Stroke is the second most common cause of death worldwide. Ischemic stroke occurs when blood flow in an artery to the brain is blocked by narrowing of the artery. Consequently, a reduced oxygen perfusion occurs causing damages in the brain. An inflammatory process involving several mediators and cellular pathways is activated as a physiological response. Among these pathways, NF-κB pathway was proved to be deeply involved with the pathology. The activation of NF-κB is required for the transcriptional induction of many proinflammatory mediators such as cellular adhesion molecules, cytokines, and growth factors. Several knock-out models for proteins involved in NF-κB pathway, as well as the use of non-selective inhibitors of NF-κB proved to be effective in reducing the severity of stroke. These observations pointed to the possible efficacy of a selective NF-κB inhibitor as a treatment after ischemic stroke. During the experiments of this thesis MEDS-23, a newly synthetized compound that showed selective inhibition of the NF-κB, was tested in an animal model of ischemic stroke. A preliminary toxicity experiment was performed testing 5 different doses of MEDS-23 in order to determine a non-toxic one to use in successive efficacy experiments. 36 Male Sprague-Dawley rats were divided in equal groups and administered doses of 1,5,10,50 and 100 mg/kg of MEDS-23. The toxicity of the compound was evaluated over a 7 days period. The dose of 100 mg/kg proved to be lethal for rats while the 50 mg/kg demonstrated severe toxicity, shown by the significant reduction in the body weight BW and by damage on stomach and kidneys. All the other doses proved to be safe for rats. In particular, rats in the 10 mg/kg group had mean BW comparable with the control throughout all the experiment as well as similar concentrations of urea and creatinine in the blood, showing no toxicity on the kidneys (0.23 mg/dL vs 0.21 mg/dL and 53.0 mg/dL vs 50.4 mg/dL respectively). Thus, the 10 mg/kg was chosen to assess the compound efficacy. Two independent, 14 days long, efficacy experiments were performed to test effects of MEDS-23 in the improvement of post-stroke recovery. 104 rats evenly distributed between the two experiments were divided in four groups. MCAO was performed on the two experimental groups to induce stroke while control groups underwent a sham procedure. Animals were assigned a neurological score NS from zero to four after the surgery showing initial comparable values between MCAO groups (3.40 vs 3.32). After three days animals in the treated group showed a significantly lower (P value < 0.0001) compared to the vehicle injected ones (0.43 vs 1.43). Body temperature was also significantly reduced by the treatment with MEDS-23. 24 hours after surgery treated animals had a mean BT value comparable with the control (37.4°C vs 37.1°C) and significantly lower vs the other MCAO group (37.4°C vs 38.0°C). Mortality of rats between the two MCAO groups was not influenced by MEDS-23 treatment (P value = 0.548). Possible effects of MEDS-23 on depressive-like and anxiety-like behaviours were assayed during the experiments performing sucrose consumption test and elevated plus-maze test. Results of these tests did not show any difference between MCAO groups highlighting no effects of MEDS-23 on this kind of post-stroke symptoms. MEDS-23 still proved to have positive effects in the post-stroke recovery of rats, mainly by reducing the neurological deficits in animals.
L'ictus è la seconda più comune causa di morte al mondo. L'ictus ischemico si verifica quando vi è la chiusura di un'arteria cerebrale che determina una diminuzione del flusso sanguineo e conseguente diminuzione della perfusione di ossigeno al cervello, causandone un danneggiamento. Una risposta infiammatoria viene innescata nel tentativo di contenere il danno cerebrale. Tra le vie di trasmissione che promuovono l'infiammazione, quella dell'NF-κB è stato dimostrato essere particolarmente coinvolta nella patologia. Molti modelli knock-out di proteine di NF-κB e l'uso di inibitori non selettivi, hanno mostrato effetti positivi nel ridurre la gravità dell'ictus. Queste osservazione suggeriscono una possibile efficacia di inibitori selettivi dell'NF-κB come trattamento a seguito di un ictus ischemico. Negli esperimenti di questa tesi MEDS-23, un nuovo composto di sintesi che ha mostrato inibizione selettiva dell'NF-κB, è stato testato in un modello animale. Un esperimento preliminare di 7 giorni è stato svolto utilizzando 5 differenti dosaggi di MEDS-23 per determinare una dose non tossica da usare nei successive esperimenti di efficacia. 36 ratti maschi Sprague-Dawley sono stati divisi in sei gruppi di eguali dimensioni a cui sono state somministrati dosi di 1,5,10,50 e 100 mg/kg di MEDS-23. La dose di 100 mg/kg si è dimostrata letale per i ratti mentre quella di 50 mg/kg ha mostrato grave tossicità osservata a livello dello stomaco e dei reni degli animali. Tutte le altre dosi si sono dimostrate non tossiche; in particolare, il peso corporeo degli animali nel gruppo trattato con 10 mg/kg è stato comparabile con il gruppo di controllo nel corso di tutto l'esperimento, così come le concentrazioni di urea e creatinina nel sangue (0,23 mg/dL vs 0,21 mg/dL e 53,0 mg/dL vs 50,4 mg/dL rispettivamente). La dose di 10 mg/kg è stata scelta per testare l'efficacia del composto. Due esperimenti di 14 giorni sono stati svolti per osservare l'effetto di MEDS-23 nel migliorare la guarigione in seguito all'ictus. 104 ratti sono stati divisi in quattro gruppi; nei due gruppi sperimentali l'ictus è stato indotto tramite occlusione dell'arteria cerebrale media (MCAO) mentre i gruppi di controllo sono stati sottoposti ad una trattamento sham. In seguito alla procedura chirurgica ai ratti è stato assegnato uno score neurologico (NS) da 0 a 4, i valori dei due gruppi sottoposti ad MCAO erano comparabili all'inizio dell'esperimento (3,40 vs 3,32). Dopo tre giorni gli animali trattati hanno mostrato un valore significativamente più basso di NS (valore P < 0.0001) rispetto al gruppo a cui è stato somministrato il veicolo (0.43 vs 1.43). La temperatura corporea è stata significativamente ridotta dalla somministrazione di MEDS-23; 24 ore dopo l'ictus gli animali trattati hanno mostrato un valore comparabile a quello del controllo (37.4°C vs 37.1°C) e significativamente più bassa del gruppo trattato con il veicolo (37.4°C vs 38.0°C). La mortalità dei ratti nei gruppi sottoposti a MCAO non è stata influenzata dal trattamento con MEDS-23 (valore P = 0.548). I possibili effetti del composto sui comportamenti depressivi ed ansiosi sono stati ricercati svolgendo il test del consumo di saccarosio e del labirinto a croce elevato. I risultati di questi esperimenti non hanno mostrato effetti su questo tipo di sintomi. MEDS-23 ha comunque mostrato effetti positivi nel migliorare la guarigione successiva all'ictus, principalmente riducendo i deficit neurologici degli animali.
Effetti di MEDS-23, un nuovo inibitore della via canonica di NF- κB, in un modello murino di ischemia cerebrale
EINAUDI, GIACOMO
2019/2020
Abstract
L'ictus è la seconda più comune causa di morte al mondo. L'ictus ischemico si verifica quando vi è la chiusura di un'arteria cerebrale che determina una diminuzione del flusso sanguineo e conseguente diminuzione della perfusione di ossigeno al cervello, causandone un danneggiamento. Una risposta infiammatoria viene innescata nel tentativo di contenere il danno cerebrale. Tra le vie di trasmissione che promuovono l'infiammazione, quella dell'NF-κB è stato dimostrato essere particolarmente coinvolta nella patologia. Molti modelli knock-out di proteine di NF-κB e l'uso di inibitori non selettivi, hanno mostrato effetti positivi nel ridurre la gravità dell'ictus. Queste osservazione suggeriscono una possibile efficacia di inibitori selettivi dell'NF-κB come trattamento a seguito di un ictus ischemico. Negli esperimenti di questa tesi MEDS-23, un nuovo composto di sintesi che ha mostrato inibizione selettiva dell'NF-κB, è stato testato in un modello animale. Un esperimento preliminare di 7 giorni è stato svolto utilizzando 5 differenti dosaggi di MEDS-23 per determinare una dose non tossica da usare nei successive esperimenti di efficacia. 36 ratti maschi Sprague-Dawley sono stati divisi in sei gruppi di eguali dimensioni a cui sono state somministrati dosi di 1,5,10,50 e 100 mg/kg di MEDS-23. La dose di 100 mg/kg si è dimostrata letale per i ratti mentre quella di 50 mg/kg ha mostrato grave tossicità osservata a livello dello stomaco e dei reni degli animali. Tutte le altre dosi si sono dimostrate non tossiche; in particolare, il peso corporeo degli animali nel gruppo trattato con 10 mg/kg è stato comparabile con il gruppo di controllo nel corso di tutto l'esperimento, così come le concentrazioni di urea e creatinina nel sangue (0,23 mg/dL vs 0,21 mg/dL e 53,0 mg/dL vs 50,4 mg/dL rispettivamente). La dose di 10 mg/kg è stata scelta per testare l'efficacia del composto. Due esperimenti di 14 giorni sono stati svolti per osservare l'effetto di MEDS-23 nel migliorare la guarigione in seguito all'ictus. 104 ratti sono stati divisi in quattro gruppi; nei due gruppi sperimentali l'ictus è stato indotto tramite occlusione dell'arteria cerebrale media (MCAO) mentre i gruppi di controllo sono stati sottoposti ad una trattamento sham. In seguito alla procedura chirurgica ai ratti è stato assegnato uno score neurologico (NS) da 0 a 4, i valori dei due gruppi sottoposti ad MCAO erano comparabili all'inizio dell'esperimento (3,40 vs 3,32). Dopo tre giorni gli animali trattati hanno mostrato un valore significativamente più basso di NS (valore P < 0.0001) rispetto al gruppo a cui è stato somministrato il veicolo (0.43 vs 1.43). La temperatura corporea è stata significativamente ridotta dalla somministrazione di MEDS-23; 24 ore dopo l'ictus gli animali trattati hanno mostrato un valore comparabile a quello del controllo (37.4°C vs 37.1°C) e significativamente più bassa del gruppo trattato con il veicolo (37.4°C vs 38.0°C). La mortalità dei ratti nei gruppi sottoposti a MCAO non è stata influenzata dal trattamento con MEDS-23 (valore P = 0.548). I possibili effetti del composto sui comportamenti depressivi ed ansiosi sono stati ricercati svolgendo il test del consumo di saccarosio e del labirinto a croce elevato. I risultati di questi esperimenti non hanno mostrato effetti su questo tipo di sintomi. MEDS-23 ha comunque mostrato effetti positivi nel migliorare la guarigione successiva all'ictus, principalmente riducendo i deficit neurologici degli animali.| File | Dimensione | Formato | |
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