Peri-infarct depolarization (PID) in acute focal cerebral ischemia  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
78902
Type NNF
Principal investigator Farkas, Eszter
Title in Hungarian Peri-infarktus depolarizáció (PID) akut fokális agyi ischemiában (EGT/Norvég Alap HU0069/NA/2006-2/PA-8)
Title in English Peri-infarct depolarization (PID) in acute focal cerebral ischemia
Keywords in Hungarian a. cerebri media lekötés (MCAO), agyi ischemia, feszültségfüggő festék, képalkotó eljárás, lézer-speckle kontraszt imaging, patkány modell, pH-függő festék, stroke
Keywords in English cerebral ischemia, imaging, laser speckle contrast imaging, rat model, stroke, middle cerebral artery occlusion (MCAO), pH-sensitive dye, voltage sensitive dye
Discipline
Neuroanatomy and neurophysiology (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Biological basis of neurological and psychiatric disorders (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Ortelius classification: Neurophysiology
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)10 %
Panel Neurosciences
Department or equivalent Department of Physiology (University of Szeged)
Participants Domoki, Ferenc
Geretovszkyné Varjú, Katalin
Institóris, Ádám
Lenti, Laura
Starting date 2009-04-01
Closing date 2011-03-31
Funding (in million HUF) 15.206
FTE (full time equivalent) 2.41
state closed project
Summary in Hungarian
Az agykérgen hullámszerűen végighaladó kúszó depolarizáció az idegszövet sajátos jelensége. A stroke kísérletes modelljeiben bebizonyosodott az agykérgi depolarizáció spontán kialakulása az ischaemiás infarktus környezetében (peri-infarktus depolarizáció, PID), mely nagy valószínűséggel hozzájárul az infarktus progressziójához. A PID jelenségét stroke-on és zárt koponyasérülésen átesett betegeken is mefigyelték. Tervezett munkánk célja, hogy jellemezzük a patkányban kísérletesen kiváltott stroke során jelentkező PID spontán kialakulását, tovaterjedésének tulajdonságait, és az ischaemiás infaktus progressziójában betöltött szerepét. A tervezett kísérleteket egy általunk a közelmúltban kidolgozott, új, több komponensű képalkotóeljárás alkalmazásával kívánjuk megvalósítani: fluorescens feszültség-függő festékkel követjük a PID kialakulását, pH-függő festékkel azonosítjuk az ischaemiás területeket, illetve lézer-speckle kontaszt analízissel jellemezzük az agyi vérátáramlás változásait. Módszerünk nagy időbeli és térbeli felbontóképessége lehetővé teszi a PID dinamikai tulajdonságainak pontos leírását.
Summary
Studies with stroke models showed that spontaneous, recurrent spreading depression (waves of cellular depolarization that propagate slowly across grey matter regions) occur in the vicinity of the ischemic core and possibly contribute to lesion progression. Peri-infarct depolarization (PID) occurs also in patients suffering from stroke or traumatic brain injury. Our overall aim is to improve our understanding of the genesis and propagation of stroke-related PID, and of their contribution to infarct expansion and maturation. The proposed research will rely on a totally novel experimental strategy that was developed and validated recently by the Principal Applicant (i.e. multimodal, live brain imaging). Images of complementary biological variables will be captured simultaneously through a cortical window prepared in stroke models: PID waves (visualized by using a voltage-sensitive dye), ischemia severity (using a pH sensitive fluorescent dye), and cerebral blood flow (laser speckle contrast analysis). The high spatial and temporal resolution of the applied methods allows the accurate description of PID generation.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az itt elvégzett kutatás célja az volt, hogy megértsük a stroke során kialakuló peri-infarktus depolarizációk (PID) természetét, és azok szerepét az agyi infarktus kiterjedésének növekedésében. Az előirányzott kísérletek újonnan kifejleszett képalkotó eljárásokra támaszkodtak, melyeket a stroke különböző patkány modelljeiben alkalmaztunk. A kutatás során három fő célkitűzés teljesült: kifejlesztettünk egy többkomponensű képalkotó eljárást az agyi membránpotenciál-változások és a velük játó hemodinamikai jelenségek direkt megfigyelésére. A laboratóriumunkban kidolgozott módszert egy kísérletes, globális agyi ischemia modellben alkalmaztuk; eredményeink arra engedtek következtetni, hogy az így regisztrált PID-k az agyszövetre káros hatást fejtettek ki, és súlyosbították a stroke kimenetelét. Végül módszerünk segítségével a PID-k tulajdonságait egy kísérletes, fokális agyi ischemia modellben is jellemeztük, amelyben a korai fázisra jellemző PID-k valószínűleg nem növelték az ischemiás károsodás mértékét. Megfigyeléseink árnyalják az eddig érvényben levő hipotézist, mely szerint a PID-k minden esetben károsítják az ischemiás szövetet: azok a PID-k, amelyekkel nem jár repolarizáció és inverz neurovaszkuláris csatolás jellemzi, károsak a sérült agyszövetre, míg azok a PID-k amelyek a mebránpotenciál gyors helyreállásával és tranziens hiperémiával járnak, nem mélyítik at ischemiás károsodást.
Results in English
Our overall aim was to improve our understanding of the genesis and propagation of stroke-related peri-infarct depolarization (PID), and of their contribution to infarct expansion and maturation. The proposed research relied on novel imaging techniques applied to relevant rat models. The research has obtained 3 goals: First, a multi-modal, live imaging strategy was established to monitor membrane potential variations and associated hemodynamic changes in the brain cortex directly. Second, the technology designed and developed in our lab was applied in a global ischemia model, in which PID proved to be deleterious to the tissue and are proposed to contribute to infarct evolution. Third, our method was used to detect PID in a focal ischemia model, in which early PID appeared to be harmless to the brain, and are suggested not to worsen ischemia outcome. Our observations modify the view held so far, that PID are invariably damaging to the brain tissue. Instead, PID that are not followed by the recovery of membrane potential and involve inverse neurovascular coupling (i.e. decreased CBF) are suggested to be destructive, while PID with repolarization and associated transient functional hyperemia appear not to be harmful to the nervous tissue.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=78902
Decision
Yes





 

List of publications

  
Farkas, E., Obrenovitch, T.P., Bari, F.: Aging and chronic cerebral hypoperfusion alter the pattern of CSD in the rat., 7th Forum of European Neuroscience, Amsterdam, The Netherlands; July 3-7, 2010, 2010
Farkas, E., Bari, F., Obrenovitch, T.P.: Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic changes induced by cardiac arrest in the rat cerebral cortex., 12th Meeting of the Co-operative Study of Brain Injury Depolarisations (COSBID), Barcelona, Spain, May 5-8, 2010, 2010
Farkas, E., Bari, F., Obrenovitch, T.P.: Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic variables during forebrain ischemia in rats., 9th World Congress for Microcirculation, Paris, France; September 26-28, 2010, 2010
Bere, Z., Kulmány, A., Obrenovitch, T.P., Bari, F., Farkas, E.: Peri-infarktus depolarizáció vizsgálata többkomponensű képalkotó eljárással patkányban., A Magyar Élettani Társaság LXXIV. Vándorgyűlése, Szeged, Hungary. June 16-18, 2010, 2010
Farkas, E., Obrenovitch, T.P., Bari, F.: Az agytraumával vagy stroke-kal járó agykérgi kúszó depolarizáció és periinfarctus depolarizáció patofiziológiai jelentősége / Pathophysiological significance of cortical spreading depression and peri-infarct depolarization in ischemic and traumatic brain injuries, Vascularis Neurologia, 2(3) : 62–67, 2010, 2010
Farkas, E., Bari, F.: Az öregedő agy mikrokeringése – kísérletes állatmodellek., Magyar Élettani Társaság LXXIV. Vándorgyűlése, Szeged, Hungary. June 16-18, 2010, 2010
Hugyecz, M., Mracskó, É., Hertelendy, P., Farkas, E., Bari F.: A hidrogén protektív hatása tranziens globális iszkémiát (TGI) követően patkány hippocampusban., A Magyar Élettani Társaság LXXIV. Vándorgyűlése, Szeged, Hungary. June 16-18, 2010, 2010
Farkas, E., Bari, F.: Agyérbetegségek és gyógyszeres terápia. Az állatkísérletek indokoltsága., A Magyar Orvosok és Gyógyszerészek VII. Világtalálkozója, Budapest, Hungary; August 22-25, 2010, 2010
Bere, Z., Kulmány, A., Obrenovitch, TP., Bari, F., Farkas, E.: Characterization of global cerebral ischemia-induced peri-infarct depolarization (PID) with multimodal imaging in the rat brain., XXVth International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism and Function (Brain ’11), Barcelona, Spain; May 24-28, 2011, 2011
Bere, Z., Kulmány, A., Obrenovitch, TP., Bari, F., Farkas, E.: Characterization of periinfarct depolarisation (PID) with multimodal imaging method during global forebrain ischemia in rat cerebrocortex., The 13th Annual Meeting of the Hungarian Neuroscience Society (MITT), Budapest, Hungary; January 20-22, 2011, 2011
Farkas E., Obrenovitch T., Bari F.: Aging and chronic cerebral hypoperfusion alters the evolution of potassium-induced cortical spreading depression (CSD) in rats, Acta Physiologica Hungarica, 97(1), 100-101., 2009
Farkas, E., Obrenovitch, T.P., Bari, F.: Az öregedés hatása a kísérletesen kiváltott tovaterjedő agykérgi depolarizáció (CSD) kinetikájára., A Magyar Élettani Társaság LXXIII. Vándorgyűlése, Budapest, Hungary. August 27-29, 2009., 2009
Obrenovitch, T.P., Chen, S., Farkas, E.: Dual imaging of cortical spreading depression and associated cerebral blood flow changes by combining voltage-sensitive dye and laser speckle contrast methods., 11th Meeting of the Co-operative Study of Brain Injury Depolarisations (COSBID), Heidelberg, Germany, April 22-24, 2009., 2009
Farkas, E., Obrenovitch, T.P., Bari, F.: Effect of aging, with or without chronic hypoperfusion, on potassium-induced cortical spreading depression (CSD) in rats., 11th Meeting of the Co-operative Study of Brain Injury Depolarisations (COSBID), Heidelberg, Germany, April 22-24, 2009., 2009
Farkas E., Obrenovitch T., Institóris Á., Bari F.: Effects of early aging and cerebral hypoperfusion on spreading depression in rats, Neurobiology of Aging, available online, doi:10.1016/j.neurobiolaging.2009.10.002, 2009
Farkas, E., Lenti, L., Kemény, L., Obrenovitch, T.P, Bari, F.: Evolution of cortical spreading depression is altered by aging and chronic cerebral hypoperfusion., J. Cereb. Blood Flow Metab., 29(Suppl. 1), S295., 2009
Farkas, E., Bari, F., Obrenovitch, T.P.: Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic changes induced by cardiac arrest in the rat cerebral cortex., Neuroimage, 51(2), 734-742., 2010
Farkas, E., Obrenovitch, T.P., Bari, F.: Simultaneous, live imaging of cortical spreading depression and associated hemodynamic changes, by combining voltage-sensitive dye and laser speckle contrast methods., Neuroimaging Workshop, Szeged, Hungary. March 19-20, 2010., 2010
Mracskó, É., Hugyecz, M., Institóris, Á., Farkas, E., Bari, F.: Changes in prooxidant and antioxidant enzyme levels during cerebral hypoperfusion in rats., Brain Res., 1321, 13-19., 2010



Back »