Виктория Витальевна Антонова
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Viktoriya V. Antonova
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Дмитрий Владимирович Куйдин
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Dmitry V. Kuidin
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Екатерина Александровна Боева
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Ekaterina A. Boeva
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Ростислав Александрович Черпаков
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Rostislav A. Cherpakov
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Максим Алексеевич Любомудров
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Maxim A. Lyubomudrov
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Зоя Ивановна Цоколаева
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Zoya I. Tsokolaeva
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Сергей Николаевич Калабушев
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Sergey N. Kalabushev
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Черепно-мозговая травма (ЧМТ) остается одной из ведущих причин инвалидизации, а существующие подходы к нейропротекции обладают ограниченной эффективностью. Инертный газ криптон рассматривается как перспективный нейропротектор, однако данные о его действии при ЧМТ и на компоненты нейроваскулярной единицы (НВЕ) ограничены.
Цель. Оценить нейропротективный потенциал криптона при ЧМТ у крыс in vivo и при кислородно-глюкозной депривации (КГД) культур клеток НВЕ in vitro.
Материалы и методы. В эксперимент включили 48 крысы линии Wistar, распределенные в 3 группы: ЛО (ложная операция), ЧМТ (N₂/O₂ 70/30 %), ЧМТ + iKr (Kr/O₂ 70/30 %). Применяли модель дозированного контузионного повреждения открытого мозга. На 14-е сутки оценивали неврологический дефицит (тест постановки конечности на опору), объем повреждения головного мозга (Т2-взвешенные МР-срезы), морфологические изменения (окраска гематоксилин-эозин) и экспрессию GFAP и Caspase-3 (флюоресцентная иммуногистохимия, ИГХ). мРНК IL-1β, IL-6 и TNF-α в зоне повреждения определяли методом ПЦР. In vitro исследовали влияние прекондиционирования криптоном (Kr/O₂ 79/21 %, 24 ч) на выживаемость клеток нейронального происхождения (SH-SY5Y), глиального происхождения (C6) и эндотелия сосудов (Ea.Hy926) при КГД (4–6 ч).
Результаты. При моделировании ЧМТ развивался выраженный неврологический дефицит 2,5 (2; 5,25) балла, сопровождающийся большим объемом повреждения мозга 33 (28; 39) мм³. Ингаляция криптона приводила к уменьшению очага повреждения до 18 (15; 26) мм³ и ускоряла восстановление сенсомоторных функций: с 7-х суток показатели в группе ЧМТ + iKr были статистически значимо лучше, чем в группе ЧМТ, и к 14-м суткам приближались к значениям показателей группы ЛО. В группе ЧМТ + iKr содержание IL-1β и TNF-α в поврежденном полушарии уменьшалось примерно на 50 % относительно группы ЧМТ, оставаясь выше, чем в группе ЛО, а изменения IL-6 были незначимы. Гистологически в группе ЧМТ + iKr обнаружили менее выраженные отек вещества мозга, спонгиоз и нейрональную дегенерацию. При ИГХ анализе выявили тенденцию к более выраженному реактивному глиозу (GFAP) без различий по Caspase-3. In vitro прекондиционирование криптоном в условиях КГД не улучшало выживаемость нейрональных, глиальных и эндотелиальных клеток.
Заключение. Криптон оказывал выраженное нейропротективное действие при экспериментальной ЧМТ у крыс, уменьшая неврологический дефицит, объем структурного повреждения и выраженность воспалительного ответа. Отсутствие защитного эффекта в клеточных моделях НВЕ подчеркивает существенную роль системных и межклеточных взаимодействий в реализации нейропротекции криптона и необходимость дальнейших исследований механизмов его действия и оптимальных режимов применения.
Traumatic brain injury (TBI) remains one of the leading causes of disability, and current approaches to neuroprotection have limited efficacy. The inert gas krypton is considered a promising neuroprotective agent; however, data on its effects in TBI and on components of the neurovascular unit (NVU) are limited.
Objective. To evaluate the neuroprotective potential of krypton in rats with traumatic brain injury (TBI) in vivo and in NVU cell cultures subjected to oxygen-glucose deprivation (OGD) in vitro.
Materials and Methods. The study included 48 Wistar rats divided into 3 groups: SO (sham operated), TBI (N₂/O₂ 70/30 %), and TBI + iKr (Kr/O₂ 70/30 %). A model of controlled open brain contusion injury was used. On day 14, we assessed neurological deficits (limb placing test, LPT), the extent of brain injury (T2-weighted MRI slices), morphological changes (hematoxylin-eosin staining), and the expression of GFAP and Caspase-3 (fluorescent immunohistochemistry, IHC). IL-1β, IL-6, and TNF-α mRNA levels in the injury zone were determined by PCR. In vitro studies investigated the effect of krypton preconditioning (Kr/O₂ 79/21 %, 24 h) on the survival of neuronal (SH-SY5Y), glial (C6), and vascular endothelial (Ea.Hy926) cells during OGD (4–6 h).
Results. A significant neurological deficit of 2.5 (2; 5.25) scores was determined by the TBI modeling accompanied by a large volume of brain damage of 33 (28; 39) mm³. Krypton inhalation led to a reduction in the lesion volume to 18 (15; 26) mm³ and accelerated the recovery of sensorimotor functions: starting on day 7, the indicators in the TBI + iKr group were statistically significantly better than in the TBI group, and by day 14, they approached the values of the SO (control) group. In the TBI + iKr group, IL-1β and TNF-α levels in the affected hemisphere were nearly 50% lower than in the TBI group, while remaining higher than in the SO group; changes in IL-6 levels were insignificant. Histologically, less significant cerebral edema, spongiosis, and neuronal degeneration were observed in the TBI + iKr group. Immunohistochemical analysis revealed a trend toward more pronounced reactive gliosis (GFAP) with no differences in Caspase-3. In vitro, krypton preconditioning under OGD conditions did not improve the survival of neuronal, glial, and endothelial cells.
Conclusion. Krypton exerted significant neuroprotective effect in experimental TBI in rats, reducing neurological deficits, the extent of structural damage, and the severity of the inflammatory response. The absence of a protective effect in NVU cellular models underscores the essential role of systemic and intercellular interactions in the neuroprotective action of krypton and warrants further research into its mechanisms of action and dosing optimization.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.