Оценка нейропротективных свойств анестетиков на моделях повреждения мозга

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. 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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.