DOI: https://doi.org/10.22141/2224-0586.1.88.2018.124977

Neurotransmitter mechanisms of consciousness recovery in patients with severe traumatic brain injury

V.I. Cherniy, I.A. Andronova, G.A. Gorodnik, T.V. Cherniy, M.A. Andronova

Abstract


Background. One of the promising directions for the correction of the post-ischemic cerebral homeostasis is the use of drugs aimed at interrupting fast reactions of glutamate-calcium cascade. Amantadine, non-competitive antagonist of dopamine and N-methyl-D-aspartate receptors, is one of the drugs with glutamate-blocking action. It has a stabili­zing effect on specific glutamatergic receptors, interrupting an increase in glutamate release and inhibiting glutamate excitotoxicity. A similar effect is also proven for unique noo­tropic drug — N-carbamoyl-methyl-4-phenyl-2-pyrrolidone (phenylpiracetam). The mechanisms of phenylpiracetam effects are determined by increased synthesis of protein and phospholipids, increased speed of circulation of information molecules, polymodal effect on a wide range of synaptic systems — cholinergic, adrenergic, dopaminergic, glutamatergic and, primarily, GABA-ergic. The purpose was to study the neurotransmitter mechanisms of consciousness recovery in patients with severe traumatic brain injury (TBI). Material and methods. The study was conducted in 2010–2015 in Donetsk Regional Clinical Territorial Medical Association at the department of anesthesiology and intensive care of the faculty of postgraduate education of Donetsk national medical university. Comparison group 1 consisted of 30 patients treated according to standard protocol. Study group 2 consisted of 30 individuals, who received amantadine in addition to the treatment protocol, the drug was used in the first days after injury as the infusion solution at a dose of 1000 ml (400 mg) per day by slow intravenous drip, for 7 days. Study group 3 consis­ted of 32 patients receiving phenylpiracetam through a probe once a day in addition to the treatment protocol. Level of consciousness had been evaluated by Glasgow coma scale. We used computer digital electroencephalography (EEG) machine NIHON KOHDEN EEG-1200. We studied the neurophysiological changes in averaged spectral analysis of the EEG at 8 derivations, in particular, spectral power with the frequency below 1 Hz (the activity of neuroglial population), 6–7.5 Hz (cholinergic system), 4–5 Hz (adrenergic system), 11–12 Hz (dopaminergic system), with a frequency of 24–25 Hz (beta 2) (serotoninergic system). All the data obtained were processed using mathematical statistical methods, with correlation analysis. Results. In response to amantadine and phenylpiracetam use, we recorded EEG changes (decrease of δ rhythm, the growth of α, and β1 and β2 rhythms) reflecting a reduction in the activity of glutamatergic neurotransmitter system, which is one of the mechanisms of consciousness recovery in severe TBI. Intensive care with the use of amantadine in patients with severe traumatic brain injury restores neurotransmitter balance: increases dopaminergic activity, primarily in the projection of the stem structures, activates the cholinergic neurotransmitter system, mainly in the projection of the so-called cognitive axis, which is another one mechanism of consciousness recovery. In patients with severe head injury after the introduction of phenylpiracetam, there was a significant activation of mainly serotoninergic system of the brain with the overproduction of serotonin, acceleration of metabolic processes in neuroglial populations and mode­rate asymmetric angiospastic effects, which is also one of the mechanisms of consciousness recovery. Application of amantadine and phenylpiracetam in addition to standard protocol increased the chance of consciousness recovery up to 11 or more points in Glasgow coma scale by day 7 of therapy (odds ratio (ОR) ± 95% CI (confidence interval) = 5.5 (2.8–13.2), and ОR ± 95% CI = 0.626 (0.219–1.000), respectively). The use of amantadine and phenylpiracetam in the acute period of severe TBI resulted in a statistically significant reduction of death risk (risk ratio (RR) ± 95% CI = 0.273 (0.084–0.881), and RR ± 95% CI = 0.426 (0.168–1.000), respectively).


Keywords


severe traumatic brain injury; level of consciousness; quantitative electroencephalography; neuroglia; neurotransmitters; amantadine; phenylpiracetam

References


Helen Bramlett M. Патофизиология ишемического травматического поражения мозга: сходство и различия / Helen Bramlett M., Dalton Dietrich W. // Медицина неотложных состояний. — 2006. — № 4(5). — С. 22-34.

Werner C. Pathophysiology of traumatic brain injury / Werner C., Engelhard K. // British Journal of Anaesthesia. — 2007. — V. 99. — № 1. — Р. 4-9.

Injury and repair mechanisms in ischemic stroke: conside­rations for the development of novel neurotherapeutics / E. Candelario Jalil //Curr Opin Investig Drugs. — 2009. — 10(7). — Р. 644-654.

Ghosh S. Changes in cytosolic Ca2+ levels correspond to fluctuations of lactate levels in crosstalk of astrocyte neuron cell lines / S. Ghosh, D. K. Kaushik, J. Gomes // Indian J. Exp. Biol. — 2010. — V. 48. — № 6. — P. 529-537.

Никонов В.В. Роль антагонистов глутаматных рецепторов (ПК-Мерц) в лечении повреждений мозга (обзор литературы) / В.В. Никонов, И.Б. Савицкая // Медицина неотложных состояний. — 2012. — № 5(44). — С. 44-48.

Basis mechanisms of traumatic brain damage (Review) / B.K. Siesjo // Ann. Emerg. Med. — 2007. — Vol. 22. — № 6. — P. 959-969.

Нейропротекция и нейропластичность / Беленичев И.Ф., Черний В.И., Нагорная Е.А. и др. — К.: Логос., 2015. — 512 с.

Верещагин Е.И. Современные возможности нейропротекции при острых нарушениях мозгового кровообращения и черепно-мозговой травме (обзор литературы) / Е.И. Верещагин // Журнал интенсивной терапии. — 2006. — № 3. — С. 4-28.

Черний В.И. Особенности применения ноотропов в комплексной терапии острой церебральной недостаточности различного генеза / В.И. Черний, И.А. Андронова, Т.В. Черний, Г.А. Городник // Основные направления фармакотерапии в неврологии: Мат-лы XV Международной конференции 24–26 апреля, Судак, 2013. — С. 133-140.

Шанина Т.В. Влияние дофаминергической и серотонинергической нейротрансмиттерных систем на течение и исход ишемического инсульта: Автореф. дис… канд. мед. наук: спец. ВАК 14.00.13 «нервные болезни» / Т.В. Шанина. — М., 2005. — 136 с.

Черний В.И. Острая церебральная недостаточность / В.И. Черний, В.Н. Ельский, Г.А. Городник. — 4-е изд., исправ. и доп. — Донецк, 2010. — 434 с.

Черній В.І. Можливості корекції глутаматної ек­сайтотоксичності у пацієнтів з тяжкою черепно-мозковою травмою / В.І. Черній, Г.А. Городник, І.А. Андронова, К.В. Назаренко, Т.В. Черній // Клінічна анестезіологія та інтенсивна терапія. — 2015. — № 2(6). — С. 54-67.

Дворкович В.П. Оконные функции для гармонического анализа сигналов / Дворкович В.П., Дворкович А.В. — М.: Техносфера, 2014. — 112 с.

Андронова И.А. Возможности количественной ЭЭГ в исследовании нейромедиаторных систем ЦНС при острой и хронической церебральной недостаточности / И.А. Андронова, Т.В. Черний, К.В. Назаренко, В.И. Черний, М.А. Андронова // Мат-лы Всероссийской конференции с международным участием «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга, 24–26 июня. — СПб.; Колтуши, 2014. — С. 17.

Шарова Е.В. Современные возможности ЭЭГ в анализе функциональных нарушений при тяжелых повреждениях головного мозга / Е.В. Шарова // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. — 2009. — Т. 5, № 1–2. — С. 49-58.

Ахметова Е.Р. Электроэнцефалографический анализ взаимодействия глутамат- и холинергической систем мозга: Автореф. дис… канд. биол. наук: спец. ВАК 03.00.13 «физиология». — Пущино, 2000. — 99 с.

Лях Ю.Е. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStаt / Ю.Е. Лях, В.Г. Гурьянов, В.Н. Хоменко, О.А. Панченко. — Донецк: Папакица Е.К., 2006. — 214 с.

Ахапкина В.И. Отличительные особенности оригинального инновационного состава фенотропила, или (я5)-2-(2-оксо-4-фенилпирролидин-1-ил) ацетамид, обладающего модуляторной активностью с соразмерным влиянием / В.И. Ахапкина // Фарматека. — 2013. — № 19. — С. 75-90.




Copyright (c) 2018 EMERGENCY MEDICINE

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

 

© Publishing House Zaslavsky, 1997-2018

 

   Seo анализ сайта