Menghirup Singkat Sevoflurane Dapat Mengurangi Pembentukan Bekas Luka Glial Setelah Cedera Otak Hipoksik-iskemik pada Tikus Neonatal Bagian 3

SPC meningkatkan regulasi ekspresi HIF-1 di hipokampus

Dalam penelitian sebelumnya, kami menemukan bahwa sevoflurane pasca-pengkondisian melemahkan astrogliosis dan pembentukan bekas luka glial di hipokampus, dan meningkatkan pembelajaran dan gangguan memori setelah HI.

Jaringan parut glial adalah penyakit yang berhubungan dengan sistem saraf. Penyakit ini sering dikaitkan dengan kehilangan ingatan dan menyebabkan penderitaan yang signifikan bagi pasien. Namun, kita harus menyadari bahwa ada hubungan yang kuat antara jaringan parut glial dan ingatan, namun bukan berarti ingatan akan menurun.

Selama perawatan bekas luka glial, sikap positif dan metode pengobatan yang benar sangatlah penting. Kita perlu berusaha untuk menjaga sikap optimis, mendorong pasien untuk menjalani pengobatan yang tepat, dan memberikan mereka bantuan yang diperlukan.

Selain itu, pola makan dan olahraga yang tepat adalah cara penting untuk membantu mencegah dan mengobati jaringan parut glial. Pola makan yang seimbang dan kaya dapat memberikan nutrisi yang cukup untuk membantu pemulihan tubuh. Olahraga yang tepat dapat meningkatkan sirkulasi darah dan metabolisme serta meningkatkan kekebalan tubuh.

Kesimpulannya, meskipun jaringan parut glial dapat memengaruhi daya ingat, sikap positif dan pengobatan yang tepat dapat membantu kita mengatasi kesulitan serta menjaga kesehatan tubuh dan pikiran yang tajam. Oleh karena itu, marilah kita menghadapi tantangan dengan sikap positif dan maju dengan berani. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan, karena Cistanche deserticola juga dapat mengatur keseimbangan neurotransmiter, seperti meningkatkan kadar asetilkolin dan faktor pertumbuhan. Zat-zat ini sangat penting untuk daya ingat dan pembelajaran. Selain itu, Cistanche deserticola juga dapat meningkatkan aliran darah dan meningkatkan pengiriman oksigen, yang dapat memastikan otak menerima nutrisi dan energi yang cukup, sehingga meningkatkan vitalitas dan daya tahan otak.

Klik suplemen tahu untuk meningkatkan daya ingat

HIF{{0}} dikonfirmasi sebagai faktor kunci dalam mekanisme neuroprotektif ini (Yang et al., 2019). Untuk menyelidiki lebih lanjut regulasi spesifik yang diinduksi olehsevoflurane, kami memeriksa ekspresi protein HIF-1 di hipokampus 12 , 24, dan 48 jam setelah SPC. Hasil kami menunjukkan perubahan dinamis dalam ekspresi HIF-1: 12 jam setelah pengobatan, peningkatan ekspresi HIF-1 diamati pada kelompok HI dan HIS dibandingkan dengan kelompok palsu (P <0,0001), namun hampir tidak ada perbedaan antara HI dan grup HIS (Gambar 7A dan B).

Dua puluh empat jam setelah SPC, ekspresi HIF1 menurun pada kelompok HI dibandingkan dengan kelompok HIS (P < 0.001) namun masih meningkat dibandingkan dengan kelompok palsu (P <0,001; Gambar 7C) .

Empat puluh delapan jam setelah SPC, ekspresi HIF-1 pada kelompok HI kembali ke tingkat yang sangat rendah dan tidak berbeda dengan kelompok palsu; namun, ekspresi HIF-1 masih dipertahankan pada tingkat yang sangat tinggi dalam kelompokHIS (P <0.01; Gambar 7D). Selanjutnya, kami memeriksa ekspresi HIF-1 mRNA ( relatif terhadap GAPDH) di hipokampus 12, 24, dan 48 jam setelah SPC dengan analisis PCR waktu nyata.

Hasilnya menunjukkan bahwa ekspresi mRNA HIF{{0}} mencapai puncaknya 24 jam setelah HI (P <0,001; Gambar7E), dan tidak ada perbedaan nyata antara kelompok HI danHIS pada tiga titik waktu yang diperiksa. Dengan demikian, regulasi dinamis HIF-1 yang disebabkan oleh sevofluran mungkin melibatkan regulasi pasca-translasi, yang sejalan dengan hipotesis kami.

Untuk menyelidiki lebih lanjut hipotesis kami bahwa SPC mengurangi astrogliosis setelah cedera HI pada tikus neonatal dengan meningkatkan regulasi DJ-1 untuk menghambat ubikuitas HIF-1, kami memeriksa ekspresi protein VHL dan DJ-1 (Gambar 8A).

Protein VHL berinteraksi secara fisik dengan DJ{0}} (Parsanejad et al., 2014), sebagaimana dianalisis dalam layar spektrometri massa yang tidak bias dan dikonfirmasi dalam model aPD. Temuan kami menunjukkan bahwa DJ-1 dapat menghambat ubikuitas yang bergantung pada VHL dan menstabilkan ekspresi HIF-1. Selain itu, hasil kami menunjukkan bahwa ekspresi VHL menurun ketika ekspresi DJ-1 meningkat pada kelompok HIS dibandingkan dengan kelompok HIS. Kelompok HI (P <0,05; Gambar 8B dan C).

HIF-1 inhibitor YC-1 melemahkan peningkatan pembelajaran dan memori yang disebabkan oleh sevoflurane

HIE neonatal menyebabkan banyak efek negatif jangka panjang; Salah satu disfungsi yang paling parah adalah gangguan pembelajaran dan memori. Banyak bukti menunjukkan bahwa SPC dapat melindungi dari kerusakan HI dan meningkatkan fungsi pembelajaran dan memori (Wang et al., 2019a; Xue et al., 2019; Yang et al., 2019).

Kami menyuntikkan YC{{0}}, penghambat HIF-1 , untuk memverifikasi apakah mekanisme perlindungan sevoflurane terkait denganHIF-1 . Labirin air Morris digunakan untuk mengevaluasi pembelajaran dan pengenalan pada hari ke 29-34 setelah operasi (Gambar 9A). Terdapat perbedaan nyata dalam latensi lolos antara kelompok HI dan HIS (P <0.0001). Pengobatan YC-1 terutama meningkatkan latensi pelepasan setelah paparan sevofluran (P <0,01; Gambar9B).

Dalam uji penyelidikan spasial, kelompok HIS berkinerja lebih baik daripada HI (P < {{0}}.01) dan HIS + YC-1 (P < 0,05; Gambar 9C) kelompok. Namun, kelompok injeksi YC-1 tidak menunjukkan peningkatan yang nyata dibandingkan dengan kelompok HI. Selain itu, tidak ada gangguan motorik yang diamati berdasarkan hasil tes kecepatan renang atau suspensi (P > 0,05; Gambar 9D dan E).

Hasil uji lapangan terbuka menunjukkan tidak ada perbedaan dalam waktu yang dihabiskan di pusat atau total jarak yang ditempuh antar kelompok (P > 0.05; Gambar 9F – H), yang menunjukkan tidak ada aktivitas lokomotor atau perbedaan perilaku kecemasan di antara keempat kelompok.

Diskusi

Model klasik Rice – Vannucci digunakan dalam penelitian ini untuk mengevaluasi efek SPC pada HIE pada tikus P7 (Jevtovic-Todorovicet al., 2003; Grandvuillemin et al., 2017). Hasil kami menunjukkan bahwa: (1) SPC meningkatkan pembelajaran jangka panjang dan memori pada HIE neonatal dengan mengurangi astrogliosis hipokampus dan jaringan parut glial yang berlebihan; (2) sevoflurane dapat menginduksi perlindungan saraf yang diamati dengan menstabilkan ekspresi HIF-1 melalui penghambatan di mana-mana; dan (3) penghambatan keberadaan HIF-1 oleh sevoflurane dapat diinduksi melalui peningkatan regulasi DJ-1, yang telah terbukti bersifat neuroprotektif pada PD (Parsanejad et al., 2014) dan diatur oleh SPC.

Glialscars mempengaruhi keselarasan saraf dan pembentukan sinapsis di otak yang sedang berkembang. Di sini, kami menemukan bahwa sevoflurane meningkatkan regulasi protein pelindung otak DJ-1, mengurangi tingkat HIF-1 di mana-mana, memperbaiki jaringan parut glial, dan memengaruhi fungsi pembelajaran dan memori jangka panjang untuk memberikan perlindungan otak. Kebanyakan bayi lahir hidup yang selamat dari HIE menderita disfungsi neurologis yang parah, seperti palsi serebral, epilepsi, dan terutama gangguan pembelajaran dan memori jangka panjang (Edwards et al., 2010; Descloux et al., 2015).

Namun, pengobatan HIE saat ini terutama berfokus pada pengobatan simtomatik (Yuan, 2009). Hanya beberapa pengobatan, seperti hipotermia sedang di seluruh tubuh, yang dapat memberikan perlindungan saraf dan meningkatkan hasil jangka panjang.

Penerapan anestesi inhalasi sevoflurane setelah HIE neonatal memberikan perlindungan saraf yang dapat membalikkan kerusakan yang disebabkan oleh HI, sebagaimana diverifikasi dalam penelitian pada hewan (Lai et al., 2016; Kim et al., 2017). Pengaruh anestesi pada perkembangan sistem saraf juga telah menjadi topik penelitian hangat selama bertahun-tahun (Archer et al.,2017).

Efek anestesi inhalasi pada otak bergantung pada konsentrasi. Perawatan dengan konsentrasi rendah dan jangka pendek memiliki efek perlindungan pada otak yang cedera, sedangkan perawatan dengan konsentrasi tinggi dan jangka panjang dapat merusak jaringan otak. Namun, mekanisme yang mendasari perlindungan terhadap kerusakan otak masih belum jelas.

Oleh karena itu, kami mengeksplorasi mekanisme potensial sevofluran dalam peningkatan fungsi pembelajaran dan memori. Astrosit adalah komponen utama sistem saraf pusat dari respons cedera, termasuk asfiksia neonatal (Zhao dan Rempe, 2010). Pada fase akut setelah kerusakan HI, sel glial menjadi aktif dan mulai berkembang biak.

Proliferasi sel glial sangat penting untuk menutup lokasi cedera, merombak struktur jaringan hipokampus, dan mengendalikan respon imun lokal secara temporal dan spasial; namun, respons ini menjadi berbahaya pada fase kronis (Peknyand Nilsson, 2005; Pekny et al., 2014). Memang benar, hipertrofi astrosit yang berlebihan ini merusak struktur anatomi hipokampus.

Lebih khusus lagi, hasil imunofluoresensi kami menunjukkan bahwa astrosit di sekitar lapisan piramida CA1 dan CA3, serta di wilayah DG (terutama perbatasan antara lapisan sel granula dan hilus), sangat merusak struktur jaringan normal. Proses perancah glial berkembang menjadi susunan neuron biasa.

Hasil morfologi mengilustrasikan bahwa glia radial pengekspres GFAP yang berlebihan ini mengorientasikan prosesnya menjadi jaring padat, yang membentuk struktur seperti dinding yang menghambat perkembangan sinapsis dan secara langsung mengganggu pembelajaran dan memori yang bergantung pada spasial (Wanner et al., 2008). Tes labirin air Morris, tes perilaku klasik yang digunakan untuk mendeteksi pembelajaran dan memori terkait hipokampus (Wu et al., 2018), dikombinasikan dalam penelitian ini dengan hasil pewarnaan imunofluoresensi untuk memberikan bukti baru bahwa sevoflurane dapat meningkatkan pembelajaran dan memori dengan mengurangi astrogliosis berlebihan dan jaringan parut glial.

Tidak hanya intensitas imunofluoresensi astrosit hipertrofik neurocan dan GFAPin menurun setelah SPC, tetapi tingkat ekspresi protein juga menurun. Sementara itu, pewarnaan Nissl menunjukkan arsitektur hipokampus yang lebih padat dan teratur, sitoplasma hiperkromatik, kehilangan neuron yang sangat sedikit, dan atrofi seluler yang nyata setelah SPC.

Pewarnaan Golgi juga memberikan bukti bahwa SPC dapat meningkatkan jumlah duri dendritik. Temuan baru lainnya dari penelitian ini adalah bahwa SPC meningkatkan regulasi ekspresi penanda sinaptik PSD95 dan GAP43 di hipokampus dibandingkan dengan kelompok HI.

Fenomena ini menunjukkan bahwa selain mengurangi bekas luka glial, sevoflurane dapat memfasilitasi pembentukan sinaps hipokampus, yang secara langsung meningkatkan fungsi pembelajaran dan memori (Zhanget al., 2015; Lu et al., 2017).

SPC melemahkan jaringan parut glial dan proliferasi astrosit berlebihan pada HIE neonatal selama perkembangan. Jumlah dendritpine dapat meningkat setelah SPC, sehingga memberikan bukti bahwa sevoflurane dapat menginduksi pembentukan sinaps setelah HI (Roberts et al., 2010). Penerapan YC-1, suatu penghambat HIF1, membalikkan efek terapeutik yang disebabkan oleh SPC, menunjukkan bahwa perlindungan pembentukan sinapsis sangat terkait dengan HIF-1 .

Sebagai faktor transkripsi yang penting, HIF-1 memiliki berbagai gen target yang menjalankan fungsi berbeda, seperti proses yang terlibat dalam kelangsungan hidup sel, transportasi dan metabolisme glukosa, serta angiogenesis, setelah iskemia (Ostrowski dan Zhang, 2020). Selain itu, HIF{{ 2}} ekspresi diatur secara ketat oleh berbagai mekanisme. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa HIF-1 tidak dapat secara konsisten ada di jaringan otak pada tingkat yang tinggi dan efektif karena jalur degradasi di mana-mana yang bergantung pada oksigen (Hirayama dan Koizumi, 2017).

Oleh karena itu, menemukan cara untuk mempertahankan tingkat ekspresi HIF dapat memperpanjang efek perlindungannya setelah HI. Baru-baru ini, modalitas pengobatan baru telah diusulkan, di mana pengkondisian hipoksia ringan diterapkan setelah periode cedera HI untuk mengurangi kerusakan otak (Zhan et al., 2012) .Pasca pengkondisian hipoksia telah diverifikasi untuk mengurangi aktivasi glial, termasuk astrosit dan mikroglia.

Selain itu, penurunan penanda inflamasi telah diamati setelah pengkondisian hipoksia (Teo et al., 2015). Mekanisme potensial yang mendasari perlindungan ini terbukti berkaitan erat dengan pemeliharaan ekspresi HIF-1 (Zhu et al., 2014). Saat ini, hipoksia pasca-pengkondisian hampir tidak mungkin diterapkan dalam praktik klinis sebagai pengobatan konvensional yang merugikan dan mempunyai banyak potensi bahaya. Selain itu, perbedaan individu dalam toleransi hipoksia menyulitkan standarisasi kontrol dosis pengobatan hipoksia pasca pengkondisian (Zhan et al., 2012).

Untuk HIE neonatal, penanganan hipoksia pasca-pengkondisian yang tidak akurat sangat mungkin menyebabkan cedera sekunder. Sebaliknya, sevoflurane lebih aman, lebih ringan, dan lebih terkendali dalam praktik klinis, dan seperti yang ditunjukkan dalam penelitian kami, juga dapat meningkatkan regulasi ekspresi HIF-1.

Mirip dengan peran neuroprotektifnya dalam PD, DJ-1 tampaknya memainkan peran penting dalam SPC dalam penelitian kami. Substrat VHL yang paling jelas definisinya, kompleks ligase ubiquitin E3 yang dikenal luas, adalah HIF-1 (Zhang et al., 2018). DJ-1 telah diverifikasi untuk berinteraksi dengan VHL dan secara efektif dapat menurunkan ekspresi VHL, yang menginduksi stabilisasi HIF-1 (Parsanejad et al., 2014).

Kami berhipotesis bahwa sevoflurane melindungi otak terhadap kerusakan hipoksia dengan meningkatkan regulasi DJ-1 dan menghambat aktivitas VHL di mana-mana. Temuan baru kami yang diperoleh dari PCR real-time dan analisis western blot mendukung hipotesis ini. Pertama, perbedaan HIF-1 antara SPC dan grup HI bukan disebabkan oleh perubahan transkripsional.

Kedua, ekspresi VHL menurun sementara ekspresi DJ-1 meningkat pada grup SPC. Ketiga, stabilisasi HIF-1 melindungi sinapseformasi dan fungsi pembelajaran dan memori serta membalikkan dastrogliosis dan jaringan parut glial. Dengan demikian, sevofluran kemungkinan besar mengatur HIF-1 melalui penghambatan ubiquitylation oleh VHL melalui interaksi DJ-1. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa HIF-1 memainkan peran penting dalam regulasi sel progenitor induk saraf dan dalam meningkatkan respons terhadap hipoksia (Cunningham et al., 2012).

HIF-1 adalah pengatur intrinsik multipotensi sel progenitor induk saraf dan hasil perkembangan setelah diferensiasi. Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahwa HIF-1 mendorong diferensiasi sel induk saraf menjadi neuron dan menghambat diferensiasinya menjadi sel glial melalui regulasi jalur pensinyalan Notch dan Wnt di zona subventrikular (Lie et al.,2005; Morris et al., 2007; Kuwabara dkk., 2009; Mazumdaret al., 2010).

Pada hipokampus tikus neonatal, HIF-1 juga dapat memberikan perlindungan saraf dengan memodulasi hasil diferensiasi sel progenitor saraf untuk melemahkan astrogliosis yang berlebihan. Namun, mekanisme spesifiknya belum diklarifikasi dan memerlukan penelitian lebih lanjut. Penelitian saat ini memiliki beberapa keterbatasan. Pertama, perubahan dinamis dalam aktivasi astrosit tidak diamati atau dicatat.

Kedua, mekanisme pasti dimana HIF1 mengurangi astrogliosis belum diselidiki. Ketiga, meskipun aktivasi astrosit dan mikroglia telah diamati terjadi secara bersamaan, penelitian kami berfokus pada astrosit daripada aktivasi mikroglia atau reaksi inflamasi selanjutnya, yang akan sangat berharga untuk diselidiki.

Kedua, kinerja tes perilaku tikus betina sedikit lebih baik dibandingkan tikus jantan, dan peningkatan sel glial tikus betina juga sedikit lebih sedikit dibandingkan tikus jantan.

Namun, hasil uji perilaku kedua jenis kelamin tidak menunjukkan perbedaan statistik setelah pemberian sevofluran pasca pengkondisian. Mekanisme spesifik yang mendasari efek spesifik jenis kelamin pada perkembangan setelah HI akan diselidiki dalam penelitian kami di masa depan. Selain itu, metode genetik seperti knockout gen yang mengkode DJ-1 akan bermanfaat dalam menunjukkan apakah efek neuroprotektif dari pengobatan SPC dihasilkan dari penghambatan ubikuitas HIF-1.

Terlepas dari itu, temuan kami menunjukkan bahwa sevoflurane meringankan sastrogliosis dan pembentukan bekas luka glial di hipokampus tikus, dan mengurangi gangguan pembelajaran dan memori setelah cedera HI dengan menstabilkan ekspresi HIF-1. Mekanisme ini mungkin terkait dengan peningkatan regulasi protein neuroprotektif DJ-1 yang diinduksi sevofluran, sehingga mengurangi VHL, ubiquitinligase dari HIF-1 . Temuan ini memberikan target baru untuk pengobatan ensefalopati hipoksia iskemik neonatal.

Kontribusi penulis: Konsepsi dan desain studi: PZ dan QSG; implementasi eksperimental: QSG, YHZ, dan ZYW; analisis data: QSG;penyediaan reagen/bahan/alat analisis: HX, CL; penulisan makalah:QSG; keahlian statistika, perolehan dana, administrasi, dukungan teknis atau materil, dan pengawasan: PZ. Semua penulis menyetujui versi final makalah ini.

Konflik kepentingan: Para penulis menyatakan bahwa mereka tidak memiliki konflik kepentingan. Dukungan finansial: Penelitian ini didukung oleh National NatureScience Foundation of China, Nos. 81671311, 81870838; Program Penelitian dan Pengembangan Utama Provinsi Liaoning Tiongkok, No.2018225004; dan Dana Ilmiah Luar Biasa Rumah Sakit Shengjing Tiongkok, No. 201708 (semuanya untuk PZ). Sumber pendanaan tidak berperan dalam konsepsi dan desain penelitian, analisis atau interpretasi data, penulisan makalah, atau keputusan untuk menyerahkan makalah ini untuk dipublikasikan.

Perjanjian lisensi hak cipta: Perjanjian Lisensi Hak Cipta telah ditandatangani oleh semua penulis sebelum dipublikasikan. Pernyataan berbagi data: Kumpulan data yang dianalisis selama penelitian ini tersedia dari penulis terkait berdasarkan permintaan yang masuk akal. Pemeriksaan plagiarisme: Diperiksa dua kali oleh Ithenticate. Tinjauan sejawat: Ditinjau sejawat secara eksternal .

Pernyataan akses terbuka: Ini adalah jurnal akses terbuka, dan artikel didistribusikan di bawah ketentuan Lisensi Creative Commons AttributionNonCommercial-ShareAlike 4.0, yang memungkinkan orang lain untuk me-remix, mengubah, dan mengembangkan karya tersebut secara non-komersial, selama kredit yang sesuai diberikan dan ciptaan baru tersebut dilisensikan dengan ketentuan yang sama.

Referensi

1. Aleyasin H, Rousseaux MW, Phillips M, Kim RH, Bland RJ, Callaghan S, SlackRS, While MJ, Mak TW, Park DS (2007) Gen penyakit Parkinson DJ-1juga merupakan pengatur utama stroke -kerusakan yang disebabkan. Proc Natl Acad Sci AS A104:18748-18753.

2. Aleyasin H, Rousseaux MW, Marcogliese PC, Hewitt SJ, Irrcher I, Joselin AP, Parsanejad M, Kim RH, Rizzu P, Callaghan SM, Slack RS, Mak TW, Park DS(2010) DJ-1 melindungi sumbu nigrostriatal dari neurotoksin MPTP melalui modulasi jalur AKT. Proc Natl Acad Sci AS 107:3186-3191.

3. Archer DP, Walker AM, McCann SK, Moser JJ, Appireddy RM (2017) Perlindungan saraf anestesi pada stroke eksperimental pada hewan pengerat: tinjauan sistematis dan meta-analisis. Anestesiologi 126:653-665.

4.Barkhuizen M, van den Hove DL, Vles JS, Steinbusch HW, Kramer BW, Gavilanes AW (2017) 25 tahun penelitian tentang asfiksia global pada otak tikus yang belum matang. Neurosci Biobehav Rev 75:166-182.

5. Berra E, Benizri E, Ginouvès A, Volmat V, Roux D, Pouysségur J (2003) HIFprolyl-hidroksilase 2 adalah sensor oksigen utama yang menyetel level HIF-1alpha pada kondisi stabil rendah di normoxia. EMBO J 22:4082-4090.

6. Burda JE, Sofroniew MV (2014) Gliosis reaktif dan respon multiseluler terhadap kerusakan dan penyakit SSP. Neuron 81:229-248.

7. Choudhury GR, Ding S (2016) Astrosit reaktif dan potensi terapi stroke iskemik infokal. Neurobiol Dis 85:234-244.

For more information:1950477648nn@gmail.com