Characterization of functional and morphological changes is the hypoperfused rat brain  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
63401
Type K
Principal investigator Bari, Ferenc
Title in Hungarian Funkcionális és morfológiai változások jellemzése krónikus agyi hipoperfúzió során patkányban
Title in English Characterization of functional and morphological changes is the hypoperfused rat brain
Keywords in Hungarian tanulás, agyi vérkeringés szabályozás, hippocampus, vér-agy gát, laser Doppler
Keywords in English learning and memory, cerebral blood flow, hippocampus, blood brain barrier, laser Doppler
Discipline
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Biological basis of neurological and psychiatric disorders (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent Department of Medical Physics and Informatics (University of Szeged)
Participants Annaházi, Anita
Domoki, Ferenc
Farkas, Eszter
Nagy, Krisztina
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-04-30
Funding (in million HUF) 17.537
FTE (full time equivalent) 3.21
state closed project
Summary in Hungarian
Célunk, hogy a krónikus agyi hipoperfúzió állatkísérletes modellje- patkányon az a. carotis communis tartós lekötése-segítségével minél többet megismerjünk a hosszan tartó, elégtelen vérellátás által okozott regulációs zavarokból. Továbbá, hogy a komplex morfológiai és funkcionális elváltozásokat farmakológiai módszerekkel, elsősorban a mitochondriális ATP függő K+ csatornák modulációjával -diazoxid előkezeléssel-, prekondicionálással –ismételt agyi depolarizációval- , ill. fizikai tréning- futtatás- segítségével mérsékeljük. A kongnitív zavarokat tanulási teszt segítségével- Morris water maze- értékeljük. Az agyi vérkeringésszabályozás funkciójának jellemzésére az autoregulációs készséget, a hypercapnia iránti érzékenységet, szomatoszenzoros ingerlés hatására bekövetkező kérgi hiperémiát és a vér-agy gát integritását vizsgáljuk. Immunhisztokémiai és morfometriai módszerekkel jellemezzük a hippocampusban a CA1, CA3 és a gyrus dentatus területén bekövetkező morfológiai változásokat. Bizonyítékokat kívánunk szolgáltatni arra vonatkozóan, hogy a fenti beavatkozások csökkentik a tanulási zavarokat és a jótékony hatások korrelálnak mind a vérkeringési mind a morfológiai jellemzőkkel.
Summary
Our goal is to study in a rat model of chronic cerebral hypoperfusion the functional and morphological consequences of the bilateral ligation of the common carotid arteries. We attend to use various approaches to minimize the neurological outcome. In order to achieve a brain protection we apply diazoxide a putative mitochondrial ATP sensitive K+ channel opener as pretreatment, we use repeated cortical spreading depressions as preconditioning stimuli and force the animals to perform daily physical activity. For testing the memory function we use a learning paradigm in the Morris water maze. To describe the major characteristics of the cerebral circulation we test the autoregulation, the sensitivity to hypercapnia, the power the neuronal-vascular coupling using somatosensory stimulation and the integrity of the blood brain barrier. The expected changes in the hippocampal region (CA1, CA3 and dentate gyrus) would be characterized by immunohistochemical methods and quantitative morphology. We would like to provide evidence that the all interventions planned are beneficial and improve significantly both the cerebral circulation and the memory function in the hypoperfused animals.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az igen gyakori krónikus agyi hipoperfúzió feltehetően ok-okozati összefüggésben áll az időskori kongnitív zavarok kialakulásával. Az állapot széleskörben elfogadott állatkísérletes modellje patkányban a permanens kétoldali carotis comm. okklúzió (2VO) . Ennek hatására neuronális károsodás, microglia aktiváció és memória zavar alakul ki. Eredményeink megerősítették, hogy a károsító folyamatok sokrétűek, közöttük kulcs szerepet játszik a pro-és antioxidáns enzimek (pl. COX-2 vagy az eNOS) megváltozott indukciója. Az antioxidáns hatásáról ismert alfa tokoferol használatával jelentősen csökkenthető volt a 2VO által előidézett memóriakárosodás. A hipoperfúzió károsan hat a retinára is. Modellünkben egy szelektív mitochondriális ATP-függő K+csatornanyitó vegyülettel eredményesen csökkentettük a retinakárosodást. Eredményeink rámutattak arra is, hogy szelektív COX-2 gátló szerekkel meggátolható a tanulási folyamat nagymértékű károsodása. A hipoperfúzió és a migrén összefüggéseinek tanulmányozása során rámutattunk a COX-2 enzim lehetséges szerepére a migrén pathomechanizmusában. Továbbá bizonyítottuk, hogy az NMDA patkányban kúszó kérgi depolarizáción (CSD) keresztül okoz kérgi hiperaemiát. A krónikus hipoperfúzió és az öregedés egyaránt csökkenti az agykéreg érzékenységét a CSD kiváltásával szemben. Kutatási eredményeink számos területen hozzájárultak a krónikus agyi hipoperfúzió által okozott morfológiai és funkcionális károsodások mechanizmusának megértéséhez.
Results in English
Chronic cerebral hypoperfusion is a mild ischemic condition associated with a cognitive decline which is prevalent during senescence. Its experimental animal model compromises permanent occlusion of the common carotid arteries (2VO) in rats, which results in neuronal damage, microglia activation and memory dysfunction. Our studies indicate that various mechanisms, including oxidative stress (e.g.: elevated COX-2 and eNOS levels), have been proposed to be involved in this process. Alpha-tocopherol –a well known antioxidant- moderates the 2VO-induced learning impairment even when used after the 2VO onset. 2 VO results in severe degeneration of all retinal layers that could be counteracted by stimulation of mitochondrial ATP sensitive potassium channels. We have reported that selective COX-2 inhibition prevents the hypoperfusion-induced memory impairment. Our findings suggest that COX-2, but not COX-1 derived metabolites play a significant role in the induction of migraine. We have demonstrated NMDA elicits dose-dependent increases in cortical blood flow that are composed of cortical spreading depression (CSD)-dependent and -independent components. Our results point out reduced sensitivity of the cortex to CSD elicitation with early aging, and a less responsive cerebrovascular system with chronic hypoperfusion. Our experimental studies provided several pieces of evidence for understanding of the causative role played by cerebral hypoperfusion in neurodegenerative diseases.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=63401
Decision
Yes





 

List of publications

  
Farkas E, Luiten PGM, Bari F: Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: a model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases, Brain Res Rev, 2007
Varga H, Pardutz A, Vamos E, Plangar I, Egyud E,Tajti J, Bari F, Vecsei L: COX-2 inhibitor attenuates NO-induced nNOS in rat caudal trigeminal nucleus, Headache, 2007
Annaházi A, Mracskó E, Süle Z, Karg E, Penke B, Bari F, Farkas E: Pretreatment and post-treatment with alfa-tocopherol attenuates hippocampal neuronal damage in experimental cerebral hypoperfusion, Eur J Pharmacol, 2007
Bánnfi A, Tiszlavicz L, Székely E, Peták F, Tóth-Szüki V, Baráti L, Bari F, Novák Z: Development of bronchus-associated lymphoid tissue hyperplasia following lipopolisaccharide-induced lung inflammation in rats, Exp Lung Res, 2009
Institoris A, Farkas E, Sule Z, Bari F: Cyclooxygenase-2 inhibition prevents memory failure and neuron loss in cerebral hypoperfusion in rats., 36th Annual Meeting of Society for Neuroscience, Atlanta, Georgia USA, 2006
Lenti L, Domoki F, Kis D, Hegyi O, Toth GK, Busija DW, Bari F.: Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide induces pial arteriolar vasodilation through cyclooxygenase-dependent and independent mechanisms in newborn pigs, Brain Res, 2007
Institoris A, Farkas E, Berczi S, Sule Z, Bari F: Effects of cyclooxygenase (COX) inhibition on memory impairment and hippocampal damage in the early period of cerebral hypoperfusion in rats, Eur J Pharmacol, 2007
Busija DW, Bari F, Domoki F, Louis T: Mechanisms involved in the cerebrovascular dilator effects of N-methyl-d-aspartate in cerebral cortex, Brain Res Rev, 2007
Domoki F, Zimmermann A, Tóth-Szűki V, Bari F: Acetazolamide induces indomethacin and ischemia-sensitive pial arteriolar vasodilation in the piglet, Acta Paediatr, 2007
Zimmermann A, Leffler CW, Tcheranova D, Fedinec AL, Parfenova H.: Cerebroprotective effects of the CO-releasing molecule CORM-A1 against seizure-induced neonatal vascular injury, Am J Phys-Heart C, 2007
Gáspár T, Kis B, Snipes JA, Lenzsér G, Mayanagi K, Bari F, Busija DW: Neuronal preconditioning with the antianginal drug, bepridil, J Neurochem, 2007
Atlasz T, Babai N, Reglodi D, Kiss P, Tamas A, Bari F, Domoki F, Gabriel R: Diazoxide is protective in the rat retina against ischemic injury induced by bilateral carotid occlusion and glutamate-induced degeneration, Neurotox Res, 2007
Gáspár T, Katakam P, Snipes JA, Lenzsér G, Kis B, Domoki F, Bari F, Busija DW: Delayed neuronal preconditioning by NS1619 is independent of calcium activated potassium channels, J Neurochem 105:1115-1128, 2008
Gáspár T, Snipes JA, Busija A, Kis B, Domoki F, Bari F, Busija DW: ROS-independent preconditioning in neurons via activation of mitoKATP channels by BMS-191095, J Cereb Blood Flow Metabolism 28:1090-1103, 2008
Zimmermann A, Domoki F, Bari F: Seizure-induced alterations in cerebrovascular function in the neonate, Developmental Neurosci 30:293-305, 2008
Domoki F, Kis B, Gaspar T, Bari F, Busija DW: Cerebromicrovascular endothelial cells are resistant to L-glutamate., Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 295: R1099-1108, 2008
Busija DW, Gaspar T, Domoki F, Katakam PV, Bari F: Mitochondrial-mediated suppression of ROS production upon exposure of neurons to lethal stress: Mitochondrial targeted preconditioning., Adv Drug Deliv Rev. 60:1471-1477., 2008
Busija DW, Bari F, Domoki F, Horiguchi T, Shimizu K: Mechanisms Involved in the Cerebrovascular Dilator Effects of Cortical Spreading Depression, Progress in Neurobiology 86:417-433, 2008
Domoki F, Kis B, Gaspar T, Snipes JA, Parks J, Bari F, Busija DW: Rosuvastatin induces delayed preconditioning against oxygen-glucose deprivation in cultured cortical neurons., Am J Physiol Cell Physiol 296(1):C97-C105, 2008
Varga H, Pardutz A, Vamos E, Bohar Z, Bago F, Tajti J, Bari F, Vecsei L: Selective inhibition of cyclooxygenase-2 attenuates nitroglycerin-induced calmodulin-dependent protein kinase II alpha in rat trigeminal nucleus caudalis., Neurosci Lett, 2008
Banfi A, Tiszlavicz L, Székely E, Peták F, Tóth-Szüki V, Baráti L, Bari F, Novák Z: Development of bronchus-associated lymphoid tissue hyperplasia following lipopolisaccharide-induced lung inflammation in rats, Experimental Lung Research, 2008
Institóris A, Domoki F, Busija DW, Bari F: The role of cyclooxygenase (COX)-2 in ischemic brain injury. pp135-151, Recent advances and New strategies in stroke research. Ed: F. Erdő, Transworld Research Network, Kerala, India, 2008
Domoki F, Kis B, Gaspar T, Snipes JA, Parks JS, Bari F, Busija DW: Rosuvastatin induces delayed preconditioning against oxygen-glucose deprivation in cultured cortical neurons, Am J Physiol-Cell Physiol 296:(1) pp. C97-105, 2009
Domoki F, Zimmermann A, Lenti L, Toth-Szuki V, Pardeike J, Muller RH, Bari F: Secretory phospholipase a2 inhibitor px-18 preserves microvascular reactivity after cerebral ischemia in piglets, Microvasc Res 78:(2) pp. 212-217, 2009
Gaspar T, Domoki F, Lenti L, Katakam PV, Snipes JA, Bari F, Busija DW: Immediate neuronal preconditioning by ns1619., Brain Res 1285: pp. 196-207, 2009
Gaspar T, Domoki F, Lenti L, Institoris A, Snipes JA, Bari F, Busija DW: Neuroprotective effect of adenoviral catalase gene transfer in cortical neuronal cultures, Brain Res 1270: pp. 1-9, 2009
Lenti L, Domoki F, Gaspar T, Snipes JA, Bari F, Busija DW: N-methyl-d-aspartate induces cortical hyperemia through cortical spreading depression-dependent and -independent mechanisms in rats, Microcirculation 16: pp. 629-639., 2009
Lenti L, Zimmermann A, Kis D, Olah O, Toth GK, Hegyi O, Busija DW, Bari F, Domoki F: Pacap and vip differentially preserve neurovascular reactivity after global cerebral ischemia in newborn pigs., Brain Res 1283: pp. 50-57, 2009
Süle Z, Mracskó E, Bereczki E, Sántha M, Csont T, Ferdinandy P, Bari F, Farkas E: Capillary injury in the ischemic brain of hyperlipidemic, apolipoprotein B-100 transgenic mice, Life Sci 84(25-26):935-9, 2009
Farkas E, Obrenovitch TP, Institóris A, Bari F: Effects of early aging and cerebral hypoperfusion on spreading depression in rats, Neurobiol Aging, 2009
Mracskó E, Hugyecz M, Institóris A, Farkas E, Bari F: Changes in pro-oxidant and antioxidant enzyme levels during cerebral hypoperfusion in rats, Brain Res 1321:13-9, 2010
Farkas E, Bari F, Obrenovitch TP: Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic changes induced by cardiac arrest in the rat cerebral cortex, Neuroimage 51(2):734-42, 2010
Domoki F, Kis B, Gaspar T, Snipes JA, Bari F, Busija DW: Rosuvastatin induces delayed preconditioning against L-glutamate excitotoxicity in cultured cortical neurons, Neurochem Int 56:(3) pp. 404-409, 2010
Petak F, Banfi A, Toth-Szuki V, Barati L, Bari F, Szekely E, Novak Z: Airway responsiveness and bronchoalveolar lavage fluid profiling in individual rats: effects of different ovalbumin exposures, Resp Physiol & Neurobiol 170:(1) pp. 76-82, 2010




 

Events of the project

  
2023-07-19 09:01:46
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Élettani Intézet (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet (Szegedi Tudományegyetem).



Back »