ИСТИНА

Изучить нейропротекторные эффекты ксенона и севофлурана при тяжелых повреждениях головного мозга

The study of the neuroprotective effects of xenon was carried out on three experimental models in vivo, in vitro and ex vivo. The clinical efficacy of xenon was evaluated in patients with postcomatous impairment of consciousness and in patients with ischemic stroke. In all experimental models studied, xenon showed anti-inflammatory properties by increasing the ability of neutrophils to spontaneous apoptosis and targeting key pro-inflammatory kinases. Effects were observed on isolated neutrophil cultures after exposure to septic serum and lipopolysaccharide. The data are partially presented in the interim report 2019 "Anesthetic neuroprotection with xenon and sevoflurane in severe brain injuries. Clinical and experimental research" - state registration number AAAA-B20-220022090137-0. When assessing the effect of xenon in clinical studies, it was shown that patients with prolonged impaired consciousness who underwent a course of xenon therapy had a much more pronounced rehabilitation potential compared to the group of patients receiving standard therapy. Similar effects were observed in patients receiving xenon sedation after a stroke, where the results of using this drug according to the Glasgow Coma scale, FOUR and NIHSS were significantly better (p <0.05) than in the standard sedation group using propofol. During the evaluation of the anti-inflammatory effects of sevoflurane in an experimental ex vivo model, the supertherapeutic concentration of the anesthetic had the greatest effect. The resulting anti-inflammatory effect was somewhat less pronounced than that of xenon. The data are partially presented in the 2020 report "Anesthetic neuroprotection with xenon and sevoflurane in severe brain injuries. Clinical and experimental research" - state registration number 221031200080-3 When assessing the effect of sevoflurane on the dynamics of the course of patients who underwent cranial trepanation, we did not receive data that clearly indicate the advantage of this sedation method over the use of propofol.

Планировалось получение новых знаний в отношении нейропротекторных эффектов ксенона и севофлурана. В ходе выполнения экспериментальной части работы планировалось оценить влияние данных препаратов на выраженность воспалительного ответа и определить уровень экспрессии провопалительных цитокинов.

Полученные результаты в рамках проведенного исследования представляют крайне высокую значимость. Используемые в работе схемы лечения как острой церебральной патологии, так и последствий черепно-мозговой травмы способны в значительной степени улучшить прогноз и снизить экономические потери при лечении данной категории пациентов. Раннее восстановление сознания также будет способствовать уменьшению частоты вторичных осложнений. Исследование является фундаментальным в виду комплексного подхода, заключающегося в раскрытие всех аспектов нейропротекторных эффектов ксенона – от определения точек воздействия и до демонстрации эффектов в рамках клинической практики

Исследование показало, что реализация противовоспалительных свойств ксенона, как на инфекционные, так и неинфекционные повреждающие агенты осуществляется через фосфорилирование GSK-3β в нейтрофилах, что приводит к снижению экспрессии на их поверхности маркеров дегрануляции CD11b и CD66. Эти данные показывают перспективы применения лечебного наркоза ксеноном для профилактики и лечения ССВО при операциях на сердце с использованием аппарата искусственного кровообращения, а также для нивелирования воспаления в зоне пенумбры при ишемическом инсульте и инфаркте миокарда. Наиболее обнадеживающими выглядят возможности применения ксенона для лечения избыточного и неразрешаемого воспаления при бактериальном сепсисе, что требует подтверждения вышеизложенного в моделях in vivo. Ранее было показано, что ксенон может уменьшать последствия ишемических и реперфузионных повреждений головного мозга и подавлял нейровоспаление, возникающее после травмы мозга, предотвращая воспалительное нарушение гематоэнцефалического барьера и нейродегенерацию. Гены NF-kB1 и NF-kB2 контролируют синтез транскрипционных факторов, запускающих экспрессию генов цитокинов и других молекул, участвующих в воспалении. Ген Myd88 контролирует один из ключевых внутриклеточных сигнальных белков, обеспечивающих внутриклеточную передачу сигналов с рецепторов врожденного иммунитета TLR на промоторные участки провоспалительных генов, в том числе – и NF-kB1 и NF-kB2. Исследовали изменение экспрессии провоспалительных генов через 6 и 24 часа после экспериментальной черепно-мозговой травмы у крыс, моделированной с помощью падающего груза. Определяли экспрессию 91 гена сигнальных каскадов, вовлеченных в процессы воспаления, антиокисления, ауто- и митофагии, репарации ДНК, нейрогенеза, апоптоза с помощью мультиплексной технологии Nanostring, предусматривающей мечение выделенной из образцов ткани мРНК мишень-специфичными зондами с цветовыми штрих-кодам с их последующей детекцией. Травматическое повреждение головного мозга приводило к повышению экспрессии генов воспаления NF-kB1, NF-kB2 и Myd88 только в зоне травмы. Через 24 часа после воздействия ксенона наблюдали менее выраженную активацию экспрессии NF-kB1, NF-kB2 и Myd88 в ткани мозга; контралатерально в неповрежденной ткани головного мозга обнаружили лишь небольшое повышение экспрессии гена Myd88, уровни экспрессии генов NF-kB1 и NF-kB2 были не изменены. Полученные данные указывают на способность наркоза с использованием ксенона снижать экспрессию провоспалительных генов. Поскольку высокий уровень экспрессии генов воспаления NF-kB в ткани мозга ассоциируется с неблагоприятными последствиями ЧМТ, предполагается, что использование ксенона после ЧМТ поможет их предотвратить и внесет свой вклад в увеличение благоприятных исходов ЧМТ. В рамках поставленных задач и полученных данных можно сделать несколько основных выводов. Во-первых, при обследовании пациентов с длительным нарушением сознания на фоне проводимой стандартной для таких случаев терапии не было получено значимой разницы ни в отношении физикальных методов обследования, ни при анализе ключевых биохимических маркеров, позволяющих сделать вывод о реабилитационном потенциале. Во-вторых, применение ксенона у данной категории пациентов способно значимо улучшить уровень восстановления сознания. Часть из них не продемонстрировало убедительных данных в отношении восстановления, однако учитывая поливалентность изучаемой патологии нельзя сделать однозначного вывода о причинах такого результата. При оценке биохимических маркеров, ксенон продемонстрировал тенденцию к снижению основных маркеров воспаления и значимое увеличение регенеративных способностей головного мозга. В-третьих, ни ксенон, ни классическая терапия не показали значимого уменьшения спастической активности. Вероятнее всего, грубые неврологические нарушения, лежащие в основе гипертонуса конечностей, являются следствием более глубоких органических повреждений головного мозга и используемой дозы было недостаточно для их купирования. Также это может быть связано с недостаточной экспозицией, длительностью или кратностью применения, что, безусловно, нуждается в дальнейшем изучении для полного раскрытия нейропротекторного потенциала данного препарата. При сравнении влияния метода седации на уровень и скорость восстановления сознания у пациентов с тяжелым ишемическим инсультом медикаментозная седация ксеноном показала значимо лучшие результаты восстановления сознания по сравнению с применением пропофола. Также в группе с применением ксенона отмечалось значимое регрессирование неврологического дефицита, что в перспективе позволит улучшить прогноз лечения у данной группы пациентов. При анализе нейронального повреждения путём оценки нейроспецифических маркеров ксенон значимо снизил уровень маркеров повреждения головного мозга, что особенно важно у пациентов, перенесших ишемический инсульт. В отношении перспектив ингаляционной седации севофлураном, выполненные эксперименты показали адекватность выбранной модели ex vivo активации нейтрофилов как бактериальными агентами (ЛПС, fMLP – находятся в грамм-отрицательных бактериях), так и не бактериальными агентами (fMLP – находится в матриксе митохондрий эукариотических клеток). Инкубация нейтрофилов с ЛПС в дозе 200 нг/мл увеличивала экспрессию молекул адгезии нейтрофилов CD 11b и CD 66b в сравнении с интактными лейкоцитами. Инкубация нейтрофилов с fMLP в дозе 100нM также значимо увеличивала экспрессию молекул CD 11b и CD 66b. Было показано, что экспозиция севофлурана в дозе 1,5 МАК в условиях ex vivo значимо уменьшает провоспалительную активацию нейтрофилов под действием ЛПС (200 нг/мл) и уменьшала провоспалительную активацию нейтрофилов под влиянием fMLP, оцененную по молекуле адгезии CD 11b. Результаты выполненного исследования оказали, что экспозиция севофлурана в дозах 0.5 МАК, 1, 0 МАК и 1.5 МАК не влияла на способность нейтрофилов к спонтанному апоптозу. Добавление в среду инкубации ЛПС и fMLP в выбранных дозировках значимо увеличивало уровни провоспалительных цитокинов в нейтрофилах: ИЛ – 1бета, ИЛ-6 и ИЛ-8. Экспозиция 0.5 МАК, 1, 0 МАК и 1.5 МАК севофлурана в среде инкубации нейтрофилов значимо не влияла на уровни провоспалительных цитокинов в нейтрофилах. В то же время воздушная смесь, содержащая 1,5 МАК севофлурана обладает противовоспалительным действием в отношении ИЛ-6 и ИЛ-8, но не интерлейкинов ИЛ-1 бета в стимулированных ЛПС нейтрофилах в выбранной модели ex vivo. В нейтрофилах, стимулированных fMLP, воздушная смесь, содержащая 1,5 МАК севофлурана обладает противовоспалительным действием в отношении ИЛ-6. Выполненное исследование показало, что один из возможных путей реализации противовоспалительных свойств севофлурана на нейтрофилы при воздействии ЛПС, может осуществляется через фосфорилирование GSK-3β в них, что приводит к снижению экспрессии на поверхности нейтрофилов маркеров дегрануляции CD11b и CD66b. Полученные результаты раскрывают молекулярные механизмы реализации противовоспалительных эффектов севофлурана и предполагают перспективы его применения для лечения избыточного воспаления, как при бактериальном, так и при «стерильном воспалении», однако эти обнадеживающие данные, требуют подтверждения в проспективных РКИ для изучения его органопротекторных и противовоспалительных свойств. Ингаляционная седация севофлураном не продемонстрировала значимых преимуществ перед внутривенной седацией с применением пропофола. Несмотря на лучшую управляемость и доказанные нейропротекторные эффекты ингаляционной седации, специфическое действие севофлурана на мозговой кровоток и увеличение внутричерепного давление, не позволяют в полной мере назвать данный метод предпочтительным перед внутривенной седацией. Возможно, применение изофлурана, в меньшей степени влияющего на мозговой кровоток и также демонстрирующего нейропротекторные эффекты, потенциально способно решить эту проблему