Rozprzestrzeniające się depolaryzacje są kluczowym zdarzeniem w patofizjologii udaru, dendrytycznych, co stanowi ostre uszkodzenie obwodów synaptycznych. obwodów synaptycznych. Wpływ rozprzestrzeniających się depolaryzacji na uszkodzenie w czasie rzeczywistym astrocytów podczas niedokrwienia jest mniej jasny. Zastosowaliśmy jednoczesne obrazowanie 2-fotonowe in vivo obrazowanie i zapisy elektrofizjologiczne w korze somatosensorycznej dorosłych myszy aby zbadać rozprzestrzeniające się zmiany strukturalne astrogleju wywołane depolaryzacją jednocześnie z oznakami uszkodzenia neuronów we wczesnych okresach ogniskowego i globalnego niedokrwienia. ogniskowego i globalnego niedokrwienia. Astrocyty w metabolicznie upośledzonym obszarze niedokrwiennym obszarze podobnym do półcienia wykazywały długotrwałą reakcję obrzęku na spontaniczne rozprzestrzeniające się depolaryzacje pomimo szybkiej regeneracji dendrytów w modelu okluzji ogniskowej modelu okluzji ogniskowego udaru mózgu. Obrzęk astrogleju był często ułatwiony przez powtarzające się depolaryzacje, a wielkość obrzęku silnie korelowała z całkowitym czasem trwania depolaryzacji. W przeciwieństwie do tego, rozprzestrzenianie obrzęk astrogleju wywołany depolaryzacją był przejściowy w normoksycznej zdrowej tkance. zdrowej tkance. W modelu przejściowego globalnego niedokrwienia, wystąpienie pojedynczej rozprzestrzeniającej się depolaryzacji wywołanej obustronnym zamknięciem tętnicy szyjnej wspólnej zbiegło się w czasie z obrzękiem astrogleju i pękaniem dendrytów. Z natychmiastową reperfuzji, obrzęk dendrytyczny ustępuje. Obrzęk astrogleju był przemijający podczas krótkich okresów niedokrwienia wyróżniających się krótkotrwałą rozprzestrzeniającą się depolaryzacją lub trwały podczas ciężkiego niedokrwienia charakteryzującego się długotrwałą depolaryzacją z ultra niskim ujemnym składnikiem napięcia. My proponujemy, że uporczywy obrzęk astrogleju jest inicjowany i nasilany podczas rozprzestrzeniającej się depolaryzacji w tkance mózgowej z umiarkowanym do ciężkiego deficyty, zakłócając w ten sposób astroglejowe utrzymanie normalnej funkcji homeostatycznej przyczyniając się do negatywnego wyniku udaru niedokrwiennego, ponieważ astrocyty nie są w stanie zapewniają wsparcie neuronalne. --- TŁO: Wiadomo, że depresja rozprzestrzeniania (SD) idzie w parze z tymczasowym rozpadem gradientów jonowych i obrzękiem komórek, który spontanicznie normalizuje się. Tutaj badane są skutki SD w warunkach zmniejszonego przepływu, jakie występują w niedokrwiennym półcieniu. niedokrwienny penumbra są badane. METODY: U szczurów trwale zamknięto prawą tętnicę szyjną. MABP było obniżono do 50 mmHg na 30 min. Jest to wystarczające do zmniejszenia CBF do stanu podobnego do półcienia w prawej półkuli. warunki w prawej półkuli. Oceniono następujące parametry: rCBF, potencjał DC i impedancję tkanek. 5 lub 15 minut po rozpoczęciu redukcja jednej fali SD została zainicjowana przez mikroiniekcję KCl. Badanie histologiczne przeprowadzono po 7 dniach. WYNIKI: U zwierząt z niedociśnieniem wystąpiła depolaryzacja przypominająca niedotlenienie depolaryzację po indukcji SD i rozłączenie CBF i metabolizmu tylko tylko w prawej półkuli. Impedancja wzrosła wraz z SD, ale nie odzyskała spontanicznie, dopóki rCBF pozostawał zmniejszony. 15-minutowy obrzęk komórek obrzęk komórek był tolerowany bez trwałego uszkodzenia, podczas gdy po 25 minutach następowała poważna utrata neuronów w dotkniętej korze po 7 dniach. WNIOSKI: Badanie wykazało indukcję warunków półcienia w korze jednej półkuli. korze jednej półkuli. Po SD następuje obrzęk komórek, który utrzymuje się tak długo dopóki przepływ jest krytycznie zmniejszony. Eksperymenty ilustrują, w jaki sposób depolaryzacje okołonaczyniowe depolaryzacje mogą niekorzystnie wpływać na półcień. --- Klasyczna koncepcja progów żywotności niedokrwienia rozróżnia dwa krytyczne między dwoma krytycznymi prędkościami przepływu, progiem awarii elektrycznej i progiem próg uszkodzenia membrany. Progi te wyznaczają górną i dolną granicę przepływu niedokrwiennego półcienia, w którym uważa się, że występuje jedynie uszkodzenie funkcjonalne, a nie strukturalne. ale nie uszkodzenie strukturalne. Ostatnie badania nad funkcjonalnymi i metabolicznymi i metabolicznych sugerują bardziej złożony wzór progów. Przy malejącym przepływie przepływu, synteza białek jest hamowana na początku (przy progu około 0,55 ml/gm/min), po którym następuje stymulacja glikolizy beztlenowej (przy 0,35 ml/gm/min), uwalnianie neuroprzekaźników i początkowe zaburzenie metabolizmu energetycznego (przy około 0,20 ml/min), a na koniec depolaryzacja anoksyczna (< 0,15 ml/gm/min). Półcień, zdefiniowany przez klasyczne progi przepływu, nie pozostaje żywotny przez dłuższy czas. Ponieważ żywotność tkanki wymaga utrzymania zależnych od energii procesów metabolicznych, półcień jest jako obszar ograniczonego dopływu krwi, w którym zachowany jest metabolizm energetyczny. jest zachowany. Obrazowanie półcienia poprzez połączenie autoradiograficznych pomiarów mózgowego pomiary przepływu krwi w mózgu z bioluminescencyjnymi obrazami adenozynotrifosforanu (ATP) wykazuje stopniową ekspansję rdzenia zawału (w którym ATP jest do półcienia, aż po kilku godzinach półcień zniknął. zniknie. Sugeruje się, że ograniczone przetrwanie półcienia jest spowodowane okołonaczyniowe depolaryzacje, które skutkują powtarzającymi się epizodami niedotlenienia tkanek. niedotlenienia tkanek, ponieważ zwiększone obciążenie metaboliczne nie jest połączone z odpowiednim wzrostem pobocznego dopływu krwi. Wyjaśnia to farmakologiczne tłumienie obniżenie progu zaburzeń metabolicznych i zmniejszenie objętości niedokrwienia. i zmniejszając objętość zawału niedokrwiennego. --- Kiedy dochodzi do zawału mózgu, wokół rdzenia obumierającej tkanki zwykle niedokrwienny półcień niefunkcjonalnej, ale wciąż żywej tkanki. Jedna aktualna, ale kontrowersyjna hipoteza głosi, że ta tkanka półcienia często często umiera z powodu stresu metabolicznego narzuconego przez wielokrotne korowe rozchodzące się fale depresji (CSD), czyli niedokrwienne depolaryzacje. My obliczeniowy CSD opracowany w celu zbadania implikacji tej hipotezy. tej hipotezy. Po symulowanym zawale model wykazuje liniową zależność liniową zależność między ostatecznym rozmiarem zawału a liczbą fal CSD przechodzących przez półcienia, która została zgłoszona eksperymentalnie, chociaż uszkodzenie z każdą indywidualną falą postępuje nieliniowo wraz z upływem czasu. Z powodzeniem odtwarza eksperymentalną zależność eksperymentalną zależność ostatecznego rozmiaru zawału od mózgowego przepływu krwi w środkowym półcieniu i szybkości wychwytu zwrotnego potasu, a także przewiduje krytyczną szybkość przepływu krwi w półcieniu powyżej którego uszkodzenie nie występuje. Model odtwarza zależność propagacji fali CSD od aktywacji N-metylo-D-asparaginianu. Dokonuje również testowalnych przewidywania dotyczące liczby, prędkości i czasu trwania niedokrwiennych fal CSD oraz i czasu trwania niedokrwiennych fal CSD oraz przewiduje dodatnią korelację między czasem trwania podwyższonego poziomu potasu w rdzeniu w rdzeniu zawału a liczbą fal CSD. Odkrycia te potwierdzają hipotezę hipotezę, że fale CSD odgrywają ważną rolę przyczynową w śmierci niedokrwiennej tkanki penumbry. niedokrwiennego. --- Depresja rozproszona (SD) została wykazana po ogniskowym niedokrwieniu i dodatkowe obciążenie pracą nałożone przez SD na tkankę już upośledzoną przez znaczne zmniejszenie przepływu krwi może przyczynić się do ewolucji nieodwracalnego uszkodzenia w półcieniu niedokrwiennym. SD wywołano w jednej grupie szczurów poprzez wstrzykując KCl bezpośrednio do kraniektomii czołowej, a falę depolaryzacji zarejestrowano w dwóch kraniektomiach 3 i 6 mm za pierwszą. W W drugiej grupie tętnicę środkową mózgu zamknięto przy użyciu techniki monofilamentowej monofilamentu, a elektrodę rejestrującą umieszczono 5 mm bocznie od linii środkowej i 0,2 mm za mostkiem. W celu określenia odpowiedzi metabolicznej w półciemieniu obszarze kory ipsilateralnej do okluzji, mózgi z obu grup były zamrożone in situ, gdy odchylenie SD było maksymalne. Przestrzenna odpowiedź metaboliczna SD w korze niedokrwiennej porównano z odpowiedzią w korze niedokrwiennej. niedokrwiennej. Przekroje koronalne mózgów liofilizowano, a fragmenty kory grzbietowo-bocznej kory grzbietowo-bocznej wycięto i zważono, a następnie przeanalizowano pod kątem ATP, P-kreatyny, fosforanu nieorganicznego (Pi), glukozy, glikogenu i mleczanu w różnych odległości do przodu i do tyłu od elektrody rejestrującej. Poziomy ATP i P-kreatyny były znacząco obniżone na czole fali w obu grupach, a poziomy po przejściu czoła fali w normalnym mózgu, ale nie w niedokrwiennym mózgu. mózgu niedokrwiennym. Poziomy glukozy i glikogenu były znacząco obniżone, a mleczanu znacznie wzrosły w tkance po przejściu czoła fali. czoła fali. Podczas gdy zmiany w metabolitach związanych z glukozą utrzymywały się podczas odzyskiwania nawet w przednich częściach kory mózgowej w obu grupach w następstwie SD, wielkość zmian była większa w półcieniu niż w normalnej korze. normalnej korze. SD wydaje się nakładać równoważny wzrost zapotrzebowania na energię w kontrolnym i niedokrwiennym mózgu. w kontrolnym i niedokrwiennym mózgu, ale zdolność półcienia do regeneracji po urazie jest upośledzona. jest zagrożona. Tak więc, zwiększenie nierównowagi energetycznej w półcieniu po wielokrotnych SD może przyspieszyć pogorszenie stanu energetycznego tkanki i ostatecznie przyczynić się do końcowej depolaryzacji i śmierci komórek, szczególnie w półcieniu. --- TŁO I CEL: Depolaryzacje przypominające depresję rozproszoną (SD) mogą zwiększać uszkodzenie neuronów w zaburzeniach nerwowo-naczyniowych, takich jak udar i urazowe uszkodzenie mózgu. uszkodzenie mózgu. Rozprzestrzeniające się niedokrwienie (SI), szczególnie złośliwy wariant depolaryzacji podobnej do SD, charakteryzuje się odwrotnym sprzężeniem między falą depolaryzacji rozprzestrzeniającą się falą depolaryzacji a mózgowym przepływem krwi. SI została powiązana w szczególności z patofizjologią w szczególności w patofizjologii krwotoku podpajęczynówkowego. W warunkach fizjologicznych, SD jest blokowane przez antagonistów receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDAR). antagonistów. Jednakże, ponieważ zarówno depolaryzacje podobne do SD, jak i SI występują w obecności obecności zwiększonego pozakomórkowego stężenia K+ ([K+]o), przetestowaliśmy czy ten wzrost wyjściowego [K +] o zmniejszyłby skuteczność antagonistów NMDAR antagonistów. METODY: Preparaty okna czaszkowego, laserowa przepływometria dopplerowska i K+-wrażliwe / referencyjne mikroelektrody zostały użyte do zarejestrowania SD, SD-like depolaryzacji i SI u szczurów in vivo; mikroelektrody i wewnętrzne pomiary sygnału optycznego do rejestrowania SD i depolaryzacji podobnych do SD w ludzkich i szczurzych wycinkach mózgu. i szczurów. WYNIKI: In vivo, niekompetycyjny antagonista NMDAR dizocilpine (MK-801) blokował propagację SD w warunkach fizjologicznych, ale nie blokował depolaryzacji SD-like depolaryzacji lub SI przy wysokim poziomie wyjściowym [K+]o. Podobne wyniki uzyskano w ludzkie i szczurze plastry neokortykalne zarówno z MK-801, jak i konkurencyjnym antagonistą NMDAR kwasem D-2-amino-5-fosfonowalerianowym. WNIOSKI: Nasze dane sugerują, że podwyższone wyjściowe [K+]o zmniejsza skuteczność antagonistów NMDAR na depolaryzacje podobne do SD i SI. W warunkach umiarkowane wyczerpanie energii, jak w niedokrwiennym półcieniu lub po krwotoku podpajęczynówkowym krwotoku podpajęczynówkowego, hamowanie NMDAR może nie być wystarczające do zablokowania tych depolaryzacji. depolaryzacji. --- Półcień niedokrwienny ma potencjał do regeneracji funkcjonalnej pod warunkiem, że lokalny przepływ krwi może zostać przywrócony, ale nieodwracalne uszkodzenie rozwinie się bez wystarczającej reperfuzji, w zależności od interakcji ciężkości i czasu trwania niedokrwienia. i czasu trwania niedokrwienia. Przy ostrych przepływach poniżej progu wymaganego do utrzymania podstawowego utrzymania, uszkodzenie w rdzeniu jest ustalane w ciągu w ciągu kilku minut. W fazie podostrej nieodwracalne uszkodzenie rozszerza się na penumbra: wiele sygnałów elektrycznych i biologicznych jest wyzwalanych przez periinfarct, rozprzestrzeniając depresyjne depolaryzacje prowadzące do niedotlenienia i stopniowego wzrostu mleczanu. stopniowy wzrost stężenia mleczanu. Zwykle w ciągu 6 do 8 godzin, cały półcień jest przekształcają się w nieodwracalne zawały. W fazie opóźnionej zjawiska wtórne mogą powodować dodatkowe uszkodzenie tkanek: rozerwanie połączeń ścisłych skutkuje obrzęk naczynioruchowy, prowadzący do zwiększenia zawartości wody i rozszerzenia uszkodzenia. Neutrofile i cytokininy powodują wtórny stan zapalny, indukując dalsze uszkodzenia w regionach okołonaczyniowych i włóknach łączących. Obrazowanie multimodalne może być różnicować przedziały tkankowe dotknięte ostrym, podostrym lub opóźnionym uszkodzeniem niedokrwiennym, lub opóźnione uszkodzenie niedokrwienne, a tym samym może stanowić podstawę dla fazowych strategii leczenia. --- Depresja rozproszona (SD) jest powoli rozprzestrzeniającą się falą przejściowej depolaryzacji neuronów i gleju. glejowych, która rozwija się po udarze, urazie i krwotoku podpajęczynówkowym. krwotoku podpajęczynówkowego. W uszkodzonej tkance, powtarzające się depolaryzacje podobne do SD zmniejszają żywotność tkanek, pogarszając niedopasowanie między przepływem krwi a metabolizmem. metabolizmem. Chociaż mechanizm pozostaje nieznany, SD wykazują opóźnioną opóźniony powrót elektrofizjologiczny w obrębie półcienia niedokrwiennego. Tutaj przetestowaliśmy hipotezę hipotezę, że szybkość regeneracji SD można zmieniać poprzez modulację tkanki ciśnienie perfuzji i natlenienie tkanek. Systemowym ciśnieniem krwi i tętniczym pO(2) były jednocześnie manipulowane u znieczulonych szczurów pod pełnym monitorowaniem fizjologicznym. monitorowania. Stwierdziliśmy, że niedociśnienie tętnicze podwoiło czas trwania SD, podczas gdy nadciśnienie zmniejszyło go o jedną trzecią w porównaniu ze szczurami normotensyjnymi. Hiperoksja nie skróciła wydłużonego czasu trwania SD u szczurów z hipotensją, pomimo przywrócenia tkankowego pO(2). Rzeczywiście, zmiana tętniczego pO(2) (od 40 do 400 mm Hg) nie wpływała znacząco na czas trwania SD, podczas gdy ciśnienie krwi (40 do 160 mm Hg) było odwrotnie związane z czasem trwania SD w uszkodzonej tkance. Dane te dane sugerują, że ciśnienie perfuzji mózgowej jest krytycznym wyznacznikiem czasu trwania SD niezależnie od natlenienia tkanek w szerokim zakresie tętniczych poziomów pO(2) i że niedociśnienie może być szkodliwe w przypadku udaru i krwotoku podpajęczynówkowego. krwotoku podpajęczynówkowego, gdzie zaobserwowano depolaryzacje podobne do SD. --- Wpływ wolnego rodnika spin-trap alfa-fenylo-butylo-tert-nitronu (alfa-PBN) w trwałym ogniskowym niedokrwieniu mózgu u szczurów zbadano w dwóch seriach eksperymentów serii eksperymentów. W pierwszym, szczury zostały poddane trwałej okluzji środkowej tętnicy mózgowej (MCAO) i leczono 1 godzinę po okluzji za pomocą pojedynczą dawką alfa-PBN (100 mg/kg) lub soli fizjologicznej. Mierzono temperaturę ciała i kontrolowana przez pierwsze 24 godziny w celu uzyskania identycznych krzywych temperatury w obu grupach. dwóch grupach. Objętość zawału korowego określono na wycinkach histologicznych 7 dni później. alfa-PBN nie zmniejszał znacząco objętości zawału (kontrola: 28,3+/-16,3 mm3 vs. alfa-PBN 23,7+/-7,4 mm3). W drugiej serii eksperymentów eksperymenty, depolaryzacje okołozawałowe (PID) rejestrowano za pomocą zewnątrzkomórkowa elektroda DC w dwóch lokalizacjach w niedokrwiennym półcieniu dla Początkowe 3 godziny po MCAO. alfa-PBN (100 mg / kg, pojedyncza dawka w połączeniu z okluzją) znacząco zmniejszyła całkowitą liczbę (mediana 3 PIDs w grupach kontrolnych vs. 1 PID w grupach alfa-PBN, p<0,001) i całkowity czas trwania PID (mediana 662 s w grupach kontrolnych vs. 162 s w grupach alfa-PBN, p<0,006 w grupach alfa-PBN, p<0,006). Pomimo tego, objętość zawału korowego określona 7 dni później u tych samych szczurów później u tych samych szczurów nie były mniejsze u szczurów leczonych alfa-PBN. Badanie pokazuje zatem, że osłabienie PID nie zawsze prowadzi do mniejszych zawałów, jeśli po trwałej okluzji tętnicy następuje długi czas przeżycia i nie potwierdza hipotezy, że PID per se są krytycznymi determinantami wielkości zawału w tej sytuacji. wielkości zawału w tej sytuacji. --- Spontaniczne rozprzestrzeniające się depolaryzacje (SD) występują w półcieniu otaczającym rdzeń niedokrwienny. rdzeń niedokrwienny. Te SD, często określane jako depolaryzacje okołonaczyniowe, powodują zwężenie naczyń i rekrutację półcienia do rdzenia niedokrwiennego w krytycznych pierwszych godzinach po niedokrwiennego w krytycznych pierwszych godzinach po ogniskowym udarze niedokrwiennym; jednak w czasie rzeczywistym dynamika czasowo-przestrzenna wywołanego SD uszkodzenia obwodów synaptycznych w półcieniu penumbra pozostają nieznane. Zmodyfikowany model fototrombozy korowej został wykorzystany do do wytworzenia zmiany w kształcie kwadratu otaczającej podobny do półcienia "obszar ryzyka" w obszarze tętnicy środkowej mózgu kory somatosensorycznej myszy. Uszkodzenie spowodowało nawracające spontaniczne SD. Mikroskopia dwufotonowa in vivo zielonej neuronów wykazujących ekspresję zielonego białka fluorescencyjnego w tym zagrożonym obszarze podobnym do półcienia ujawniły, że SD były czasowo skorelowane z szybkim (<6 s) dendrytycznym dendrytycznym. Dendryty szybko (<3 min) powróciły między SD do morfologii zbliżonej do kontrolnej. morfologii aż do wystąpienia indukowanego przez SD końcowego uszkodzenia dendrytycznego, oznaczającego ostre uszkodzenie synaptyczne. SD charakteryzują się załamaniem homeostazy jonowej homeostazy jonowej, która może zostać przywrócona przez pompy jonowe, jeśli podaż energii jest odpowiednia. Rzeczywiście, prawdopodobieństwo szybkiej regeneracji dendrytów między SD było skorelowane z obecnością przepływających w pobliżu naczyń krwionośnych, ale obecność takich naczyń naczyń krwionośnych nie zawsze była wystarczająca do szybkiej regeneracji dendrytów, co sugeruje, że dendrytycznych, co sugeruje, że zapotrzebowanie na energię do regeneracji przekraczało podaż energii z zagrożonego przepływu krwi. My że stres metaboliczny wynikający z powtarzających się SD ułatwia ostre urazy na poziomie dendrytów. uraz na poziomie dendrytów i kolców dendrytycznych w metabolicznie metabolicznie uszkodzonej tkance, przyspieszając rekrutację penumbralną do rdzenia niedokrwiennego. --- Ogniskowe zawały mózgu są otoczone rozszerzonymi strefami okołokomorowymi, które obejmują częściowo niedokrwienny półcień, ale także całkowicie niedokrwienną korę odległej półkuli ipsilateralnej. Aby określić wpływ procesów związanych z uszkodzeniem vs. zdalnych procesów na programowanie transkrypcyjne po ogniskowym niedokrwieniu, użyliśmy analizę macierzy cDNA, ilościową reakcję łańcuchową polimerazy w czasie rzeczywistym i immunohistochemię w modelu fototrombozy obwodowego niedokrwienia korowego u szczurów. niedokrwienia kory mózgowej u szczurów. Na wczesnym etapie 4 godzin po niedokrwieniu indukcja genów wystąpiła w podobnym stopniu w zawale niedokrwiennym i odległym niedokrwieniu korze półkuli ipsilateralnej. Wśród genów indukowanych w niedokrwionej korze korze niedokrwionej znaleźliśmy geny indukowane przez NGF PC3, VGF i Arc, regulatory transkrypcji transkrypcyjne I kappa B-alfa i Stat3 oraz beta-chemokinę MIP-1 alfa (CCL3). Po 3 dniach przestrzenny wzorzec ekspresji genów zmienił się dramatycznie wraz z białko wiążące kwasy tłuszczowe mózgu jako jedyny gen znacząco indukowany w niedokrwionej ipsilateralnej korze. Natomiast liczne geny były regulowane wyłącznie regulowane wyłącznie w miejscu uszkodzenia, w tym geny zaangażowane w cykl komórkowy regulację, proteolizę, apoptozę, homeostazę lipidów i regulację przeciwzapalną. przeciwzapalne. Depresja rozprzestrzeniania korowego została zidentyfikowana jako główny mechanizm leżący u podstaw indukcji genów w odległej korze niedokrwiennej. Nasze dane wykazują dynamiczny przestrzenno-czasowy wzorzec indukcji genów, który może przyczyniać się do opóźnionego postępu uszkodzenia lub, alternatywnie, pośredniczyć w neuroprotekcję, przebudowę tkanek i kompensację funkcjonalną.
Czy depresja rozprzestrzeniania korowego pojawia się w niedokrwiennym półcieniu po udarze niedokrwiennym?
Tak, depresja rozsiewu korowego pojawia się w półcieniu niedokrwiennym po udarze niedokrwiennym i jest związana z rozszerzeniem uszkodzenia niedokrwiennego. Zostało to wykazane u ludzi i w modelach zwierzęcych.