Influence of endothelial dysfunction caused by estrogen deficiency on the severity of cerebral ischemia in rats

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of this study was to assess the effect of endothelial dysfunction caused by a decrease in the estrogen level on the severity of cerebral ischemia.

Methods. Endothelial dysfunction was caused by extirpation of the uterus with appendages and was confirmed by counting circulating endothelial cells and evaluating stimulated and basal secretion of nitric oxide. Focal cerebral ischemia was modeled by intravasal occlusion of the middle cerebral artery. The severity of ischemia was assessed according to the scales of neurological deficit (Combs & D’Alecy and McGraw), in the Rotarod test and in terms of the volume of necrosis.

Results. Estrogen deficiency resulted in an increase in the circulating endothelial cells by 88%, as well as a decrease in stimulated and basal nitric oxide secretion by 17.1% and 14.7% respectively. Focal cerebral ischemia in animals with endothelial dysfunction caused by estrogen deficiency resulted in greater cerebral damage, resulting in an increase in the level of neurological deficit on the Combs & D’Alecy and McGraw scales for 7 days, a decrease in the retention time on the rotating rod by 32%, as well as an increase in the infarct volume by 89% relative to the group of animals without sexual hormones failure.

Conclusion. It has been shown that endothelial dysfunction caused by estrogen deficiency complicates the severity of cerebral ischemia, causing a more pronounced neurological and motor deficit, and contributes to an increase in the size of infarct volume.

About the authors

Ivan N. Tyurenkov

Volgograd State Medical University

Author for correspondence.
Email: fibfuv@mail.ru

Dr. Med. Sci., Professor, Head, Department for Pharmacology and Biopharmacy

Russian Federation, Volgograd

Elena V. Volotova

Volgograd State Medical University

Email: ev.volotova@gmail.com

Dr. Med. Sci., Assistant Professor, Department for Pharmacology and Biopharmacy Faculty of Postgraduate Education for Doctors

Russian Federation, Volgograd

Denis V. Kurkin

Volgograd State Medical University

Email: strannik986@mail.ru

Dr. Pharmaceutical Sci., Assistant Professor, Department for Pharmacology and Biopharmacy

Russian Federation, Volgograd

Dmitry A. Bakulin

Volgograd State Medical University

Email: mbfdoc@gmail.com

Dr. Med. Sci., Assistant Professor, Department for Pharmacology and Biopharmacy

Russian Federation, Volgograd

References

  1. Аничков Д.А., Шостак Н.А., Журавлева А.Д. Менопауза и сердечно-сосудистый риск // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. – 2005. – Т. 1. – № 1. – С. 37–42. [Anichkov DA, Shostak NA, Zhuravleva AD. Menopause and cardiovascular risk. Rational Pharmacotherapy in Cardiology. 2005;1(1):37-42. (In Russ.)]
  2. Карева Е.Н., Олейникова О.М., Панов В.О., и др. Гестагены и головной мозг // Вестник РАМН. – 2010. – № 6. – С. 40–49. [Kareva EN, Oleinikova OM, Panov VO, Gubsky LV, Skvortsova VI. Gestagens and brain. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2010;(6):40-49. (In Russ.)]
  3. Киршенблат Я.Д. Сравнительная эндокринология яичников. – М.: Наука, 1973. [Kirshenblat YD. Sravnitel’naya endokrinologiya yaichnikov. Moscow: Nauka; 1973. (In Russ.)]
  4. Нейфельд И.В., Жирняков А.И., Скупова И.Н. Факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний женщин // Бюллетень медицинских интернет-конференций. – 2012. – Т. 2. – № 12. – С. 994–996. [Neyfel’d IV, Zhirnyakov AI, Skupova IN. Faktory riska serdechno-sosudistykh zabolevaniy zhenshchin. Bulletin of Medical Internet Conferences. 2012;2(12):994-996. (In Russ.)]
  5. Остроумова О.Д., Дубинская Р.Э. Старение и дисфункция эндотелия // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. – 2004. – Т. 3. – № 4. – С. 83–89. [Ostroumova OD, Dubinskaya RE. Ageing and endothelial dysfunction. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2004;3(4):83-89. (In Russ.)]
  6. Петрищев Н.Н. Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. – СПб.: Издательство СПбГМУ, 2003. [Petrishhev NN. Disfunktsiya endoteliya. Prichiny, mehanizmy, farmakologicheskaya korrektsiya. Saint Petersburg: Izdatel’stvo SPbGMU; 2003. (In Russ.)]
  7. Петрищев Н.Н., Беркович О.А., Власов Т.Д. Диагностическая ценность определения десквамированных эндотелиальных клеток в крови // Клиническая лабораторная диагностика. – 2001. – Т. 1. – С. 50–52. [Petrishсhev NN, Berkovich OA, Vlasov TD. Diagnosticheskaya tsennost’ opredeleniya deskvamirovannykh endotelial’nykh kletok v krovi. Klinicheskaja laboratornaja diagnostika. 2001;(1):50-52. (In Russ.)]
  8. Тюренков И.Н., Волотова Е.В., Куркин Д.В., и др. Нейропротекторное действие нейроглутама в условиях активации свободно-радикального окисления // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2014. – Т. 77. – № 8. – С. 16–19. [Tyurenkov IN, Volotova EV, Kurkin DV, et al. Neuroprotective effect of neiroglutam under conditions of activated free radical oxidation. Experimental and clinical pharmacology. 2014;77(8):16-19. (In Russ.)]
  9. Тюренков И.Н., Воронков А.В., Робертус А.И. Недостаточность половых гормонов, эндотелиальная дисфункция и ее коррекция эстрогенами // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2009. – Т. 72. – № 6. – С. 57–59. [Tyurenkov IN, Voronkov AV, Robertus AI. Insufficiency of Sex Hormones, Endothelial Dysfunction, and Its Correction by Estrogens. Experimental and clinical pharmacology. 2009;72(6):57-59. (In Russ.)]
  10. Тюренков И.Н., Куркин Д.В., Бакулин Д.А., Волотова Е.В. Изучение нейропротекторного действия нового производного глутаминовой кислоты — нейроглутама при фокальной ишемии мозга у крыс // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2014. – Т. 77. – № 9. – С. 8–12. [Tyurenkov IN, Kurkin DV, Bakulin DA, Volotova EV. Studying the Neuroprotective Effect of the Novel Glutamic Acid Derivative Neiroglutam on Focal Cerebral Ischemia in Rats. Experimental and clinical pharmacology. 2014;77(9):8-12. (In Russ.)]
  11. Улубиева Е.А., Автандилов А.Г. Влияние возраста, курения на эндотелиальную функцию у женщин // Проблемы женского здоровья. – 2015. – Т. 10. – № 2. – С. 47–54. [Ulubieva EA, Avtandilov AG. The influenceofage, smoking on endothelial functionin women. Problemy zhenskogo zdorov’ya. 2015;10(2):47-54. (In Russ.)]
  12. Begley CG, Ellis LM. Drug development: Raise standards for preclinical cancer research. Nature. 2012;483(7391):531-533. https://doi.org/10.1038/483531a.
  13. Celermajer DS, Sorensen KE, Bull C, et al. Endothelium-dependent dilation in the systemic arteries of asymptomatic subjects relates to coronary risk factors and their interaction. J Am Coll Cardiol. 1994;24(6):1468-1474. https://doi.org/10.1016/0735-1097(94)90141-4.
  14. Chesler EJ, Wilson SG, Lariviere WR, et al. Influences of laboratory environment on behavior. Nat Neurosci. 2002;5(11):1101-1102. https://doi.org/10.1038/nn1102-1101.
  15. Collins P, Webb CM, de Villiers TJ, et al. Cardiovascular risk assessment in women – an update. Climacteric. 2016;19(4):329-336. https://doi.org/10.1080/13697137.2016.1198574.
  16. Combs DJ, D’Alecy LG. Motor performance in rats exposed to severe forebrain ischemia: effect of fasting and 1,3-butanediol. Stroke. 1987;18(2):503-11. doi: 10.1161/01.str.18.2.503.
  17. Crusio WE, Goldowitz D, Holmes A, Wolfer D. Standards for the publication of mouse mutant studies. Genes Brain Behav. 2009;8(1):1-4. https://doi.org/10.1111/j.1601-183X.2008.00438.x.
  18. Festing MF. Evidence should trump intuition by preferring inbred strains to outbred stocks in preclinical research. ILAR J. 2014;55(3):399-404. https://doi.org/10.1093/ilar/ilu036.
  19. Figtree GA. Functional estrogen receptor alpha promoter polymorphism is associated with improved endothelial-dependent vasolidation. Int J Cardiol. 2010;143(2):207-208. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2008.11.193.
  20. Gordon T, Kannel WB, Hjortland MC, McNamara PM. Menopause and coronary heart disease: the Framingham Study. Ann Intern Med. 1978;89(2):157-161. https://doi.org/10.7326/0003-4819-89-2-157.
  21. Hashimoto M, Akishita M, Eto M, et al. Modulation of Endothelium-Dependent Flow-Mediated Dilatation of the Brachial Artery by Sex and Menstrual Cycle. Circulation. 1995;92(12):3431-5. https://doi.org/10.1161/01.cir.92.12.3431.
  22. Ioannidis JP. Contradicted and initially stronger effects in highly cited clinical research. JAMA. 2005;294(2):218-228. https://doi.org/10.1016/j.accreview.2005.09.021.
  23. Kilkenny C, Parsons N, Kadyszewski E, et al. Survey of the quality of experimental design, statistical analysis and reporting of research using animals. PLoS One. 2009;4(11): e7824. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007824.
  24. Kotchen MJ, Kotchen TA. Impact of female hormones on blood pressure: review of potential mechanisms and clinical studies. Curr Hypertens Rep. 2003;5(6):505-512. https://doi.org/10.1007/s11906-003-0059-0.
  25. Mosca L, Manson JE, Sutherland SE, et al. Cardiovascular Disease in Women. Circulation. 1997;96(7):2468-2482. https://doi.org/10.1161/01.cir.96.7.2468.
  26. Muhlhausler BS, Bloomfield FH, Gillman MW. Whole animal experiments should be more like human randomized controlled trials. PLoS Biol. 2013;11(2):e1001481. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001481.
  27. Nieuwenhuis S, Forstmann BU, Wagenmakers EJ. Erroneous analyses of interactions in neuroscience: a problem of significance. Nat Neurosci. 2011;14(9):1105-1107. https://doi.org/10.1038/nn.2886.
  28. Palmieri D, Perego P, Palombo D. Estrogen receptor activation protects against TNF-α-induced endothelial dysfunction. Angiology. 2014;65(1):17-21. https://doi.org/10.1177/0003319713477909.
  29. Wolfer DP, Crusio WE, Lipp HP. Knockout mice: simple solutions to the problems of genetic background and flanking genes. Trends Neurosci. 2002;25(7):336-340. https://doi.org/10.1016/s0166-2236(02)02192-6.
  30. Zahs KR, Ashe KH. ‘Too much good news’– are Alzheimer mouse models trying to tell us how to prevent, not cure, Alzheimer’s disease? Trends Neurosci. 2010;33(8):381-389. https://doi.org/10.1016/j.tins.2010.05.004.

Copyright (c) 2019 Tyurenkov I.N., Volotova E.V., Kurkin D.V., Bakulin D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


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».