[go: up one dir, main page]

RU2818909C1 - Method for brain neuroprotection in simulating photoinduced ischemic stroke - Google Patents

Method for brain neuroprotection in simulating photoinduced ischemic stroke Download PDF

Info

Publication number
RU2818909C1
RU2818909C1 RU2023118530A RU2023118530A RU2818909C1 RU 2818909 C1 RU2818909 C1 RU 2818909C1 RU 2023118530 A RU2023118530 A RU 2023118530A RU 2023118530 A RU2023118530 A RU 2023118530A RU 2818909 C1 RU2818909 C1 RU 2818909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
krypton
brain
group
ischemic stroke
photoinduced
Prior art date
Application number
RU2023118530A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Александрович Гребенчиков
Виктория Витальевна Антонова
Игорь Владимирович Шумов
Сергей Владимирович Потапов
Артем Николаевич Кузовлев
Андрей Вячеславович Гречко
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр)
Application granted granted Critical
Publication of RU2818909C1 publication Critical patent/RU2818909C1/en

Links

Abstract

FIELD: experimental medicine; neurology.
SUBSTANCE: rats with photoinduced ischemic stroke are subject to 2 hour inhalation with krypton-oxygen mixture of Kr 70%/O2 30% at 0.5 l/min per one animal.
EFFECT: method enables determining the clinical effectiveness and safety of using the inert gas krypton as a neuroprotector in focal cerebral ischemia.
1 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, и может быть использовано при определении клинической эффективности и безопасности применения инертного газа криптона в качестве нейропротектора при фокальной ишемии головного мозга (ГМ).The invention relates to medicine, and can be used to determine the clinical effectiveness and safety of the use of the inert gas krypton as a neuroprotector in focal cerebral ischemia (CB).

Уровень техники.State of the art.

К настоящему времени известно несколько примеров использования газовых смесей, содержащих криптон в режиме ингаляционного воздействия на организм с различными целями.To date, there are several examples of the use of gas mixtures containing krypton in the mode of inhalation effects on the body for various purposes.

В частности известно использование криптона в терапии соматоформных психических расстройств, включающее вдыхание ингаляционной смеси криптона и кислорода в соотношении от 50/50 до 80/20 об. % через открытый или закрытый дыхательный контур с помощью ингаляционного устройства, контролируемого газоанализатором (RU 2769783). Однако данный способ воздействия не позволяет сделать выводы о степени влияния ингаляционного воздействия криптона на состояние ГМ, пораженного ишемическим инсультом.In particular, the use of krypton in the treatment of somatoform mental disorders is known, including inhalation of an inhaled mixture of krypton and oxygen in a ratio of 50/50 to 80/20 vol. % through an open or closed breathing circuit using an inhalation device controlled by a gas analyzer (RU 2769783). However, this method of exposure does not allow us to draw conclusions about the degree of influence of inhalation exposure to krypton on the state of the brain affected by ischemic stroke.

Известен также способ лечения боли при реабилитации онкологических больных после выполнения хирургических вмешательств на позвоночнике, включающий вдыхание смеси криптона и кислорода в соотношении 70/30 об. %. В течение 5-7 мин за один сеанс (RU 2713455). Техническим результатом известного способа является снижение болевого синдрома с минимальными побочными эффектами за счет снижения дозы опиоидных анальгетиков. Данный способ воздействия, также как предыдущий, не позволяет сделать выводы о степени влияния ингаляционного воздействия криптона на состояние ГМ, пораженного ишемическим инсультом.There is also a known method for treating pain during the rehabilitation of cancer patients after spinal surgery, which involves inhaling a mixture of krypton and oxygen in a ratio of 70/30 vol. %. For 5-7 minutes in one session (RU 2713455). The technical result of the known method is to reduce pain with minimal side effects by reducing the dose of opioid analgesics. This method of exposure, like the previous one, does not allow us to draw conclusions about the degree of influence of inhalation exposure to krypton on the state of the brain affected by ischemic stroke.

Известно также применение газообразной композиции, содержащей криптон, в качестве вдыхаемого лекарственного средства для предотвращения или лечения нейроинтоксикации у людей, в которой газообразный криптон является активным началом, а объемная доля криптона составляет от 15 до 80% (WO 2012025677). Как указано в описании известного способа, технический результат его использования заключается в лечении нейроинтоксации, являющейся результатом или последствием черепно-мозговой травмы, нарушения мозгового кровообращения ЦНС, церебральной ишемии, приема вещества, вызывающего зависимость, болезни Альцгеймера, а также болезни Паркинсона, хореи Гентингтона, бокового амиотрофического склероза, острого диссеминированного энцефаломиелита, поздней дискинезии, оливопонтоцеребеллярной атрофии, шизофрении или эпилепсии. Причем газообразный криптон предлагается использовать в очень широком диапазоне дозировок от 15 до 80%. В этой связи описанный способ воздействия, не позволяет сделать выводы о точной концентрации и продолжительности ингаляционного воздействия криптона с целью нивелирования повреждения ГМ при ишемическом инсульте.It is also known to use a gaseous composition containing krypton as an inhaled drug for the prevention or treatment of neurointoxication in humans, in which gaseous krypton is the active principle and the volume fraction of krypton is from 15 to 80% (WO 2012025677). As indicated in the description of the known method, the technical result of its use is the treatment of neurointoxication resulting from or a consequence of traumatic brain injury, cerebrovascular accident of the central nervous system, cerebral ischemia, taking an addictive substance, Alzheimer's disease, as well as Parkinson's disease, Huntington's chorea, amyotrophic lateral sclerosis, acute disseminated encephalomyelitis, tardive dyskinesia, olivopontocerebellar atrophy, schizophrenia or epilepsy. Moreover, gaseous krypton is proposed to be used in a very wide range of dosages from 15 to 80%. In this regard, the described method of exposure does not allow us to draw conclusions about the exact concentration and duration of inhalation exposure to krypton in order to level out damage to the brain during ischemic stroke.

Способов нейропротекции головного мозга при моделировании фотоиндуцированного ишемического инсульта в доступной авторам информационной базе данных обнаружить не удалось.It was not possible to find methods for neuroprotection of the brain when modeling photoinduced ischemic stroke in the information database available to the authors.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the invention.

В настоящее время отмечается повышение внимания клинической медицины к результатам воздействия инертных газов на организм человека благодаря неспособности инертных газов вступать в химические соединения с другими элементами периодической таблицы Д.И. Менделеева, а также их способности оказывать биологические воздействия на живой организм, поступая и покидая организм в неизменном виде. Криптон - один из представителей инертных газов, не обладающий ни запахом, ни цветом, ни радиоактивными свойствами, плотнее воздуха в несколько раз. Его биологические свойства пока слабо изучены.Currently, there is an increased attention of clinical medicine to the effects of inert gases on the human body due to the inability of inert gases to enter into chemical compounds with other elements of the periodic table D.I. Mendeleev, as well as their ability to exert biological effects on a living organism, entering and leaving the body unchanged. Krypton is one of the representatives of inert gases, which has no odor, no color, no radioactive properties, and is several times denser than air. Its biological properties are still poorly studied.

Целью настоящего исследования являлась оценка влияния 2-часовой ингаляции криптон-кислородной смесью (Kr 70%/О2 30%) после моделирования фотоиндуцированного ишемического инсульта (ФИИ) на выраженность неврологического дефицита и степень повреждения ГМ у крыс по сравнению с контрольной группой, в которой была проведена 2-часовая ингаляция газовой смесью азот/кислород (N2 70%/О2 30%)The purpose of this study was to evaluate the effect of a 2-hour inhalation of a krypton-oxygen mixture (Kr 70%/O 2 30%) after modeling photoinduced ischemic stroke (PII) on the severity of neurological deficit and the degree of brain damage in rats compared to the control group, in which a 2-hour inhalation of a nitrogen/oxygen gas mixture (N 2 70%/O 2 30%) was performed

На модели ФИИ, в основе которой лежит фокальное повреждение эндотелиальной выстилки сосудов коры ГМ крысы, была обнаружена более быстрая адаптация и организация данной области под воздействием 2-часовой ингаляции криптон-кислородной смесью, о чем свидетельствуют как результаты гистологического и иммуногистохимического исследований, так и клинические данные - Тест ПКО.In the FII model, which is based on focal damage to the endothelial lining of the vessels of the rat brain cortex, faster adaptation and organization of this area was discovered under the influence of 2-hour inhalation of a krypton-oxygen mixture, as evidenced by both the results of histological and immunohistochemical studies, as well as clinical data - PKO test.

Данные неврологического осмотра по результатам теста ПКО.Neurological examination data based on the results of the PCO test.

На третьи сутки наблюдения после моделирования ФИИ значимой разницы суммы баллов теста ПКО в группах Криптон и Азот не выявлено (р=0,4020). На 7-е сутки наблюдения отмечается значимая разница в группе Криптона (р=0,0245), что может свидетельствовать о более быстрой реабилитации животных группы Криптон.On the third day of observation after FII modeling, no significant difference in the total scores of the PCO test was detected in the Krypton and Azot groups (p = 0.4020). On the 7th day of observation, a significant difference was noted in the Krypton group (p = 0.0245), which may indicate a faster rehabilitation of animals in the Krypton group.

Данные морфологических исследований, таких как МРТ ГМ, гистологическое и иммуногистохимическое исследование ГМ, не оставляют сомнений в том, что в группе Криптон наблюдается значимое ускорение процессов репарации и организации очага ишемии и зоны пенумбры. В частности, по результатам данных МРТ исследования площадь очага повреждения ГМ была значимо меньше в группе Криптон в сравнении с группой Азот и в среднем составила 17,56 [14,18; 20,38] мм2 и 22,19 [17,98; 24,42] мм2 соответственно (р=0,0435).Data from morphological studies, such as MRI of the brain, histological and immunohistochemical studies of the brain, leave no doubt that in the Krypton group there is a significant acceleration of the processes of repair and organization of the ischemic focus and penumbra zone. In particular, according to the results of an MRI study, the area of the lesion in the brain was significantly smaller in the Krypton group compared to the Nitrogen group and averaged 17.56 [14.18; 20.38] mm 2 and 22.19 [17.98; 24.42] mm 2 , respectively (p = 0.0435).

Об активации процессов регенерации в группе Криптон свидетельствует более быстрый, по сравнению с группой Азот, регенеративный процесс, формирование рубца (разрастание соединительной ткани), сосудообразование в зоне некроза. В группе Азот отмечается тенденция к отграничению очага ишемии с формированием клеточного вала на периферии и некротического очага в центре, что говорит о начале формирования кистозно-глиозного образования на месте инфаркта мозга. Установлено, что реабилитационный потенциал на порядок выше в группе Криптон.The activation of regeneration processes in the Krypton group is evidenced by a faster, compared to the Nitrogen group, regenerative process, scar formation (proliferation of connective tissue), and vascular formation in the necrosis zone. In the Azot group, there was a tendency towards delimitation of the ischemic focus with the formation of a cell shaft in the periphery and a necrotic focus in the center, which indicates the beginning of the formation of a cystic-glial formation at the site of cerebral infarction. It has been established that the rehabilitation potential is an order of magnitude higher in the Krypton group.

В гистологических препаратах ГМ животных группы Криптон, отмечалось полнокровие мягких оболочек мозга. Утолщения оболочек мозга не обнаружено. Отмечалось полнокровие новообразованных сосудов в зоне повреждения. Участок повреждения был представлен некротическим детритом с диффузным разрастанием соединительной ткани в виде ячеистой структуры, в которой располагались микроглиоциты. Новообразованные сосуды обнаружены как по периферии, так и в центре зоны повреждения. По периферии участка повреждения ткань ГМ разрежена вследствие отека, в части препаратов отмечались кистоподобные образования без эпителиальной выстилки. В зоне пенумбры были выявлены нейроны с признаками повреждения (темные нейроны, смещение ядра, смещение ядрышка, гиперхромные ядра, гипохромные ядра, набухшие ядра).In histological preparations of GM animals of the Krypton group, plethora of the soft membranes of the brain was noted. No thickening of the meninges was detected. Congestion of newly formed vessels in the damaged area was noted. The area of damage was represented by necrotic detritus with a diffuse proliferation of connective tissue in the form of a cellular structure in which microgliocytes were located. Newly formed vessels were found both at the periphery and in the center of the damage zone. Along the periphery of the damaged area, the brain tissue is sparse due to edema; in some specimens, cyst-like formations without epithelial lining were noted. In the penumbra zone, neurons with signs of damage were identified (dark neurons, nuclear displacement, nucleolar displacement, hyperchromic nuclei, hypochromic nuclei, swollen nuclei).

В группе Азот мягкие оболочки присутствовали на большинстве препаратов. Мягкие оболочки частично отслоены, утолщены на всех препаратах. Сосуды полнокровны, встречались гиалинизированные. Участок повреждения в коре, центральная часть которого, в группе Азот представлена гомогенно окрашенным участком некротического детрита, окруженным валом из глиальных клеток, макрофагов с зернистой цитоплазмой, пенистых клеток на разных стадиях апоптоза. Наблюдались полнокровные капилляры в зоне клеточного вала. На всех препаратах из группы Азот на периферии участка повреждения были выявлены пенистые клетки, глиальные клетки и новообразованные сосуды. В зоне пенумбры были отмечены нейроны с признаками повреждения (темные нейроны, смещение ядра, смещение ядрышка, гиперхромные ядра, гипохромные ядра, набухшие ядра)In the Nitrogen group, soft membranes were present on most preparations. The soft membranes are partially exfoliated and thickened in all specimens. The vessels were full of blood, some were hyalinized. The area of damage in the cortex, the central part of which, in the Nitrogen group is represented by a homogeneously stained area of necrotic detritus, surrounded by a shaft of glial cells, macrophages with granular cytoplasm, foam cells at different stages of apoptosis. Full-blooded capillaries were observed in the cell shaft area. In all preparations from the Nitrogen group, foam cells, glial cells and newly formed vessels were identified at the periphery of the damaged area. In the penumbra zone, neurons with signs of damage were noted (dark neurons, nuclear displacement, nucleolar displacement, hyperchromic nuclei, hypochromic nuclei, swollen nuclei)

Наблюдаемое диффузное разрастание соединительной ткани, равномерное распределение микроглиоцитов в зоне повреждения, присутствие сосудов как в центре, так и по периферии участка повреждения, свидетельствует о более выраженной регенерации на препаратах группы Криптон, по сравнению с препаратами группы Азот, на которых не наблюдалось роста соединительной ткани, микроглиоциты образовывали вал по периферии участка некротического детрита, так же в этой зоне наблюдались пенистые клетки на разных стадиях альтерации.The observed diffuse proliferation of connective tissue, uniform distribution of microgliocytes in the damaged area, the presence of vessels both in the center and along the periphery of the damaged area indicate more pronounced regeneration on preparations of the Krypton group, compared to preparations from the Nitrogen group, on which no growth of connective tissue was observed , microgliocytes formed a shaft along the periphery of the area of necrotic detritus, and foam cells at different stages of alteration were also observed in this zone.

В результате иммуногистохимического исследования установлено, что иммугистохимическая окраска NeuN, которая выявляет ядерный белок, свойственный только нейронам, в гистологических препаратах обеих групп выявила нейроны, на участке некроза коры ГМ. В центре зоны повреждения так же выявлены NeuN позитивные клетки. В зоне организации нейроны не обнаружены. Вне пределов повреждения ядра и цитоплазма нейронов, окрашены интенсивно.As a result of an immunohistochemical study, it was established that immunohistochemical staining NeuN, which reveals a nuclear protein characteristic only of neurons, in histological preparations of both groups revealed neurons in the area of necrosis of the cerebral cortex. NeuN positive cells were also detected in the center of the damage zone. No neurons were found in the organization zone. Outside the damage, the nuclei and cytoplasm of neurons are intensely stained.

Иммуногистохимическое выявление маркера микроглии в Iba в группе Азот выявило небольшое число клеток микроглии, локализующихся в зоне некроза. В зоне организации некроза так же обнаружены малочисленные клетки микроглии. В группе Криптон, выявлено большое количество диффузно распространенных iba- позитивных клеток, как в зоне некроза, так и в зоне организации некроза.Immunohistochemical detection of microglial markers in Iba in the Azot group revealed a small number of microglial cells localized in the necrosis zone. Few microglial cells were also found in the area of necrosis. In the Krypton group, a large number of diffusely distributed iba-positive cells were identified, both in the zone of necrosis and in the zone of organization of necrosis.

Иммуногистохимическое выявление GFAP, являющегося маркером астроцитов, показало, что GFAP - позитивные клетки располагаются с внешней стороны зоны организации некроза на границе с тканью ГМ в обеих группах.Immunohistochemical detection of GFAP, which is a marker of astrocytes, showed that GFAP-positive cells are located on the outside of the necrosis zone at the border with the brain tissue in both groups.

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что 2-часовая ингаляция криптон-кислородной смесью Kr 70%/О2 30% оказывает нейропротективный эффект при ФИИ, что выражается в положительной динамике неврологического статуса (тест ПКО «Постановка конечности на опору») на 7-е сутки наблюдения, уменьшении очага ишемии по данным МРТ-исследования, а также более выраженных процессах репарации и регенерации по данным гистологического и иммуногистохимических исследований.Thus, as a result of the study, it was established that 2-hour inhalation of a krypton-oxygen mixture Kr 70%/O 2 30% has a neuroprotective effect in FII, which is expressed in the positive dynamics of the neurological status (PCO test “Placing the limb on support”) on 7th day of observation, a decrease in the focus of ischemia according to MRI studies, as well as more pronounced processes of repair and regeneration according to histological and immunohistochemical studies.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Эксперименты были проведены на крысах-самцах линии Wistar весом 250-300 г (n=20). Накануне эксперимента животные не получали корм 8 часов, но имели свободный доступ к воде. Протокол исследования был утвержденным Локальным этическим комитетом ФНКЦ РР 3/22/3 от 14 декабря 2022 г. Эксперименты проводили в соответствии с требованиями Директивы 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза по защите животных, используемых в научных целях.Experiments were carried out on male Wistar rats weighing 250-300 g (n=20). On the eve of the experiment, the animals did not receive food for 8 hours, but had free access to water. The study protocol was approved by the Local Ethics Committee of the Federal Scientific and Clinical Center RR 3/22/3 dated December 14, 2022. The experiments were carried out in accordance with the requirements of Directive 2010/63/EU of the European Parliament and the Council of the European Union for the Protection of Animals Used for Scientific Purposes.

Животные были случайным образом разделены на 2 группы в зависимости от объема проводимых вмешательств:The animals were randomly divided into 2 groups depending on the volume of interventions performed:

- контрольная группа с ФИИ + ингаляция N2 70%/О2 30% (группа Азот), n=10;- control group with FII + inhalation N 2 70%/O 2 30% (Nitrogen group), n=10;

- опытная группа с ФИИ + ингаляция Кг 70%/О2 30% (группа Криптон), n=10.- experimental group with FII + inhalation Kg 70%/O 2 30% (Krypton group), n=10.

Моделирование ФИИ.FII modeling.

После внутрибрюшинного введения 6% хлоралгидрата в дозе 300 мг/кг было выполнено моделирование ФИИ в соответствии с известной методикой [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): 269-72. doi: 10.1007/s10517-009-0489-z. PMID: 19513437]. ФИИ моделировали в сенсомоторной коре ГМ крыс с помощью фотохимически индуцированного тромбоза сосудов коры ГМ. Введение светочувствительного красителя rose Bengal (3%, 40 мг/кг внутривенно; Sigma-Aldrich, St. Луис, Миссури, США) осуществляли в яремную вену. После этого, голова крысы была зафиксирована в стереотаксической рамке (стереотаксические координаты Bregma: 0,5 мм дистально и 2,5 мм латерально), череп был обнажен через разрез по средней линии, очищен от надкостницы. Далее, полушарие мозга в области сенсомоторной коры облучали зеленым светом при λ=550 нм в течение 15 минут. После наложения швов на кожу, крыс помещали в клетку под инфракрасную нагревательную лампу до их выхода из наркоза. Температура тела во время всего эксперимента поддерживалась на уровне 37±0,5°С. Термометрию выполняли путем установки ректального датчика температуры тела, а терморегуляция осуществлялась в автоматическом режиме путем соединения модуля обогрева с термореле и установкой пограничных значений.After intraperitoneal administration of 6% chloral hydrate at a dose of 300 mg/kg, FII modeling was performed in accordance with the well-known methodology [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): 269-72. doi: 10.1007/s10517-009-0489-z. PMID: 19513437]. FII was modeled in the sensorimotor cortex of the brain rats using photochemically induced thrombosis of the vessels of the brain cortex. Photosensitive dye rose Bengal (3%, 40 mg/kg intravenously; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) was injected into the jugular vein. After this, the rat's head was fixed in a stereotaxic frame (Bregma stereotaxic coordinates: 0.5 mm distally and 2.5 mm laterally), the skull was exposed through a midline incision, and the periosteum was cleared. Next, the brain hemisphere in the area of the sensorimotor cortex was irradiated with green light at λ=550 nm for 15 minutes. After suturing the skin, the rats were placed in a cage under an infrared heat lamp until they recovered from anesthesia. Body temperature was maintained at 37±0.5°C throughout the experiment. Thermometry was performed by installing a rectal body temperature sensor, and thermoregulation was carried out automatically by connecting the heating module to a thermostat and setting limit values.

Воздействие криптоном.Exposure to krypton.

После пробуждения животных помещали в прозрачную пластиковую камеру объемом 36 литров, в которую постоянно подавалась свежая газовая смесь (N2 70%/О2 30% - группа Азот; Kr 70%/О2 30% - группа Криптон) с потоком 0,5 л/мин на одно животное. Одномоментно в камере находились не более 5 животных одной группы, что позволяло избежать гипоксии и гиперкапнии.After awakening, the animals were placed in a transparent plastic chamber with a volume of 36 liters, into which a fresh gas mixture (N 2 70%/O 2 30% - Nitrogen group; Kr 70%/O 2 30% - Krypton group) was constantly supplied with a flow of 0.5 l/min per animal. No more than 5 animals of the same group were in the chamber at one time, which made it possible to avoid hypoxia and hypercapnia.

Продолжительность экспозиции в камере составила 2 часа. Во время всего эксперимента осуществлялся непрерывный контроль уровня О2 и СО2 в камере с животными с использованием блока контроля атмосферы закрытых помещений (ЗАО «ИНСОВТ» СПБ, Россия). После окончания периода экспозиции проводили оценку общего состояния животного (уровень бодрствования, подвижность) и обезболивание (парацетамол 50 мг/кг п/к). Затем животных перемещали в клетку с предоставлением свободного доступа к воде и пище.The exposure time in the chamber was 2 hours. During the entire experiment, continuous monitoring of the level of O 2 and CO 2 in the chamber with animals was carried out using an indoor atmosphere control unit (ZAO INSOVT St. Petersburg, Russia). After the end of the exposure period, the animal’s general condition (level of wakefulness, mobility) and pain relief (paracetamol 50 mg/kg s.c.) were assessed. Then the animals were moved to a cage with free access to water and food.

На 3-й день (Д3), через 7 дней (Д7) и 14 дней (Д14) после инсульта были проведены следующие оценочные исследования состояния опытных животных.On the 3rd day (D3), 7 days (D7) and 14 days (D14) after the stroke, the following assessment studies of the condition of the experimental animals were carried out.

Оценку неврологического статуса животных проводили с помощью теста ПКО. Использовали протокол, основанный на методике, описанной Де Риком и соавт.(1989) [De Ryck М., 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):1383-90. doi: 10.1161/01.str.20.10.1383. PMID: 2799870] и модифицированный Ю. Еолкконеном и соавт.(2000) [Jolkkonen J., Puurunen K., Rantakomi S., Harkonen 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): 211-9. doi: 10.1016/s0014-2999(00)00409-x. PMID: 10988336]. Крыс приучали к рукам в течение недели до тестирования. Тест состоял из семи испытаний, оценивающих сенсомоторную интеграцию передних и задних конечностей в ответ на тактильную, проприоцептивную и зрительную стимуляцию. Каждый тест оценивали следующим образом: крыса выполняла испытание нормально - 2 балла; крыса выполняла испытание с промедлением >2 с и/или не полностью - 1 балл; крыса не выполнила испытание - 0 баллов.The neurological status of the animals was assessed using the PCO test. A protocol was used based on the technique described by De Ryck et al. (1989) [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):1383-90. doi: 10.1161/01.str.20.10.1383. PMID: 2799870] and modified by J. Eolkkonen et al. (2000) [Jolkkonen J., Puurunen K., Rantakomi S., Harkonen 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): 211-9. doi: 10.1016/s0014-2999(00)00409-x. PMID: 10988336]. Rats were hand habituated for a week before testing. The test consisted of seven trials assessing sensorimotor integration of the forelimbs and hindlimbs in response to tactile, proprioceptive, and visual stimulation. Each test was scored as follows: the rat performed the test normally - 2 points; the rat completed the test with a delay of >2 s and/or not completely - 1 point; the rat did not complete the test - 0 points.

На Фиг. 1 представлена динамика изменения результатов ПКО в обеих группах в виде суммы баллов за тест.In FIG. Figure 1 shows the dynamics of changes in PQS results in both groups in the form of the sum of points for the test.

МРТ-исследование.MRI study.

На 14-е сутки после инсульта было проведено МРТ-исследование животных на томографе с индукцией магнитного поля 7 Тл и градиентной системой 105 мТл/м (BioSpec 70/30, Bruker, Германия). Анестезию выполняли изофлураном (1,5-2%), после чего крысу помещали в устройство позиционирования с системой стереотаксиса и терморегуляции [Silachev D.N., Uchevatkin А.А., 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): 269-72. doi: 10.1007/s10517-009-0489-z. PMID: 195134370 шибка! Источник ссылки не найден.].On the 14th day after the stroke, an MRI study of the animals was carried out on a tomograph with a magnetic field induction of 7 T and a gradient system of 105 mT/m (BioSpec 70/30, Bruker, Germany). Anesthesia was performed with isoflurane (1.5-2%), after which the rat was placed in a positioning device with a stereotaxis and thermoregulation system [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): 269-72. doi: 10.1007/s10517-009-0489-z. PMID: 195134370 error! Reference source not found.].

Использовали стандартный протокол исследования мозга крысы, который включает в себя получение Т2-взвешенных изображений. Для передачи радиочастотного (РЧ) сигнала использовали линейный трансмиттер с внутренним диаметром 72 мм, для детекции РЧ-сигнала - поверхностную приемную катушку для мозга крысы. Использовали следующие импульсные последовательности (ИП): RARE - ИП на основе спинового эха с параметрами: TR = 6000 мс, ТЕ = 63,9 мс, толщина среза 0,8 мм с шагом 0,8 мм, размер матрицы 256 × 384, разрешение 0,164 × 0,164 мм/пиксел. Общая продолжительность сканирования одного животного составляла около 25 мин. Степень повреждения ГМ оценивали с помощью графического анализа МРТ изображений с подсчетом объема поврежденного участка ГМ. Для этого на серии МРТ изображений выделяли слайд с наибольшей площадью поражения ГМ. С помощью программы ImageJ (National Institutes of Health image software, Bethesda, MD, США) рассчитывали площадь повреждения в мм2. Далее аналогичным образом рассчитывали площадь повреждения ГМ еще на четырех слайдах (два краниальнее и два каудальнее). Объем повреждения ГМ рассчитывали по следующей формуле: V = ΣSn × d, где d - толщина одного среза (0,8 мм), ΣSn - сумма площадей повреждения на пяти слайдах (мм2). Летальность в группах животных оценивали через 24 часа, на 7-е и 14-е сутки после инсульта.A standard protocol for studying the rat brain was used, which includes obtaining T2-weighted images. A linear transmitter with an internal diameter of 72 mm was used to transmit the radio frequency (RF) signal, and a rat brain surface receiving coil was used to detect the RF signal. The following pulse sequences (PS) were used: RARE - spin echo-based TP with parameters: TR = 6000 ms, TE = 63.9 ms, slice thickness 0.8 mm with a step of 0.8 mm, matrix size 256 × 384, resolution 0.164 × 0.164 mm/pixel. The total scanning time for one animal was about 25 minutes. The degree of damage to the brain was assessed using graphical analysis of MRI images with calculation of the volume of the damaged area of the brain. To do this, a slide with the largest area of brain damage was selected from a series of MRI images. Using the ImageJ program (National Institutes of Health image software, Bethesda, MD, USA), the damage area in mm2 was calculated. Next, the area of damage to the brain was calculated in a similar manner on four more slides (two cranial and two caudal). The volume of damage to the brain was calculated using the following formula: V = ΣSn × d, where d is the thickness of one slice (0.8 mm), ΣSn is the sum of the damage areas on five slides (mm 2 ). Mortality in animal groups was assessed after 24 hours, on the 7th and 14th days after the stroke.

На фиг.2 представлен объем зоны повреждения на 14-е сутки наблюдения по результатам МРТ-исследования животных.Figure 2 shows the volume of the damage zone on the 14th day of observation according to the results of an MRI study of animals.

Гистологическое исследование.Histological examination.

Гистологическое исследование (определение объема очага повреждения) у крыс осуществляли на 14-е сутки после ЧМТ сразу после эвтаназии (декапитация под анестезией хлоралгидратом 6%). Кусочки мозга были зафиксированы в 4% буферном формалине в течение 24 часов. Далее исследования были проведены по стандартной парафиновой проводке. Полученные фронтальные срезы толщиной 4 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, окраской по Нисслю. Морфометрию проводили после получения цифровых снимков на микроскопе «Nikon Eclipse Ni-U» (Япония) объективы: 4х, 10х, 20х 40х. камера DS-RI2. Морфометрию проводили в программе NIS-Elements BR «Nikon» (Япония). Были оценены морфологические изменения в зоне инфаркта, и пенумбры, а также площадь участка повреждения.Histological examination (determining the volume of the lesion) in rats was carried out on the 14th day after TBI immediately after euthanasia (decapitation under anesthesia with 6% chloral hydrate). Brain pieces were fixed in 4% buffered formalin for 24 hours. Further studies were carried out using standard paraffin wiring. The resulting frontal sections, 4 µm thick, were stained with hematoxylin and eosin using Nissl staining. Morphometry was carried out after obtaining digital images on a Nikon Eclipse Ni-U microscope (Japan) lenses: 4x, 10x, 20x 40x. DS-RI2 camera. Morphometry was carried out using the NIS-Elements BR “Nikon” program (Japan). Morphological changes in the infarct area and penumbra, as well as the area of the damaged area, were assessed.

Иммуногистохимическое исследованиеImmunohistochemical study

В качестве исследуемой группы были отобраны парафиновые блоки умерших крыс с диагнозом нетравматическое субарахноидальное кровоизлияние геморрагического инсульта в количестве 56 случаев, контрольная группа составлена из 7 случаев умерших с диагнозом «острая коронарная смерть». Критерии исключения были: травма, злокачественные заболевания. Материал предоставлен Московским бюро судебно-медицинской экспертизы. В дальнейшем, блоки были нарезаны на микротоме «микротомнейм» срезами по 5 мкм и окрашены. Использовались окраски гематоксилин и эозин, и окраска по Нисслю. Для иммуногистохимического исследования были применены окраски на выявления Iba и NeuN антигенов. Срезы были депарафинизированы в ксилоле, и дегидрированы в этиловом спирте. Высокотемпературная демаскировка проводилась в цитратном буфере рН 6 (Target Retrieval Solution, DAKO, Glostrup, Denmark). Срезы были охлаждены и промыты трижды в дистиллированной воде и трижды промыты в фосфатном буфере (PBS) с эскпозицией по 5 минут.(PBS ШС Wash Buffer + Tween, Cell Marque, Rocklin, CA, USA). Для подавления эндогенной пероксидазы срезы были выдержаны в 3% перекиси водорода в течение 10 минут. Для предотвращения неспецифического связывания первичных или вторичных антител с белками тканей, использовали (Protein Block Serum-free, Abeam, Cambridge, UK) с экспозицией 15 минут. Срезы были инкубированы при 37°С в течение 1 часа с первичными антителами (ab5076, 1:500, ab68428 1:500 и ab177487 1:200 разведение в Antibody Diluent ab64211, Abeam, Cambridge, UK). Далее срезы были отмыты в PBS дважды по 5 минут.Интенсивность реакции определяли, используя набор для детектирования (ab64264, Abeam, Cambridge, UK). После промывания срезов в PBS, они были контрастированы гематоксилином. После промывания в проточной воде срезы дегидратировали и заключали под покровное стекло. Анализ производили на микроскопе Nikon Eclipse Ni-e с помощью программного обеспечения NIS-Elements и ImageJ.Paraffin blocks of deceased rats diagnosed with non-traumatic subarachnoid hemorrhage and hemorrhagic stroke in the amount of 56 cases were selected as the study group; the control group consisted of 7 cases of deceased rats diagnosed with acute coronary death. Exclusion criteria were: trauma, malignant diseases. Material provided by the Moscow Bureau of Forensic Medicine. Subsequently, the blocks were cut into 5-μm sections on a microtome microtome and stained. Hematoxylin and eosin and Nissl stains were used. For immunohistochemical studies, stains were used to detect Iba and NeuN antigens. Sections were dewaxed in xylene and dehydrogenated in ethanol. High-temperature unmasking was carried out in citrate buffer pH 6 (Target Retrieval Solution, DAKO, Glostrup, Denmark). Sections were cooled and washed three times in distilled water and three times in phosphate buffered saline (PBS) for 5 minutes each (PBS ShS Wash Buffer + Tween, Cell Marque, Rocklin, CA, USA). To suppress endogenous peroxidase, sections were kept in 3% hydrogen peroxide for 10 minutes. To prevent nonspecific binding of primary or secondary antibodies to tissue proteins, (Protein Block Serum-free, Abeam, Cambridge, UK) was used with an exposure time of 15 minutes. Sections were incubated at 37°C for 1 hour with primary antibodies (ab5076, 1:500, ab68428 1:500, and ab177487 1:200 dilution in Antibody Diluent ab64211, Abeam, Cambridge, UK). The sections were then washed in PBS twice for 5 minutes each. The intensity of the reaction was determined using a detection kit (ab64264, Abeam, Cambridge, UK). After washing the sections in PBS, they were counterstained with hematoxylin. After washing in running water, the sections were dehydrated and mounted under a coverslip. Analysis was performed on a Nikon Eclipse Ni-e microscope using NIS-Elements and ImageJ software.

Статистический анализ.Statistical analysis.

Статистическую обработку данных проводили с использованием программ STATISTICA 10.0 (StatSoft. Inc., США) и GraphPad Prizm. Нормальность распределения признака в выборках оценивали с использованием критерия Шапиро-Уилка. Все данные представлены как медиана (интерквартильный интервал). Статистические различия в данных, имеющих хотя бы в одной из групп распределение, отличное от нормального, анализировали с использованием U-теста Манна-Уитни с применением поправки Бонферрони для сопоставления трех и более групп, а также критерий Краскела-Уоллиса или U-теста Манна-Уитни для анализа не более 2-х групп. Критерием статистической значимости был уровень Р<0,05.Statistical data processing was carried out using STATISTICA 10.0 (StatSoft. Inc., USA) and GraphPad Prizm programs. The normality of the distribution of the trait in the samples was assessed using the Shapiro-Wilk test. All data are presented as median (interquartile range). Statistical differences in data that had a non-normal distribution in at least one of the groups were analyzed using the Mann-Whitney U test with a Bonferroni correction for comparisons of three or more groups, as well as the Kruskal-Wallis test or the Mann U test. Whitney for analysis of no more than 2 groups. The criterion for statistical significance was the level of P<0.05.

Таким образом, достоверно установлено, что инертный газ криптон обладает биологической активностью в отношении фокального ишемического повреждения ГМ.Thus, it has been reliably established that the inert gas krypton has biological activity against focal ischemic damage to the brain.

Claims (1)

Способ нейропротекции головного мозга in vivo, заключающийся в том, что крысам с фотоиндуцированным ишемическим инсультом осуществляют 2-часовую ингаляцию криптон-кислородной смесью Kr 70%/О2 30% с потоком 0,5 л/мин на одно животное.A method of neuroprotection of the brain in vivo, which consists in the fact that rats with photo-induced ischemic stroke are given a 2-hour inhalation of a krypton-oxygen mixture Kr 70%/O 2 30% with a flow of 0.5 l/min per animal.
RU2023118530A 2023-07-13 Method for brain neuroprotection in simulating photoinduced ischemic stroke RU2818909C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2818909C1 true RU2818909C1 (en) 2024-05-07

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2849270C1 (en) * 2025-04-04 2025-10-23 Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) Method of neuroprotection of the brain in modelling open cranio-cerebral trauma

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194527C2 (en) * 1995-01-20 2002-12-20 Маас БиолАБ, ЛЛЦ Method for treating ischemia and cerebral lesion with a neuroprotector preparation
UA37238U (en) * 2008-05-12 2008-11-25 Запорожский Государственный Медицинский Университет Method for primary neuroprotection under conditions of modeling ischemic brain damages
FR2964036B1 (en) * 2010-08-24 2013-04-12 Air Liquide INHALABLE GASEOUS MEDICINE BASED ON KRYPTON FOR THE TREATMENT OF NEURO-INTOXICATIONS
RU2713455C2 (en) * 2019-10-30 2020-02-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) Method of treating pain in rehabilitation of oncological patients after performing spinal surgical interventions
RU2748126C1 (en) * 2020-06-01 2021-05-19 Василий Александрович Петров Method of emergency relief of acute ischemic attacks with cerebral or coronary circulation failure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194527C2 (en) * 1995-01-20 2002-12-20 Маас БиолАБ, ЛЛЦ Method for treating ischemia and cerebral lesion with a neuroprotector preparation
UA37238U (en) * 2008-05-12 2008-11-25 Запорожский Государственный Медицинский Университет Method for primary neuroprotection under conditions of modeling ischemic brain damages
FR2964036B1 (en) * 2010-08-24 2013-04-12 Air Liquide INHALABLE GASEOUS MEDICINE BASED ON KRYPTON FOR THE TREATMENT OF NEURO-INTOXICATIONS
RU2713455C2 (en) * 2019-10-30 2020-02-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) Method of treating pain in rehabilitation of oncological patients after performing spinal surgical interventions
RU2748126C1 (en) * 2020-06-01 2021-05-19 Василий Александрович Петров Method of emergency relief of acute ischemic attacks with cerebral or coronary circulation failure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЕВА Е. А. и др. Изучение нейропротективного эффекта ингаляции аргон-кислородной смеси после фотоиндуцированного ишемического инсульта. Общая реаниматология. 2023; 19 (3): 46-53. ZHANG J. et al. Noble Gases Therapy in Cardiocerebrovascular Diseases: The Novel Stars? Front Cardiovasc Med. 2022 Mar 16;9:802783. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2849270C1 (en) * 2025-04-04 2025-10-23 Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) Method of neuroprotection of the brain in modelling open cranio-cerebral trauma

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. The Notch signaling pathway inhibitor Dapt alleviates autism-like behavior, autophagy and dendritic spine density abnormalities in a valproic acid-induced animal model of autism
Xu et al. Recruitment of γδ T cells to the lesion via the CCL2/CCR2 signaling after spinal cord injury
Sun et al. Osteopontin attenuates early brain injury through regulating autophagy‐apoptosis interaction after subarachnoid hemorrhage in rats
Luan et al. Upregulation of HMGB1, toll-like receptor and RAGE in human Rasmussen’s encephalitis
Donnez et al. Nerve fiber density in deep nodular endometriotic lesions induced in a baboon experimental model
Gu et al. Piperlongumine attenuates experimental autoimmune encephalomyelitis through inhibition of NF-kappaB activity
Carlson et al. Lithium increases hippocampal SNARE protein abundance after traumatic brain injury
Long et al. Mefunidone alleviates silica-induced inflammation and fibrosis by inhibiting the TLR4-NF-κB/MAPK pathway and attenuating pyroptosis in murine macrophages
Han et al. Elucidating the potential mechanisms underlying distraction spinal cord injury-associated neuroinflammation and apoptosis
Sadelli et al. Global cerebral ischemia in rats leads to amnesia due to selective neuronal death followed by astroglial scar formation in the CA1 layer
Zhang et al. Recombinant osteopontin provides protection for cerebral infarction by inhibiting the NLRP3 inflammasome in microglia
Fan et al. Metformin attenuates central sensitization by regulating neuroinflammation through the TREM2-SYK signaling pathway in a mouse model of chronic migraine
Chen et al. Probucol treatment after traumatic brain injury activates BDNF/TrkB pathway, promotes neuroregeneration and ameliorates functional deficits in mice
Tao et al. Astrocyte-conditional knockout of MOB2 inhibits the phenotypic conversion of reactive astrocytes from A1 to A2 following spinal cord injury in mice
Joko et al. Different modifications of phosphorylated Smad3C and Smad3L through TGF-β after spinal cord injury in mice
RU2818909C1 (en) Method for brain neuroprotection in simulating photoinduced ischemic stroke
Chen et al. Anti-neuroinflammatory and Neuroprotective Effects of T-006 on Alzheimer’s Disease Models by Modulating TLR4-Mediated MyD88/NF-κB Signaling
Takaki et al. Activation of 5-HT4 receptors facilitates neurogenesis of injured enteric neurons at an anastomosis in the lower gut
Wang et al. 4, 4′-Dimethoxychalcone Mitigates Neuroinflammation Following Traumatic Brain Injury Through Modulation of the TREM2/PI3K/AKT/NF-κB Signaling Pathway
Sun et al. Hypothermia protects the integrity of corticospinal tracts and alleviates mitochondria injury after intracerebral hemorrhage in mice
Luo et al. Astrocytic YAP prevents the glutamate neurotoxicity by upregulation of EAAT2 expression and promotes the gain of stemness in astrocytes in ischemic stroke mice
Xu et al. Interleukin-18 interacts with NKCC1 to mediate brain injury after intracerebral hemorrhage
Kato et al. Time-and area-dependent macrophage/microglial responses after focal infarction of the macaque internal capsule
Gao et al. Spatial–temporal expression of NDRG2 in brain tissues in a rat model of intracerebral hemorrhage: a pilot study
Liu et al. Fast green FCF prevents postoperative cognitive dysfunction via the downregulation of the P2X4 receptor in mice