Effect of dabigatran on the volume of intracerebral hemorrhage in ischemic and hemorrhagic stroke of rats

Abstract

Anticoagulants are effective for several thrombotic diseases including atrial fibrillation and venous thrombosis. Warfarin has been widely used. However, the use of warfarin increases the risk of hematoma expansion as well as the development of intracerebral hemorrhage (ICH). Hemorrhagic transformation nay also occur after ischemic stroke, which is associated with the loss of vascular integrity. Dabigatran, a direct thrombin antagonist, has shown to be superior to warfarin in reducing stroke in patients with nonvalvular atrial fibrillation. Particularly, the risk of ICH is remarkably reduced in the dabigatran users. However, it is uncertain whether the volume of hematoma is different between warfarin users and dabigatran users when ICH develops in conditions with the loss of vascular integrity. only little evidence provided about relation of dabigatran and ICH expansion. This study aimed at comparing the occurrence and expansion of intracerebral hematoma in rats pretreated with warfarin or dabigatran by inducing focal ischemia using a middle cerebral artery occlusion (MCAO) and by inducing ICH using intracerebral injection of collagenase. Eight-week-old male Wistar rats were randomly received 0.2 mg/kg of warfarin, 20 mg/kg of dabigatran, or normal saline. After inducing MCAO or collagenase-induced ICH, the volume of ICH was assessed using spectrometric hemoglobin assay. The vascular integrity was examined by measuring the density of basement membrane on transmission electron microscopy. After MCAO, ICH was observed more frequently in the warfarin group (12 of 18, 66.7%) than the dabigatran group (6 of 27, 22.2%, p=0.003) and the placebo (5 of 36, 12.9%, p<0.0001). However, the amount of hemoglobin was not different between the groups. The density of basement membrane determined on the infarct core and penumbra area was not different between the groups. In the collagenase-induced ICH model, the amount of hemoglobin was similar between the groups. In conclusion, ICH less frequently developed in dabigatran-pretreated rats than in warfarin-pretreated rats when large cerebral infarction was induced. However, the volume of ICH was similar in rats with ICH. The degradation of basement membrane may not be the main cause of different risks of ICH between warfarin users and dabigatran users.

항응고제는 정맥 혈전증과 심방세동을 포함한 여러 혈전증을 앓는 환자에서 허혈성 뇌졸중과 조직 색전증을 예방하는데 효과적이다. 그러나 항응고제의 사용은 뇌내출혈을 포함한 출혈 발생의 위험성을 높인다. 항응고제와 관련된 뇌내출혈은 환자의 약 50%정도에서 치명적인 영향을 미친다2. 또한 뇌출혈은 허혈성 뇌졸중 이후에 발생할 수 있으며 혈관 안정성 손상을 부를 수 있다. 혈뇌장벽의 손상이 혈관성 뇌부종을 일으킬 수 있고, 미세혈관 내피세포 팽창과 별아교세포 종단의 급격한 분리와 팽창도 진행되기 때문이다. 항응고제를 투여받고 있는 환자에서 뇌출혈이 발생하면 초기 지혈이 안되어 출혈양이 더 많을 수 있다. 실제로 항응고제는 큰 뇌경색의 초급성 단계에서 주로 권장되지 않는다. 와파린은 응고인자 II, VII, IX와 X를 억제시키는 비타민 K의 길항제이다. 비록 와파린이 널리 사용되어 왔지만, 와파린의 사용은 혈종 확대의 위험성 뿐만 아니라 뇌내출혈 발생까지 높인다.3 최근 트롬빈을 억제하는 다비가트란이나 응고인자 Xa를 억제하는 리바록사반, 아픽사반, 에독사반과 같은 직접적 항응고제 (DOAC)가 뇌졸중이나 조직 색전증을 줄이는데 와파린보다 우세를 보이고 있다4. 이 중 다비가트란은 혈액응고단계에서 피브리노겐을 피브린으로 변환시키는 트롬빈을 직접적, 경쟁적으로 억제함으로써 혈전 생성을 막는다. 와파린을 처방 받은 환자와 비교하여 DOAC을 처방 받은 환자에서 뇌내출혈이 51% 정도 줄어들었다. 그러나 혈관 안정성 손실과 함께 뇌내출혈의 발생 시 와파린 섭취 환자와 다비가트란 섭취 환자 사이의 혈종 크기의 차이는 아직 확실하지 않다. 다비가트란과 뇌내출혈 확장의 연관관계는 아직 많이 밝혀지지 않고 있다. 이번 연구는 중대뇌폐색동맥(MCAO)과 콜라게나아제로 유도된 뇌내출혈(ICH) 동물모델을 통해 와파린과 다비가트란을 선처리한 흰 쥐에서 혈종의 확대와 발생에 대해 비교해보고자 한다. 8주령 수컷 Wistar 흰 쥐들에게 일반 생리식염수, 0.2mg/kg의 와파린과 20mg/kg의 다비가트란을 무작위로 투여하였다. MCAO와 콜라게나아제로 유도된 뇌내출혈을 유도한 후 뇌내출혈의 크기는 헤모글로빈 분석을 통해 측정하였고, 혈관 안정성은 전자현미경을 통한 뇌혈관 기저막의 밀도를 측정하여 조사하였다. 허혈성 뇌출혈 발생 이후 와파린 그룹(12 of 18, 66.7%)에서 플라시보 그룹(5 of 36, 12.9%, p<0.0001)과 다비가트란 그룹(6 of 27, 22,2%, p=0.003) 보다 뇌내출혈이 더 빈번히 관찰되었다. 그러나 헤모글로빈 수치는 세 그룹에서 차이를 보이지 않았다. 뇌경색 중심부와 뇌경색 주변부의 뇌혈관 기저막 밀도는 와파린 그룹과 다비가트란 그룹에서 차이를 보이지 않았다. 콜라게나아제로 유도된 뇌내출혈 모델에서는 헤모글로빈 수치는 세 그룹에서 비슷하게 측정 되었다. 결과적으로 큰 뇌경색이 유도되었을 때, 와파린을 선처리한 한 그룹보다 다비가트란을 선처리한 그룹에서 뇌내출혈 발생률이 낮았다. 뇌혈관 기저막의 손상은 와파린과 다비가트란을 사용하는 환자 사이에서 뇌내출혈의 위험성을 높이는 주된 원인으로 판단되지 않는다.