Evaluating the dynamics of cardiovascular and respiratory system parameters and histological changes in the lungs after baclofen administration and its combination with ethanol

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: Baclofen is a selective agonist of γ-aminobutyric acid B receptors. The drug exhibits pronounced psychotropic effects and frequently causes dependence. However, its impact on the cardiovascular and respiratory systems remains underexplored.

Aim: To evaluate the dynamics of specific functional parameters of the cardiovascular and respiratory systems, as well as histological changes in the lungs, in cases of baclofen poisoning and its combination with ethanol.

Materials and methods: Baclofen and its combination with ethanol were administered to rats under general anesthesia (chloral hydrate 300 mg/kg, intramuscularly). Animals in the control group (n=5) Submitted no baclofen or ethanol. Animals in Groups 1, 3, and 5 were administered baclofen at a dose of 85 mg/kg, with physiological parameters recorded at 3, 4.5, and 24 hours. Animals in Groups 2, 4, and 6 were administered baclofen at the same dose combined with 40% ethanol (7 ml/kg). Physiological parameters (oxygenation level, red blood cell count per liter of blood, and hemoglobin concentration in g/L) were recorded at the same time points. The animals were then euthanized by cervical dislocation under general anesthesia (chloral hydrate), and biological material was collected for subsequent studies. Morphometric analysis was performed using G.G. Avtandilov’s grid.

Results: Baclofen and its combination with ethanol led to a statistically significant decrease in oxygenation levels. Red blood cell count and hemoglobin concentration (g/L) remained unchanged. A dynamic complex of pathological changes developed in the lungs of experimental animals, including microcirculation disturbances, thickening of interalveolar septa due to edema, and leukocyte infiltration. Three hours after combined administration of baclofen and ethanol, a statistically significant increase in vessel area was observed. At 4.5 hours, the areas occupied by leukocytes, the ratio of leukocyte area to interalveolar septa area, and the area affected by edema increased significantly. After 24 hours, the leukocyte area, the ratio of leukocyte area to interalveolar septa area, and the edema area further increased.

Conclusion: Combined with chemical-toxicological findings, the data obtained from this study allow for the identification of baclofen poisoning, estimation of the time elapsed since poisoning, and assessment of exposure conditions. Understanding the processes occurring in the lungs following baclofen and ethanol administration may enhance the effectiveness of medical assistance for affected individuals.

About the authors

Olga L. Romanova

Peoples' Friendship University of Russia; Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Federal state budgetary scientific institution "Petrovsky National Research Centre of Surgery"

Author for correspondence.
Email: olgpharm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6356-9251
SPIN-code: 6727-9170

Cand. Sci. (Вiology)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Mikhail L. Blagonravov

Peoples' Friendship University of Russia

Email: blagonravov_ml@pfur.ru
ORCID iD: 0000-0001-7838-0486
SPIN-code: 1050-0527

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Vladimir I. Torshin

Peoples' Friendship University of Russia

Email: vtorshin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3950-8296
SPIN-code: 8602-3159

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Pavel G. Dzhuvalyakov

Peoples' Friendship University of Russia; Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Federal state budgetary scientific institution "Petrovsky National Research Centre of Surgery"

Email: fred197490@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1709-2418
SPIN-code: 5925-7780

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

Evgeniy Kh. Barinov

Peoples' Friendship University of Russia; Russian University of Medicine

Email: ev.barinov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4236-4219
SPIN-code: 2112-4568

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

Anton V. Ershov

The First Sechenov Moscow State Medical University; V.A. Negovsky Research Institute of General Reanimatology of the Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: salavatprof@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5758-8552
SPIN-code: 2059-3248

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Simonova AY, Ilyashenko KK, Klychnikova EV, et al. Parameters of the blood oxidant/antioxidant system in elderly patients with acute poisoning. Obshchaya reanimatologiya = General Reanimatol. 2022;18(3):38–44. EDN: RIJJYL doi: 10.15360/1813-9779-2022-3-38-44
  2. Sinenchenko AG, Batotsyrenov CB, Lodyagin AN, et al. Delirium in acute poisoning with 1,4-butanediol and its correction. Obshchaya reanimatologiya = General Reanimatol. 2021;17(6):42–48. EDN: JFZCOS doi: 10.15360/1813-9779-2021-6-42-48
  3. Świątek G, Tkaczyk R, Radoniewicz-Tchórz A, et al. Baclofen: A great chance or danger ― discussion of poisoning based on research. J Education Health Sport. 2023;45:86–106. doi: 10.12775/JEHS.2023.45.01.006
  4. Drugs.com [Internet]. Baclofen (Monograph) [Medically reviewed by Drugs.com on Jun 10, 2024. Written by ASHP]. Available from: https://www.drugs.com/monograph/baclofen.html. Accessed: 08.02.2024.
  5. Product Information Clofen. TGA eBusiness Services [2017 June 7]. Millers Point, Australia:Alphapharm Pty Limited; 2017. [https://www.ebs.tga.gov.au/ebs/picmi/picmirepository.nsf/pdf?OpenAgent&id=CP-2010-CMI-04976-3] Accessed: 08.02.2024.
  6. TGA eBusiness Services. Australian Product Information Bacthecal. Available from: https://www.ebs.tga.gov.au/ebs/picmi/picmirepository.nsf/pdf?OpenAgent&id=CP-2015-PI-02261-1. Accessed: 08.02.2024.
  7. Chapman RW, Hey JA, Rizzo CA, Bolser DC. GABAB receptors in the lung. Trends Pharmacological Sci. 1993;14(1):26–29. doi: 10.1016/0165-6147(93)90110-6
  8. FDA Full Prescribing Information [Internet]. Gablofen (Baclofen). US Food and Drug Administration, 2021. https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2021/022462s013lbl.pdf. Accessed: 08.02.2024.
  9. McLaughlin MJ, He Y, Brunstrom-Hernandez J, et al. Response in children with cerebral palsy. PMR. 2018;10(3):235–243. doi: 10.1016/j.pmrj.2017.08.441
  10. Navarrete-Opazo A, Gonzalez W, Nahuelhual P. Effectiveness of oral baclofen for spasticity in children with cerebral palsy. Arch Physical Med Rehab. 2016;97(4):604–618. doi: 10.1016/j.apmr.2015.08.417
  11. Lake W, Shah H. Intrathecal baclofen infusion for the treatment of movement disorders. Neurosurg Clin N Am. 2019;30(2): 203–209. doi: 10.1016/j.nec.2018.12.002
  12. Liu J, Wang LN. Baclofen for alcohol withdrawal. Cochrane Database Systematic Rev. 2017;2017(8):CD008502. EDN: YJFAOP doi: 10.1002/14651858.CD008502.pub6
  13. Pierce M, Sutterland A, Beraha EM, et al. Efficacy, tolerability, and safety of low-dose and high-dose baclofen in the treatment of alcohol dependence: A systematic review and meta-analysis. Eur Neuropsychopharmacol. 2018;28(7):795–806. EDN: YJOWLB doi: 10.1016/j.euroneuro.2018.03.017
  14. Agabio R, Sinclair JM, Addolorato G, et al. Baclofen for the treatment of alcohol use disorder: The cagliari statement. Lancet Psychiatry. 2018;5(12):957–960. doi: 10.1016/S2215-0366(18)30303-1
  15. Bareli T, Ahdoot HL, Ben Moshe H, et al. Novel opipramol-baclofen combination alleviates depression and craving and facilitates recovery from substance use disorder: An animal model and a human study. Front Behav Neurosci. 2021;(15):788708. doi: 10.3389/fnbeh.2021.788708
  16. Balerio GN, Rubio MC. Baclofen analgesia: Involvement of the GABAergic system. Pharmacol Res. 2002;46(3):281–286. EDN: BCWRFH doi: 10.1016/s1043-6618(02)00147-0
  17. Moffat AC, Osselton MD, Widdop B. Clarke’s analysis of drugs and poisons. London: Pharmac Press edited; 2020.
  18. Leung NY, Whyte IM, Isbister GK. Baclofen overdose: Defining the spectrum of toxicity. Emerg Med Australas. 2006;18(1):77–82. doi: 10.1111/j.1742-6723.2006.00805.x
  19. Beraha E, Bodewits P, van den Brink W, Wiers R. Speaking fluently with baclofen. BMJ Case Reports. 2017;2017:bcr2016218714. doi: 10.1136/bcr-2016-218714
  20. Katyal R, Samkutty D, Muzammil SM, Saucedo S. Baclofen toxicity presenting as myoclonic status epilepticus. Neurol Clin Pract. 2019;9(6):516–518. doi: 10.1212/CPJ.0000000000000686
  21. Wolf ME, Mosnaim AD. Baclofen-induced manic symptoms: Case report and systematic review. Psychosomatics. 2017;58(1):94. doi: 10.1016/j.psym.2016.08.004
  22. Ryu HU, Kim JH, Shin BS, Kang HG. Serial electroencephalography changes in low-dose baclofen intoxication. QUIMS. 2023;13(10):7404–7409. doi: 10.21037/qims-23-630
  23. Mikhaylov AY, Berezina IY, Potskhveriya MM, Sumsky LI. Electroencephalography showing dying brain in a patient with acute baclofen poisoning. Zhurnal im. N.V. Sklifosovskogo "Neotlozhnaya meditsinskaya pomoshch" = Sklifosovsky J Emergency Med Care. 2017;6(4):371–375. EDN: YLJKIK doi: 10.23934/2223-9022-2017-6-4-371-375
  24. Charifou Y, Martinet O, Jabot J, et al. Baclofen intoxication cases in an intensive care unit. Anaesth Crit Care Pain Med. 2016;35(2):169–170. doi: 10.1016/j.accpm.2015.10.003
  25. De Marcellus C, le Bot S, Decleves X, et al. Report of severe accidental baclofen intoxication in a healthy 4-year-old boy and review of the literature. Arch Pediatr. 2019;26(8): 475–478. doi: 10.1016/j.arcped.2019.10.003
  26. Drevin G, Briet M, Ghamrawi S, et al. Baclofen overdose following recreational use in adolescents and young adults: A case report and review of the literature. Forensic Sci Int. 2020;316:110541. doi: 10.1016/j.forsciint.2020.110541
  27. Pelerin JM, Fristot L, Gibaja V, et al. Non-medical use of baclofen: A case series and review of the literature. Therapies. 2023:78(6):615–637. EDN: QFSPYU doi: 10.1016/j.therap.2023.02.007
  28. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and the Councilof the European Union on the Protection of Animals used for scientific purposes. Saint Petersburg: Rus-LASA NP Association of Specialists Working with Laboratory Animals; 2012. 48 р. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32010L0063. Accessed: 08.02.2024.
  29. Bavrina AP. Modern rules for the use of descriptive statistics methods in biomedical research. Med Almanac. 2020;(2):95–104. EDN: UCVXIX
  30. Mizuta K, Xu D, Pan Y, et al. GABAA receptors are expressed and facilitate relaxation in airway smooth muscle. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2008;294(6):1206–1216. doi: 10.1152/ajplung.00287.2007

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Rat lung (baclofen, 3 hours): thickening of the interalveolar septa and their infiltration by segmented leukocytes (arrow). Hematoxylin and eosin staining, ×200.

Download (282KB)
3. Fig. 2. Rat lung (baclofen and ethanol, 3 hours): desquamated epithelium in the bronchial lumen (arrow). Hematoxylin and eosin staining, ×200.

Download (215KB)
4. Fig. 3. Rat lung (baclofen and ethanol, 4.5 hours): thickening of the interalveolar septa (red arrow), infiltration of the interalveolar septa by segmented leukocytes (green arrow), sludge phenomenon (yellow arrow). Hematoxylin and eosin staining, ×200.

Download (207KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».