Hyperthermia induced after recirculation triggers chronic neurodegeneration in the penumbra zone of focal ischemia in the rat brain

Chronic neurodegenerative processes have been identified in the rat forebrain after prolonged survival following hyperthermia (HT) initiated a few hours after transient global ischemia. Since transient global ischemia and ischemic penumbra share pathophysiological similarities, this study addressed the effects of HT induced after recirculation of focal brain ischemia on infarct size during long survival times. Adult male Wistar rats underwent intra-luminal occlusion of the left middle cerebral artery for 60 min followed by HT (39.0-39.5°C) or normothermia. Control procedures included none and sham surgery with and without HT, and middle cerebral artery occlusion alone. Part I: 6-h HT induced at recirculation. Part II: 2-h HT induced at 2-, 6-, or 24-h recirculation. Part III: 2-h HT initiated at recirculation or 6-h HT initiated at 2-, 6- or 24-h recirculation. Survival periods were 7 days, 2 or 6 months. The effects of post-ischemic HT on cortex and striatum were evaluated histopathologically by measuring the area of remaining tissue in the infarcted hemisphere at -0.30 mm from bregma. Six-hour HT initiated from 6-h recirculation caused a significant decrease in the remaining cortical tissue between 7-day (N = 8) and 2-month (N = 8) survivals (98.46 ± 1.14 to 73.62 ± 8.99%, respectively). When induced from 24-h recirculation, 6-h HT caused a significant reduction of the remaining cortical tissue between 2- (N = 8) and 6-month (N = 9) survivals (94.97 ± 5.02 vs 63.26 ± 11.97%, respectively). These data indicate that post-ischemic HT triggers chronic neurodegenerative processes in ischemic penumbra, suggesting that similar fever-triggered effects may annul the benefit of early recirculation in stroke patients over the long-term.

Ischemic post-conditioning attenuates the intestinal injury induced by limb ischemia/reperfusion in rats

The purpose of this study was to investigate the protective effects of ischemic post-conditioning on damage to the barrier function of the small intestine caused by limb ischemia-reperfusion injury. Male Wistar rats were randomly divided into 3 groups (N = 36 each): sham operated (group S), lower limb ischemia-reperfusion (group LIR), and post-conditioning (group PC). Each group was divided into subgroups (N = 6) according to reperfusion time: immediate (0 h; T1), 1 h (T2), 3 h (T3), 6 h (T4), 12 h (T5), and 24 h (T6). In the PC group, 3 cycles of reperfusion followed by ischemia (each lasting 30 s) were applied immediately. At all reperfusion times (T1-T6), diamine oxidase (DAO), superoxide dismutase (SOD), and myeloperoxidase (MPO) activity, malondialdehyde (MDA) intestinal tissue concentrations, plasma endotoxin concentrations, and serum DAO, tumor necrosis factor-α (TNF-α), and interleukin-10 (IL-10) concentrations were measured in sacrificed rats. Chiu’s pathology scores for small intestinal mucosa were determined under a light microscope and showed that damage to the small intestinal mucosa was lower in group PC than in group LIR. In group PC, tissue DAO and SOD concentrations at T2 to T6, and IL-10 concentrations at T2 to T5 were higher than in group LIR (P < 0.05); however, tissue MPO and MDA concentrations, and serum DAO and plasma endotoxin concentrations at T2 to T6, as well as TNF-α at T2 and T4 decreased significantly (P < 0.05). These results show that ischemic post-conditioning attenuated the permeability of the small intestines after limb ischemia-reperfusion injury. The protective mechanism of ischemic post-conditioning may be related to inhibition of oxygen free radicals and inflammatory cytokines that cause organ damage.

Retinal protective effects of topically administered agmatine on ischemic ocular injury caused by transient occlusion of the ophthalmic artery

Agmatine, an endogenous polyamine and putative neuromodulator, is known to have neuroprotective effects on various neurons in the central nervous system. We determined whether or not topically administered agmatine could reduce ischemic retinal injury. Transient ocular ischemia was achieved by intraluminal occlusion of the middle cerebral artery of ddY mice (30-35 g) for 2 h, which is known to also induce occlusion of the ophthalmic artery. In the agmatine group (N = 6), a 1.0 mM agmatine-containing ophthalmic solution was administered four times daily for 2 weeks before occlusion. In the control group (N = 6), a 0.1% hyaluronic acid ophthalmic solution was instilled at the same times. At 22 h after reperfusion, the eyeballs were enucleated and the retinal sections were stained by terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling (TUNEL). Transient ocular ischemia induced apoptosis of retinal cells in the entire retinal layer, and topically administered agmatine can significantly reduce this ischemic retinal injury. The proportion of apoptotic cells was definitely decreased (P < 0.001; Kruskal-Wallis test). Overall, we determined that topical agmatine application effectively decreases retinal damage in an in vivo ocular ischemic injury model. This implies that agmatine is a good candidate as a direct neuroprotective agent for eyes with ocular ischemic diseases.

Putative role of ischemic postconditioning in a rat model of limb ischemia and reperfusion: involvement of hypoxia-inducible factor-1α expression

Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) is one of the most potent angiogenic growth factors. It improves angiogenesis and tissue perfusion in ischemic skeletal muscle. In the present study, we tested the hypothesis that ischemic postconditioning is effective for salvaging ischemic skeletal muscle resulting from limb ischemia-reperfusion injury, and that the mechanism involves expression of HIF-1α. Wistar rats were randomly divided into three groups (n=36 each): sham-operated (group S), hindlimb ischemia-reperfusion (group IR), and ischemic postconditioning (group IPO). Each group was divided into subgroups (n=6) according to reperfusion time: immediate (0 h, T0), 1 h (T1), 3 h (T3), 6 h (T6), 12 h (T12), and 24 h (T24). In the IPO group, three cycles of 30-s reperfusion and 30-s femoral aortic reocclusion were carried out before reperfusion. At all reperfusion times (T0-T24), serum creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH) activities, as well as interleukin (IL)-6, IL-10, and tumor necrosis factor-α (TNF-α) concentrations, were measured in rats after they were killed. Histological and immunohistochemical methods were used to assess the skeletal muscle damage and HIF-1α expression in skeletal muscle ischemia. In groups IR and IPO, serum LDH and CK activities and TNF-α, IL-6, and IL-10 concentrations were all significantly increased compared to group S, and HIF-1α expression was up-regulated (P<0.05 or P<0.01). In group IPO, serum LDH and CK activities and TNF-α and IL-6 concentrations were significantly decreased, IL-10 concentration was increased, HlF-1α expression was down-regulated (P<0.05 or P<0.01), and the pathological changes were reduced compared to group IR. The present study suggests that ischemic postconditioning can reduce skeletal muscle damage caused by limb ischemia-reperfusion and that its mechanisms may be related to the involvement of HlF-1α in the limb ischemia-reperfusion injury-triggered inflammatory response.

Diacylglycerol-induced protection against injury during ischemia and reperfusion can be achieved without activation of protein kinase C in the rat heart: Comparative studies with ischemic preconditioning

The role of protein kinase C (PKC) activation in ischemic preconditioning remains controversial. Since diacylglycerol is the endogenous activator of PKC and as such might be expected cardioprotective, we have investigated whether: (i) the diacylglycerol analog 1,2-dioctanoyl-sn-glycerol (DOG) can protect against injury during ischemia and reperfusion; (ii) any effect is mediated via PKC activation; and (iii) the outcome is influenced by the time of administration. Isolated rat hearts were perfused with buffer at 37°C and paced at 400 bpm. In Study 1, hearts (n=6/group) were subjected to one of the following: (1) 36 min aerobic perfusion (controls); (2) 20 min aerobic perfusion plus ischemic preconditioning (3 min ischemia/3 min reperfusion+5 min ischemia/5 min reperfusion); (3) aerobic perfusion with buffer containing DOG (10 μM) given as a substitute for ischemic preconditioning; (4) aerobic perfusion with DOG (10 μM) during the last 2 min of aerobic perfusion. All hearts then were subjected to 35 min of global ischemia and 40 min reperfusion. A further group (5) were perfused with DOG (10 μM) for the first 2 min of reperfusion. Ischemic preconditioning improved postischemic recovery of LVDP from 24±3% in controls to 71±2% (P<0.05). Recovery of LVDP also was enhanced by DOG when given just before ischemia (54±4%), however, DOG had no effect on the recovery of LVDP when used as a substitute for ischemic preconditioning (22±5%) or when given during reperfusion (29±6%). In Study 2, the first four groups of study were repeated (n=4–5/group) without imposing the periods of ischemia and reperfusion, instead hearts were taken for the measurement of PKC activity (pmol/min/mg protein±SEM). PKC activity after 36 min in groups (1), (2), (3) and (4) was: 332±102, 299±63, 521±144, and 340±113 and the membrane:cytosolic PKC activity ratio was: 5.6±1.5, 5.3±1.8, 6.6±2.7, and 3.9±2.1 (P=NS in each instance). In conclusion, DOG is cardioprotective but under the conditions of the present study is less cardioprotective than ischemic preconditioning, furthermore the protection does not appear to necessitate PKC activation prior to ischemia.

Evidence that OGG1 glycosylase protects neurons against oxidative DNA damage and cell death under ischemic conditions

7,8-Dihydro-8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) is a major DNA glycosylase involved in base-excision repair (BER) of oxidative DNA damage to nuclear and mitochondrial DNA (mtDNA). We used OGG1-deficient (OGG1(-/-)) mice to examine the possible roles of OGG1 in the vulnerability of neurons to ischemic and oxidative stress. After exposure of cultured neurons to oxidative and metabolic stress levels of OGG1 in the nucleus were elevated and mitochondria exhibited fragmentation and increased levels of the mitochondrial fission protein dynamin-related protein 1 (Drp1) and reduced membrane potential. Cortical neurons isolated from OGG1(-/-) mice were more vulnerable to oxidative insults than were OGG1(+/+) neurons, and OGG1(-/-) mice developed larger cortical infarcts and behavioral deficits after permanent middle cerebral artery occlusion compared with OGG1(+/+) mice. Accumulations of oxidative DNA base lesions (8-oxoG, FapyAde, and FapyGua) were elevated in response to ischemia in both the ipsilateral and contralateral hemispheres, and to a greater extent in the contralateral cortex of OGG1(-/-) mice compared with OGG1(+/+) mice. Ischemia-induced elevation of 8-oxoG incision activity involved increased levels of a nuclear isoform OGG1, suggesting an adaptive response to oxidative nuclear DNA damage. Thus, OGG1 has a pivotal role in repairing oxidative damage to nuclear DNA under ischemic conditions, thereby reducing brain damage and improving functional outcome. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (2011) 31, 680-692; doi:10.1038/jcbfm.2010.147; published online 25 August 2010

Análise comparativa dos padrões neurodegenerativos da substância cinzenta em diferentes áreas corticais de ratos adultos submetidos à lesão isquêmica focal

O acidente vascular encefálico (AVE) pode ocorrer em qual região do Sistema Nervoso Central (SNC), sendo o córtex cerebral é uma das regiões mais frequentemente afetadas por essa desordem neural aguda, embora inexistam investigações que tenham comparado o padrão lesivo em diferentes regiões corticais após isquemia focal de mesma intensidade. O objetivo desta investigação foi avaliar o padrão degenerativo de diferentes áreas corticais após lesão isquêmica focal. Para isso, induziu-se isquemia focal por microinjeções estereotáxicas de endotelina-1 (ET-1) nos córtices somestésico, motor e de associação de ratos adultos (N=45). Nos animais controle injetou-se o mesmo volume de solução salina estéril (N=27). Os animais foram perfundidos 1, 3, e 7 dias após o evento isquêmico. O encéfalo foi removido, pós-fixado, crioprotegido e seccionado em criostato. A histopatologia geral foi avaliada em secções de 50 coradas pela violeta de cresila. Secções de 20μm foram submetidas à imunoistoquímica para marcação de astrócitos (anti-GFAP), micróglia/macrófagos ativados (anti-ED1) e microglia em geral (anti-Iba1). Avaliou-se os padrões lesivos qualitativamente (por inspeção em microscópio óptico) e quantitativamente (pela contagem do número de células nos lados ipsi e contralateral à lesão), pela estatística descritiva e comparações intra e intergrupos com análise de variância com correção a posteriori de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram conspícua perda tecidual, ativação microglial e astrocitose entre 3 e 7 dias após a indução isquêmica, o que não foi observado nos animais controle. A perda tecidual e a ativação de células gliais foram mais intensas no córtex somestésico, depois no córtex motor, com intensidade reduzida na área de associação, o que foi confirmado por análise quantitativa. Os resultados sugerem que uma lesão isquêmica de mesma intensidade induz um padrão diferencial de perda tecidual e neuroinflamação, dependendo da área cortical, e que as áreas sensoriais primárias e motoras são mais susceptíveis ao processo isquêmico do que áreas de associação.

Perda neuronal, ativação glial, neurogênese e alterações sensório-motoras após isquemia focal no córtex somestésico de ratos adultos

O Acidente vascular encefálico (AVE) é considerado uma das mais importantes causas de morte e perda funcional no mundo. Poucas condições neurológicas são tão complexas e devastadoras, provocando déficits neurológicos incapacitantes ou óbito nos sobreviventes. As regiões corticais são comumente afetadas por AVE, o que resulta em perda sensorial e motora. O estabelecimento dos padrões neuropatológicos em regiões corticais, incluindo a área somestésica, é fundamental para a investigação de possíveis intervenções terapêuticas. No presente estudo, investigamos os padrões de perda neuronal, microgliose, astrocitose, neurogênese e os déficits funcionais no córtex somestésico primário de ratos adultos, submetidos á lesões isquêmicas focais, induzidas por microinjeções de 40p Moles de endotelina-1 (ET-1). Foram utilizados 30 ratos (Rattus Norvegicus) da linhagem Wistar, adultos jovens, pesando entre 250-280g. Os animais foram divididos em grupos isquêmicos (N= 21) e controle (N=9). Os mesmos foram perfundidos nos tempos de sobrevida de 1, 3 e 7 dias. Os animais do grupo de 7 dias foram submetidos à testes comportamentais para avaliar a perda de função sensório-motora. Secções foram coradas pela violeta de cresila, citocromo oxidase e imunomarcadas para identificação neurônios (anti-NeuN), microglia ativada e não ativada (Iba-1), macrófagos/microglia ativados (ED-1), astrócitos (GFAP) e neuroblastos (DCX). As comparações estatísticas entre os grupos foram feitas por análise de variância (ANOVA), um critério com correção a posteriore de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram déficits sensório-motores revelados pela Escala Neurológica de Bederson, Teste de Colocação da Pata Anterior e Teste do Canto. Microinjeções de ET-1 induziram lesão isquêmica focal na área somestésica primária com perda neuronal, astrocitose e microgliose progressivas principalmente nos tempos mais tardios. A coloração para citocromo oxidase revelou o campo de barris, mas, inesperadamente, marcou uma população de células inflamatórias com características de macrófagos na região isquêmica. Houve aumento do número de neuroblastos, principalmente ao sétimo dia, na zona subventricular do hemisfério isquêmico, em relação ao hemisfério contralateral e animais controle. Não houve migração significativa de neuroblastos no córtex somestésico isquêmico. Os resultados mostram que microinjeções de ET-1 são um método eficaz para indução de perda tecidual e déficits sensoriais no córtex somestésico primário de ratos adultos. Também se evidencia que a zona subventricular é influenciada por eventos isquêmicos distantes e que populações macrofágicas parecem aumentar o padrão de expressão de citocromo oxidase. O referido modelo experimental pode ser utilizado em estudos futuros onde agentes neuroprotetores em potencial podem ser utilizados para minimizar as alterações neuropatológicas descritas.

Minociclina atenua os prejuízos motores em ratos submetidos à isquemia focal no córtex motor e expostos cronicamente ao etanol da adolescência à fase adulta

Segundo a Organização Mundial da Saúde, o consumo de álcool no mundo tornou-se um problema de saúde pública. Neste contexto, o Brasil figura na 63ª posição no mundo em consumo de álcool per capita para pessoas com 15 anos ou mais de idade. Além de seus efeitos sócio-econômicos, o etanol constitui um importante fator de risco na ocorrência de isquemias cerebrais. O consumo exacerbado desta droga colabora para o mau prognóstico, assim como para o possível tratamento de morbidades relacionadas ao acidente vascular cerebral. O objetivo deste estudo foi avaliar alterações neuromotoras após bloqueio da ativação micróglial com minociclina em ratos submetidos à isquemia focal no córtex motor, quando tratadas cronicamente com etanol da adolescência a fase adulta. Ratos receberam durante 55 dias, por gavagem, etanol (6,5 g/kg/dia, 22,5 p/v). No término destes 55 dias os animais foram submetidos à microinjeções do peptídeo vasoconstritor endotelina-1 (40 pmol), para indução de lesão isquêmica focal córtex motor. Os animais isquemiados foram tratados com minociclina recebendo duas doses diárias de 50 mg/kg nos primeiros dois dias, e mais cinco aplicações diárias únicas de 25 mg/kg, por via intraperitoneal, até o sétimo dia pós-indução isquêmica. Os testes comportamentais realizados foram campo aberto, plano inclinado e rota-rod. Os resultados demonstraram que os animais isquemiados e os expostos ao etanol e isquemiados apresentaram déficits motores em todos os testes comportamentais. Entretanto, o tratamento com minociclina foi capaz de reverte-los, possibilitando melhor desempenho em todos os testes aplicados. Os resultados sugerem que a minociclina foi capaz de reverter os danos motores ocasionados pelo acidente vascular cerebral, mesmo em presença do etanol. O exato mecanismo envolvido neste processo necessita ser investigado em pesquisas futuras.

Efeito combinado do exercício físico e da degradação da matriz extracelular na plasticidade do córtex cerebral após isquemia

O acidente vascular cerebral (AVC) é a maior causa de mortes e incapacidades neurológicas no Brasil, e mais de 80% deles são decorrentes de evento isquêmico. Os sobreviventes de AVC apresentam uma variedade de déficits motores, cognitivos e sensoriais, que prejudicam suas atividades de vida diária, limitando assim sua independência. Portanto, torna-se cada vez mais necessário elaborar estratégias terapêuticas que promovam a recuperação funcional de pacientes acometidos por AVC. Após isquemia do tecido nervoso, ocorre no meio extracelular a super expressão de moléculas inibitórias a regeneração neuronal e à plasticidade sináptica, como os proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSCs), o principal componente das redes perineuronais (RPNs). A remoção destas moléculas com a ação da enzima condroitinase ABC (ChABC) tem sido usada como estratégia para induzir a plasticidade neuronal. Outro fator que tem sido utilizado para estimular a neuroplasticidade é o exercício físico específico para o membro afetado após AVC. O exercício físico está relacionado à liberação de neurotrofinas, importantes para a regeneração do sistema nervoso. Portanto, a remoção dos PGSCs junto com o exercício físico pode potencializar a indução da plasticidade cerebral e recuperação funcional após lesão isquêmica experimental na área sensório-motora de ratos. Para testar nossa hipótese, utilizamos n=16 ratos (Ratus norvergicus) da linhagem Wistar, divididos nos seguintes grupos experimentais (todos com sobrevida de 21 dias após AVC isquêmico): Grupo Controle ou BSA (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA); Grupo Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA + exercício físico específico); Grupo ChABC (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC); e Grupo ChABC + Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC + exercício físico específico). A lesão isquêmica foi induzida através de microinjeções do vasoconstritor Endotelina-1 (ET-1) no córtex sensório-motor, na representação da pata anterior. Logo em seguida foi implantado uma microfatia de polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (grupos ChABC e ChABC + Exercício) ou BSA (grupos Controle e Exercício). Foram avaliadas a área de lesão e a degradação dos PGSCs, além da recuperação funcional da pata afetada através do teste da exploração vertical e do teste da escada horizontal. Avaliamos a área de lesão (mm²) com auxílio do programa ImageJ (NIH, USA), delimitando a área com palor celular e também marcada com azul de colanil que estava presente na solução de injeção do peptídeo vasoconstritor ET-1 e verificamos que não houve diferença significativa no tamanho da área de lesão entre os grupos Controle (0,48±0,12), Exercício (0,46±0,05), ChABC (0,50±0,18) e ChABC + Exercício (0,55±0,05) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Animais que foram submetidos à remoção enzimática dos PGSCs apresentaram imunomarcação para o anticorpo anti-condroitin-4-sulfato (C4S) na área de lesão ao final da sobrevida, não havendo evidencias de degradação de PGSCs nos grupos Controle e Exercício. Verificamos ainda no teste do cilindro que a indução da lesão isquêmica não provocou perda funcional ampla, não alterando o comportamento exploratório, nem a frequência de uso da pata anterior afetada dos animais após a lesão (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (0,33±0,10), 3 (0,29±0,17), 7 (0,30±0,10), 14 (0,29±0,16) e 21 (0,27±0,13) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (0,30±0,12), 3 (0,32±0,24), 7 (0,19±0,37), 14 (0,31±0,10) e 21 (0,32±0,09) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (0,34±0,07), 3 (0,20±0,11), 7 (0,23±0,07), 14 (0,33±0,14) e 21 (0,39±0,16) dias após a lesão; grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (0,34±0,04), 3 (0,20±0,09), 7 (0,26±0,04), 14 (0,18±0,08) e 21 (0,27±0,04) dias após a lesão) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). O grupo que teve apenas a remoção dos PGSCs apresentou um melhor desempenho motor no teste da escada horizontal, mantendo sua frequência de acertos quando comparado aos demais grupos, sendo que ao final da sobrevida de 21 dias, os grupos Controle e ChABC + Exercício alcançaram uma recuperação espontânea (equivalente ao teste pré-lesão), se aproximando do grupo ChABC. Apenas o grupo tratado somente com Exercício não alcançou a recuperação espontânea, apresentando um desempenho motor significativamente inferior aos demais grupos em todos os momentos de reavaliação (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (7,70±0,54), 3 (5,30±0,71), 7 (5,4±1,14), 14 (5,20±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (8,40±0,28), 3 (4,30±0,48), 7 (4,75±0,50), 14 (5,35±0,41) e 21 (5,05±0,67) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (7,65±0,97), 3 (6,90±0,65), 7 (7,80±0,37), 14 (7,15±0,87) e 21 (7,45±0,32) dias após a lesão; e grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (8,10±0,22), 3 (3,65±1,48), 7 (4,95±1,06), 14 (7,35±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Portanto, a remoção dos PGSCs, o exercício físico forçado precoce e sua associação não influenciaram no tamanho da área de lesão após isquemia focal no córtex sensório-motor. Porém, apenas a remoção dos PGSCs das redes perineuronais melhorou precocemente o desempenho motor do membro afetado após isquemia focal no córtex sensório-motor. Enquanto que a remoção dos PGSCs associada ao exercício físico melhorou o desempenho motor do membro afetado após a lesão, porém essa melhora foi tardia. E o exercício físico aplicado precocemente após isquemia focal no córtex sensório-motor prejudicou o desempenho motor do membro afetado.

Atividade antiinflamatória e neuroprotetora da Edaravona no córtex sensóriomotor primário de ratos adultos submetidos à isquemia focal experimental

O acidente vascular encefálico (AVENC) é uma desordem neural iniciada a partir da redução ou interrupção do fluxo sanguíneo, tornando inadequada a demanda energética para a região, promovendo assim um dano tecidual. O AVENC é classificado em hemorrágico ou isquêmico. O AVENC isquêmico tem maior prevalência e pode ocorrer por trombose ou embolismo. A patologia isquêmica tem múltiplos eventos interrelacionados como excitotoxicidade, despolarização periinfarto, estresse oxidativo e nitrosativo, inflamação e apoptose. Um elemento de fundamental importância na patologia isquêmica é a célula microglial, cuja atividade está intimamente ligada à progressão do ambiente lesivo. Uma alternativa terapêutica no tratamento do AVENC é um pirazolona denominada Edaravona. O presente trabalho avaliou a o efeito neuroprotetor da Edaravona na dose de 3mg/kg no córtex sensóriomotor primário após lesão isquêmica focal. A indução isquêmica foi induzida através da administração de 40pM do peptídeo vasoconstritor endotelina 1 diretamente sobre o córtex sensóriomotor primário. Foram avaliados animais tratados com Edaravona (N=10) e animais tratados com Água Destilada (N=10) nos tempos de sobrevida 1 e 7 dias após o evento isquêmico. O tratamento com edaravona evidenciou através da análise histopatológica com violeta de cresila uma redução de 49% e 66% na área de infarto nos animais nos tempo de sobrevida 1 e 7 dias respectivamente. Os estudos imunohistoquímicos para micróglia/macrófagos ativos (ED1⁺) demostraram uma redução na presença de células ED1⁺ em 35% e 41% para os tempos de sobrevida 1 e 7 dias respectivamente. A redução na presença de neutrófilos (MBS-1⁺) foi significativa apenas nos animais com tempo de sobrevida de 24h onde se observou a redução em 56% na presença dessas células. A análise estatística foi feita por análise de variância com correção a posteriori de Tukey com p <0,05.

Arterial Spin Labeling Measurements of Cerebral Perfusion Territories in Experimental Ischemic Stroke

Collateral circulation, defined as the supplementary vascular network that maintains cerebral blood flow (CBF) when the main vessels fail, constitutes one important defense mechanism of the brain against ischemic stroke. In the present study, continuous arterial spin labeling (CASL) was used to quantify CBF and obtain perfusion territory maps of the major cerebral arteries in spontaneously hypertensive rats (SHRs) and their normotensive Wistar-Kyoto (WKY) controls. Results show that both WKY and SHR have complementary, yet significantly asymmetric perfusion territories. Right or left dominances were observed in territories of the anterior (ACA), middle and posterior cerebral arteries, and the thalamic artery. Magnetic resonance angiography showed that some of the asymmetries were correlated with variations of the ACA. The leptomeningeal circulation perfusing the outer layers of the cortex was observed as well. Significant and permanent changes in perfusion territories were obtained after temporary occlusion of the right middle cerebral artery in both SHR and WKY, regardless of their particular dominance. However, animals with right dominance presented a larger volume change of the left perfusion territory (23 +/- 9%) than animals with left dominance (7 +/- 5%, P<0.002). The data suggest that animals with contralesional dominance primarily safeguard local CBF values with small changes in contralesional perfusion territory, while animals with ipsilesional dominance show a reversal of dominance and a substantial increase in contralesional perfusion territory. These findings show the usefulness of CASL to probe the collateral circulation.

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.

The neurovascular unit as a selective barrier to polymorphonuclear granulocyte (PMN) infiltration into the brain after ischemic injury

The migration of polymorphonuclear granulocytes (PMN) into the brain parenchyma and release of their abundant proteases are considered the main causes of neuronal cell death and reperfusion injury following ischemia. Yet, therapies targeting PMN egress have been largely ineffective. To address this discrepancy we investigated the temporo-spatial localization of PMNs early after transient ischemia in a murine transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) model and human stroke specimens. Using specific markers that distinguish PMN (Ly6G) from monocytes/macrophages (Ly6C) and that define the cellular and basement membrane boundaries of the neurovascular unit (NVU), histology and confocal microscopy revealed that virtually no PMNs entered the infarcted CNS parenchyma. Regardless of tMCAO duration, PMNs were mainly restricted to luminal surfaces or perivascular spaces of cerebral vessels. Vascular PMN accumulation showed no spatial correlation with increased vessel permeability, enhanced expression of endothelial cell adhesion molecules, platelet aggregation or release of neutrophil extracellular traps. Live cell imaging studies confirmed that oxygen and glucose deprivation followed by reoxygenation fail to induce PMN migration across a brain endothelial monolayer under flow conditions in vitro. The absence of PMN infiltration in infarcted brain tissues was corroborated in 25 human stroke specimens collected at early time points after infarction. Our observations identify the NVU rather than the brain parenchyma as the site of PMN action after CNS ischemia and suggest reappraisal of targets for therapies to reduce reperfusion injury after stroke.

Endobronchial donor pre-treatment with ventavis: is a second administration during reperfusion beneficial to optimize post-ischemic function of non-heart beating donor lungs?

BACKGROUND: Lung retrieval from non-heart-beating donors (NHBD) has been introduced into clinical practice successfully. However, because of potentially deleterious effects of warm ischemia on microvascular integrity, use of NHBD lungs is limited by short tolerable time periods before preservation. Recently, improvement of NHBD graft function was demonstrated by donor pre-treatment using aerosolized Ventavis (Schering Inc., Berlin, Germany). Currently, there is no information whether additional application of this approach in reperfusion can further optimize immediate graft function. MATERIAL AND METHODS: Asystolic pigs (n = 5/group) were ventilated for 180-min of warm ischemia (groups 1-3). In groups 2 and 3, 100 microg Ventavis were aerosolized over 30-min using an ultrasonic nebulizer (Optineb). Lungs were then retrogradely preserved with Perfadex and stored for 3-h. After left lung transplantation and contralateral lung exclusion, grafts were reperfused for 6-h. Only in group 3, another dose of 100 microg Ventavis was aerosolized during the first 30-min of reperfusion. Hemodynamics, pO2/FiO2 and dynamic compliance were monitored continuously and compared to controls. Intraalveolar edema was quantified stereologically, and extravascular-lung-water-index (EVLWI) was measured. Statistics comprised ANOVA analysis with repeated measurements. RESULTS: Dynamic compliance was significantly lower in both Ventavis groups, but additional administration did not result in further improvement. Oxygenation, pulmonary hemodynamics, EVLWI and intraalveolar edema formation were comparable between groups. CONCLUSIONS: Alveolar deposition of Ventavis in NHBD lungs before preservation significantly improves dynamic lung compliance and represents an important strategy for improvement of preservation quality and expansion of warm ischemic intervals. However, additional application of this method in early reperfusion is of no benefit.