17β-Estradiol protects the neonatal brain from hypoxia–ischemia

Abstract

Hypoxia-ischemia is relatively common in human infants. Hypoxia-ischemia can occur as a result of complications associated with prematurity or birth, frequently leading to altered brain development and cognitive and behavioral deficits that persist throughout life. Despite the relative frequency of neonatal hypoxic ischemic encephalopathy, the immature brain sustains relatively less damage than an adult who experiences a similar crisis of oxygen and nutrient deprivation. Therefore, factors may be present that protect the developing brain. During late gestation, the infant brain encounters high levels of the steroid hormone 17β-estradiol. This observation, combined with evidence supporting 17β-estradiol as a neuroprotective agent, led us to hypothesize that increasing the basal level of 17β-estradiol would reduce the amount of hypoxia-ischemia induced injury to the neonatal brain. To test that hypothesis we administered 17β-estradiol using either a repeated dosing paradigm or a single dose paradigm to immature male and female rats. Here we show that the repeated dosing paradigm (three doses of 17β-estradiol) provided approximately 70% protection of the hippocampus, basal ganglia, and amygdala. By contrast, a single administration of 17β-estradiol 24 hours prior to hypoxia-ischemia conferred little protection. The only exception was the pyramidal layer of the female hippocampus, which was modestly protected (16% reduction in damage). The protection afforded by the multiple administrations of 17β-estradiol was similar for females and males, with the only exception being the male amygdala, which displayed less damage than the female amgydala. We conclude that 17β-estradiol acts as a potent neuroprotective agent against hypoxia-ischemia induced damage to the developing brain, and that pretreating infants at risk for hypoxic ischemic injury may be advisable.

Dose-Related Neuroprotective versus Neurodamaging Effects of Estrogens in Rat Cerebral Ischemia: A Systematic Analysis

“…Finally a total of 66 studies were included, of which 56 concluded that estrogens exerted a protective effect (Alkayed et al, , 2000Amantea et al, 2007;Bagetta et al, 2004;Chiappetta et al, 2007;Choi et al, 2004;Dai et al, 2007;Dubal et al, 1998Dubal et al, , 2006Dubal and Wise, 2001;Dziennis et al, 2007;Fan et al, 2003;Feng et al, 2005;Fukuda et al, 2000;Green et al, 2001;Gulinello et al, 2006;Hawk et al, 1998;He et al, 2002;Jover-Mengual et al, 2007;Kii et al, 2005;Koh, 2007Koh, , 2008Koh, , 2006Littleton-Kearney et al, 2005;Liu et al, 2007Liu et al, , 2002McCullough et al, 2001;Miller et al, 2005;Nunez et al, 2007;O'Donnell et al, 2006;Pelligrino et al, 1998;Plamondon et al, 2006;Rau et al, 2003;Raval et al, 2007;Ritz et al, 2004;Rusa et al, 1999;Saleh et al, 2004Saleh et al, , 2001aSandstrom and Rowan, 2007;Schreihofer et al, 2005;Shi et al, 2001Shi et al, , 1997Simpkins et al, 1997;…”

Neuroprotektion bei Frühgeborenen

“…Frühgebo-rene werden abrupt diesem Milieu entzogen. Östradiol schützt im Tierexperiment das unreife Gehirn vor hypoxisch-ischä-mischen Läsionen ( [24,25]; . Abb.…”

Estrogens and Brain

“…Эстрадиол в дозе 100 мг/кг при вве-дении в первые 3 ч после повреждения эффективно защи-щает кору (зона повреждения сокращается более чем на 50%), тогда как при увеличении времени задержки терапии до 6 ч эффективны лишь более высокие дозы (500 и 1000 мг/кг). В опытах на новорожденных грызунах показано, что однократное введение эстрадиола не влияет на повреждение мозга, тогда как троекратное его введение имеет достоверный нейропротекторный эффект [50].…”

“…Эстрогены проявляют защитные эффекты в моделях токсического и ишемического повреждения ЦНС: при глутаматной эксайтотоксичности (мембранные, РЭα, снижение уровня mGluR1 [50]); при аутоиммунном энце-фаломиелите (GPER1) [51]; при рассеянном склерозе [52]; при каинатной, метамфетаминовой, алкогольной и глюкокортикоидной токсичности [53]; при колхици-новом повреждении мозга, гипоксическом повреждении развивающихся олигодендроцитов (РЭα и РЭβ) [54]. Так, высокий уровень экзогенных и эндогенных эстро-генов может задерживать развитие симптомов рассеян-ного склероза [52].…”