Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки \ Патология. Клиническая медицина \ Нервная система. Невропатология. Неврология

Влияние интракаротидной селективной церебральной гипотермии на размер очага ишемического инсульта в эксперименте

Влияние интракаротидной селективной церебральной гипотермии на размер очага ишемического инсульта в эксперименте

Автор: Фартаков Е.И., Ломиворотов В.В., Малаев Дастан Урматович, Таркова А.Р., Бойков А.А., Прохорихин А.А., Волченко Д.В., Зыков И.С., Селезнев П.О., Байструков В.И., Грачев Н.И., Сергеевичев Д.С., Чернявский А.М., Кретов Е.И.

Журнал: Патология кровообращения и кардиохирургия @journal-meshalkin

Рубрика: Экспериментальные статьи

Статья в выпуске: 3 т.24, 2020 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. Ишемический инсульт является одной из ведущих причин смертности и инвалидизации во всем мире. Одним из перспективных методов профилактики ишемического инсульта является селективная интракаротидная церебральная гипотермия. Однако результаты исследований не позволяют сделать вывод о том, насколько эффективным будет применение этого метода у человека и каким выраженным при этом будет влияние на системную температуру. Цель. Изучить влияние селективной интракаротидной церебральной гипотермии на размер очага ишемического инсульта у мини-пигов, определить оптимальный период проведения гипотермии и выраженность влияния интракаротидной гипотермии на системную температуру. Методы. Исследование проводилось на мини-свиньях весом от 30 до 70 кг и включало два этапа. На первом этапе лабораторные животных разделили на две группы: контрольная группа (n = 4) и группа интракаротидной гипотермии в течение 3 ч, захватывающей периоды до и после реперфузии (n = 2). На втором этапе животных также разделили на две группы: группа гипотермии в течение 1,5 ч до реперфузии (n = 2) и группа гипотермии в течение 1,5 ч после реперфузии (n = 2). Методика моделирования ишемического инсульта была одинаковой во всех группах и заключалась в лобно-височной краниотомии и пережатии средней мозговой артерии на 3 ч. Интракаротидную гипотермию осуществляли посредством инфузии в восходящую глоточную артерию 0,9 % раствора NaCl, охлажденного до +4 °С. Через 48 ч после начала эксперимента лабораторным животным выполняли магнитно-резонансную томографию головного мозга для определения размера очага инсульта.

Еще

Гипотермия, ишемический инсульт, нейропротекция, селективная интракаротидная церебральная гипотермия

Короткий адрес: https://sciup.org/142230741

IDR: 142230741   |   DOI: 10.21688/1681-3472-2020-3-112-120

Effects of selective intracarotid cerebral hypothermia on the size of ischaemic stroke in an experiment

Background. Ischaemic stroke is one of the leading causes of death and disability worldwide. Selective intracarotid cerebral hypothermia is one of the promising methods to prevent ischaemic stroke. However, currently available studies do not allow us to conclude the effectiveness of applying this method in humans and assess its effect on the system temperature. Aim. To investigate the effect of selective intracarotid cerebral hypothermia on the size of ischaemic stroke in large pigs, determining the optimal period of hypothermia and the severity of the effects of intracarotid hypothermia on the system temperature. Methods. The study was conducted on mini-pigs weighing 30-70 kg and included two stages. During the first stage, pigs were divided into two groups: control (n = 4) and intracarotid hypothermia for 3 h, exciting periods before and after reperfusion (n = 2). During the second stage, animals were also divided into two groups: hypothermia group within 1.5 h before reperfusion (n = 2) and hypothermia group within 1.5 h after reperfusion (n = 2). The technique for modelling ischaemic stroke was the same as in all groups and consisted of frontotemporal craniotomy and compression of the middle cerebral artery for 3 h. Intracarotid hypothermia was performed by infusing + 4 °C NaCl solution in the ascending pharyngeal artery. At 48 h after starting the experiment, a brain magnetic resonance imaging scan was performed to determine the size of the stroke. Results. The mean size of the stroke focusing in the control group was 10.75 %, in the hypothermia group before reperfusion (10.95 %) and in the hypothermia group after reperfusion (1.65 %) of the volume of the cerebral hemisphere. The stroke size in the hypothermia group for 3 h could not be determined due to complications that developed in animals intraoperatively and postoperatively. The effect of intracarotid hypothermia on the systemic temperature in an animal weighing 65 kg was 0.4 °C. Conclusion. Based on the study results, a marked decrease in the focus of ischaemic stroke was found with the use of intracarotid hypothermia within 1.5 h after reperfusion. Intracarotid hypothermia was found to do not have a pronounced effect on the system temperature.

Еще

Список литературы Влияние интракаротидной селективной церебральной гипотермии на размер очага ишемического инсульта в эксперименте

  • Feigin V.L., Norrving B., Mensah G.A. Global Burden of Stroke. Circ Res. 2017;120(3):439-448. PMID: 28154096. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.308413
  • Kim A.S., Cahill E., Cheng N.T. Global stroke belt. Stroke. 2015;46(12):3564-3570. PMID: 26486867. https://doi. org/10.1161/STR0KEAHA.115.008226
  • McMeekin P., White P., James M.A., Price C.I., Flynn D., Ford G.A. Estimating the number of UK stroke patients eligible for endovascular thrombectomy. Eur Stroke J. 2017;2(4):319-326. PMID: 29900409. https://doi.org/10.1177/2396987317733343
  • Go A.S., Mozaffarian D., Roger V.L., Benjamin E.J., Berry J.D., Borden W.B., Bravata D.M., Dai S., Ford E.S., Fox C.S., Franco S., Fullerton HJ., Gillespie C., Hailpern S.M., Heit J.A., Howard VJ., Huffman M.D., Kissela B.M., Kittner S.J., Lackland D.T., Lichtman J.H., Lisabeth L.D., Magid D., Marcus G.M., Marelli A., Matchar D.B., McGuire D.K., Mohler E.R., Moy C.S., Mussolino M.E., Nichol G., Paynter N.P., Schreiner P.J., Sorlie P.D., Stein J., Turan T.N., Virani S.S., Wong N.D., Woo D., Turner M.B., American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and stroke statistics—2013 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 2013;127(1 ):e6-e245. PMID: 23239837. https://doi.org/10.1161/ CIR.0b013e31828124ad
  • Кретов Е.И., Малаев Д.У., Андреев М.А., Требушат Д.В., Грачев Н.И., Бойков А.А., Прохорихин А.А., Таркова А.Р., Байструков В.И. Первый опыт использования прототипа системы для внутрисосудистой тромбэктомии в эксперименте. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2019;23(4):63-72. [Kretov E.I., Malaev D.U., Andreev M.A., Trebushat D.V., Grachev N.I., Boykov A.A., Prokhorikhin A.A., Tarkova A.R., Baystrukov V.I. Combined transcatheter thrombectomy system for treatment of acute ischaemic stroke. Patologiya krovoobrashcheniya i kardiokhirurgiya = Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2019;23(4):63-72. (In Russ.)] http://dx.doi.org/10.21688/1681-3472-2019-4-63-72
  • Shankaran S., Laptook A.R., Ehrenkranz R.A., Tyson J.E., McDonald S.A., Donovan E.F., Fanaroff A.A., Poole W.K., Wright L.L., Higgins R.D., Finer N.N., Carlo W.A., Duara S., 0h W., Cotten C.M., Stevenson D.K., Stoll B.J., Lemons J.A., Guillet R., Jobe A.H., National Institute of Child Health and Human Development Neonatal Research Network. Whole-body hypothermia for neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy. N Engl J Med. 2005;353(15):1574-1584. PMID: 16221780. https://doi.org/10.1056/NEJMcps050929
  • Johnston M.V., Fatemi A., Wilson M.A., Northington F. Treatment advances in neonatal neuroprotection and neurointensive care. Lancet Neurol. 2011;10(4):372-382. PMID: 21435600. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(11)70016-3
  • Hypothermia After Cardiac Arrest Study Group. Mild therapeutic hypothermia to improve the neurologic outcome after cardiac arrest. N Engl J Med. 2002;346(8):549-556. PMID: 11856793. https://doi.org/10.1056/ NEJMoa012689
  • Bernard S.G., Buist M.D., Jones B.M., Silvester W., Gutteridge G., Smith K. Treatment of comatose survivors of out-of-hospital cardiac arrest with induced hypothermia. N Engl J Med. 2002;346(8):557-563. PMID: 11856794. https:// doi.org/10.1056/NEJMoa003289
  • Lin J.J., Lin C.Y., Hsia S.H., Wang H.S., Chiang M.C., Lin K.L. 72-Hour therapeutic hypothermia improves neurological outcomes in paediatric asphyxia out-of-hospital cardiac arrest - An exploratory investigation. Resuscitation. 2018;133:180-186. PMID: 30142398. https://doi. org/10.1016/j.resuscitation.2018.08.019
  • Lascarrou J.-B., Merdji H., Le Gouge A., Colin G., Grillet G., Girardie P., Coupez E., Dequin P.-F., Cariou A., Boulain T., Brule N., Frat J.-P., Asfar P., Pichon N., Landais M., Plantefeve G., Quenot J.-P., Chakarian J.-C., Sirodot M., Legriel S., Letheulle J., Thevenin D., Desachy A., Delahaye A., Botoc V., Vimeux S., Martino F., Giraudeau B., Reignier J. Targeted temperature management for cardiac arrest with nonshockable rhytm. N Engl J Med. 2019;381(24):2327-2337. PMID: 31577396. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1906661
  • De Georgia M.A., Krieger D.W., Abou-Chebl A., Devlin T.G., Jauss M., Davis S.M., Koroshetz W.J., Rordorf G., Warach S. Cooling for Acute Ischemic Brain Damage (COOL AID): a feasibility trial of endovascular cooling. Neurology. 2004;63(2):312-317. PMID: 15277626. https:// doi.org/10.1212/01.wnl.0000129840.66938.75
  • Hemmen T.M., Raman R., Guluma K.Z., Meyer B.C., Gomes J.A., Cruz-Flores S., Wijman C.A., Rapp K.S., Grotta J.C., Lyden P.D., ICTuS-L Investigators. Intravenous thrombolysis plus hypothermia for acute treatment of ischemic stroke (ICTuS-L): final results. Stroke. 2010;41(10):2265-70. PMID: 20724711. https://doi.org/10.1161/STR0KEAHA.110.592295
  • Lyden P., Hemmen T., Grotta J., Rapp K., Ernstrom K., Rzesiewicz T., Parker S., Concha M., Hussain S., Agarwal S., Meyer B., Jurf J., Altafullah I., Raman R. Results of the ICTuS 2 Trial (Intravascular Cooling in the Treatment of Stroke 2). Stroke. 2016;47(12):2888-2895. PMID: 27834742. https://doi. org/10.1161/STR0KEAHA.116.014200
  • Mattingly T.K., Denning L.M., Siroen K.L., Lehrbass B., Lopez-Ojeda P., Stitt L., Pelz D.M., Das S., Ang L.C., Lee D.H., Lownie S.P. Catheter based selective hypothermia reduces stroke volume during focal cerebral ischemia in swine. J Neurointerv Surg. 2015;8(4):418-422. PMID: 25676148. https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2014-011562
  • Chen J., Fredrickson V., Ding Y., Jiang L., Luo Y., Ji X. The effect of a microcatheter-based selective intra-arterial hypothermia on hemodynamic changes following transient cerebral ischemia. Neurol Res. 2015;37(3):263-268. PMID: 25310355. https://doi.org/10.1179/174313281 4Y.0000000451
  • Schwartz A.E., Finck A.D., Stone J.G., Connolly E.S., Edwards N.M., Mongero L. Delayed selective cerebral hypothermia decreases infarct volume after reperfused stroke in baboons. JNeurosurg Anesthesiol. 2011;23(2):124-130. PMID: 21150463. https://doi.org/10.1097/ ANA.0b013e3181fa75ca
  • Song W., Wu Y.M., Ji Z., Ji Y.B., Wang S.N., Pan S.Y. Intra-carotid cold magnesium sulfate infusion induces selective cerebral hypothermia and neuroprotection in rats with transient middle cerebral artery occlusion. NeurolSci. 2013;34(4):479-486. PMID: 22466873. https://doi.org/10.1007/s10072-012-1064-3
  • Chen J., Fredrickson V., Ding Y., Cheng H., Wang N., Ling F., Ji X. Enhanced neuroprotection by local intra-arterial infusion of human albumin solution and local hypothermia. Stroke. 2012;44(1):260-262. PMID: 23192754. https://doi.org/10.1161/STR0KEAHA.112.675462
  • Kurisu K., Abumiya T., Ito M., Gekka M., Osanai T., Shichinohe H., Nakayama N., Kazumata K., Houkin K. Transarterial regional hypothermia provides robust neuroprotection in a rat model of permanent middle cerebral artery occlusion with transient collateral hypoperfusion. Brain Res. 2016;1651:95-103. PMID: 27663968. https://doi.org/10.1016/_i.brainres.2016.09.017
  • Chen J., Liu L., Zhang H., Geng X., Jiao L., Li G., Coutinho J.M., Ding Y., Liebeskind D.S., Ji X. Endovascular hypothermia in acute ischemic stroke: a pilot study of selective intra-arterial cold saline infusion. Stroke. 2016;47(7):1933-1935. PMID: 27197848. https://doi.org/10.1161/STR0KEAHA.116.012727
  • Neimark M.A., Konstas A.A., Lee L., Laine A.F., Pile-Spellman J., Choi J. Brain temperature changes during selective cooling with endovascular intracarotid cold saline infusion: simulation using human data fitted with an integrated mathematical model. J Neurointerv Surg. 2013;5(2):165-171. PMID: 22270331. https://doi. org/10.1136/neurintsurg-2011-010150
  • Konstas A.A., Neimark M.A., Laine A.F., Pile-Spellman J. A theoretical model of selective cooling using intracarotid cold saline infusion in the human brain. J Appl Physiol. 2007;102(4):1329-1340. PMID: 17170208. https://doi. org/10.1152/iapplphysiol.00805.2006
  • Yenari M., Kitagawa K., Lyden P., Perez-Pinzon M. Metabolic down regulation: a key to successful neuroprotection? Stroke. 2008;39(10):2910-2917. PMID: 18658035. https://doi. org/10.1161/STR0KEAHA.108.514471
  • Kurisu K., Yenari M.A. Therapeutic hypothermia for ischemic stroke; pathophysiology and future promise. Neuropharmacology. (2017);134(Pt B):302-309. PMID: 28830757. https://doi.org/10.1016/i.neuropharm.2017.08.025
  • Lee J.E., Yoon Y.J., Moseley M.E., Yenari M.A. Reduction in levels of matrix metalloproteinases and increased expression of tissue inhibitor of metalloproteinase-2 in response to mild hypothermia therapy in experimental stroke. J Neurosurg. 2005;103(2):289-297. PMID: 16175859. https://doi.org/10.3171/ins.2005.103.2.0289
  • Reinert M., Brekenfeld C., Taussky P., Andres R., Barth A., Seiler R.W. Cerebral revascularization model in a swine. Acta Neurochir Suppl. 2005;94:153-157. PMID: 16060257. https://doi.org/10.1007/3-211-27911-3 25
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp