Влияние ксенона на содержание ГСК-3β, NF-κB и Nrf2 в головном мозге крыс (экспериментальное исследование)

Цель исследования. Изучение влияния субанестетических концентраций ксенона на содержание ГСК-3β, NF-κB и Nrf2 в головном мозге интактных крыс.

Материалы и методы. Лабораторных животных разделили на группы: 1-я группа Контроль — ингаляция азот-кислородной смеси, n=5; 2-я группа Xe-70 — ингаляция ксенона в концентрации 70%, n=5; 3-я группа Xe-35 — ингаляция ксенона в концентрации 35%, n=5. После эвтаназии лабораторных крыс выполнили вестерн-блоттинг с последующим денситометрическим анализом тканей мозга на содержание фосфо-ГСК-3β, NF-κB и Nrf2.

Результаты. Ингаляция ксенон-кислородной смеси привела к статистически значимому увеличению фосфорилированной формы ГСК-3β в группе Xe-70 (95% ДИ: 593723–1018826; p=0,0001; r=0,72) и Xe-35 (95% ДИ: 872807–458413; p=0,0001; r=0,80) по отношению к группе Контроль. Применение ксенона привело к значимому снижению количества NF-κB в группе Xe-70 (95% ДИ: 205138–601617; p=0,0005; r=0,95) и Xe-35 (95% ДИ: 217700–608462; p=0,0003; r=0,95) по отношению к группе Контроль. Ингаляция ксенона привела к статистически значимому увеличению содержания белка Nrf2 в группе Xe-35 по отношению к группе Контроль (95% ДИ: 692532–260926; p=0,0002; r=0,91).

Заключение. Ксенон в субанестетических концентрациях значимо влияет на содержание ГСК-3β, NF-kB и Nrf2 в головном мозге интактных крыс.

1. Mousavikia S. N., Darvish L., Firouzjaei A. A., Toossi M. T. B., Azimian H. J. PI3K/AKT/mTOR targeting in colorectal cancer radiotherapy: a systematic review. Gastrointest Cancer. 2025; 56 (1): 52. DOI: 10.1007/s12029-024-01160-1. PMID: 39849185.

2. Park J. I. MAPK-ERK pathway. Int J Mol Sci. 2023; 24 (11): 9666. DOI: 10.3390/ijms24119666. PMID: 37298618.

3. Iluta S., Nistor M., Buruiana S., Dima D. Wnt signaling pathway in tumor biology. Genes (Basel). 2024; 15 (12): 1597. DOI: 10.3390/genes15121597. PMID: 39766864.

4. Hu Q., Bian Q., Rong D., Wang L., Song J., Huang H. S., Zeng J., et al. JAK/STAT pathway: extracellular signals, diseases, immunity, and therapeutic regimens. Front Bioeng Biotechnol. 2023; 11: 1110765. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1110765. eCollection 2023. PMID: 36911202.

5. Острова И. В., Гребенчиков О. А., Голубева Н. В. Нейропротективное действие хлорида лития на модели остановки сердца у крыс. Общая реаниматология. 2019; 15 (3): 73–82.

6. Zhang J., Yang S. G., Zhou F. Q. Glycogen synthase kinase 3 signaling in neural regeneration in vivo. J Mol Cell Biol. 2024; 15 (12): mjad075. DOI: 10.1093/jmcb/mjad075. PMID: 38059848.

7. Saha S., Buttari B., Panieri E., Profumo E., Saso L. An overview of Nrf2 signaling pathway and its role in inflammation. Molecules. 2020; 25 (22): 5474. DOI: 10.3390/molecules25225474. PMID: 33238435.

8. Шиловский Г. А., Сорокина Е. В., Орловский И. В. Транскрипционный фактор NRF2 — мишень активирующих антиоксидантную систему клетки препаратов: перспективы применения при возрастных заболеваниях. Клиническая геронтология. 2021; 27 (11–12): 57–62.

9. Barnabei L., Laplantine E., Mbongo W., Rieux-Laucat F., Weil R. NF-kappaB: at the borders of autoimmunity and inflammation. Front Immunol. 2021; 12: 716469. DOI: 10.3389/fimmu.2021.716469. PMID: 34434197

10. Боева Е. А., Гребенчиков О. А. Органопротективные свойств аргона (обзор). Общая реаниматология. 2022; 18 (5): 44–59.

11. Kaufman M. J., Meloni E. G. Xenon gas as a potential treatment for opioid use disorder, alcohol use disorder, and related disorders. Med Gas Res. 2025; 15 (2): 234–253. DOI: 10.4103/mgr.MEDGASRES-D-24-00063. PMID: 39812023.

12. Antonova V. V., Silachev D. N., Plotnikov E. Y., Pevzner I. B., Yakupova E. I., Pisarev M. V., Boeva E. A., et al. Neuroprotective effects of krypton inhalation on photothrombotic ischemic stroke. Biomedicines. 2024; 12 (3): 635. DOI: 10.3390/biomedicines12030635. PMID: 38540249.

13. Гребенчиков О. А., Молчанов И. В., Шпичко А. И., Евсеев А. К., Шабанов А. К., Хусаинов Ш. Ж., Петриков С. С. Нейропротективные свойства ксенона по данным экспериментальных исследований. Журнал им. Н. В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2020; 9 (1): 85–95.

14. Беда Е. Е., Габитов М. В., Гребенчиков О. А. Влияние ксенона в различных концентрациях на объем поражения головного мозга и выраженность неврологических нарушений у крыс при моделировании открытои черепно-мозговои ̆ травмы. ̆ Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2024; 68 (1): 26-36.

15. Шпичко А. И., Гребенчиков О. А., Молчанов И. В., Шабанов А. К., Шпичко Н. П., Каданцева К. К. Кардиопротективные свойства ксенона. Журнал им. Н. В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2020; 9 (2): 266–271.

16. Nakata Y., Goto T., Ishiguro Y., Terui K., Kawakami H., Santo M., Niimi Y., et al. Minimum alveolar concentration (MAC) of xenon with sevoflurane in humans. J Am Soc Anesthesiol. 2001; 94 (4): 611–614. DOI: 10.1097/00000542-200104000-00014. PMID: 11379681.

17. Cullen S. C., Eger E. D. II, Cullen B. F., Gregory P. Observations on the anesthetic effect of the combination of xenon and halothane. Anesthesiology. 1969; 31: 305-30. DOI: 10.1097/00000542-196910000-00003. PMID: 5811596.

18. Koblin D. D., Fang Z., Eger E. I., Laster M. J., Gong D., Ionescu P., Halsey M. J., et al. Minimum alveolar concentrations of noble gases, nitrogen, and sulfur hexafluoride in rats: helium and neon as nonimmobilizers (nonanesthetics). Anesth Analg. 1998; 87 (2): 419–424. DOI: 10.1213/00000539-199808000-00035. PMID: 9706943.

19. Политов М. Е., Подпругина С. В., Золотова Е. Н., Ногтев П. В., Агакина Ю. С., Жукова С. Г., Яворовский А. Г. Клиническое применение ксенона в субанестетических концентрациях (обзор). Общая реаниматология. 2025; 21 (2): 55–67.

20. Veldeman M., Coburn M., Rossaint R., Clusmann H., Nolte K., Kremer B., Höllig A. Xenon reduces neuronal hippocampal damage and alters the pattern of microglial activation after experimental subarachnoid hemorrhage: a randomized controlled animal trial. Front Neurol. 2017; 8: 511. DOI: 10.3389/fneur.2017.00511. PMID: 29021779.

21. Amer A. R., Oorschot D. E. Xenon combined with hypothermia in perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy: a noble gas, a noble mission. Pediatr Neurol. 2018; 84: 5–10. DOI: 10.1016/j.pediatrneurol.2018.02.009. PMID: 29887039.

22. Campos-Pires R., Onggradito H., Ujvari E., Karimi S., Valeo F., Aldhoun J., Edge C. J., et al. Xenon treatment after severe traumatic brain injury improves locomotor outcome, reduces acute neuronal loss and enhances early beneficial neuroinflammation: a randomized, blinded, controlled animal study. Crit Care. 2020; 24: 667. DOI: 10.1186/s13054-020-03373-9. PMID: 33246487.

23. Hollmén C., Parkkola R., Vorobyev V., Saunavaara J., Laitio R., Arola O., Hynninen M., et al. Neuroprotective effects of inhaled xenon gas on brain structural gray matter changes after out-ofhospital cardiac arrest evaluated by morphometric analysis: a substudy of the randomized xe-hypotheca trial. Neurocrit Care. 2025; 42 (1): 131–141. DOI: 10.1007/s12028-024-02053-8. PMID: 38982000.

24. Brandao W., Jain N., Yin Z., Kleemann K. L., Carpenter M., Bao X., Serrano J. R., et al. Inhaled xenon modulates microglia and ameliorates disease in mouse models of amyloidosis and tauopathy. Sci Transl. Med. 2025; 17 (781): eadk3690. DOI: 10.1126/scitranslmed.adk3690. PMID: 39813317.

25. Filev A. D., Silachev D. N., Ryzhkov I. A., Lapin K. N., Babkina A. S., Grebenchikov O. A., Pisarev V. M. Effect of xenon treatment on gene expression in brain tissue after traumatic brain injury in rats. Brain Sci. 2021; 11 (7): 889. DOI: 10.3390/brainsci11070889. PMID: 34356124.

26. Кабиольский И. А., Симоненко С. Д., Сарычева Н. Ю., Дубынин В. А. Терапевтические эффекты инертных газов. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2024; 110 (10): 1582–1601.

27. Гребенчиков O. A., Aврущенко М. Ш., Борисов К. Ю., Ильин Ю. В., Лихванцев В. В. Нейропротекторные эффекты севофлурана на модели тотальной ишемии-реперфузии. Клиническая патофизиология. 2014; 2: 57–62.

28. Ruiz S. A., Rippin I., Eldar-Finkelman H. Prospects in GSK-3 signaling: from cellular regulation to disease therapy. Cells. 2022; 11 (10): 1618. DOI: 10.3390/cells11101618. PMID: 35626655.

29. Ершов А. В., Крюков И. А., Антонова В. В., Баева А. А. Влияние ксенона на активность гликоген-синтазы киназы-3β в перифокальной зоне ишемического инсульта (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2023; 19 (2): 60–67.

30. Li Y., Chu L, Liu C., Zha Z., Shu Y. Protective effect of GSK-3β/Nrf2 mediated by dimethyl fumarate in middle cerebral artery embolization reperfusion rat model. Curr Neurovasc Res. 2021; 18 (4): 456–464. DOI: 10.2174/1567202618666211109105024. PMID: 34751118.

31. Niu Q., Sun W., Chen Q., Long Y., Cao W., Wen S., Li A., et al. Protective effects of ischemic postconditioning on livers in rats with limb ischemia-reperfusion via glycogen synthase kinase 3 beta (GSK-3β)/fyn/nuclear receptor-erythroid-2-related factor (Nrf2) pathway. Med Sci Monit. 2020; 26. DOI: 10.12659/MSM.923049. PMID: 32686659.

32. Yu H., Lin L., Zhang Z., Zhang H., Hu H. Targeting NF-kappaB pathway for the therapy of diseases: mechanism and clinical study. Signal Transduct Target Ther. 2020; 5 (1): 209. DOI: 10.1038/s41392-020-00312-6. PMID: 32958760.

33. Yang S. R., Hua K. F., Chu L. J., Hwu Y. K., Yang S. M., Wu C. Y., Lin T. J., et al. Xenon blunts NF-kappaB/NLRP3 inflammasome activation and improves acute onset of accelerated and severe lupus nephritis in mice. Kidney Int. 2020; 98 (2): 378–390. DOI: 10.1016/j.kint.2020.02.033. PMID: 32622527.

34. Zhao H., Huang H., Ologunde R., Lloyd D. G., Watts H., Vizcaychipi M. P., Lian Q., et al. Xenon treatment protects against remote lung injury after kidney transplantation in rats. Anesthesiology. 2015; 122: 1312–26. DOI: 10.1097/ALN.0000000000000664. PMID: 25856291.