Serial Changes in Markers Measuring Coagulation, Fibrinolysis, and Vasoactivity in Patients with Ischemic Stroke

Ischemic stroke (IS) is a heterogeneous disease in which outcome is influenced by many factors. The hemostatic system is activated in association with cerebral ischemia, and thus, markers measuring coagulation, fibrinolysis, and vasoactivity could be useful tools in clinical practice. We investigated whether repeated measurements of these markers reveal patterns that might help in evaluating IS patients, including the early diagnosis of stroke subtypes, in estimating prognosis and risk of recurrence, and in selecting a treatment for secondary prevention of stroke. Vasoconstrictor peptide endothelin-1 (ET-1), homocysteine (Hcy), indicators of thrombin formation and activation (prothrombin fragment 1+2/F1+2, thrombin-antithrombin complex/TAT), indicators of plasmin formation and fibrinolysis (tissue plasminogen activator/t-PA, plasminogen activator inhibitor-1/PAI-1, and D-dimer), and natural anticoagulants (antithrombin/AT, protein C/PC, and protein S/PS) were measured in 102 consecutive mild to moderate IS patients on four occasions: on admission and at 1 week, 1 month, and 3 months after stroke, and once in controls. All patients underwent neurological examination and blood sampling in the same session. Furthermore, 42 IS patients with heterozygous factor V Leiden mutation (FVLm) were selected from 740 IS patients without an obvious etiology, and evaluated in detail for specific clinical, laboratory, and radiological features. Measurements of ET-1 and Hcy levels did not disclose information that could aid in the diagnostic evaluation of IS patients. F1+2 level at 3 months after IS had a positive correlation with recurrence of thromboembolic events, and thus, may be used as a predictive marker of subsequent cerebral events. The D-dimer and AT levels on admission and 1 week after IS were strongly associated with stroke severity, outcome, and disability. The specific analysis of IS patients with FVLm more often revealed a positive family history of thrombosis, a higher prevalence of peripheral vascular disease, and multiple infarctions in brain images, most of which were `silent infarcts´. Results of this study support the view that IS patients with sustained activation of both the fibrinolytic and the coagulation systems and increased thrombin generation may have an unfavorable prognosis. The level of activation may reflect the ongoing thrombotic process and the extent of thrombosis. Changes in these markers could be useful in predicting prognosis of IS patients. A clear need exists for a randomized prospective study to determine whether a subgroup of IS patients with markers indicating activation of fibrinolytic and coagulation systems might benefit from more aggressive secondary prevention of IS.

Effects of aniracetam on extracellular levels of transmitter amino acids in the hippocampus of the conscious gerbils: an intracranial microdialysis study

The effects of aniracetam on extracellular amino acid levels in the hippocampus of conscious gerbils, with or without transient cerebral ischemia/reperfusion, were measured by microdialysis and reverse phase-high performance liquid chromatography. Increased extracellular levels of aspartate and glutamate that were observed in the hippocampus of conscious gerbils during transient global forebrain ischemia were reversed by aniracetam. In contrast, the level of extracellular gamma-aminobutyric acid was increased, while taurine was maintained at a higher level than other amino acids by administration of aniracetam (100 mg/kg, p.o.) 60 min before ischemia. Further, in contrast to ischemic animals, administration of aniracetam (100 mg/kg, p.o.) enhanced the release of glutamate and aspartate in the normal gerbil hippocampus. The results suggest that these effects might be due to a partial calcium agonist activity of aniracetam, and that the effects of aniracetam on amino acid levels might be a mechanism of protection against delayed neuronal death in the ischemic hippocampus, thereby improving memory dysfunction induced by ischemia/reperfusion. (C) 2003 Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

Total aortic arch stenting--hemodynamical impact of carotid artery perfusion.

The aim of this experimental study is to evaluate the feasibility and the outcome of total endovascular stent implantation in the aortic arch. Indications for this operation-technique would be acute or chronic dissection of the aortic arch (non-A-non-B dissection) or type B dissection with retrograde extension. Four pigs were canulated via the distal abdominal aorta and a retrograde placement of a Djumbodis arch stent (4-9 cm) was controlled by using intravascular ultrasound and intracardiac ultrasound by the inferior cava vein and under radioscopic control. Cerebral perfusion, by using a flow meter placed on one prepared carotid artery, were controlled before, immediate post-procedural (<1 min), and in the early follow-up after aortic arch stent implantation. During the implantation process, especially during balloon inflation and deflation, mean carotid perfusion decreases slightly. A reactive increase of carotid perfusion after stent placements indicates transitory cerebral hypo-perfusion. Non-covered aortic arch stent implantation is technically feasible and could be a potential treatment option in otherwise inoperable arch dissections. The time required for balloon inflation and deflation causes an important risk of cerebral ischemia. The latter can be reduced by transaxillary perfusion.

Rôle du GPR91 dans la réponse à l'hypoxie-ischémie et l'importance de sa localisation intracellulaire

L'adaptation à l'environnement est essentielle à la survie cellulaire et des organismes en général. La capacité d'adaptation aux variations en oxygène repose sur des mécanismes de détection de l'hypoxie et une capacité à répondre en amorçant un programme d'angiogenèse. Bien que la contribution du facteur induit par l'hypoxie (HIF) est bien définie dans l'induction d'une telle réponse, d'autres mécanismes sont susceptibles d'être impliqués. Dans cette optique, les études démontrant l'influence du métabolisme énergétique sur le développement vasculaire sont de plus en plus nombreuses. L'un de ces composés, le succinate, a récemment été démontré comme étant le ligand du GPR91, un récepteur couplé aux protéines G. Parmi les différents rôles attribués à ce récepteur, notre laboratoire s'intéressa aux rôles du GPR91 dans la revascularisation observée suite à des situations d'hypoxie dont ceux affectant la rétine. Il existe cependant d'autres conditions pour lesquelles une revascularisation serait bénéfique notamment suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral. Nos travaux ont pour objectifs de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement de ce récepteur durant le développement et dans le cadre de pathologies affectant la formation de vaisseaux sanguins. Dans un premier temps, nous avons déterminé le rôle du GPR91 dans la guérison suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral chez le nouveau-né. Nous montrons que ce récepteur est exprimé dans le cerveau et en utilisant des souris n'exprimant pas le GPR91, nous démontrons que dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale néonatal l'angiogenèse prenant place au cours de la phase de guérison dépend largement du récepteur. L'injection intracérébrale de succinate induit également l'expression de nombreux facteurs proangiogéniques et les résultats suggèrent que le GPR91 contrôle la production de ces facteurs. De plus, l'injection de ce métabolite avant le modèle d'hypoxie-ischémie réduit substantiellement la taille de l'infarctus. In vitro, des essaies de transcription génique démontrent qu'à la fois les neurones et les astrocytes répondent au succinate en induisant l'expression de facteurs bénéfiques à la revascularisation. En considérant le rôle physiologique important du GPR91, une seconde étude a été entreprise afin de comprendre les déterminants moléculaires régissant son activité. Bien que la localisation subcellulaire des RCPG ait traditionnellement été considérée comme étant la membrane plasmique, un nombre de publications indique la présence de ces récepteurs à l'intérieur de la cellule. En effet, tel qu'observé par microscopie confocale, le récepteur colocalise avec plusieurs marqueurs du réticulum endoplasmique, que celui-ci soit exprimé de façon endogène ou transfecté transitoirement. De plus, l’activation des gènes par stimulation avec le succinate est fortement affectée en présence d'inhibiteur du transport d'acides organiques. Nous montrons que le profil de facteurs angiogéniques est influencé selon la localisation ce qui affecte directement l'organisation du réseau tubulaire ex vivo. Finalement, nous avons identifié une région conservée du GPR91 qui agit de signal de rétention. De plus, nous avons découvert l'effet de l'hypoxie sur la localisation. Ces travaux confirment le rôle de régulateur maître de l'angiogenèse du GPR91 lors d'accumulation de succinate en condition hypoxique et démontrent pour la première fois l'existence, et l'importance, d'un récepteur intracellulaire activé par un intermédiaire du métabolisme. Ces données pavent donc la voie à une nouvelle avenue de traitement ciblant GPR91 dans des pathologies hypoxiques ischémiques cérébrales et soulèvent l'importance de tenir compte de la localisation subcellulaire de la cible dans le processus de découverte du médicament.

Hipocapnia en neuroanestesia : estado actual

La hiperventilación ha sido una maniobra común en el manejo anestésico de procedimientos neuroquirúrgicos. Hace unos años existía el escepticismo médico si esto resultaba en isquemia cerebral, hoy sabemos que es perjudicial y deteriora el estado y pronóstico del paciente.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Estudio piloto de la relación entre el aumento de la velocidad de onda del pulso en arteria carótida común medida por resonancia magnética y los factores de riesgo vasculares clásicos en sujetos con sospecha de lesión cerebrovascular isquémica

Arterial stiffness assessed by carotid-femoral pulse wave velocity (cfPWV) measurement is now well accepted as an independent predictor of vascular mortality and morbidity. However, the value of cfPWV has been considered to be limited for risk classification in patients with several vascular risk factors. Magnetic resonance (MR) allows measurement of PWV between two points, though to date mainly used to study the aorta. To assess the common carotid artery pulse wave velocity by magnetic resonance, determine their association with classical vascular risk factors and ischemic brain injury burden in patients with suspected ischemic cerebrovascular disease

Carbon monoxide protects against oxidant-induced apoptosis via inhibition of Kv2.1

Oxidative stress induces neuronal apoptosis and is implicated in cerebral ischemia, head trauma, and age-related neurodegenerative diseases. An early step in this process is the loss of intracellular K(+) via K(+) channels, and evidence indicates that K(v)2.1 is of particular importance in this regard, being rapidly inserted into the plasma membrane in response to apoptotic stimuli. An additional feature of neuronal oxidative stress is the up-regulation of the inducible enzyme heme oxygenase-1 (HO-1), which catabolizes heme to generate biliverdin, Fe(2+), and carbon monoxide (CO). CO provides neuronal protection against stresses such as stroke and excitotoxicity, although the underlying mechanisms are not yet elucidated. Here, we demonstrate that CO reversibly inhibits K(v)2.1. Channel inhibition by CO involves reactive oxygen species and protein kinase G activity. Overexpression of K(v)2.1 in HEK293 cells increases their vulnerability to oxidant-induced apoptosis, and this is reversed by CO. In hippocampal neurons, CO selectively inhibits K(v)2.1, reverses the dramatic oxidant-induced increase in K(+) current density, and provides marked protection against oxidant-induced apoptosis. Our results provide a novel mechanism to account for the neuroprotective effects of CO against oxidative apoptosis, which has potential for therapeutic exploitation to provide neuronal protection in situations of oxidative stress.

Nanoformulated cell-penetrating survivin mutant and its dual actions

In this study, we investigated the differential actions of a dominant-negative survivin mutant (SurR9-C84A) against cancerous SK-N-SH neuroblastoma cell lines and differentiated SK-N-SH neurons. In both the cases, the mutant protein displayed dual actions, where its effects were cytotoxic toward cancerous cells and proliferative toward the differentiated neurons. This can be explained by the fact that tumorous (undifferentiated SK-N-SH) cells have a high endogenous survivin pool and upon treatment with mutant SuR9-C84A causes forceful survivin expression. These events significantly lowered the microtubule dynamics and stability, eventually leading to apoptosis. In the case of differentiated SK-N-SH neurons that express negligible levels of wild-type survivin, the mutant indistinguishably behaved in a wild-type fashion. It also favored cell-cycle progression, forming the chromosome-passenger complex, and stabilized the microtubule-organizing center. Therefore, mutant SurR9-C84A represents a novel therapeutic with its dual actions (cytotoxic toward tumor cells and protective and proliferative toward neuronal cells), and hence finds potential applications against a variety of neurological disorders. In this study, we also developed a novel poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticulate formulation to surmount the hurdles associated with the delivery of SurR9-C84A, thus enhancing its effective therapeutic outcome.

THE EFFECTS OF FOREBRAIN MULTIPLE LESIONS ON THE PRESSOR-RESPONSE INDUCED BY BILATERAL CAROTID OCCLUSION IN CONSCIOUS RATS

In the present study, the effects of electrolytic lesions of the anteroventral third ventricle (AV3V) region and of the medial forebrain bundle (MFB) on the pressor response induced by bilateral carotid occlusion (BCO) in conscious intact and aortic baroreceptor-denervated (AD) rats were investigated. In intact control rats, BCO during 60 s produced a pressor response that could be divided into an early response (ER = 50 +/- 3 mmHg) that reachs a peak during the first 20 s and a sustained late response (LR), smaller than ER (32 +/- 2 mmHg), observed during the last 30 s. In intact-innervated rats, AV3V lesion (2 days) reduced ER (22 +/- 3 mmHg) and LR (16 +/- 2 mmHg), whereas the bilateral MFB lesions (6 days) mainly reduced LR (9 +/- 1 mmHg). Rats with simultaneous lesion of both the AV3V region and the MFB showed additional reduction of the ER (15 +/- 3 mmHg), but not LR (11 +/- 1 mmHg) when compared to the effect of MFB lesions alone. Compared to the AV3V lesion alone, LR but not ER was reduced in rats with a double lesion. In sham-lesioned rats, AD induced a significant increase in the pressor response to BCO (ER = 75 +/- 4 mmHg and LR = 65 +/- 3 mmHg) when compared to intact controls. A similar reduction in ER and LR was observed in AD rats after AV3V (ER = 35 +/- 3 mmHg and LR = 40 +/- 2 mmHg) and MFB (ER = 49 +/- 6 mmHg and LR = 41 +/- 5 mmHg) lesions alone or combined (ER = 40 +/- 6 mmHg and LR = 35 +/- 7 mmHg). The results showed that simultaneous lesions of both the AV3V region and the MFB practically abolished the pressor response to BCO. They also suggested that aortic baroreceptor activity plays a significant role in the effects of AV3V and MFB lesions on the pressor response to BCO.

Variação intraoperatória do sódio sérico e complicações neurológicas pós-operatórias em cirurgia cardíaca pediátrica

Pós-graduação em Anestesiologia - FMB

Avaliação neuropatológica da lesão estriatal em ratos machos e fêmeas da linhagem lister hooded induzida experimentalmente por microinjeções de endotelina-1

A resposta inflamatória pode exacerbar o processo lesivo após desordens neurais agudas. O dimorfismo sexual gerado pelas diferentes presenças hormonais existentes entre macho e fêmea têm demonstrado habilidades neuroprotetoras endógenas opostas, apresentando uma melhor preservação da integridade do tecido nervoso na fêmea, putativamente, devido à presença dos hormônios ginógenos. Não existem investigações comparando como essa diferença pode afetar a resposta inflamatória durante o AVE. No presente estudo, investigaram-se as diferenças nos processos inflamatórios agudos do dimorfismo sexual de ratos adultos, de ambos os sexos, submetidos à lesão isquêmica aguda induzida por Endotelina (ET1) no corpo estriado. Seis grupos experimentais foram delineados: Animais machos de 24 horas de sobrevida (n= 8); machos de 72 horas de sobrevida de (n=8); machos de 7 dias de sobrevida (n=8); e fêmeas de 24 horas de sobrevida (n= 8); fêmeas de 72 horas de sobrevida de(n=8); fêmeas de 7 dias de sobrevida. A análise histopatológica geral foi realizada em secções coradas pela violeta de cresila. Macrófagos, astrócitos e neurônios foram identificados por imuno-histoquímica com anticorpos específicos para estas células inflamatórias (ED1, anti-GFAP e Anti-NeuN, respectivamente). Realizou-se contagem de micróglia/macrófagos ativados e corpos neuronais nos grupos experimentais mencionados. Não se notou diferença quantitativa entre os diferentes sexos, contudo houve uma aparente queda na quantidade de macrófagos/micróglia em 3 dias, tanto para os machos quanto para as fêmeas, apresentando alguma diferença na ativação astrocitária mais forte em machos. Os resultados sugerem que as diferenças sexuais na linhagem Lister Hooded, não são suficientes para causar diferenças significativas na preservação do tecido nervoso e em alguns aspectos da resposta inflamatória após a indução de isquemia cerebral por meio de ET1.

Leptomeningeal enhancement in computed tomography of feline brains

Contrast enhancement enables the verification of several pathological conditions that lead to vascular changes and/or breakdown of the blood-brain barrier. Examples of diseases that cause these disorders are: neoplastic diseases, vascular communications, active inflammation and cerebral ischemia. Several contrast enhancements located peripherically to cerebral lobes, in the topography of brain sulci and gyri, were identified on tomographic scan of twelve healthy cats that had their health confirmed through history, general and neurologic physical examination and polymerase chain reaction for feline leukemia (FeLV) and immunodeficiency (FIV) virus. This study aims to describe the tomographic contrast enhancement findings, which showed an identical appearance to the pia mater and arachnoid enhancement, also called leptomeninges. This finding is generally considered related to leptomeningeal diseases such as meningitis and neoplastic disease. However, in dogs, the leptomeningeal enhancement has already been described in healthy animals. This finding has a great importance in the interpretation of tomographic images of these animals since, so far, in the presence of these enhancements, meningeal disorders were suggested. Thus, the verification of other tomographic findings and the combination with other diagnostic methods are of great importance for the diagnosis of leptomeningeal disease.