditioning as a novel avenue to protect against brain injury after stroke. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2009; 29: 873-885.
Endogenous neuroprotection during focal brain ischemia in rats: erythropoietin,
ischemic pre- and postconditioning
A.A. Shmonin, I.Y. Panov, A.V. Simanenkova, M.S. Prosvirnina, S.S. Chekanov, E.V. Melnikova, T.D.Vlasov
Saint-Petersburg I.P. Pavlov State Medical University; V.A. Almazov Federal Centre of Heart, Blood and Endocrinology; Institute of Experimentsl Medicine, Russian Academy of Medical Sciences (Saint-Petersburg)
Key words: focal brain ischemia, stroke, necrosis, preconditioning, postconditioning, erythropoietin, neuroprotection
The aim of the present study was to investigate neuroprotective effects of erythropoietin (EPO), and ischemic pre- and postconditioning in a rat model of focal cerebral ischemia. Adult male Wistar rats were subjected to a 40-min bilateral common carotid artery (CCA) occlusion and permanent ligation of the cortical branch of the middle cerebral artery (MCA). Preconditioning protocol consisted of either one or two episodes of 5-min CCA occlusion with 5-min reperfusion prior to test ischemia (PreCon 1 and PreCon 2). Postconditioning (PostCon) protocol comprised 10 episodes of 10-s CCA occlusion followed by 10-s reperfusion intervals. After modelling of ischemia, brain infarct occurred predominantly in the left temporal cortex. EPO administration at
doses of 2500 and 5000 U/kg 30 minutes prior to ischemia, PreCon 1 and PostCon reduced significantly the infarct size (p < 0.05) compared to controls. EPO at dose of 5000 U/kg reduced the severity of neurological deficit (p<0.05). EPO at both doses, PreCon 1 and PreCon 2 were shown to ameliorate postischemic cerebral blood flow. Brain edema was significantly smaller in the EPO arm at dose of 5000 U/kg, and in PreCon 2 and PostCon groups. Thus, PreCon and PostCon, as well as prior administration of EPO result in neuroprotective effect in focal cerebral ischemia, and EPO has a dose-dependent protective effect. EPO and PreCon reduce the severity of postischemic hypoperfusion.
_ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ. Экспериментальная неврология
Эндогенная нейропротекция при ишемии мозга
Контактный адрес: Шмонин Алексей Андреевич - ст. лаб. каф. неврологии с клиникой СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, мл. науч. сотр. Института экспериментальной медицины Федерального центра сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова. Санкт-Петербург 197022, ул. Льва Толстого, д. 6/8. Тел.: +7 (921) 356-81-36; факс: +7 (812) 234-16-25; e-mail: [email protected]
И.Ю. Панов - ст. лаб. кафедры неврологии с клиникой СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;
А.В. Симаненкова - студ. V курса СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;
М.С. Просвирнина - студ. V курса СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;
С.С. Чеканов - студ. VI курса СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;
Е.В. Мельникова - докт. мед. наук, проф. кафедры неврологии с клиникой СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;
Т.Д. Власов - докт. мед. наук, проф., зав. кафедры патофизиологии СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова (Санкт-Петербург)
