AN EXPERIMENT: SURFACE-ACTIVE AGENT AND WATER BALANCE IN LUNGS IN POSTISCHEMIC CEREBRAL BLOOD FLOW RESTORATION

The study aims to analyze the surface-active agent system, water balance, and free-radical reactions in pulmonary tissue in the early and late periods of cerebral blood flow restoration after ischemic brain damage. Materials and methods. Bilateral ligation of the common carotid arteries caused acute cerebral ischemia in rats. The cerebral ischemia/reperfusion model consisted of clipping the common carotid arteries for 10 minutes, followed by reperfusion. The ischemia/postconditioning model consisted of 10 minutes of reversible cerebral ischemia, followed by five repetitions of ischemia/reperfusion sequence for 15 seconds each. A comprehensive study included an assessment of neurological deficiency in survived rats according to McGraw scale, as well as determination of alveolar phospholipids and their surface activity using Wilhelmy method, and detection of the lipid peroxidation intensity and pulmonary catalase activity, water balance, blood filling in lungs by the gravimetric method. Results. Both ischemia/reperfusion and ischemia/postconditioning are accompanied by the same changes in surface-active agent 24 hours after reocclusion, particularly, a decrease in phospholipid fractions in the composition and in surface activity. These changes are associated with high lipid peroxidation activity during the early (3 hours) and late (24 hours) periods of cerebral blood flow restoration. In
the dynamics of ischemia/reperfusion, the neuroprotective effect of ischemic postconditioning was manifested by an increase in the activity of antioxidant defense enzymes while maintaining the risk of developing hyperhydration of the lung tissue.

1. Virani S. S., Alonso A., Benjamin E. J. et al. Heart Disease and Stroke Statistics–2020 Update: A Report from the American Heart Association // Circulation. 2020. Vol. 141, Is. 9. Р. e139–e596. DOI 10.1161/CIR.0000000000000757.

2. Morris R. S., Jones P. S., Alawneh J. A. et al. Relationships between Selective Neuronal Loss and Microglial Activation after Ischaemic Stroke in Man // Brain. 2018. Vol. 141, Is. 7. Р. 2098–2111. DOI 10.1093/brain/awy121.

3. Щербак Н. С., Юкина Г. Ю., Сухорукова Е. Г. и др. Влияние ишемического посткондиционирования на реакцию микроглии неокортекса при глобальной ишемии головного мозга у крыс // Регионар. кровообращение и микроциркуляция. 2020. Т. 19, № 2 (74). С. 59–66. DOI 10.24884/1682-6655-2020-19-2-59-66.

4. Nagy Z., Nardai S. Cerebral Ischemia/Repefusion Injury: From Bench Space to Bedside // Brain Res Bull. 2017. Vol. 134. Р. 30–37. DOI 10.1016/j.brainresbull.2017.06.011.

5. Ding Z.-M., Wu B., Zhang W.-Q. et al. Neuroprotective Effects of Ishemic Preconditioning and Postconditioning on Global Brain Ischemia in Rats through the Same Effect on Inhibition of Apoptosis // Int J Mol Sci. 2012. Vol. 13, Is. 5. P. 6089–6101. DOI 10.3390/ijms13056089.

6. Zhao H. Ischemic Postconditioning as a Novel Avenue to Protect against Brain Injury after Stroke // J Cereb Blood Flow Metab. 2009. Vol. 29, Is. 5. Р. 873–885. DOI 10.1038/jcbfm.2009.13.

7. Кличханов Н. К., Исмаилова Ж. Г., Астаева М. Д. Интенсивность свободнорадикальных процессов в синаптосомах мозга крыс при ишемии и реперфузии // Биорадикалы и антиоксиданты. 2018. Т. 5, № 3. С. 21–24.

8. Щербак Н. С., Выболдина Т. Ю., Галагудза М. М и др. Влияние раннего и позднего ишемического прекондиционирования головного мозга на выраженность повреждения нейронов гиппокампа и степень неврологического дефицита у крыс // Рос. физиолог. журн. им. И. М. Сеченова. 2012. Т. 98, № 8. С. 990–999.

9. Сергеев Д. В., Лунёва И. Е., Проказова П. Р. и др. Инфекционные осложнения у пациентов c тяжёлым инсультом в условиях нейрореанимационного отделения // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. 2018. № S3. С. 158.

10. Лукина С. А., Тимофеева М. Р., Волкова Е. В. и др. Гемостазконтролирующая активность и водный баланс легких в динамике экспериментальной ишемии мозга // Вестник СурГУ. Медицина. 2021. Т. 47, № 1. С. 80–86. DOI 10.34822/2304-9448-2021-1-80-86.

11. Щербак Н. С., Галагудза М. М., Нифонтов Е. М. Ишемическое посткондиционирование головного мозга // Трансляцион. медицина. 2015. № 1. С. 5–14.

12. Лукина С. А., Тимофеева М. Р., Волкова Е. В. и др. Метаболические функции легких при десятидневной неполной глобальной ишемии мозга в эксперименте // Регионар. кровообращение и микроциркуляция. 2014. Т. 13, № 3 (51). С. 68–73.

13. Тимофеева М. Р., Лукина С. А. Негазообменные функции легких при дисфункции нигростриатной дофаминергической системы // Рос. физиолог. журн. им. И. М. Сеченова. 2015. Т. 101, № 6. С. 721–730.

14. Тимофеева М. Р., Лукина С. А. Сравнительный анализ показателей нереспираторных функций легких при дисфункции дофаминергической системы // Вестн. Урал. гос. мед. ун-та. 2018. Вып. 2. С. 51–55.

15. Joaquim L. S., Danielski L. G., Bonfante S. et al. NLRP3 Inflammasome Activation Increases Brain Oxidative Stress after Transient Global Cerebral Ischemia in Rats // Int J Neurosci. 2021. Р. 1–14. DOI 10.1080/00207454.2021.1922402.

16. Макаров А. О., Иванова Н. Е., Ефимова М. Ю. и др. Сравнительная оценка состояния системы гемостаза у пациентов пожилого возраста в остром периоде первичного и повторного инсульта // Вестник восстановит. медицины. 2018. Т. 85, № 3. С. 108–114.

17. Friedrich E. E., Hong Z., Xiong S. et al. Endothelial Cell Piezo1 Mediates Pressure-Induced Lung Vascular Hyperpermeability via Disruption of Adherens Junctions // Proc Natl Acad Sci USA. 2019. Vol. 116, Is. 26. P. 12980–12985. DOI 10.1073/pnas.1902165116.

18. Тимофеева М. Р., Лукина С. А. Сурфактантная система и водный баланс легких при моделировании нейродегенерации и очага патологической активности в чeрной субстанции // Патологич. физиология и эксперимент. терапия. 2016. Т. 60, № 3. С. 31–35.

19. Васильева Н. Н., Брындина И. Г. Роль индивидуальной стресс-устойчивости в реализации влияний иммобилизационного и зоосоциального стресса на сурфактантную систему легких // Рос. физиолог. журн. им. И. М. Сеченова. 2012. Т. 98, № 7. С. 871–878.

20. Danielisová V., Némethová M., Burda J. The Protective Effect of Aminoguanidine on Cerebral Ischemic Damage in the Rat Brain // Physiol Res. 2004. Vol. 53, Is. 5. Р. 533–540.