Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 82-112.

Global cerebral ischemia-reperfusion (IR) injury often follows cardiac arrest and resuscitation, leading to severe neurological impairment. Calcitriol (CAL) has shown neuroprotective potential, but its acute effects and underlying mechanisms in IR injury remain uncertain. This study aimed to provide experimental evidence demonstrating if a single dose of CAL, administered during the ischemic period before reperfusion, can mitigate cerebral IR injury in rats with exploring the potential molecular mechanisms involved in this protective effect.
In this study, adult male Wistar rats underwent bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO) for 45 minutes, followed by 24-hour reperfusion. The rats were divided into five groups (n=12/group): Gp1 and 2: sham-operated controls (SO) and (SO+CAL; 12 µg/kg; i.p.; single dose), Gp3: IR model (IR), Gp4: CAL-treated IR group (IR+CAL), and Gp5: blocker group receiving wortmannin (PI3K inhibitor; 15 µg/kg; i.v.) 15 minutes before CAL administration (IR+WRT+CAL). Behavioral assessments were conducted using the open field test (OFT) to evaluate locomotor activity and the Morris water maze (MWM) test to assess cognitive function. Histological changes in the hippocampus were examined using Hematoxylin and Eosin (H&E) and Nissl staining. In the hippocampus, gene expression of angiotensin II type1 receptor (AT-1R) and Mas receptor (MasR) were determined by qRT-PCR test, protein levels of p(Tyr458/199)- Phosphatidylinositol 3-kinase [p(Tyr458/199)-PI3K], p(Ser473)-protein kinase B [p(Ser473)-Akt], and p(Ser133)-cAMP responsible element binding protein [p(Ser133)-CREB] were measured by western blot, malondialdehyde (MDA) was assessed using colorimetric technique, and concentrations of angiotensin-converting enzyme2 (ACE2), Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), endothelial nitric oxide synthase (eNOS), nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells, subunit p65 (NF-κB p65) in addition to tumor necrosis factor-α (TNF-α), and cleaved caspase-3, were detected using ELISA technique.

Single dose of CAL improved locomotor and cognitive function in open field and Morris water maze tests, along with alleviation of histopathological impairment. Mechanistically, acute CAL treatment positively modulated renin-angiotensin system (RAS) by upregulating ACE2/MasR and downregulating AT-1R. Moreover, CAL enhanced p-PI3K/p-Akt/p-CREB signalling cascade which in turn increased BDNF and eNOS levels. Furthermore, CAL suppressed neuroinflammation by reducing NF-κB-p65 and TNF α contents together with declining cleaved caspase-3, apoptotic marker, and MDA, lipid peroxidation biomarker. Notably, pre-treatment with WRT abolished all these beneficial effects.
These findings suggest that CAL provides neuroprotection against cerebral IR injury through antioxidant, anti-inflammatory, and anti-apoptotic effects. Its benefits are mediated via modulation of the RAS system and activation of the PI3K/Akt/CREB pathway, promoting neurotrophic support and cerebral perfusion.

يعد اضطراب نقص/إعادة التروية الدماغية من الأسباب الرائدة في الإصابة بالعجز و تلف أنسجة المخ. و تحدث هذه الحالة عندما يقل تدفق الدم إلى المخ عن الحد اللازم لإتمام عمليات الأيض. و على الرغم من أن نقص التروية الدماغية يحدث بشكل مؤقت بحيث يكون متبوعا بإعادة التروية مرة أخرى إلا أن إعادة تدفق الدم للمناطق المتضررة يؤدي إلى تكوين كميات كبيرة من الشوارد الحرة مما يحدث خلل في التوازن بين مضادات الأكسدة و الشوارد الحرة في الجسم متسببة في ما يعرف بالإجهاد التأكسدي بالإضافة لإلتهاب الخلايا العصبية و موت الخلايا العصبية المبرمج. و تعد منطقة الحُصين في المخ هي الأكثر تضررا باضطراب نقص/ إعادة التروية مما يتسبب في خلل في الذاكرة و الوظائف الإدراكية. و نتيجة لذلك فمن الضروري إضافة دواء ذو صفات توفر الحماية للخلايا العصبية ضمن الخطة العلاجية لمريض إصابة نقص/إعادة التروية الدماغية.
بالإضافة للدور الفسيولوجي الذي يقوم به نظام الرينين أنجيوتنسين فإنه أيضا يلعب دورا كبير في الإجهاد التأكسدي والتهاب الخلايا العصبية المسبب للأمراض الدماغية. أوضحت العديد من الأبحاث التأثير الضار الناتج عن تنشيط مستقبل انجيوتنسين II من النوع الأول في حالة الإصابة الدماغية الناتجة عن نقص/إعادة التروية عن طريق زيادة تكوين أنواع الشوارد الحرة و وسطاء الالتهاب بالإضافة إلى تحفيز عملية الموت المبرمج للخلايا . من ناحية أخرى تم اكتشاف محور مفيد لنظام الرينين انجيوتنسين و يمكن اعتباره المضاد الفسيولوجي للتاثيرات الضارة الناتجة عن الانجيوتنسين II .و يتكون هذا المحور من الانجيوتنسين (1-7) الناتج عن تكسير الانجيوتنسينII عن طريق الإنزيم المحول للانجيوتنسين من النوع الثاني. و يقوم الانجيوتنسين (1-7) بدوره في حماية الخلايا العصبية عن طريق تنشيط مستقبل ماس (MAS) . و اثبتت العديد من التجارب المعملية أن إعطاء دواء منشط للإنزيم المحول للانجيوتنسين من النوع الثاني له القدرة على تخفيف الأحداث المؤدية للإصابة بالأمراض الوعائية الدماغية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.