Interval inhalation application of an oxygen-helium mixture reverses the effects of cerebral arterial air embolism

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Oxygen-helium mixture demonstrates marked efficacy of helium mixtures in animal models of ischemia/reperfusion, which opens the possibility of its use as an emergency measure for therapy of vascular embolism. We modelled cerebral arterial air embolism by injecting an air bubble into the internal carotid artery of awake rats. Inhalation of a heated oxygen-helium mixture immediately after modelling arterial embolism normalizes physiological abnormalities and prevents ischemic brain damage, whereas application of a heated oxygen-helium mixture 2 hours after modelling arterial embolism significantly worsens the condition of the animals.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. A. Palikov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences; Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Pushchino

N. B. Pavlov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. M. Ismailova

Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Pushchino

R. R. Amirov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

I. A. Dyachenko

Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Pushchino

N. A. Borozdina

Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Pushchino

A. V. Bervinova

Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Pushchino

A. T. Logunov

Closed joint stock company «Specialized Design Bureau of Experimental Equipment at the Institute oof Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences»

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Khimki

A. N. Murashev

Branch of the Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Pushchino

V. M. Baranov

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: baranov-vm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Министерство здравоохранения Российской федерации. Клинические рекомендации. Клинические рекомендации – Ишемический инсульт и транзиторная ишемическая атака у взрослых – 2021-2022-2023. 2021. 168 c.
  2. Archer D.P., Walker A.M., McCann S.K., Moser J.J., Appireddy R.M. Anesthetic Neuroprotection in Experimental Stroke in Rodents: A Systematic Review and Meta-analysis. Anesthesiology. 2017. 126 (4): 653–665.
  3. Fakkert R.A., Karlas N., Schober P., Weber N. C., Preckel B., van Hulst R. A., Weenink R.P. Early hyperbaric oxygen therapy is associated with favorable outcome in patients with iatrogenic cerebral arterial gas embolism: systematic review and individual patient data meta-analysis of observational studies. Critical Care. 2023. 27 (1): 282.
  4. Li Z., Li G., Li Y., Chen Y., Li J., Chen H. Flow field around bubbles on formation of air embolism in small vessels. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2021. 118(26):e2025406118.
  5. Pagel P.S., Krolikowski J.G., Shim Y.H., Venkatapuram S., Kersten J.R., Weihrauch D., Warltier D.C., Pratt P.F. Jr. Noble gases without anesthetic properties protect myocardium against infarction by activating prosurvival signaling kinases and inhibiting mitochondrial permeability transition in vivo. Anesth Analg. 2007. 105 (3): 562–569.
  6. Palikov V.A., Pavlov N.B., Amirov R.R., Ismailova A.M., Borozdina N.A., Palikova Y.A., Dyachenko I.A., Khokhlova O.N., Ponomareva T.I., Rykov V.A., Logunov A.T., Murashev A.N., Baranov V.M. Effect of a helium and oxygen mixture on physiological parameters of rats with cerebral arterial air embolism. Frontiers in physiology. 2024. 15: 1388331.
  7. Pan Y., Zhang H., Acharya A.B., Cruz-Flores S., Panneton W.M. The effect of heliox treatment in a rat model of focal transient cerebral ischemia. Neurosci Lett. 2011. 497 (2): 144–147.
  8. Pan Y., Zhang H., VanDeripe D.R., Cruz-Flores S., Panneton W.M. Heliox and oxygen reduce infarct volume in a rat model of focal ischemia. Exp Neurol. 2007. 205 (2): 587–90.
  9. Randhawa A.S., Pariona-Vargas F., Starkman S., Sanossian N., Liebeskind D. S., Avila G., Stratton S., Gornbein J., Sharma L., Restrepo-Jimenez L., Valdes-Sueiras M., Kim-Tenser M., Villablanca P., Conwit R., Hamilton S., Saver J.L. Beyond the Golden Hour: Treating Acute Stroke in the Platinum 30 Minutes. Stroke. 2022. 53 (8): 2426–2434.
  10. Wang Q., Zhang X., Suo Y., Chen Z., Wu M., Wen X., Lai Q., Yin X., Bao B. Normobaric hyperoxia therapy in acute ischemic stroke: A literature review. Heliyon. 2023. 10 (1): e23744.
  11. Zhong W., Cheng J., Yang X., Liu W., Li Y. Heliox Preconditioning Exerts Neuroprotective Effects on Neonatal Ischemia/Hypoxia Injury by Inhibiting Necroptosis Induced by Ca2+ Elevation. Transl Stroke Res. 2023. 14 (3): 409–424.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Results of functional tests before CAE modeling and 24 hours after CAE modeling. (a) – body temperature, (б) – minute respiratory volume, (в) – blood pressure, (г) – horizontal activity in the open field. Note: * – p < 0.05 in comparison with CAE group, + – p < 0.05 in comparison with parameters before CAE modelling of one group.

Download (270KB)
3. Fig. 2. Histological images of frontal brain slices, 24 hours after CAE. Hematoxylin and eosin staining. Magnification x100. (a) – ischemic stroke foci in an animal with CAE; (б) – brain of an animal with CAE and HOM therapy immediately after CAE; (в) – brain of an animal with CAE and HOM therapy one hour after CAE; (г) – hemorrhagic stroke foci in an animal with CAE and HOM therapy 2 hours after CAE.

Download (753KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».