Ferninfrarottherapie bei AV-Fistelfluss, Endothelfunktion und Echokardiographie bei ESRD-Patienten

Für Patienten mit einer Nierenerkrankung im Endstadium, die eine Hämodialyse (HD)-Behandlung erhalten, ist ein gut funktionierender Gefäßzugang notwendig, um eine adäquate Dialyse zu erreichen und die Lebensqualität zu verbessern. Unter mehreren Arten des Gefäßzugangs ist das langfristige technische Überleben am besten für die native arteriovenöse Fistel (AVF), die mehr als 80 % des Gefäßzugangs bei Huntington-Patienten in Taiwan ausmacht. Gefäßzugangskomplikationen machten etwa 20 % der Krankenhauseinweisungen von Huntington-Patienten in den Vereinigten Staaten aus und kosteten jährlich 1 Milliarde US-Dollar (1). Eine Fehlfunktion des Gefäßzugangs zeigt sich in der Regel durch eine unzureichende Durchblutung aufgrund einer Stenose oder Thrombose des venösen Ausflusstrakts (2). Etwa 80–85 % der AV-Zugangsinsuffizienzen gehen auf AV-Zugangsthrombosen zurück, davon mehr als 80 % auf AVF-Stenosen (3). Ein Zugangsfluss (Qa) von weniger als 500 ml/min war mit einem erhöhten Risiko eines Zugangsversagens verbunden und prädiktiv für eine schlechtere nicht assistierte Durchgängigkeit der nativen AVF (4). Die pathologischen Merkmale der Stenose des Gefäßzugangs bestehen aus Intimahyperplasie; Proliferation von glatten Muskelzellen in der Media mit anschließender Migration zur Intima und übermäßige Akkumulation von extrazellulärer Matrix (5). Trotz der oben genannten Befunde liegen nur wenige Informationen darüber vor, wie die Stenosen des Gefäßzugangs bei Huntington-Patienten wirksam verhindert werden können.

Infrarotstrahlung ist eine unsichtbare elektromagnetische Welle mit einer längeren Wellenlänge als das sichtbare Licht. Je nach Wellenlängenunterschied kann Infrarotstrahlung in drei Kategorien eingeteilt werden: Nahinfrarotstrahlung (0,8–1,5 μm), Mittelinfrarotstrahlung (1,5–5,6 μm) und Ferninfrarotstrahlung (FIR) (5,6–1000 μm). (6). Infrarotstrahlung überträgt Energie, die von Thermorezeptoren in der umgebenden Haut als Wärme wahrgenommen wird (7). Die Anwendung von FIR-Strahlung umfasst die Lebensmittelkonservierung (8) und die Gesundheitsförderung (9-10). Tierstudien zeigten auch, dass FIR die Durchblutung der Haut verbessert(11-12), was zur Verwendung von FIR bei der Behandlung von ischämischen Läsionen und Nekrosen von Hautgewebe aufgrund von Traumata, Diabetes mellitus und peripherer arterieller Verschlusskrankheit führte. Darüber hinaus weisen einige Studien darauf hin, dass die FIR-Therapie die Endothelfunktion verbessern und die Häufigkeit einiger kardiovaskulärer Erkrankungen verringern kann (13-15). Die thermische Wirkung von FIR führt zu einer Vasodilatation und kann den Zugangsfluss der AV-Fistel erhöhen. Nach dem Bericht von Vaupel et al. kann die Temperatur in 10 mm Gewebetiefe auf bis zu 4 °C erhöht werden (16). Darüber hinaus kann die Infrarottherapie eine mehrfache Energieübertragung bis zu einer Tiefe von 2-3 cm in das subkutane Gewebe ermöglichen, ohne die Haut wie ungefilterte Wärmestrahlung zu reizen oder zu überhitzen (17). Die Hauttemperatur stieg während der Behandlung mit FIR für 30 bis 60 Minuten stetig auf ein Plateau um 38–39 °C an, solange der Abstand zwischen der Keramikplatte und der Haut mehr als 20 cm betrug (11). Daher kann die Infrarottherapie frei von den Nachteilen oder Nebenwirkungen (wie Verbrennungsverletzungen, Infektionen, Risiko eines Zugangsversagens oder verlängerter Blutung aus der vorherigen Venenpunktionsstelle) einiger traditioneller Methoden der Wärmetherapie sein.

Zusätzlich zum thermischen Effekt wurde in der Literatur über drei mögliche nichtthermische Effekte der Infrarottherapie berichtet, darunter (1) Verbesserung der Endothelfunktion, (2) Hemmung der Intimahyperplasie und (3) Verringerung von oxidativem Stress. FIR kann die Endothelfunktion verbessern, was nicht nur in Tierversuchen (11,12,14), sondern auch in einer klinischen Studie (13) beobachtet wurde. Yuet al. legen nahe, dass die vorteilhafte Wirkung der FIR-Therapie auf die Durchblutung der Haut mit dem L-Arginin/NO-Signalweg zusammenhängen könnte (11). Akasaki et al. fanden heraus, dass eine wiederholte FIR-Therapie die eNOS-Expression hochregulieren und die Angiogenese in einem Apolipoprotein-E-defizienten Mausmodell mit einseitiger Ischämie der Hinterbeine steigern konnte (12). Darüber hinaus haben Ikeda et al. berichteten, dass eine 4-wöchige Saunatherapie die Serumnitratkonzentrationen sowie die Expression von mRNA und Protein von eNOS in den Aorten von TO-2-Hamstern signifikant erhöhte (14). Darüber hinaus haben Imamura et al. zeigten, dass eine zweiwöchige wiederholte Saunatherapie die vaskuläre Endothelfunktion signifikant verbesserte, was bei Patienten mit koronaren Risikofaktoren zu einem Anstieg der flussvermittelten endothelabhängigen Dilatation der A. brachialis von 4 % auf 5,8 % führte (13).

Zusätzlich zur Verbesserung der eNOS-Expression haben Kipshidze et al. fanden heraus, dass die nicht-ablative Infrarotlaser (NIL)-Therapie die neointimale Hyperplasie nach PTCA bei mit Cholesterin gefütterten Kaninchen für bis zu 60 Tage hemmte (18). Laut ihrem Bericht verringerten die nicht-ablativen Dosen von NIL das Wachstum von vaskulären glatten Muskelzellen (VSMC), aber sie verringerten nicht die Wachstumsrate von Endothelzellen. Da die Proliferation von VSMCs in den Medien ein wichtiger pathologischer Befund der Gefäßwand von Huntington-Patienten mit Gefäßzugangsstenose ist (5), kann die Verlangsamung des Wachstums von VSMCs die Häufigkeit von Zugangsstenosen verringern. Nach dem Bericht von Masuda et al. (19) waren der systolische Blutdruck und die erhöhten 8-epi-Prostaglandin-F2α-Spiegel im Urin bei den Patienten, die zwei Wochen lang eine FIR-Trockensauna für 45 Minuten pro Tag erhielten, signifikant niedriger. F2-Isoprostane, nämlich 8-epi-Prostaglandin F2α, sind chemisch stabile Produkte der Lipidperoxidation, und der Gehalt wurde als zuverlässiger Marker für oxidativen Stress in vivo vorgeschlagen (20). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine wiederholte Saunatherapie oxidativen Stress reduzieren kann, was zu einem Schutz vor dem Fortschreiten und den Komplikationen der Arteriosklerose führt. Da Huntington-Patienten auch starkem oxidativem Stress ausgesetzt sind, sowohl durch den inneren urämischen Status als auch durch die äußere Huntington-Technologie, kann die Anwendung der FIR-Therapie als alternative therapeutische Modalität zur Verringerung des oxidativen Stresses in Betracht gezogen werden.

Nakhoulet al. haben eine hohe Inzidenz von ungeklärter pulmonaler Hypertonie (PHT) bei Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz (ESRD) unter chronischer Hämodialyse (HD)-Therapie über arteriovenösen (A-V) Zugang gezeigt [21]. Der Pulmonalarteriendruck (PAP) wurde mittels Doppler-Echokardiographie bewertet. Die Spiegel von ET-1 und NO-Metaboliten im Plasma wurden vor und nach dem HD-Verfahren bestimmt und zwischen Untergruppen von Patienten mit und ohne PHT verglichen. Von 42 untersuchten Huntington-Patienten hatten 20 Patienten (48 %) einen höheren PHT (PAP = 46 +/- 2 mmHg), während der Rest einen normalen PAP (29 +/- 1 mmHg) (p < 0,0001) hatte. Im Vergleich zu HD-Patienten ohne PHT hatten HD-Patienten mit PHT ein höheres Herzzeitvolumen (6,0 +/- 1,2 gegenüber 5,2 +/- 0,9 l/min, P < 0,034), ähnliche Plasma-ET-1-Spiegel (1,6 +/- 0,7 vs. 2,4 +/- 0,8 fmol/ml), niedrigere basale Plasmaspiegel von NO2 + NO3 (14,3 +/- 2,3 μM gegenüber 24,2 +/- 5,2 μM, P < 0,05) und einen geringeren HD-induzierten Anstieg der Plasma-NO-Metaboliten (von 14,3 +/- 2,3 auf 39,9 +/- 11,4 microM, P <0,007 vs. von 24,2 +/- 5,2 bis 77,1 +/- 9,6 μM, P<0,0001). Der vorübergehende Verschluss des AV-Zugangs durch ein Blutdruckmessgerät bei acht Patienten mit PHT führte zu einer vorübergehenden Abnahme des CO (von 6,4 +/- 0,6 auf 5,3 +/- 0,5 l/min, P = 0,18) und des systolischen PAP (von 47,2 +/- -3,8 bis 34,6 +/-2,8 mmHg, P<0,028). Zusammenfassend zeigte ihre Studie eine hohe Prävalenz von PHT bei Patienten mit ESRD bei chronischer Huntington-Krankheit über eine chirurgische AV-Fistel. Angesichts der vasodilatatorischen und antimitogenen Eigenschaften von NO ist es möglich, dass die abgeschwächte basale und HD-induzierte NO-Produktion bei Patienten mit PHT zum erhöhten Lungengefäßtonus beiträgt. Darüber hinaus weist die teilweise Wiederherstellung von normalem PAP und CO bei Huntington-Patienten, die sich entweder einem temporalen AV-Shunt-Verschluss oder einer erfolgreichen Transplantation unterzogen hatten, darauf hin, dass ein übermäßiger pulmonaler Blutfluss an der Pathogenese der Krankheit beteiligt ist.

Bedeutung dieser Studie:

Eine AV-Fistel kann einen erheblichen Einfluss auf die Herzfunktion und die echokardiographischen Parameter haben. Es wurde gezeigt, dass FIR den Zugangsfluss von AV-Fisteln bei Patienten mit vorherrschender Huntington-Krankheit erhöht. Seine Rolle bei neu geschaffenen AV-Fisteln ist jedoch nicht bekannt. Diese Studie wird die Wirkung der FIR-Therapie auf echokardiographische Parameter, den Zugangsfluss von AVF und die Endothelfunktion bei Patienten mit Nierenerkrankungen im Endstadium aufzeigen. Wenn die FIR-Therapie bei ESRD-Patienten mit einer vorteilhaften hämodynamischen Wirkung verbunden ist, kann sie als therapeutische Modalität zur Verbesserung der Endothelfunktion und der Herzleistung bei ESRD-Patienten in Betracht gezogen werden.