Trūksta neuroprotekcijos, atliekant išankstinį farmakologinį gydymą, atsižvelgiant į numatomų nugaros smegenų pažeidimų paradigmą | nugaros smegenys

Trūksta neuroprotekcijos, atliekant išankstinį farmakologinį gydymą, atsižvelgiant į numatomų nugaros smegenų pažeidimų paradigmą | nugaros smegenys

Anonim

Anotacija

Pagrindiniai faktai: pasirenkama stuburo operacija žmonėms gali sukelti jatrogeninį nugaros smegenų pažeidimą (SCI). Neutralaus protegavimo pastangos buvo nukreiptos siekiant išvengti mechaninių sužalojimų, atliekant intraoperacinį stebėjimą ir tobulinant chirurgijos metodus. Tačiau yra neaiškumų dėl neuroprotekcinių vaistų veiksmingumo.

Tyrimo planas: Eksperimentinis farmakologinio neuroprotekcijos efektyvumo tyrimas stuburo chirurgijos modelyje su gyvūnais, imituojantis numatomą mechaniškai sukeltą neurologinį pažeidimą.

Tikslas: Palyginti keturių vaistų veiksmingumą, siekiant apsisaugoti nuo jatrogeninės BST neurologinio poveikio.

Komplektacija: Neurologinių ligų tyrimų skyrius, IMSS-Proyecto Camina, Meksikas, Meksika.

Metodai: Eritropoetinas, melatoninas, ciklosporinas-A ir metilprednizolonas buvo skiriami žiurkėms prieš kontroliuojamą nedidelio intensyvumo nugaros smegenų kontūziją, jos metu ir po jos. Dozavimas atitiko jų farmakokinetines savybes ir patirtį, įgytą atliekant eksperimentinę SCI. Vaisto veiksmingumas buvo vertinamas pagal motorinių funkcijų atsistatymą per 6 savaites ir stuburo smegenų morfometriją.

Rezultatai: Palyginti su gyvūnais, kurie buvo gydomi fiziologiniu tirpalu, vaistais gydomos grupės neparodė skirtumų nei jų lokomotorinės savybės, nei nepakeisto virkštelės audinio kiekis. Pažymėtina, kad spontaniškas aktyvumas reikšmingai sumažėjo žiurkėms, gydytoms ciklosporinu A.

Išvada: Neuroprotekciniai vaistai, naudojami čia operacijos metu, nesumažino neurologinių pažeidimų apimties modelyje, imituojančiame jatrogeninę SCI. Todėl kol kas vienintelė apsauga nuo pasirenkamųjų stuburo operacijų yra pirminio sužalojimo vengimas.

Įvadas

Pasirenkamos chirurginės procedūros, apimančios platų nugaros smegenų (SC) manipuliavimą, pavyzdžiui, intramedulinių navikų rezekcija ir skoliozės chirurgija, gali sukelti laikiną jatrogeninį ar nuolatinį neurologinį trūkumą. 1, 2

Atliekant intraoperacinę elektrofiziologinę stebėseną ir plėtojant mažiau traumuojančias ir labiau hemostazines chirurgines metodikas, buvo stengiamasi sumažinti mechaniškai sukeltų SC pažeidimų riziką pasirenkant stuburo operacijas. 2, 3 Tačiau farmakologiškai buvo išvengta šios komplikacijos ar sumažinta jų keletas bandymų.

Visuotinai pripažįstama, kad mechaninį ir (arba) išeminį SC įžeidimą (pirminį sužalojimą) lydi sudėtingas ląstelių ir molekulių autodestrukcinių įvykių (antrinių sužalojimo mechanizmų) rinkinys, susijęs su progresuojančiu sužaloto ŠK degeneracija. . 4, 5 Daugelis farmakologinių agentų, nukreiptų į žinomus antrinės žalos kaskados patofiziologinius įvykius, įrodė, kad yra neuroprotektoriai trauminio ir išeminio nugaros smegenų pažeidimo (SCI) modeliuose su gyvūnais. 5

Ieškodami farmakologinių priemonių apsaugoti SC audinį nuo antrinių įžeidimų, imituojančių jatrogeninę BSI, čia mes išbandėme keturis vaistus, kurie atitinka šiuos kriterijus: (a) įrodytas gebėjimas blokuoti bent vieną patofiziologinį mechanizmą, susijusį su antrine žala; b) eksperimentiniai įrodymai apie terapinę naudą, kai jie naudojami trauminės ir (arba) išeminės SCI modeliuose; c) patvirtinimas naudoti žmonėms gydant neurologines ar neneurologines patologijas ir d) saugos aprašymas. Vaistus, kurie atitiko šiuos kriterijus, sudarė metilprednizolono natrio sukcinatas (MPSS), eritropoetinas, ciklosporinas-A ir melatoninas.

Nuo 1990 m. Antrojo nacionalinio ūmaus stuburo smegenų sužalojimo tyrimo ataskaitos apie vidutiniškai teigiamą MPSS antazių poveikį ūminei SCI gydyti 6, šio narkotiko vartojimas buvo laikomas priežiūros standartu šiai ekstremaliajai situacijai gydyti. Tačiau naujausi klinikiniai tyrimai neįrodė tikėtinos naudos ir, vartojant steroidą, atsirado rimtų komplikacijų rizika. 7

Naujausi pagrindiniai ir ikiklinikiniai tyrimai parodė, kad eritropoetinas gali veikti ir kaip audinius sauganti citokinė, be pagrindinio vaidmens hematopoezėje. Trauminio ir išeminio SCI modeliuose eritropoetinas pagerino funkcinę neurologinę būklę. Tiesą sakant, vienkartinė intraperitonealinė eritropoetino dozė (1000 arba 5000 U kg −1 ), sušvirkšta žiurkėms per 1 valandą po SCI, pagerino jų neurologinį atsigavimą taip pat efektyviai, kaip ir dienos dozės. 8

Be stipraus imuninę sistemą slopinančio aktyvumo, ciklosporinas-A buvo aprašytas kaip neuroprotekcinis vaistas keliuose nervų patologijos modeliuose, tokiuose kaip išeminis smegenų pažeidimas, trauminis smegenų sužalojimas ir trauminė SCI. 9 Vienkartinė į veną suleista ciklosporino A dozė (10 mg kg −1 ) apsaugojo nuo difuzinio aksonų pažeidimo po traumos smegenų sužalojimo žiurkėje. 10 Be to, atrodo, kad ciklosporinas-A skatina aksonų augimą. 11

Atsižvelgiant į trauminės ir išeminės SCI modelius, melatoninas buvo veiksmingas užkertant kelią deguonies ir azoto oksidaciniams pažeidimams, neutrofilų infiltracijai ir apoptozei, palengvinant funkcinį atsistatymą ir audinių išsaugojimą iki tokio lygio, kuris pasiekiamas naudojant MPSS. 12

Mūsų darbo hipotezė buvo, kad bet kuris iš šių vaistų, duodamas prieš, per ir po vienos gydymo schemos žiurkėms su kontroliuojamais lengvos traumos SCI (čia naudojamas kaip pasirenkamos stuburo operacijos, kuriai būdinga didelė neurologinių pažeidimų rizika, pavyzdys), gali elgtis kaip efektyvus neuroprotektorius, blokuojantis autodestrukcinius mechanizmus.

medžiagos ir metodai

Eksperimentinis dizainas

Mes įvertinome MPSS, eritropoetino, melatonino ir ciklosporino A neuroprotekcinį poveikį, palyginti su fiziologiniu tirpalu (kontroline) suaugusioms patelėms Long-Evans žiurkėms, patyrusioms lengvo intensyvumo SC niežėjimą ( n = 7 vienai grupei). Vaistai buvo švirkščiami į pilvaplėvės ertmę prieš, po ir pooperaciniu būdu, naudojant 1 lentelėje aprašytas gydymo schemas.

Pilno dydžio lentelė

Anestezija, trauma ir priežiūra

Dėl SCI gyvūnai buvo anestezuojami į raumenis patepus ketamino (80 mg kg − 1 ) ir ksilazino (8 mg kg − 1 ) mišiniu. T9 lygyje aseptiniu būdu buvo atlikta laminektomija, kad būtų parodytas nugaros smegenų skilties aspektas, išlaikant smegenų dangalų vientisumą. Tada stuburo dalis buvo stabilizuota kampiniais spaustukais, laikomais stereotaksiniu rėmu, pritvirtintu prie T8 ir T10 stuburo procesų. Įbrėžimas įbrėžus SC buvo nuleistas ant neapsaugoto plieno 10 g svorio nerūdijančio plieno strypo, kurio plokščias galiukas buvo 2 mm skersmens, iš 12, 5 mm aukščio, naudojant Niujorko universiteto svorio kritimo smogtuvo įtaisą. Pooperacinė priežiūra apėmė rankinį šlapimo pūslės išraišką du kartus per dieną, kol pūslės funkcija nebegrįš. Gyvūnai buvo laikomi atskirai reguliuojamos temperatūros aplinkoje ir laikomi 12 valandų šviesos / tamsos cikle. Maistas ir vanduo buvo teikiami ad libitum .

Vaistų administravimas

Kiekvieno vaisto dozavimo režimas ir vartojimo būdas (1 lentelė) buvo nustatyti atsižvelgiant į jų farmakokinetines savybes ir ankstesnę patirtį, įgytą tiriant SCI gyvūnų modelius.

Ištirti vaistai buvo: (a) rekombinantinis žmogaus eritropoetinas (Recormon, Roche, Meksika), b) melatoninas („Sigma Chem. Co.“, Sent Luisas, MO, JAV), (c) ciklosporinas-A („Sandimmune“, Novartis, Meksika) ir d) MPSS („Solu-Medrol“, „Pfizer“, Meksika). Melatoninas buvo ištirpintas etanolyje ir toliau atskiestas druskos tirpalu; galutinė etanolio koncentracija buvo 5%. Visi kiti vaistai buvo ištirpinti tik fiziologiniame tirpale. Galutinis kiekvienos dozės tūris buvo 1 ml.

Kaip profilaktinė infekcija, 8 mg kg – 1 ciprofloksacino laktato (Bayer, Meksikas, Meksika) buvo švirkščiama po oda kas 12 h, pradedant operacijos pabaigoje, ir 7 dienas iš eilės. Norint išvengti autofagijos, acetaminofenas (Cilag, Meksikas, Meksika) geriamajame vandenyje buvo duodamas apytiksliai 64 mg / kg per parą 3 savaites.

Variklio funkcijos įvertinimas

Lokomotorinių rodiklių analizei atliktos žiurkės buvo vertinamos atskirai 4 minutes atvirame lauke, naudojant „Basso“, „Beattie“ ir „Bresnahan“ (BBB) ​​įvertinimo skalę ir iš BBB gaunamą subkategorijos skalę. Motorinė funkcija buvo vertinama pagal BBB reitingų skalę pirmąją dieną po operacijos, o vėliau - kartą per savaitę 6 savaites.

Spontaniškas aktyvumas, ypač jaunystės pokyčiai, buvo įvertintas kaip kamieno raumenų veiklos rodiklis. Priemonės buvo surinktos taip, kaip aprašė Mills et al. 17 vietoj kompiuterizuotos įrangos naudojant tiesioginius stebėjimus. Trumpai tariant, kiekvienas gyvūnas buvo dedamas į atvirą narvą (80 × 80 × 20 cm). Kiekvieną kartą, kai gyvūnai auginami su priekinėmis kojomis arba be jų, remdamiesi gyvūno narvo sienomis, įvykis buvo užfiksuotas. Tolimesnei analizei buvo įskaičiuotas bendras per 4 min. Atliktų auginimo atvejų skaičius. Šis testas, kaip ir BBB porcija, buvo atliktas tik 5 ir 6 savaites po sužalojimo, kai dauguma gyvūnų sugebėjo juos atlikti.

Histologinis tyrimas

Po paskutinių funkcinių testų (praėjus 6 savaitėms po sužalojimo) žiurkės buvo giliai anestezuojamos, tada intraperitoniškai buvo sušvirkšta 1000 V heparino ir infuzuota intrakardialiai, naudojant peristaltinę pompą 30 ml min –1 su 100 ml druskos tirpalo, po to 500 ml. 10% formaldehido. 1 cm ilgio SC pavyzdys, sužeistas plotas centre, buvo išpjaustytas ir įdėtas į tą patį fiksatorių 1 savaitei; audinys buvo paruoštas histologijai ir įterptas į parafiną. Vainikinėje plokštumoje iš centrinės bandinio dalies buvo paeiliui gauti 8 μm storio pjūviai; po to jie buvo sumontuoti ant želatinuotų plokštelių ir dažomi Masson dažais tolimesnei morfologinei ir morfometrinei analizei atlikti.

Padažnėjusios SC parenchimos morfometrinė analizė buvo atlikta pačioje centrinėje SC dalyje, remiantis ependimos buvimu tiriamame audinyje. Paveikslėlis buvo gautas naudojant objektyvą × 2, nukreiptą į tą audinio dalį, kurioje didesnis sunaikinimas. Ploto matavimai buvo atlikti naudojant „Image Cybernetics“ vaizdo analizės programinę įrangą „Image-Pro Plus“. Visi stikleliai buvo vertinami aklai, atsižvelgiant į gydymą.

Statistinė analizė

Vidutinė ir standartinė vidutinių balų balai BBB reitingų skalėje buvo nubraižyti kaip laiko po sužalojimo funkcija ir įvertinti naudojant pakartotinių matavimų dispersijos analizės (ANOVA) testą, po kurio sekė Tukey daugkartinis palyginimo testas. Balai pagal BBB poskyrio skalę ir užpakaliniai įvykiai, taip pat morfometriniai rezultatai buvo analizuojami naudojant vienpusį ANOVA testą, po kurio sekė Dunnett testas. Skirtumai buvo laikomi reikšmingais, kai P <0, 05.

Etika

Patvirtiname, kad šio tyrimo metu buvo laikomasi visų taikytinų institucinių ir vyriausybinių taisyklių, susijusių su etišku gyvūnų naudojimu.

Rezultatai

Variklio funkcijos baigtis

Užpakalinių galūnių našumas, įvertintas pagal BBB skalę, parodė rimtą motorinės funkcijos pablogėjimą 1-ą dieną po galvos smegenų kontūzijos visoms grupėms. Rezultatai reikšmingai pagerėjo per pirmąsias 2 savaites, o po to buvo palaikomi su nedideliais pokyčiais iki tyrimo pabaigos 6 savaitę (1a pav.). Nors be statistinio reikšmingumo tarp grupių, žiurkėms, gydomoms tik fiziologiniu tirpalu, buvo nustatytas didžiausias atsigavimo laipsnis, tuo tarpu žiurkėms, gydomoms ciklosporinu A, buvo prasčiausias funkcinis balas.

Image

Užpakalinių galūnių darbas laisvo judėjimo metu. a ) Kiekvienos eksperimentinės grupės ( n = 7) BBB skalės balai per 6 savaites, pradedant kitą dieną po sužalojimo. Pakartotinių matavimų ANOVA testu tarp eksperimentinių grupių reikšmingų skirtumų nerasta. ( b ) BBB išvestinės kartotekos skalės balai 5 (□) ir 6 (▪) savaites po SCI. Tyrimų grupėse, naudojant vienpusį ANOVA testą, reikšmingų skirtumų nerasta. Sklypai parodo vidutinį MPSS, metilprednizolono natrio sukcinato vidurkį; MEL, melatoninas; EPO, rekombinantinis žmogaus eritropoetinas; CsA, ciklosporinas-A; SS, fiziologinis tirpalas; BBB, Basso, Beattie ir Bresnahan; ANOVA, dispersijos analizė.

Visas dydis

Rezultatai, naudojant BBB subscoring skalę 5 ir 6 savaitėmis po traumos, parodyti 1b paveiksle. Vertinimas reikšmingai nesiskyrė tarp grupių, nors ir vėl mažiausias balas buvo gautas žiurkėms, gydomoms ciklosporinu-A, o didžiausios - žiurkėms, gydomoms druskos tirpalu ir MPSS.

2 ir 4 savaitėse po sužalojimo 5 ir 6 savaites po atviro lauko augimo atvejų skaičius yra parodytas 2 paveiksle. Žiurkių, gydytų ciklosporinu-A, aktyvumas buvo žymiai mažesnis nei kontrolinės (druskos tirpalo grupės).

Image

Ligos augimo atvejų skaičius per 4 minutes atvirame lauke per 5 (□) ir 6 (▪) savaites po sužalojimo. Duomenys rodo vidurkį ± se, n = 7 kiekvienoje grupėje. ( * ), CsA palyginti su SS, P <0, 05, vienpusė ANOVA. Santrumpos, kaip parodyta 1 paveiksle.

Visas dydis

Morfologinė baigtis

Visų grupių mėginiuose buvo rodomos įvairaus dydžio ir formos cistos virvelės centrinėje dalyje, dažnai trabekuliuotos ir turinčios putplasčio makrofagus. Nors ir matomos mikrocistos, baltosios ir pilkosios medžiagos, esančios aplink didesnes cistas, buvo laikomos nepažeistais audiniais (3a – e pav.). Nepažeisto SC audinio kiekis visose grupėse buvo panašus; skirtumai nebuvo statistiškai reikšmingi. Rezultatai pavaizduoti 3f paveiksle.

Image

SC mėginiai iš apdorotų metilprednizolono natrio sukcinato (MPSS) ( a ), melatonino (MEL) ( b ), eritropoetino (EPO) ( c ), ciklosporino-A (CsA) ( d ) ir druskos tirpalo (SS) ( e ) grupės; baras = 1 mm. Trabekuliuotos cistos ( * ) centrinėje laido dalyje, turinčioje putotus makrofagus; nervinis audinys pateko mikrocistomis (+). ( f ) Atskirto SC audinio kiekio skirtumai visose grupėse nebuvo statistiškai reikšmingi. SC, nugaros smegenys.

Visas dydis

Diskusija

Nors patikslintos chirurginės procedūros ir intraoperacinis elektrofiziologinis stebėjimas padėjo užkirsti kelią PK pažeidimui pasirenkamųjų stuburo operacijų metu, tačiau, atlikus 2, 3 chirurgines PK operacijas, BNK gali atsirasti. 1, 2 Ieškodami farmakologinių priemonių, kad sumažintų SCI riziką tokiomis aplinkybėmis, čia įvertinome kelių agentų, žinomų kaip neuroprotektatai, gebėjimą modifikuoti žiurkių, kurioms padarytas lengvas SC pažeidimas, funkcinius ir histologinius rezultatus - modelį, imituojantį SCI, kuris gali įvyksta pasirenkamųjų stuburo operacijų metu. Nei vienas iš tirtų narkotikų neturėjo jokios pastebimos naudos.

Žala, kuri gali būti padaryta PK atliekant pasirenkamas chirurgines procedūras, iš esmės yra trauminių ir išeminių traumų rezultatas. 1, 2 Kadangi trūksta specifinių eksperimentinių modelių, primenančių neurologinius sužalojimus, atsirandančius dėl pasirenkamųjų stuburo operacijų, šiam tyrimui pasirinkome lengvo sumušimo SCI gyvūnų modelį dėl dviejų priežasčių: jis atkuria daugumą jatrogeninių sužalojimų, kurie galėtų įvykti atlikus pasirenkamąją stuburo operaciją., o kaip neišsami trauma leidžia nustatyti naudingus ir žalingus pokyčius, taip pat visai nekeičia reaguojant į gydymą. Be to, pradėję farmakologinį gydymą prieš sužalojimą, mes pavertėme šį trauminės SCI modelį į numatomų SC pažeidimų paradigmą.

Skirtingai nuo atsitiktinės traumos SCI, kur trumpas daugelio neuroprotektantų terapinis laikas riboja jų klinikinį naudingumą 5, įsivaizduojama, kad pacientai, kuriems atrankiniu būdu atliekama stuburo operacija ir kuriems neuroprotektoriai skiriami periodiškai, galėtų būti apsaugoti nuo jatrogeninių pažeidimų, blokuojant autodestrukcinių įvykių seką (antrinė traumos kaskados). ), kurie gali atsirasti atliekant stuburo operacijas.

Todėl farmakologine profilaktika bandėme užkirsti kelią autodestrukciniams antriniams sužalojimams, susijusiems su lengvu SCI. Tačiau, priešingai nei tikėjomės, farmakologinis žiurkių paruošimas naudojant keturis čia ištirtus vaistus nebuvo neuroprotekcinis. Išskyrus ciklosporiną A, kuris pablogino funkcinį rezultatą, rezultatai buvo panašūs į tuos, kurie buvo gauti fiziologiniu tirpalu gydomoms žiurkėms.

Mūsų netikėti rezultatai rodo, kad farmakologinis manipuliavimas antriniais įvykiais, atsirandančiais po virkštelės sužalojimo, yra beprasmis, nepaisant čia nurodytų mechanizmų. Todėl pagrįstai spėliojama, kad pirminės, o ne antrinės traumos geriau numato galutinį rezultatą. Tai atitinka tie autoriai, kurie mano, kad žalos po BNK mastą lemia pirminio sužalojimo intensyvumas, o antriniai sužalojimo mechanizmai nedaro jokios įtakos. 18

Be to, jei kai kurie labai ankstyvi įvykiai po SCI atspindi endogeninius apsaugos ir savaiminio atstatymo mechanizmus, o ne toksiškus autodestrukcijos 18, 19 mechanizmus ir yra jautrūs ciklosporinui A, tai galėtų paaiškinti blogą žiurkių grupės rezultatą vartojantiems ciklosporiną A, priešingai nei jo daugybinis neuroprotekcinis poveikis, kai skiriamas po nervų traumų. 9, 10, 11 Pavyzdžiui, įmanoma, kad ciklosporinas A gali pabloginti potrauminę išemiją užblokuodamas ankstyvą spontanišką galingo vazodilatatoriaus azoto oksido susidarymą iš endotelio šaltinio. 20

Nepaisant jaudulio, kurį sukėlė naujausi pranešimai, rodantys, kad įvairūs vaistai veikia kaip neuroprotekciniai agentai, mažindami antrinius pažeidimus ir gerindami funkcinę rezultatą trauminės SCI gyvūnų modeliuose, jų naudingumas užkertant kelią dideliam audinių pažeidimui, skiriant prieš SCI ar tuo pačiu metu, yra abejotinas. Farmakologinio manipuliavimo ateityje, siekiant sumažinti jatrogeninių virkštelės pažeidimų riziką atliekant pasirenkamąsias stuburo operacijas žmonėms, slypi geresnis ląstelių ir molekulių pokyčių, susijusių su SCI, supratimas.