rmtОбщая реаниматологияGeneral Reanimatology1813-97792411-7110FSBI "SRIGR" RAMS10.15360/1813-9779-2024-2-65-69rmt-2364Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESОценка нейропротективных свойств анестетиков на моделях повреждения мозгаNueroprotection by Anesthetics in Brain Injury ModelsБочарниковА. Д.BocharnikovA. D.

Алексей Дмитриевич Бочарников

119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

Alexey D. Bocharnikov

8 Trubetskaya Str., Bldg. 2, 119991 Moscow

balex5000@yandex.ruБоеваЕ. А.BoevaE. A.

Екатерина Александровна Боева - ведущий научный сотрудник.

107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Ekaterina A. Boeva

25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

eboeva@fnkcrr.ruМиловановаМ. А.MilovanovaM. A.

Марина Алексеевна Милованова

107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Marina A. Milovanova

25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

milomara@mail.ruАнтоноваВ. В.AntonovaV. V.

Виктория Витальевна Антонова

107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Victoria V. Antonova

25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

vantonova@fnkcrr.ruЯкуповаЭ. И.YakupovaE. I.

Эльмира Ильдаровна Якупова

119992, Москва, ул. Ленинские Горы, д. 1 стр. 40

Elmira I. Yakupova

1 Leninskie gory, Bldg 40, 119992 Moscow

elmira.yaku@gmail.comГречкоА. В.GrechkoA. V.

Андрей Вячеславович Гречко

107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Andrey V. Grechko

25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

avgrechko@fnkcrr.ruПервый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава РоссииРоссияI.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of RussiaRussian FederationФедеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологииРоссияFederal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and RehabilitologyRussian FederationНИИ Физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияA.N. Belozersky Research Institute of Physical and Chemical Biology, M.V. Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2024250420242026569Copyright © Бочарников А.Д., Боева Е.А., Милованова М.А., Антонова В.В., Якупова Э.И., Гречко А.В., 20242024Бочарников А.Д., Боева Е.А., Милованова М.А., Антонова В.В., Якупова Э.И., Гречко А.В.Bocharnikov A.D., Boeva E.A., Milovanova M.A., Antonova V.V., Yakupova E.I., Grechko A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.reanimatology.com/rmt/article/view/2364Цель исследования

Цель исследования. Сравнить эффект севофлурана и хлоралгидрата на неврологический статус и объем повреждения головного мозга в моделях черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и фотоиндуцированного тромбоза (ФТ), приводящего к фокальному ишемическому инсульту (ИИ).

Материалы и методы

Материалы и методы. Эксперименты выполнили на беспородных крысах Wistar весом 250–300 г (n=43). Выделили 4 группы: группу ИИ+Севофлуран (ИИСЕВ) (n=10), группу ИИ+Хлоралгидрат (ИИХГ) (n=10), группу ЧМТ+Севофлуран (ЧМТСЕВ) (n=13), группу ЧМТ+Хлоралгидрат (ЧМТХГ) (n=10). Использовали модель ФТ с применением красителя Rose Bengal (RB), моделирование ЧМТ проводили в соответствии с методом дозированного контузионного повреждения открытого мозга.

Результаты

Результаты. По данным МРТ отметили уменьшение объема повреждения мозга (мм³) у крыс в группе ЧМТСЕВ по сравнению с группой ЧМТХГ (19±5 против 60±5, p<0,0001); в группе ИИСЕВ по сравнению с группой ИИХГ (9,8±1,5 против 21,5±2, p=0,0016). Кроме того, при сравнении групп ИИСЕВ и ИИХГ выявили значимые различия количества баллов протокольной оценки неврологического статуса на 14-е сутки (11,4±1,8 против 4,9±2,6, p<0,0001).

Заключение

Заключение. Учитывая полученные данные, рекомендуем внимательно подходить к выбору наркозных условий для моделирования ишемического инсульта и черепно-мозговой травмы на животных. В частности, учитывать нейропротекторный эффект севофлурана в модели ФТ и ЧМТ.

The aim of the study was to compare the effect of sevoflurane and chloral hydrate on the neurological status and volume of brain damage after trauma and ischemia in experimental models of traumatic brain injury (TBI) and focal ischemic stroke (IS) induced by photothrombosis (PT).

Materials and methods

Materials and methods. The experiments were performed on mongrel Wistar rats weighing 250–300 g (N=43). There were 4 groups: the Ischemia + Sevoflurane group (ISSEV) (N=10), the Ischemia + Chloral hydrate group (ISCH) (N=10), TBI + Sevoflurane group (TBISEV) (N=13), and TBI+Chloral hydrate group (TBICH) (N=10). Ischemic brain damage was modelled using Rose Bengal (RB) dye-induced PT, and TBI was modelled using mechanical force-induced concussion.

Results

Results. MRI findings indicate lower volumes of brain damage (mm³) in rats from TBISEV group compared with the TBICH group (19±5 vs. 60±5, P<0.0001), and in the ISSEV group compared with the ISCH group (9.8±1.5 vs. 21.5±2, P=0.0016). Moreover, there was a significant difference between ISSEV and ISCH groups based on the protocol assessment of neurological status on day 14 with higher scores in ISSEV (11.4±1.8 vs. 4.9±2.6, P<0.0001).

Conclusion

Conclusion. Taking into account the data obtained, we recommend a careful choice of anesthesia when modeling ischemic stroke and traumatic brain injury in animals. In particular, the neuroprotective effect of sevoflurane should be taken into account in the PT and TBI models.

нейропротекцияанестетикифотоиндуцированный ишемический инсультмодель черепно-мозговой травмымодели повреждения мозгасевофлуранхлоралгидратneuroprotectionanestheticsphotoinduced ischemic strokeTBI modelbrain injury modelssevofluranechloral hydrateReferencesZhao Q., Zhang J., Li Huije, Li Hongru, Xie F. Models of traumatic brain injury-highlights and drawbacks. Front Neurol. 2023; 14: 1151660. DOI: 10.3389/fneur.2023.1151660.Zhao Q., Zhang J., Li Huije, Li Hongru, Xie F. Models of traumatic brain injury-highlights and drawbacks. Front Neurol. 2023; 14: 1151660. DOI: 10.3389/fneur.2023.1151660.Zhang D. E.W, Zhang S. R., Kim H. A., Sobey C. G., De Silva T. M. The photothrombotic model of ischemic stroke. Methods Mol Biol. 2024; 2746: 225–235. DOI: 10.1007/9781-0716-3585-8_18. PMID: 38070093.Zhang D. E.W, Zhang S. R., Kim H. A., Sobey C. G., De Silva T. M. The photothrombotic model of ischemic stroke. Methods Mol Biol. 2024; 2746: 225–235. DOI: 10.1007/9781-0716-3585-8_18. PMID: 38070093.Romanova G. A., Shakova F. M., Kovaleva O. I., Pivovarov V. V., Khlebnikova N. N., Karganov M. Y. Relationship between changes in rat behavior and integral biochemical indexes determined by laser correlation spectroscopy after photothrombosis of the prefrontal cortex. Bull Exp Biol Med. 2004; 137 (2): 135–138. (in Eng.&Rus.). DOI: 10.1023/b:bebm.0000028122.10795.fc. PMID: 15273757.Romanova G. A., Shakova F. M., Kovaleva O. I., Pivovarov V. V., Khlebnikova N. N., Karganov M. Y. Relationship between changes in rat behavior and integral biochemical indexes determined by laser correlation spectroscopy after photothrombosis of the prefrontal cortex. Bull Exp Biol Med. 2004; 137 (2): 135–138. (in Eng.&Rus.). DOI: 10.1023/b:bebm.0000028122.10795.fc. PMID: 15273757.Silachev D. N., Boeva E. A., Yakupova E. I., Milovanova M. A., Varnakova L. A., Kalabushev S. N., Antonova V. V., et al. Positive neuroprotective effect of argon inhalation after photochemically induced ischemic stroke model in rats. Bull Exp Biol Med. 2023; 176 (2): 143–149. DOI: 10.1007/s10517-024-05984-6. PMID: 38189873.Silachev D. N., Boeva E. A., Yakupova E. I., Milovanova M. A., Varnakova L. A., Kalabushev S. N., Antonova V. V., et al. Positive neuroprotective effect of argon inhalation after photochemically induced ischemic stroke model in rats. Bull Exp Biol Med. 2023; 176 (2): 143–149. DOI: 10.1007/s10517-024-05984-6. PMID: 38189873.Antonova V. V., Silachev D. N., Ryzhkov I. A., Lapin K. N., Kalabushev S. N., Ostrova I. V., Varnakova L. A., et al. Threehour argon inhalation has no neuroprotective effect after open traumatic brain injury in rats. Brain Sci. 2022; 12 (7): 920. DOI: 10.3390/brainsci12070920. PMID: 35884727.Antonova V. V., Silachev D. N., Ryzhkov I. A., Lapin K. N., Kalabushev S. N., Ostrova I. V., Varnakova L. A., et al. Threehour argon inhalation has no neuroprotective effect after open traumatic brain injury in rats. Brain Sci. 2022; 12 (7): 920. DOI: 10.3390/brainsci12070920. PMID: 35884727.Turovsky E. A., Golovicheva V. V., Varlamova E. G., Danilina T. I., Goryunov K. V., Shevtsova Y. A., Pevzner I. B., et al. Mesenchymal stromal cell-derived extracellular vesicles afford neuroprotection by modulating PI3K/AKT pathway and calcium oscillations. Int J Biol Sci. 2022; 18 (14): 5345–5368. DOI: 10.7150/ijbs.73747. PMID: 36147480.Turovsky E. A., Golovicheva V. V., Varlamova E. G., Danilina T. I., Goryunov K. V., Shevtsova Y. A., Pevzner I. B., et al. Mesenchymal stromal cell-derived extracellular vesicles afford neuroprotection by modulating PI3K/AKT pathway and calcium oscillations. Int J Biol Sci. 2022; 18 (14): 5345–5368. DOI: 10.7150/ijbs.73747. PMID: 36147480.Haruwaka K., Ying Y., Liang Y., Umpierre A. D., Yi M.-H., Kremen V., Chen T., et al. Microglia enhance post-anesthesia neuronal activity by shielding inhibitory synapses. Nat Neurosci. 2024 Jan 4. DOI: 10.1038/s41593-023-01537-8. PMID: 38177340.Haruwaka K., Ying Y., Liang Y., Umpierre A. D., Yi M.-H., Kremen V., Chen T., et al. Microglia enhance post-anesthesia neuronal activity by shielding inhibitory synapses. Nat Neurosci. 2024 Jan 4. DOI: 10.1038/s41593-023-01537-8. PMID: 38177340.Ward-Flanagan R., Dickson C. T. Intravenous chloral hydrate anesthesia provides appropriate analgesia for surgical interventions in male Sprague-Dawley rats. PLoS ONE. 2023; 18 (6): e0286504.DOI: 10.1371/journal.pone.0286504. PMID: 37352248.Ward-Flanagan R., Dickson C. T. Intravenous chloral hydrate anesthesia provides appropriate analgesia for surgical interventions in male Sprague-Dawley rats. PLoS ONE. 2023; 18 (6): e0286504.DOI: 10.1371/journal.pone.0286504. PMID: 37352248.Navarro K. L., Huss M., Smith J. C., Sharp P., Marx J. O., Pacharinsak C. Mouse anesthesia: the art and science. ILAR J. 2021; 62 (1–2): 238–273. DOI: 10.1093/ilar/ilab016. PMID: 34180990.Navarro K. L., Huss M., Smith J. C., Sharp P., Marx J. O., Pacharinsak C. Mouse anesthesia: the art and science. ILAR J. 2021; 62 (1–2): 238–273. DOI: 10.1093/ilar/ilab016. PMID: 34180990.Li J., Wang K., Liu M., He J., Zhang H., Liu H. Dexmedetomidine alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury via inhibiting autophagy through PI3K/Akt/mTOR pathway. J Mol Histol. 2023; 54 (3): 173–181. DOI: 10.1007/s10735023-10120-1. PMID: 37186301.Li J., Wang K., Liu M., He J., Zhang H., Liu H. Dexmedetomidine alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury via inhibiting autophagy through PI3K/Akt/mTOR pathway. J Mol Histol. 2023; 54 (3): 173–181. DOI: 10.1007/s10735023-10120-1. PMID: 37186301.Silachev D. N., Usatikova E. A., Pevzner I. B., Zorova L. D., Babenko V. A., Gulyaev M. V., Pirogov Y. A., et al. Effect of anesthetics on efficiency of remote ischemic preconditioning. Biochemistry (Mosc). 2017; 82 (9): 1006–1016. DOI: 10.1134/S0006297917090036. PMID: 28988529.Silachev D. N., Usatikova E. A., Pevzner I. B., Zorova L. D., Babenko V. A., Gulyaev M. V., Pirogov Y. A., et al. Effect of anesthetics on efficiency of remote ischemic preconditioning. Biochemistry (Mosc). 2017; 82 (9): 1006–1016. DOI: 10.1134/S0006297917090036. PMID: 28988529.Wang Zhongyu., Wang Z., Wang A., Li J., Wang J., Yuan J., Wei X., et al. The neuroprotective mechanism of sevoflurane in rats with traumatic brain injury via FGF2. J Neuroinflammation. 2022; 19 (1): 51. DOI: 10.1186/s12974-02102348-z. PMID: 35177106.Wang Zhongyu., Wang Z., Wang A., Li J., Wang J., Yuan J., Wei X., et al. The neuroprotective mechanism of sevoflurane in rats with traumatic brain injury via FGF2. J Neuroinflammation. 2022; 19 (1): 51. DOI: 10.1186/s12974-02102348-z. PMID: 35177106.Manu D. R., Slevin M., Barcutean L., Forro T., Boghitoiu T., Balasa R. Astrocyte involvement in blood-brain barrier function: a critical update highlighting novel, complex, neurovascular interactions. Int J Mol Sci. 2023; 24 (24): 17146. DOI: 10.3390/ijms242417146. PMID: 38138976.Manu D. R., Slevin M., Barcutean L., Forro T., Boghitoiu T., Balasa R. Astrocyte involvement in blood-brain barrier function: a critical update highlighting novel, complex, neurovascular interactions. Int J Mol Sci. 2023; 24 (24): 17146. DOI: 10.3390/ijms242417146. PMID: 38138976.Liang T.-Y., Peng S.-Y., Ma M., Li H.-Y., Wang Z., Chen G. Protective effects of sevoflurane in cerebral ischemia reperfusion injury: a narrative review. Med Gas Res. 2021; 11 (4): 152–154. DOI: 10.4103/2045-9912.318860. PMID: 34213497.Liang T.-Y., Peng S.-Y., Ma M., Li H.-Y., Wang Z., Chen G. Protective effects of sevoflurane in cerebral ischemia reperfusion injury: a narrative review. Med Gas Res. 2021; 11 (4): 152–154. DOI: 10.4103/2045-9912.318860. PMID: 34213497.Kokubun H., Jin H., Komita M., Aoe T. Conflicting actions of inhalational anesthetics, neurotoxicity and neuroprotection, mediated by the unfolded protein response. Int J Mol Sci. 2020; 21 (2): 450. DOI: 10.3390/ijms21020450. PMID: 31936788.Kokubun H., Jin H., Komita M., Aoe T. Conflicting actions of inhalational anesthetics, neurotoxicity and neuroprotection, mediated by the unfolded protein response. Int J Mol Sci. 2020; 21 (2): 450. DOI: 10.3390/ijms21020450. PMID: 31936788.Chen S., Lotz C., Roewer N., Broscheit J. A. Comparison of volatile anesthetic-induced preconditioning in cardiac and cerebral system: molecular mechanisms and clinical aspects. Eur J Med Res. 2018; 23 (1): 10. DOI: 10.1186/s40001-0180308-y. PMID: 29458412.Chen S., Lotz C., Roewer N., Broscheit J. A. Comparison of volatile anesthetic-induced preconditioning in cardiac and cerebral system: molecular mechanisms and clinical aspects. Eur J Med Res. 2018; 23 (1): 10. DOI: 10.1186/s40001-0180308-y. PMID: 29458412.Боева Е. А., Силачев Д. Н., Якупова Э. И., Милованова М. А., Варнакова Л. А., Калабушев С. Н., Денисов С. О., с соавт. Изучение нейропротективного эффекта ингаляции аргон-кислородной смеси после фотоиндуцированного ишемического инсульта. Общая реаниматология. 2023; 19 (3): 46–53. DOI: 10.15360/1813-9779-2023-3-46-53.Boeva E. A., Silachev D. N., Yakupova E. I., Milovanova M. A., Varnakova L. A., Kalabushev S. N., Denisov S. O., et al. Experimental study of the neuroprotective properties of inhaled argon-oxygen mixture in a photoinduced ischemic stroke model. General Reanimatology=Obshchaya Reanimatologya. 2023; 19 (3): 46–53. (in Russ.&Eng.). DOI: 10.15360/1813-9779-2023-3-46-53.Altay O., Suzuki H., Altay B. N., Calisir V., Tang J., Zhang J. H. Isoflurane versus sevoflurane for early brain injury and expression of sphingosine kinase 1 after experimental subarachnoid hemorrhage. Neurosci Lett. 2020; 733: 135142. DOI: 10.1016/j.neulet.2020.135142. PMID: 32522601.Altay O., Suzuki H., Altay B. N., Calisir V., Tang J., Zhang J. H. Isoflurane versus sevoflurane for early brain injury and expression of sphingosine kinase 1 after experimental subarachnoid hemorrhage. Neurosci Lett. 2020; 733: 135142. DOI: 10.1016/j.neulet.2020.135142. PMID: 32522601.Zhu Y., Zhou H.-S., Chen D.-Q., Zhou D., Zhao N., Xiong L.L., Deng I., et al. New progress of isoflurane, sevoflurane and propofol in hypoxic-ischemic brain injury and related molecular mechanisms based on p75 neurotrophic factor receptor. Ibrain. 2021; 7 (2): 132–140. DOI: 10.1002/j.27692795.2021.tb00075.x. PMID: 37786902.Zhu Y., Zhou H.-S., Chen D.-Q., Zhou D., Zhao N., Xiong L.L., Deng I., et al. New progress of isoflurane, sevoflurane and propofol in hypoxic-ischemic brain injury and related molecular mechanisms based on p75 neurotrophic factor receptor. Ibrain. 2021; 7 (2): 132–140. DOI: 10.1002/j.27692795.2021.tb00075.x. PMID: 37786902.Zhang H., Zhang Z., Guo T., Chen G., Liu G., Song Q., Li G., et al. Annexin A protein family: focusing on the occurrence, progression and treatment of cancer. Front Cell Dev Biol. 2023; 11: 1141331. DOI: 10.3389/fcell.2023.1141331. PMID: 36936694.Zhang H., Zhang Z., Guo T., Chen G., Liu G., Song Q., Li G., et al. Annexin A protein family: focusing on the occurrence, progression and treatment of cancer. Front Cell Dev Biol. 2023; 11: 1141331. DOI: 10.3389/fcell.2023.1141331. PMID: 36936694.Черпаков Р. А., Гребенчиков О. А. Влияние концентрации хлорида лития на его нейропротекторные свойства при ишемическом инсульте у крыс. Общая реаниматология. 2021; 17 (5): 101–110. DOI: 10.15360/1813-97792021-5-101-110.Cherpakov R. A., Grebenshchikov O. A. Effect of lithium chloride concentration on its neuroprotective properties in ischemic stroke in rats. General Reanimatology=Obshchaya Reanimatologya. 2021; 17 (5): 101–110. (in Russ.&Eng.). DOI: 10.15360/1813-97792021-5-101-110.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.