Der Einfluss von Hypothermie oder Dexmedetomidin auf den neuronalen Zelluntergang nach inkompletter zerebraler Hemisphärenischämie und Reperfusion bei der Ratte

Es ist bekannt, dass sowohl Hypothermie (HT) als auch Dexmedetomidin (DEX) das neurologische Endergebnis verbessern können. In dieser Studie wird der Einfluss von HT oder DEX auf den neuronalen Zelluntergang bei 104 Ratten nach inkompletter zerebraler Hemisphärenischämie durch unilaterale Karotis-Okklusion unter hämorrhagischer Hypotension und anschließender Reperfusion untersucht. In beiden Behandlungs-Gruppen zeigt sich gegenüber der Kontroll-Gruppe in der Hämatoxylin-Eosin-Färbung eine tendentielle Reduktion des Ausmaßes der Schädigung und der Anzahl nekrotischer Zellen, in der immunhistologischen Färbung mit Antikörpern gegen aktivierte Caspase-3 eine tendentielle Verringerung apoptotischer Zellen. Diese Arbeit deutet darauf hin, dass sowohl HT als auch DEX den neuronalen Schaden nach zerebraler Ischämie tendentiell zu reduzieren vermögen.

Einfluss moderater intraischämischer Hypothermie auf die Proliferation und Differenzierung neuronaler Stammzellen 28 Tage nach inkompletter Vorderhirnischämie und Reperfusion der adulten Ratte

Hypothermie schützt Neurone vor hypoxischen, ischämischen und traumatischen Schädigungen. Bisher ist jedoch unklar, ob Hypothermie auch endogene Reparaturmechanismen beeinflusst. Die vorliegende Arbeit untersucht daher den Einfluss intraischämischer Hypothermie auf das neuroregenerative Potential des Gehirns nach zerebraler Ischämie.rn50 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden hierzu anästhesiert, intubiert und in folgende Versuchsgruppen randomisiert: Normotherme Ischämie (Normo/BACO), intraischämische Hypothermie (Hypo/BACO) sowie korrespondierende scheinoperierte Kontrollgruppen (Normo/Sham und Hypo/Sham). In den Gruppen Normo/Sham und Normo/BACO wurde die perikranielle Temperatur konstant bei 37 °C gehalten während sie in den Gruppen Hypo/Sham und Hypo/BACO für 85 min auf 33 °C gesenkt wurde. Durch bilaterale Okklusion der Aa. carotides communes in Kombination mit hämorrhagischer Hypotension wurde in BACO-Tieren eine 14-minütige inkomplette globale zerebrale Ischämie induziert. Tiere der Kontroll-Gruppen (Sham) blieben ohne Induktion einer Ischämie in Narkose. 15 weitere Tiere durchliefen nicht den operativen Versuchsteil und bildeten die Nativ-Gruppe, die als Referenz für die natürliche Neurogenese diente. Zur in-vivo-Markierung der Stammzellen wurde vom ersten bis siebten postoperativen Tag Bromodeoxyurindine (BrdU) injiziert. Nach 28 Tagen wurden die Gehirne entnommen. Die Analyse des histopathologischen Schadens erfolgte anhand HE-gefärbter Hirnschnitte, die Quantifikation der absoluten Anzahl neu gebildeter Zellen im Gyrus dentatus erfolgte mittels BrdU-Färbung. Anhand einer BrdU/NeuN-Immunfluoreszenz-Doppelfärbung konnte der Anteil neu generierter Neurone bestimmt werden.rnNach zerebraler Ischämie zeigten Tiere mit Normothermie eine Schädigung der CA 1-Region von über 50 % während hypotherme Ischämietiere einen Schaden von weniger als 10 % aufwiesen. Tiere ohne Ischämie (Hypo/Sham, Normo/Sham, Nativ) zeigten keinen histopathologischen Schaden. Die Anzahl neu gebildeter Neurone im Gyrus dentatus lag für normotherme Ischämietiere (Normo/BACO) bei 18819 und für Tiere mit intraischämischer Hypothermie (Hypo/BACO) bei 15175 neuen Neuronen. In den Kontroll-Gruppen wiesen Tiere der Gruppe Normo/Sham 5501, Tiere der Gruppe Hypo/Sham 4600 und Tiere der Nativ-Gruppe 5974 neu generierte Neurone auf.rnDiese Daten bestätigen frühere Studien, die eine Reduktion des neuronalen Schadens durch intraischämische Hypothermie zeigten. Infolge des ischämischen Stimulus kam es im Vergleich zu beiden Kontroll- und der Nativ-Gruppe zu einem signifikanten Anstieg der Anzahl neuer Neurone in beiden Ischämiegruppen unabhängig von der Temperatur. Somit scheint das Ausmaß der histopathologischen Schädigung keinen Einfluss auf die Anzahl neu gebildeter Neurone zu haben. Darüber hinaus beeinflusste die therapeutische Hypothermie auch nicht die natürliche Neurogeneserate. Die erhobenen Daten lassen vermuten, dass Hypothermie keinen Effekt auf die Anzahl und Differenzierung neuronaler Stammzellen aufweist, unabhängig davon, ob eine zerebrale Schädigung vorliegt.

Hypoxémie et inflammation systémique après ischémie cérébrale aiguë chez le rat Wistar

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Neuroprotection des cellules ganglionnaires rétiniennes par l'hinhibition du récepteur de l'acide lysophosphatidique

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Relation entre une ischémie cardiaque transmurale ou partielle (sous-endocardique) et les changements ECG chez le porc : implication des substances vasoactives

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Hypoxémie et inflammation systémique après ischémie cérébrale aiguë chez le rat Wistar

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Neuroprotection des cellules ganglionnaires rétiniennes par l'hinhibition du récepteur de l'acide lysophosphatidique

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Relation entre une ischémie cardiaque transmurale ou partielle (sous-endocardique) et les changements ECG chez le porc : implication des substances vasoactives

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effets neuroprotecteurs de l’hypothermie dans un modèle d’encéphalopathie néonatale combinant l’inflammation et l’hypoxie-ischémie.

L’encéphalopathie néonatale (EN) affecte plus de 0.8% des nouveau-nés à terme et est la deuxième cause d’handicap neurologique durant l’enfance. Le traitement des enfants atteints d’EN consiste en une prise en charge symptomatique et en l’hypothermie (HT). Néanmoins, plus de 50% des patients traités par HT gardent des séquelles neurologiques majeures. Les données provenant du Canadian Cerebral Palsy Registry montrent que l’HT prévient seulement 4% des cas de paralysie cérébrale (PC). Le fait que l’HT ait des effets neuroprotecteurs chez certains nouveau-nés, mais pas chez tous les nouveau-nés atteints d’EN n’est pas encore totalement élucidé. Il a été rapporté que les nouveau-nés exposés à l’inflammation (sepsis néonatal, infections placentaires) et à l’hypoxie-ischémie (HI) semblent avoir moins d’effets bénéfiques de l’HT que ceux qui ont été seulement exposés à l’HI. Des études précliniques ont établi que l’HT avait des effets neuroprotecteurs dans les cas d’encéphalopathies hypoxique-ischémiques chez les nouveau-nés à terme ou peu prématurés (plus de 35 semaines d’âge gestationnel). Cependant, peu d’études ont investigué les effets de l’HT lorsque l’EN résulte de la combinaison d’HI et d’infection/inflammation, alors qu’il s’agit du scénario pathophysiologique le plus fréquemment rencontré chez les nouveau-nés humains atteints d’EN. Ceci nous a amené à tester les effets neuroprotecteurs de l’HT dans un modèle animal (rat) d’EN induite par l’inflammation et l’HI. Des ratons Lewis au jour postnatal 12 sont injectés avec du lipopolysaccharide (LPS) d’E.coli afin de recréer l’inflammation, puis sont soumis à l’ischémie (ligature de la carotide commune droite) et à l’hypoxie (8% O[indice inférieur 2], 1h30). Les ratons sont ensuite traités ou non par l’HT (32 ± 0.5°C, 4 h). L‘étendue des lésions cérébrales ainsi que les cascades inflammatoires et oxydatives ont été étudiées. Nos résultats montrent que l’HT prévient l’étendue des lésions dans la composante de pénombre ischémique (néocortex et hippocampe). Cet effet neuroprotecteur est indépendant d’un effet anti-inflammatoire cérébral de l’HT portant sur le système de l’interleukine-1. Nos données indiquent que l’HT module l’expression des enzymes responsables de l’élimination des réactifs de l’oxygène (ROS). En conclusion, nos résultats montrent que l'HT a des effets neuroprotecteurs dans un modèle d’EN induite par l’exposition combinée au LPS et à l’HI. Ce projet devrait ouvrir des perspectives translationnelles pour prévenir la PC au-delà de l'hypothermie seule, comme par exemple celle visant à tester le bénéfice de la combinaison thérapeutique d’HT jointe au blocage de cytokines pro-inflammatoires.

Activation of Sonic hedgehog signaling in ventricular cardiomyocytes exerts cardioprotection against ischemia reperfusion injuries

International audience

Méthodes de segmentation du ventricule gauche basée sur l'algorithme graph cut pour les images par résonance magnétique et échocardiographiques

L’échocardiographie et l’imagerie par résonance magnétique sont toutes deux des techniques non invasives utilisées en clinique afin de diagnostiquer ou faire le suivi de maladies cardiaques. La première mesure un délai entre l’émission et la réception d’ultrasons traversant le corps, tandis que l’autre mesure un signal électromagnétique généré par des protons d’hydrogène présents dans le corps humain. Les résultats des acquisitions de ces deux modalités d’imagerie sont fondamentalement différents, mais contiennent dans les deux cas de l’information sur les structures du coeur humain. La segmentation du ventricule gauche consiste à délimiter les parois internes du muscle cardiaque, le myocarde, afin d’en calculer différentes métriques cliniques utiles au diagnostic et au suivi de différentes maladies cardiaques, telle la quantité de sang qui circule à chaque battement de coeur. Suite à un infarctus ou autre condition, les performances ainsi que la forme du coeur en sont affectées. L’imagerie du ventricule gauche est utilisée afin d’aider les cardiologues à poser les bons diagnostics. Cependant, dessiner les tracés manuels du ventricule gauche requiert un temps non négligeable aux cardiologues experts, d’où l’intérêt pour une méthode de segmentation automatisée fiable et rapide. Ce mémoire porte sur la segmentation du ventricule gauche. La plupart des méthodes existantes sont spécifiques à une seule modalité d’imagerie. Celle proposée dans ce document permet de traiter rapidement des acquisitions provenant de deux modalités avec une précision de segmentation équivalente au tracé manuel d’un expert. Pour y parvenir, elle opère dans un espace anatomique, induisant ainsi une forme a priori implicite. L’algorithme de Graph Cut, combiné avec des stratégies telles les cartes probabilistes et les enveloppes convexes régionales, parvient à générer des résultats qui équivalent (ou qui, pour la majorité des cas, surpassent) l’état de l’art ii Sommaire au moment de la rédaction de ce mémoire. La performance de la méthode proposée, quant à l’état de l’art, a été démontrée lors d’un concours international. Elle est également validée exhaustivement via trois bases de données complètes en se comparant aux tracés manuels de deux experts et des tracés automatisés du logiciel Syngovia. Cette recherche est un projet collaboratif avec l’Université de Bourgogne, en France.

Gut Bacteria Products Prevent Aki Induced By Ischemia-reperfusion.

Short-chain fatty acids (SCFAs) are fermentation end products produced by the intestinal microbiota and have anti-inflammatory and histone deacetylase-inhibiting properties. Recently, a dual relationship between the intestine and kidneys has been unraveled. Therefore, we evaluated the role of SCFA in an AKI model in which the inflammatory process has a detrimental role. We observed that therapy with the three main SCFAs (acetate, propionate, and butyrate) improved renal dysfunction caused by injury. This protection was associated with low levels of local and systemic inflammation, oxidative cellular stress, cell infiltration/activation, and apoptosis. However, it was also associated with an increase in autophagy. Moreover, SCFAs inhibited histone deacetylase activity and modulated the expression levels of enzymes involved in chromatin modification. In vitro analyses showed that SCFAs modulated the inflammatory process, decreasing the maturation of dendritic cells and inhibiting the capacity of these cells to induce CD4(+) and CD8(+) T cell proliferation. Furthermore, SCFAs ameliorated the effects of hypoxia in kidney epithelial cells by improving mitochondrial biogenesis. Notably, mice treated with acetate-producing bacteria also had better outcomes after AKI. Thus, we demonstrate that SCFAs improve organ function and viability after an injury through modulation of the inflammatory process, most likely via epigenetic modification.

Vascular relaxation of canine visceral arteries after ischemia by means of supraceliac aortic cross-clamping followed by reperfusion

Background: The supraceliac aortic cross-clamping can be an option to save patients with hipovolemic shock due to abdominal trauma. However, this maneuver is associated with ischemia/reperfusion (I/R) injury strongly related to oxidative stress and reduction of nitric oxide bioavailability. Moreover, several studies demonstrated impairment in relaxation after I/R, but the time course of I/R necessary to induce vascular dysfunction is still controversial. We investigated whether 60 minutes of ischemia followed by 30 minutes of reperfusion do not change the relaxation of visceral arteries nor the plasma and renal levels of malondialdehyde (MDA) and nitrite plus nitrate (NOx). Methods: Male mongrel dogs (n = 27) were randomly allocated in one of the three groups: sham (no clamping, n = 9), ischemia (supraceliac aortic cross-clamping for 60 minutes, n = 9), and I/R (60 minutes of ischemia followed by reperfusion for 30 minutes, n = 9). Relaxation of visceral arteries (celiac trunk, renal and superior mesenteric arteries) was studied in organ chambers. MDA and NOx concentrations were determined using a commercially available kit and an ozone-based chemiluminescence assay, respectively. Results: Both acetylcholine and calcium ionophore caused relaxation in endothelium-intact rings and no statistical differences were observed among the three groups. Sodium nitroprusside promoted relaxation in endothelium-denuded rings, and there were no inter-group statistical differences. Both plasma and renal concentrations of MDA and NOx showed no significant difference among the groups. Conclusion: Supraceliac aortic cross-clamping for 60 minutes alone and followed by 30 minutes of reperfusion did not impair relaxation of canine visceral arteries nor evoke biochemical alterations in plasma or renal tissue.

Brabykinin B1 Receptor Antagonism Is Beneficial in Renal Ischemia-Reperfusion Injury

Previously we have demonstrated that bradykinin B1 receptor deficient mice (B1KO) were protected against renal ischemia and reperfusion injury (IRI). Here, we aimed to analyze the effect of B1 antagonism on renal IRI and to study whether B1R knockout or antagonism could modulate the renal expression of pro and anti-inflammatory molecules. To this end, mice were subjected to 45 minutes ischemia and reperfused at 4, 24, 48 and 120 hours. Wild-type mice were treated intra-peritoneally with antagonists of either B1 (R-954, 200 mg/kg) or B2 receptor (HOE140, 200 mg/kg) 30 minutes prior to ischemia. Blood samples were collected to ascertain serum creatinine level, and kidneys were harvested for gene transcript analyses by real-time PCR. Herein, B1R antagonism ( R-954) was able to decrease serum creatinine levels, whereas B2R antagonism had no effect. The protection seen under B1R deletion or antagonism was associated with an increased expression of GATA-3, IL-4 and IL-10 and a decreased T-bet and IL-1b transcription. Moreover, treatment with R-954 resulted in lower MCP-1, and higher HO-1 expression. Our results demonstrated that bradykinin B1R antagonism is beneficial in renal IRI.

Ischaemic preconditioning improves proteasomal activity and increases the degradation of delta PKC during reperfusion

The response of the myocardium to an ischaemic insult is regulated by two highly homologous protein kinase C (PKC) isozymes, delta and epsilon PKC. Here, we determined the spatial and temporal relationships between these two isozymes in the context of ischaemia/reperfusion (I/R) and ischaemic preconditioning (IPC) to better understand their roles in cardioprotection. Using an ex vivo rat model of myocardial infarction, we found that short bouts of ischaemia and reperfusion prior to the prolonged ischaemic event (IPC) diminished delta PKC translocation by 3.8-fold and increased epsilon PKC accumulation at mitochondria by 16-fold during reperfusion. In addition, total cellular levels of delta PKC decreased by 60 +/- 2.7% in response to IPC, whereas the levels of epsilon PKC did not significantly change. Prolonged ischaemia induced a 48 +/- 11% decline in the ATP-dependent proteasomal activity and increased the accumulation of misfolded proteins during reperfusion by 192 +/- 32%; both of these events were completely prevented by IPC. Pharmacological inhibition of the proteasome or selective inhibition of epsilon PKC during IPC restored delta PKC levels at the mitochondria while decreasing epsilon PKC levels, resulting in a loss of IPC-induced protection from I/R. Importantly, increased myocardial injury was the result, in part, of restoring a delta PKC-mediated I/R pro-apoptotic phenotype by decreasing pro-survival signalling and increasing cytochrome c release into the cytosol. Taken together, our findings indicate that IPC prevents I/R injury at reperfusion by protecting ATP-dependent 26S proteasomal function. This decreases the accumulation of the pro-apoptotic kinase, delta PKC, at cardiac mitochondria, resulting in the accumulation of the pro-survival kinase, epsilon PKC.