Нейропротективные свойства ингаляционной аргон-кислородной смеси после фотоиндуцированного ишемического инсульта

Цель исследования — изучение воздействия трехкратной 60-минутной ингаляции аргон-кислородной смеси (Ar 70%/O₂ 30%) на степень неврологического дефицита, размер повреждения мозга, клеточные реакции, а также содержание цитокинов у крыс после фотохимически индуцированного инсульта.

Материалы и методы. В эксперименте использовали 21 самца крыс линии Wistar массой 250–300 г, которых случайным образом распределили на три группы: контрольная группа с ишемией + ингаляция N₂ 70%/O₂ 30% (группа «Ишемия», n=10); опытная группа с ишемией + ингаляция Ar 70%/O₂ 30% (группа «Ишемия + iAr», n=8); и группа ложнооперированных животных (группа «ЛО», n=3). Неврологический статус оценивали на протяжении 14 дней с использованием теста «Постановка конечности на опору». Через 14 дней после ишемии проводили магнитно-резонансную томографию (МРТ), гистологический и иммуногистохимический анализы, выделяли РНК из ткани мозга и определяли экспрессию генов цитокинов с помощью обратной транскрипции-ПЦР.

Результаты. Получили статистически значимые различия при оценке в тесте ПКО между группой Ишемия и группой Ишемия + iAr на 3-и (7,3 [5,3; 10,4] против 9,9 [10,2; 13,2], р=0,045) и 7-е (8,0 [7,3; 9,2] против 10,0 [9,0; 11,5], р=0,027)) сутки после моделирования инсульта. Объем ишемии по данным МРТ статистически значимо различался между группами (группа Ишемия + iAr 12,5 [8,5; 17,4] мм³ и группа Ишемия 21,0 [17,5; 22,68] мм³, р=0,01). Уровни экспрессии генов провоспалительных цитокинов оказались статистически значимо ниже после воздействия аргон-кислородной смеси (IL-1β: группа Ишемия + iAr 205 [175,5; 247,5] vs группа Ишемия 328,5 [299; 347,5], p=0,001; TNF: группа Ишемия + iAr 110,5 [93,5; 113] vs группа Ишемия 149,5 [126,5; 176,5], p=0,001).

Заключение. Таким образом, трехкратная 60-минутная ингаляция аргон-кислородной смеси (Ar 70%/O₂ 30%) после фотохимически вызванного инсульта уменьшает степень неврологических нарушений, изменяет уровень экспрессии генов провоспалительных цитокинов и оказывает влияние на клеточные реакции.

1. Острова И. В., Бабкина А. С., Любомудров М. А., Гречко А. В., Голубев А. М. Применение фотохимического тромбоза для мо- делирования ишемического инсульта (обзор). Общая реаниматология. 2023; 19 (3): 54–65. DOI: 10.15360/1813-9779-2023-3-54-65.

2. Cipriani R., Domerq M., Martín A., Matute C. Role of microglia in stroke. Adv Neurobiol. 2024; 37: 405–422. DOI: 10.1007/978-3-031-55529-9_23. PMID: 39207705.

3. Bitar L., Puig B., Oertner T. G., Dénes Á., Magnus T. Changes in neuroimmunological synapses during cerebral ischemia. Transl Stroke Res. 2024. DOI: 10.1007/s12975-024-01286-1. PMID: 39103660.

4. Grinchevskaya L. R., Salikhova D. I., Silachev D. N., Goldshtein D. V. Neural and glial regulation of angiogenesis in CNS in ischemic stroke. Bull Exp Biol Med. 2024. DOI: 10.1007/s10517-024-06219-4. PMID: 39266920.

5. Hakon J., Quattromani M. J., Sjölund C., Talhada D., Kim B., Moyanova S., Mastroiacovo F., et al. Inhibiting metabotropic glutamate receptor 5 after stroke restores brain function and connectivity. Brain. 2024; 4; 147 (1): 186–200. DOI: 10.1093/brain/awad293. PMID: 37656990.

6. Takahashi S. Metabolic contribution and cerebral blood flow regulation by astrocytes in the neurovascular unit. Cells. 2022; 11 (5): 813. DOI: 10.3390/cells11050813. PMID: 35269435.

7. Pinto M. J., Ragozzino D., Bessis A., Audinat E. Microglial modulation of synaptic maturation, activity, and plasticity. Adv Neurobiol. 2024; 37: 209–219. DOI: 10.1007/978-3-031-55529-9_12. PMID: 39207694.

8. Guffart E., Prinz M. Evolution of microglia. Adv Neurobiol. 2024; 37: 39–51. DOI: 10.1007/978-3-031-55529-9_3. PMID: 39207685.

9. Knezic A., Budusan E., Saez N. J., Broughton B. R.S., Rash L. D., King G. F., Widdop R. E., et al. Hi1a improves sensorimotor deficit following endothelin-1-induced stroke in rats but does not improve functional outcomes following filament-induced stroke in mice. ACS Pharmacol Transl Sci. 2024; 7 (4): 1043–1054. DOI: 10.1021/acsptsci.3c00328. PMID: 38638162.

10. Jia J., Yang L., Chen Y., Zheng L., Chen Y., Xu Y., Zhang M. The role of microglial phagocytosis in ischemic stroke. Front Immunol. 2022; 12: 790201. DOI: 10.3389/fimmu.2021.790201. PMID: 35082781.

11. Zhu H., Hu S., Li Y., Sun Y., Xiong X., Hu X., Chen J., et al. Interleukins and ischemic stroke. Front Immunol. 2022; 13: 828447. DOI: 10.3389/fimmu.2022.828447. PMID: 35173738.

12. Yuan S., Lin A., He Q.Q., Burgess S., Larsson S. C. Circulating interleukins in relation to coronary artery disease, atrial fibrillation and ischemic stroke and its subtypes: a two-sample Mendelian randomization study. Int J Cardiol. 2020; 313: 99–104. DOI: 10.1016/j.ijcard.2020.03.053. PMID: 32223966.

13. Kong X., Gong Z., Zhang L., Sun X., Ou Z., Xu B., Huang J., et al. JAK2/STAT3 signaling mediates IL-6-inhibited neurogenesis of neural stem cells through DNA demethylation/methylation. Brain Behav Immun. 2019; 79: 159–173. DOI: 10.1016/j.bbi.2019.01.027.

14. Jurcau A., Ardelean A. I. Oxidative stress in ischemia/reperfusion injuries following acute ischemic stroke. Biomedicines. 2022; 10 (3): 574. DOI: 10.3390/biomedicines10030574. PMID: 35327376.

15. Zhu H., Jian Z., Zhong Y., Ye Y., Zhang Y., Hu X., Pu B., et al. Janus kinase inhibition ameliorates ischemic stroke injury and neuroinflammation through reducing NLRP3 inflammasome activation via JAK2/STAT3 pathway inhibition. Front Immunol. 2021; 12: 714943. DOI: 10.3389/fimmu.2021.714943. PMID: 34367186.

16. Боева Е. А., Гребенчиков О. А. Органопротективные свойств аргона (обзор). Общая реаниматология. 2022; 18 (5): 44–59. DOI: 10.15360/1813-9779-2022-5-44-59.

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. Бочарников А. Д., Боева Е. А., Милованова М. А., Антонова В. В., Якупова Э. И., Гречко А. В. Оценка нейропротективных свойств анестетиков на моделях повреждения мозга. Общая реаниматология. 2024; 20 (2): 65–69. DOI: 10.15360/1813-9779-2024-2-65-69.

19. Silachev D. N., Uchevatkin A. A., Pirogov Y. A., Zorov D. B., Isaev N. K. Comparative evaluation of two methods for studies of experimental focal ischemia: magnetic resonance tomography and triphenyltetrazoleum detection of brain injuries. Bull Exp Biol Med. 2009; 147 (2); 269–272. DOI: 10.1007/s10517-009-0489-z.

20. De Ryck M., Van Reempts J., Borgers M., Wauquier A., Janssen P. A. Photochemical stroke model: flunarizine prevents sensorimotor deficits after neocortical infarcts in rats. Stroke. 1989; 20 (10); 1383-1390. DOI: 10.1161/01.str.20.10.1383.

21. Jolkkonen J., Puurunen K., Rantakömi S., Härkönen A., Haapalinna A., Sivenius J. Behavioral effects of the alpha (2)-adrenoceptor antagonist, atipamezole, after focal cerebral ischemia in rats. Eur J Pharmacol. 2000; 400 (2–3); 211–219. DOI: 10.1016/s0014-2999 (00)00409-x.

22. Anderson M. B., Das S., Miller K. E. Subcellular localization of neuronal nuclei (NeuN) antigen in size and calcitonin gene-related peptide (CGRP) populations of dorsal root ganglion (DRG) neurons during acute peripheral inflammation. Neurosci Lett. 2021; 760: 135974. DOI: 10.1016/j.neulet.2021.135974.

23. Zhu X., Yi Z., Li R., Wang C., Zhu W., Ma M., Lu J., Li P. Constructing a transient ischemia attack model utilizing flexible spatial targeting photothrombosis with real-time blood flow imaging feedback. Int J Mol Sci. 2024; 25 (14): 7557. DOI: 10.3390/ijms25147557. PMID: 39062800.

24. Villa-González M., Rubio M., Martín-López G., Mallavibarrena P. R., Vallés-Saiz L., Vivien D., Wandosell F., et al. Pharmacological inhibition of mTORC1 reduces neural death and damage volume after MCAO by modulating microglial reactivity. Biol Direct. 2024; 19 (1): 26. DOI: 10.1186/s13062-024-00470-5. PMID: 38582839.

25. Koukalova L., Chmelova M., Amlerova Z., Vargova L. Out of the core: the impact of focal ischemia in regions beyond the penumbra. Front Cell Neurosci. 2024; 18: 1336886. DOI: 10.3389/fncel.2024.1336886. PMID: 38504666.

26. Chiang P. T., Tsai H. H., Yen R. F., Tsai Y. C., Wu C.H., Chiu C. H., Tsai L. K. In vivo detection of poststroke cerebral cell proliferation in rodents and humans. Ann Clin Transl Neurol. 2024; 11 (2): 497–507. DOI: 10.1002/acn3.51972.

27. Chen W., Zhang Y., Yin M., Cheng Z., Li D., Luo X., Liu X., et al. Circular R. N.A circPRDX3 mediates neuronal survival apoptosis in ischemic stroke by targeting miR-641 and NPR3. Brain Res. 2022; 1797: 148114. DOI: 10.1016/j.brainres.2022.148114.

28. Kanemura Y., Yamamoto A., Katsuma A., Fukusumi H., Shofuda T., Kanematsu D., Handa Y., et al. Human-induced pluripotent stem cell-derived neural progenitor cells showed neuronal differentiation, neurite extension, and formation of synaptic structures in rodent ischemic stroke brains. Cells. 2024; 13 (8): 671. DOI: 10.3390/cells13080671. PMID: 38667286.

29. Boyle B. R., Berghella A. P., Blanco-Suarez E. Astrocyte regulation of neuronal function and survival in stroke pathophysiology. Adv Neurobiol. 2024; 39: 233–267. DOI: 10.1007/978-3-031-64839-7_10. PMID: 39190078.

30. Krenzlin H., Wesp D. M.A., Korinek A. A.E., Ubbens H., Volland J., Masomi-Bornwasser J., Weber K. J., et al. Effects of argon in the acute phase of subarachnoid hemorrhage in an endovascular perforation model in rats. Neurocrit Care. 2024. DOI: 10.1007/s12028-024-02090-3. PMID: 39174846.

31. Moulson A. J., Squair J. W., Franklin R. J.M., Tetzlaff W., Assinck P. Diversity of reactive astrogliosis in CNS pathology: heterogeneity or plasticity? Front Cell Neurosci. 2021; 15: 703810. DOI: 10.3389/fncel.2021.703810. PMID: 34381334.

32. Takamatsu H., Tatsumi M., Nitta S., Ichise R., Muramatsu K.,. Iida M., Nishimura S., et al. Time courses of progress to the chronic stage of middle cerebral artery occlusion models in rats. Exp Brain Res. 2002; 146 (1): 95–102. DOI: 10.1007/s00221-002-1147-0. PMID: 12192583.

33. Qin C., Zhou L. Q., Ma X.T., Hu Z.W., Yang S., Chen M., Bosco D. B., et al. Dual functions of microglia in ischemic stroke. Neurosci Bull. 2019; 35 (5): 921–933. DOI: 10.1007/s12264-019-00388-3.

34. Силкин В. В., Ершов В. И., Бурдаков В. В., Бирюкова Т. В., Бредихин А. Ю., Лозинская Т. Ю. Математическое моделирование тяжелого ишемического инсульта с полиорганной недостаточностью: ретроспективное наблюдательное исследование. Вестник интенсивной терапии имени А. И. Салтанова. 2023; (1): 91–100. DOI: 10.21320/1818-474X-2023-1-91-100.

35. Авидзба А. Р., Саскин В. А., Киров М. Ю. Гемодинамика и реперфузионная терапия при ишемическом инсульте: друзья или враги? Анестезиология и реаниматология. 2024; (2): 91–96. DOI: 10.17116/anaesthesiology202402191.