全身脳虚血・再灌流後のラット血漿の時間関連メタボロミクス研究虚血前処理の効果

Time-related metabolomics study in the rat plasma after global cerebral ischemia and reperfusion: Effect of ischemic preconditioning.

• Eva Baranovicova
• Dagmar Kalenska
• Anna Tomascova
• Simona Holubcikova
• Jan Lehotsky

抄録

心停止は死亡・障害の主要な原因の一つである。本研究の目的は、脳虚血と再灌流によりラットの血漿に反映されるダイナミックな時間依存性のメタボローム変化を、虚血前処理の保護効果に着目して明らかにすることである。ラットの全脳虚血は四血管閉塞により誘発された。血漿は3回の再灌流時間に分けて採取した．メタボローム測定は非標的核磁気共鳴分光法を用いて行った。虚血ラットの血漿は、ケトン体の増加、ピルビン酸、アラニン、クエン酸の減少など、再灌流時間の経過とともにダイナミックなメタボローム変化を示した。すべての3つの分岐鎖アミノ酸は、再灌流時間中に共通のパターンを示した：偽薬と比較して3時間で減少し、その後24時間で最高レベルと72時間の再灌流時間で減少し、それらの対応するケトン体と同様の。虚血性前処理の保護効果は、血漿中の代謝物の正常化の傾向がより速くなることによって実証された。また、対照動物（ナイーブ動物）と偽麻酔動物との間には顕著なメタボロームの違いがあることが証明され、メタボローム動物研究のアルゴリズムにおいて手術・麻酔の重要な評価を行うことができた。

Cardiac arrest is one of the major causes of death and disability. The aim of the study was to identify dynamic time-dependent metabolomic changes reflected in rat plasma induced by cerebral ischemia and reperfusion with the focus on the protective effect of ischemic preconditionig. Global cerebral ischemia in rats was induced by the four-vessel occlusion. Blood plasma was collected in three reperfusion times: an early post-acute 3 hr, then 24 hr, as an incipient time for delayed neuronal death induction and 72 hr as prolonged reperfusion period. The metabolomic measurements were conducted via untargeted nuclear magnetic resonance spectroscopy. Plasma of ischemized rats manifested dynamic metabolomic changes over the reperfusion time, such as increased levels of ketone bodies, decreased levels of pyruvate, alanine, and citrate. All three branched chain amino acids showed common pattern during reperfusion time: a decrease in 3 hr compared to sham, then a highest level in 24 hr and decrease in 72 hr reperfusion time, similar to their corresponding ketoacids. The protective effect of ischemic preconditioning was demonstrated by a faster tendency of plasma metabolites to normalize. Results also proved the remarkable metabolomic differences between the control (naïve) and sham-operated anesthetized animals, what warrants for critical evaluation of surgery/anaesthesy in the algorithm of metabolomic animal studies.

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