Η επίδραση του ξένου σε ισχαιμικά εγκεφαλικά κύτταρα: πειραματική μελέτη σε επίμυες

Abstract

Cerebral protection has been the subject of intense investigation for the last couple of decades and all the proposed therapeutic interventions aim not only at the prevention of ischemic damage, but also at the salvation of the affected tissue. Xenon is a ‘noble’ gas that despite the fact that is considered to be chemically inert is characterized by remarkable biological properties. The aim of the present study was to investigate xenon’s effect after an incomplete global ischemic brain injury in adult rats, and also to compare this effect with the one observed after the administration of nitrous oxide. Thirty three adult male Wistar rats were classified into three separate groups: A) control group, B) nitrous oxide group (N₂O) and C) xenon group (Xe). All the groups underwent the same surgical procedure (bilateral common carotid artery occlusion, tracheostomy) and were subsequently mechanically ventilated. Group A received atmospheric air (21% oxygen/O₂, 79% nitrogen/N₂) for 1 hour and 45 minutes, whereas in groups B and C atmospheric air was substituted after the first hour with xenon and nitrous oxide respectively. The brain sections underwent histological, immunohistochemical and molecular analysis. The expression of c-fos, a proto-oncogene and a reliable marker of neuronal necrosis, was particularly evaluated. Moreover, the expression of metalloproteinase 9 was also examined. SPSS-10 was used for the statistical analysis of the data which was expressed as means ± SEM. The administration of N₂O and xenon in groups B and C respectively has reduced the ischaemic areas observed histologically and that reduction was found to be statistically significant. Despite the fact that the administration of nitrous oxide and xenon has reduced the expression of the c-fos gene, the result was not statistically significant. The only statistically significant difference was observed between the control and xenon groups and specifically between the cortex and CA1 hippocampal regions (p<0.05). PCR analysis has concluded in the same results, verifying the histological and immunohistochemical methods. c-fos expression was significantly decreased in the N₂O and Xe groups. The use of xenon in sub-anaesthetic concentrations and for small periods of time after an incomplete global ischemic injury in adult rats appears to be neuroprotective. The respective results for nitrous oxide are less conclusive.

Το θέμα της εγκεφαλικής προστασίας έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης τις δύο τελευταίες δεκαετίες και όλες οι θεραπευτικές παρεμβάσεις που έχουν προταθεί στοχεύουν τόσο στην πρόληψη της βλάβης, όσο και στην προσπάθεια διάσωσης του προσβεβλημένου ιστού. Το ξένο είναι ένα ευγενές αέριο, το οποίο παρά το γεγονός ότι είναι χημικά αδρανές, διαθέτει αξιοσημείωτες βιολογικές ιδιότητες. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εξετάσει τη δράση του αερίου όταν αυτό χορηγείται μετά την πρόκληση ατελούς, καθολικής ισχαιμίας σε ενήλικους επίμυες, αλλά και να συγκρίνει το αποτέλεσμα με αυτό που παρατηρείται μετά από τη χορήγηση υποξειδίου του αζώτου. Χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 33 άρρενες επίμυες, οι οποίοι χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες: Α) ομάδα ελέγχου (control), Β) ομάδα υποξειδίου του αζώτου (Ν₂Ο) και Γ) ομάδα ξένου (Xe). Όλες οι ομάδες υποβλήθηκαν στην ίδια χειρουργική επέμβαση (αποκλεισμός δύο κοινών καρωτίδων, τραχειοστομία), ενώ στη συνέχεια εφαρμόστηκε μηχανικός αερισμός. Στην ομάδα Α χορηγήθηκε ατμοσφαιρικός αέρας (21% οξυγόνο/Ο₂, 79% άζωτο/Ν₂) για χρονικό διάστημα 1 ώρας και 45 λεπτών, ενώ στις ομάδες Β και Γ ο ατμοσφαιρικός αέρας διακόπηκε μετά από την πρώτη ώρα για να ξεκινήσει η χορήγηση Ν₂Ο και ξένου αντίστοιχα. Στη συνέχεια, τα παρασκευάσματα αξιολογήθηκαν ιστολογικά, ανοσοϊστοχημικά καθώς και με μοριακή ανάλυση. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η έκφραση του πρωτο-ογκογονιδίου c-fos, ενός αξιόπιστου δείκτη νέκρωσης των νευρωνικών κυττάρων, αλλά και της μεταλλοπρωτεϊνάσης 9. Για τη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα SPSS-10, ενώ οι συνεχείς μεταβλητές παρουσιάστηκαν ως μέσες τιμές ± τυπική απόκλιση. Από την ιστολογική ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι η χορήγηση Ν₂Ο και Xe ελάττωσε τις ισχαιμικές περιοχές στις ομάδες Β και Γ σε σχέση με αυτές της ομάδας ελέγχου και η ελάττωση αυτή ήταν στατιστικά σημαντική (p<0,05). Με την ανοσοϊστοχημική μελέτη παρατηρήθηκε μείωση στην έκφραση του γονιδίου c-fos μετά τη χορήγηση Ν₂Ο και ξένου, όμως η ελάττωση αυτή δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Η μόνη στατιστικά σημαντική διαφορά που διαπιστώθηκε ήταν ανάμεσα στις ομάδες ελέγχου και ξένου και συγκεκριμένα στο φλοιό και τη CA1 περιοχή του ιππόκαμπου (p<0,05). Τα αποτελέσματα που εξάχθηκαν με τη χρησιμοποίηση της τεχνικής PCR επαλήθευσαν και ενίσχυσαν τα προηγούμενα. Η έκφραση του γονιδίου c-fos ήταν σαφώς ελαττωμένη στις ομάδες του Ν₂Ο και Xe (p<0,05). Συμπερασματικά, η χρήση του ξένου σε υπο-αναισθητικές συγκεντρώσεις και για μικρό χρονικό διάστημα μετά την πρόκληση ατελούς, καθολικής ισχαιμίας στον εγκέφαλο ενήλικων επίμυων φαίνεται να δρα προστατευτικά. Τα αντίστοιχα αποτελέσματα για το υποξείδιο του αζώτου δεν είναι το ίδιο ξεκάθαρα.