Βλάβες του εγκεφάλου μετά από αναστολή ερεθισμάτων αρτηριακής πίεσης

Abstract

Short-term arterial pressure regulation is under continuous CNS control via complex neural circuits, in order cardiovascular homeostasis to be achieved. Medullary and supramedularry centers are involved in cardiovascular stability. Furthermore, various neurotransmitters have been found to be released in these centers, including glutamate and GABA. On the other hand, excessive glutamate release can induce neuronal damage, caused by mechanisms of excitotoxicity. Aim of the present study was the evaluation of possible acute neuronal damage after barodenervation in rats. 30 male Wistar rats were assigned into two groups to undertake either aortic denervation or Sham operation under continuous blood pressure monitoring. Two hours after completion of the procedure, rats were sacrificed and the brains were dissected, fixed and cut in specific levels, corresponding to dorsomedial hypothalamic nucleus, amygdaloid complex, motor and somatosensory cortex, subregions CA1, CA3 and dentate gyrus of the hippocampus, cingulate cortex and cerebellar Purkinje cells. Sections were stained using hematoxylin and eosin. Sections were examined for dead neurons under light microscope, incorporated with computer image analysis and special software. Groups were compared regarding systolic blood pressure over time, blood pressure variability, absolute number and percentage of dead neurons in the above areas. Statistical analysis was conducted using ANOVA, independent t-test and Mann Whitney U test. Level of significance was set at a <0.05. Groups were comparable regarding systolic blood pressure. Aortic denervated rats showed significant greater blood pressure variability, compared to sham operated rats (p=0.0284). Dead neurons analysis revealed significant greater number of dead neurons among aortic denervated rats in amygdaloid comlex (p=0.005), motor cortex (p=0.001), layer V of somatosensory cortex (p=0.037), CA1, CA3 and dentate gyrus (p=0.020, p=0.015, p=0.013 respectively) and Purkinje cells (p=0.029). Nevertheless, comparison of percentages of dead neurons between groups showed significant differences only in amygdaloid complex (p=0.002), motor layer (p=0.003 and p=0.000) and subregion CA1 of the hippocampus (p=0.027).Topographic distribution of differential neuronal damage between groups is related to cerebral regions controlling blood pressure. Furthermore, motor cortex and hippocampal CA1 region are considered as the most vulnerable brain regions after hypoxia/ischaemia. This selective vulnerability is attributed to excessive glutamate release under these conditions. In the present study is possible that brain lesions in the same areas are also caused by excessive glutamate release, triggered by aortic denervation. Consequently, it is also possible that the present study reveal a concurrent mechanism in brain damage after circulatory arrest, provided that circulatory arrest is accompanied by loss of baroreceptor input.

Η ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης βρίσκεται υπό συνεχή έλεγχο από το ΚΝΣ μέσω πολύπλοκων νευρωνικών κυκλωμάτων προκειμένου να εξασφαλισθεί η ομοιοστασία του οργανισμού. Στις περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην διατήρηση της καρδιαγγειακής σταθερότητας συμμετέχουν τόσο κέντρα στον προμήκη μυελό όσο και ανώτερες περιοχές του εγκεφαλικού παρεγχύματος. Πολλαπλά συστήματα νευροδιαβιβαστών έχουν εντοπισθεί να εμπλέκονται στηννευρική καρδιαγγειακή ρύθμιση, μεταξύ των οποίων το σύστημα του γλουταμινικού και του GABA. Από την άλλη πλευρά, καταστάσεις όπου έχουμε διαταραχή της απελευθέρωσης του γλουταμινικού οδηγούν σε κυτταρικό θάνατο μέσω του μηχανισμού τοξικότητας από διέγερση. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση πιθανής οξείας νευρικής καταστροφής μετά από διακοπή των ερεθισμάτων από τους τασεοϋποδοχείς σε επίμυες. Στη μελέτη συμπεριελήφθησαν 30 επίμυες του είδους Wistar. Οι επίμυες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες προκειμένου να υποβληθούν είτε σε αορτική απονεύρωση είτε σε ψευδή επέμβαση υπό συνεχή έλεγχο της αρτηριακής πίεσης. Δύο ώρες μετά το πέρας της επέμβασης οι επίμυες θυσιάστηκαν και οι εγκέφαλοι παρασκευάσθηκαν. Μετά από κατάλληλη επεξεργασία ελήφθησαν εγκάρσιες τομές του εγκεφαλικού παρεγχύματος πουαντιστοιχούσαν στο ύψος του ραχιαίου πυρήνα του υποθαλάμου, των αμυγδαλοειδών πυρήνων, του κινητικού και του σωματοαισθητικού φλοιού, των υποπεριοχών CA1, CA3 και της οδοντωτής έλικας του ιππόκαμπου, της αγκιστρωτής έλικας και των κυττάρων Purkinje της παρεγκεφαλίδας. Οι τομές χρώστηκαν με χρώση αιματοξυλίνης ηωσίνης και με την τεχνική της μορφομετρίας με τη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή και κατάλληλου λογισμικού μετρήθηκαν ποσοτικά οι νεκροί νευρώνες στις προαναφερθείσες περιοχές. Οι δύο ομάδες συγκρίθηκαν ως προς τις διαφορές στην συστολική αρτηριακή πίεση, τη διακύμανση της αρτηριακής πίεσης στο χρόνο και τις διαφορές ως προς τον απόλυτο αριθμό και την ποσοστιαία αναλογία των νεκρών νευρώνων στις παραπάνω περιοχές. Για τη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν οι δοκιμασίες ANOVA, t-test και Mann Whitney U. Το επίπεδο της στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε στο α<0,05. Οι δύο ομάδες ήταν συγκρίσιμες ως προς τις τιμές της αρτηριακής πίεσης (p>0,05). Η ομάδα των απονευρωμένων επίμυων παρουσίασε μεγαλύτερη διακύμανση της αρτηριακής πίεσης (p=0,0284). Όσον αφορά στις διαφορές ως προς τα νεκρά κύτταρα, η στατιστική ανάλυση κατέδειξε μεγαλύτερο απόλυτο αριθμό νεκρών νευρώνων στους αμυγδαλοειδείς πυρήνες (p=0,005), στη στιβάδα ΙΙΙ και V του κινητικού φλοιού (p=0,001), στη στιβάδα V του σωματοαισθητικού φλοιού (p=0,037), τις υποπεριοχές CA1, CA3 και την οδοντωτή έλικα του ιππόκαμπου (p=0,020, p=0,015, p=0,013 αντιστοίχως) καθώς και για τη στιβάδα των κυττάρων Purkinje (p=0,029). Η ανάλυση εν τούτοις των ποσοστιαίων αναλογιών έδειξε σημαντικές διαφορές μόνο για τον κινητικό φλοιό (p=0,003 και p=0,000), τους αμυγδαλοειδείς πυρήνες (p=0,002) και την υποπεριοχή CA1 του ιπποκάμπου (p=0,027). Όλες οι περιοχές στις οποίες καταγράφηκαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές συμμετέχουν στη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης. Επιπροσθέτως, ο κινητικός φλοιός και η υποπεριοχή CA1 του ιπποκάμπου ανήκουν στις εγκεφαλικές περιοχές που εκδηλώνουν πρωϊμότερα βλάβη μετά από διακοπή της κυκλοφορίας. Η παρατηρούμενη σύμπτωση των αποτελεσμάτων πιθανόν οφείλεται στην σημαντική συμμετοχή του γλουταμινικού στις εν λόγω περιοχές. Επιπροσθέτως η παρούσα μελέτη πιθανώς καταδεικνύει έναν επιπρόσθετο μηχανισμό εκδήλωσης νευρολογικής βλάβης μετά από διακοπή της κυκλοφορίας δεδομένου ότι στην περίπτωση διακοπής της κυκλοφορίας, εκτός της δεδομένης υποξίας/ισχαιμίας έχουμε και διακοπή των ερεθισμάτων από τους τασεοϋποδοχείς προς το ΚΝΣ. Η τελευταία αυτή είναι δυνατό να οδηγεί σε εκσεσημασμένη απελευθέρωση γλουταμινικού και εκδήλωση φαινομένων τοξικότητας από διέγερση.