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Effects of Anesthetic Agents on Blood Brain Barrier Integrity: A Systematic Review
Published online by Cambridge University Press: 10 November 2022
Abstract:
The blood brain barrier (BBB) is a highly selective permeable barrier that separates the blood and the central nervous system. Anesthesia is an integral part of surgery, and there is little known about the impact of anesthetics on the BBB. Therefore, it is imperative to explore reversible or modifiable variables such as anesthetic agents that influence BBB integrity. We aimed to synthesize the literature pertaining to the various effects of anesthetics on the BBB.
MEDLINE, Embase, and Cochrane were searched from inception up to September 2022.
A total of 14 articles met inclusion into the review. The articles included nine randomized control studies (64.3%) and five quasi-experimental studies (35.7%). Twelve studies used volatile anesthetics, one study used fentanyl intravenously, and one study used pentobarbital or ketamine intraperitoneally. BBB structural deficits following the administration of an anesthetic agent included ultrastructural deficits, decreases in tight junctions, and decreases in BBB components. BBB functional deficits included permeability increases following exposure to volatile anesthetics. However, two studies found decreased permeability after fentanyl, pentobarbital, or ketamine exposure. Moreover, the impact of anesthetics on the BBB seems to be related to the duration of exposure. Notably, study findings also suggest that changes following anesthetic exposure demonstrate some reversibility over the short-term.
Overall, our systematic review highlights interesting findings pertaining to the impact of anesthetic agents on BBB integrity in previously healthy models. These findings and mechanisms should inspire future work to aid practitioners and healthcare teams potentially better care for patients.
Résumé :
Effets des anesthésiques sur l’intégrité de la barrière hématoencéphalique : résultats d’une synthèse.
La barrière hématoencéphalique (BHE) est une structure perméable, très sélective, qui isole le système nerveux central de la circulation sanguine. L’anesthésie fait partie intégrante de la chirurgie, et on en sait peu sur l’influence des anesthésiques sur la BHE. Aussi est-il impérieux d’étudier les variables réversibles ou modifiables, par exemple les anesthésiques, qui influent sur l’intégrité de la BHE. L’étude visait donc à dresser une synthèse de la documentation médicale sur les différents effets des anesthésiques sur la BHE.
Une recherche a été effectuée dans les bases de données MEDLINE, Embase et Cochrane, depuis leur constitution jusqu’à septembre 2022.
Au total, 14 articles respectaient les critères de sélection de l’étude en vue de la synthèse : 9 d’entre eux (64,3 %) faisaient état d’études comparatives à répartition aléatoire et 5 (35,7 %), d’études quasi expérimentales. Dans douze études, on avait administré des anesthésiques volatils; dans une, du fentanyl par voie intraveineuse; et, dans une autre, du pentobarbital ou de la kétamine par voie intrapéritonéale. Les failles structurales de la BHE observées après l’administration des anesthésiques comprenaient des faiblesses ultrastructurales, un relâchement des jonctions serrées et une diminution des composants de la BHE. Parmi les troubles fonctionnels de la BHE, il y avait une augmentation de la perméabilité à la suite de l’exposition aux anesthésiques volatiles. Par contre, une diminution de la perméabilité avait été observée, dans deux études, après l’administration de fentanyl, de pentobarbital ou de kétamine. De plus, les effets des anesthésiques sur la BHE semblaient liés à la durée d’exposition. Point digne de mention : d’après des études, il se produirait, à court terme, une certaine réversibilité des modifications consécutives à l’exposition aux anesthésiques.
Dans l’ensemble, les résultats de la revue systématique font ressortir des changements intéressants, liés à l’action des anesthésiques sur l’intégrité de la BHE chez des sujets antérieurement en bonne santé. Les constations et les mécanismes qui s’en dégagent devraient donner lieu à d’autres travaux de recherche dans le but d’aider les praticiens et les équipes de soins de santé à améliorer potentiellement les soins aux patients.
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- Original Article
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- Copyright
- © The Author(s), 2022. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
References
- 1
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