Akute intermittierende Hypoxie bei traumatischer Hirnverletzung (AIH)

Der Zweck dieser Studie ist es festzustellen, ob die Anwendung von akuter intermittierender Hypoxie (AIH) bei medizinisch stabilen Patienten mit chronischem Schädel-Hirn-Trauma (TBI) sicher ist. Es gibt Hinweise darauf, dass AIH die Neuroplastizität des Zentralnervensystems (ZNS) fördert. AIH stimuliert sauerstoffempfindliche serotonerge Neuronen im Raphe-Nucleus des Hirnstamms, was zur Freisetzung von Serotonin in verschiedene Regionen des ZNS führt. Diese Freisetzung führt zur Aktivierung von Serotoninrezeptoren auf oder in der Nähe von kortikalen Neuronen und zu einer erhöhten Synthese mehrerer trophischer Faktoren, einschließlich des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors, des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors und des Erythropoietins. Diese Aktionen beeinflussen auch die Funktion von Neurotransmittern wie GABA. Eine stärkere Expression von Wachstumsfaktoren im Gehirn erleichtert die Neuroplastizität, indem sie die synaptische Stärke, die Erregbarkeit von kortikalen Neuronen und Interneuronen sowie die Konnektivität von Intra- und Interhirnregionen erhöht. Zu beachten ist, dass Hypoxie-induzierte Neuroplastizität nur bei akuter intermittierender Exposition auftritt, aber nicht durch kontinuierliche Hypoxie derselben Dauer hervorgerufen wird. Kann AIH TBI-Patienten sicher verabreicht werden? Die überwiegende Anzahl früherer Tier- und Menschenbeweise deutet darauf hin, dass tägliche Episoden leichter AIH wichtige Sicherheitsparameter wie Ruheblutdruck, arterieller Druck, Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität, Herzleistung oder kognitive Funktion nicht negativ beeinflussen. Bisher waren AIH-Protokolle, die eine vorteilhafte Neuroplastizität induzieren, ohne pathologische Folgen auszulösen, auf kurze Episoden mäßiger Hypoxie mit einer niedrigen Zyklenzahl beschränkt, wie z. B. 15 x 90 Sekunden lange Episoden mit 10 % eingeatmetem Sauerstoff. Jüngste Studien an Menschen mit chronischer Rückenmarksverletzung und Schlaganfall haben gezeigt, dass diese bescheidenen AIH-Episoden, die an fünf aufeinanderfolgenden Tagen wiederholt werden, ohne pathologische Folgen sicher toleriert werden können. Eine weitere kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass selbst ein 4-wöchiges Protokoll mit moderater täglicher AIH (Zyklus 9 %/21 % Sauerstoff alle 1,5 Minuten, 15 Zyklen pro Tag, für 4 Wochen) keine nachteiligen medizinischen Folgen oder kognitiven Beeinträchtigungen hervorruft. Somit deuten die kumulativen Beweise darauf hin, dass repetitive AIH sicher verwendet werden kann, um zu untersuchen, ob sie die neurologische Verhaltensfunktion bei TBI-Patienten ohne nachteilige Auswirkungen verbessern kann. In dieser Studie werden wir 16 Patienten an vier verschiedenen Tagen, verteilt über zwei bis vier Wochen, eine milde AIH verabreichen, beginnend mit einer normalen Sauerstoffkonzentration (Ziel-SpO2 von 98 %) und dann die Sauerstoffkonzentrationen über die nächsten drei Sitzungen schrittweise reduzieren (auf 93 %, 87 % und 82 %). Unser primäres Ziel ist es festzustellen, ob es sicher ist, chronischen SHT-Patienten mit anhaltenden funktionellen Beeinträchtigungen, die aber klinisch stabil sind, eine milde AIH zu verabreichen. Als sekundäres Ziel dieser Studie werden wir beurteilen, ob eine milde AIH-Verabreichung nach der Sitzung oder kumulative Auswirkungen nach der Studie auf Gedächtnis und Kognition, kortikale Aktivierung, wie durch transkranielle Einzelpuls-Magnetstimulation bewertet, oder ob die Gehirnarchitektur vor der Studie wirkt oder funktionelle Konnektivität, wie sie durch strukturelle und funktionelle Magnetresonanztomographie im Ruhezustand nachgewiesen wird, sagt eine Reaktion auf AIH voraus. Wenn in dieser Studie keine nachteiligen Auswirkungen auf milde AIH beobachtet werden, könnten klinische Studien mit milder AIH allein oder in Verbindung mit neurobehavioralen Therapien bewerten, ob AIH die Verbesserung der funktionellen Leistung nach TBI erleichtert.