Effect of Combination Therapy with Neuroprotective and Vasoprotective Agents on Cerebral Ischemia

• Published in: Canadian journal of neurological sciences Vol. 45; no. 3; p. 325
• Main Authors: Yang, Jiping, Yang, Bei, Xiu, Baoxin, Qi, Jinchong, Liu, Huaijun
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England 01-05-2018
• Subjects: Analysis of Variance; Animals; Apoptosis - drug effects; Brain Edema - etiology; Brain Ischemia - complications; Brain Ischemia - diagnostic imaging; Brain Ischemia - drug therapy; Caspase 3 - metabolism; Disease Models, Animal; Flow Cytometry; In Situ Nick-End Labeling; Magnetic Resonance Imaging; Male; Nerve Growth Factor - therapeutic use; Nervous System Diseases - etiology; Neurologic Examination; Neuroprotective Agents - therapeutic use; Proto-Oncogene Proteins c-bcl-2 - metabolism; Rabbits; Time Factors; Vascular Endothelial Growth Factor A - therapeutic use; Neuroprotection; Nerve growth factor; Ischemic stroke; Combination therapy; Vascular endothelial growth factor
• ISSN: 0317-1671
• DOI: 10.1017/cjn.2018.8

Because most tested drugs are active against only one of the damaging processes associated with stroke, other mechanisms may cause cellular death. Thus, a combination of protective agents targeting different pathophysiological mechanisms may obtain better effects than a single agent. The major objective of this study was to investigate the effect of combination therapy with vascular endothelial growth factor (VEGF) and nerve growth factor (NGF) after controlled ischemic brain injury in rabbits.
Animals were randomly assigned to one of the following groups: sham group, saline-treated control group or NGF+VEGF-treated group. Animals received an intracerebral microinjection of VEGF and NGF or saline at 5 or 8 hours after ischemia. The two specified time points of administration were greater than or equal to the existing therapeutic time window for monoterapy with VEGF or NGF alone (3 or 5 hours of ischemia). Infarct volume, water content, neurological deficits, neural cell apoptosis and the expression of caspase-3 and Bcl-2 were measured.
Compared with saline-treated controls, the combination therapy of VEGF and NGF significantly reduced infarct volume, water content, neural cell apoptosis and the expression of caspase-3, up-regulated the expression of Bcl-2 and improved functional recovery (both p<0.01) when administered 5 or 8 hours after ischemia. The earlier the administration the better the neuroprotection.
These results showed that the combination therapy with VEGF and NGF provided neuroprotective effects. In addition, the time window of combination treatment should be at least 8 hours after ischemia, which was wider than monotherapy. RÉSUMÉ: Les effets d'une polythérapie combinant agents neuro-protecteurs et agents vasoprotecteurs dans les cas d'ischémie cérébrale. Contexte:Étant donné que la plupart des médicaments préalablement testés tendent à n'agir contre seulement un des processus de dommage associés aux AVC, il est possible que d'autres processus entraînent une mort cellulaire. À cet effet, il se pourrait qu'une combinaison d'agents protecteurs ciblant divers mécanismes physiopathologiques permette d'obtenir de meilleurs résultats qu'un simple agent. Après avoir suscité de façon contrôlée des lésions cérébrales ischémiques chez des lapins, l'objectif principal de la présente étude a donc été de se pencher sur l'impact d'une polythérapie combinant la protéine dite « facteur de croissance de l'endothélium vasculaire » (ou « VEGF » en anglais) avec le « facteur de croissance des nerfs » (ou « NGF » en anglais). Méthodes: Les animaux ont été attribués au hasard à l'un des groupes suivants : ceux ayant reçu un traitement fictif ; ceux, du groupe témoin, ayant bénéficié d'un traitement à base de solution saline ; et finalement ceux ayant été traités au moyen des VEGF et NGF. À noter que les lapins ont reçu une micro-injection intracérébrale de VEGF et de NGF ou de solution saline 5 heures ou 8 heures à la suite de leur AVC. Ces deux délais d'administration des VEGF et NGF sont équivalents ou supérieurs aux délais actuels d'administration des VEGF ou NGF à titre de monothérapie (3 heures ou 5 heures à la suite d'un AVC). Tant le volume des infarctus, le contenu en eau, les déficits neurologiques ainsi causés, l'apoptose des neurones que l'expression des protéases caspase 3 et des protéines Bcl-2 ont été mesurés. Résultats: Si on la compare au traitement à base de solution saline administré au groupe témoin, la polythérapie à base de VEGF et de NGF, lorsqu'administrée 5 heures ou 8 heures à la suite de l'AVC, a su réduire de façon notable le volume des infarctus, le contenu en eau, l'apoptose des neurones et l'expression des protéases caspase 3. Elle a également permis de réguler à la hausse l'expression des protéines Bcl-2 en plus d'entraîner une amélioration de la récupération fonctionnelle (p < 0,01 pour ces deux aspects). Ainsi donc, plus tôt l'on opte pour cette polythérapie, meilleure sera la neuroprotection encourue.
Ces résultats démontrent que la polythérapie à base de VEGF et de NGF procure des effets neuroprotecteurs. Quant au délai d'administration de ce traitement combinatoire, il devrait être d'au moins 8 heures à la suite d'un AVC, ce qui est plus élevé que la monothérapie.