Verbesserung der Beatmungskapazität bei Patienten mit chronisch hochgradiger Rückenmarksverletzung

Chemorezeptives regulatorisches Feedback ist entscheidend für eine präzise Beatmungskontrolle, insbesondere während des Trainings. Personen mit hochgradiger Rückenmarksverletzung haben jedoch einen reduzierten chemorezeptiven Atemantrieb. Studien haben einen geringeren Anstieg des Atemminutenvolumens und des Munddrucks während Hyperkapnie bei Patienten mit Tetraplegie gezeigt. Eher periphere Faktoren als zentrale Faktoren scheinen die Reduktion der Beatmungsreaktion auf Hyperkapnie zu verursachen. Dieser reduzierte Atemantrieb kann funktionelle Auswirkungen auf die körperliche Beatmung bei Patienten mit hochgradiger Rückenmarksverletzung haben, und die Verbesserung des Atemantriebs kann die körperliche Beatmung bei hochgradiger Rückenmarksverletzung verbessern.

Derzeit gibt es keine Behandlungen zur Überwindung dieser funktionellen Defizite, die sich auf die tägliche Aktivität und die übungsbasierte Rehabilitationsregeneration auswirken. Frühere Arbeiten an einem SCI-Tiermodell haben jedoch herausgefunden, dass ein Serotonin-Agonist die Atmungsreaktionen auf Kohlendioxid deutlich erhöht. Die Behandlung mit einem Serotonin-5HT1A-Agonisten verbesserte den Atmungsantrieb sowohl nach akuten als auch nach chronischen Rückenmarksverletzungen bei Ratten. Ein möglicher Mechanismus ist eine erhöhte Erregbarkeit der ventralen Motoneuronen, die die Rückenmarksverletzung überlebt haben. 5-HT1A-Rezeptoren existieren auf diesen Neuronen, und wenn sie aktiviert werden, verstärken sie den exzitatorischen Output. Ein weiterer Mechanismus liegt in den Afferenzen der Interkostal- und Bauchmuskeln, die die Neuronen der supraspinalen Atmungsgruppe im Hirnstamm und die motorische Ausgabe an die Atemmuskulatur beeinflussen. Daher können Serotonin-Agonisten auf Nervenbahnen im Rückenmark einwirken, die für die Übertragung afferenter Informationen von den Interkostalmuskeln zu den supraspinalen Zentren verantwortlich sind. Schließlich können 5-HT1A-Rezeptoren auch an der funktionellen Plastizität neuraler Atemwege beteiligt sein, insbesondere an der Aktivität des ipsilateralen Zwerchfellnervs. Die Hochregulierung von 5-HT1A-Rezeptoren aufgrund von Denervationssupersensitivität könnte aufgrund des Verlusts des absteigenden Inputs zu einer postsynaptischen Hyperreaktivität führen.

BuSpar/Buspiron ist ein Serotonin-5HT1A-Agonist und wird beim Menschen als Anxiolytikum eingesetzt. Es verursacht keine Sedierung, hat minimale Auswirkungen auf die psychomotorische Leistung oder Kognition und hat eine niedrige Schwelle für Missbrauchspotenzial oder Abhängigkeitshaftung. Frühere Studien haben gezeigt, dass Buspirone gut verträglich ist. Es wurde sicher bei Rückenmarksverletzungen eingesetzt, jedoch nicht für Atemwegszwecke. (Obwohl derzeit eine klinische Studie läuft: Role of Enhancing Serotonin Receptors Activity for Sleep Apnoe Treatment in Patients with SCI.) Buspiron wurde jedoch bis zu 60 mg täglich zur Behandlung von Atemrhythmusstörungen bei Multipler Sklerose, Hirntumoren und Hirnstamminfarkten eingesetzt. Interessanterweise wurde bei Patienten mit COPD nach einer 14-tägigen oralen Verabreichung von Buspiron (20 mg) eine Verbesserung von Angstzuständen und Depressionen sowie eine erhöhte Belastungstoleranz mit geringeren Empfindungen von Dyspnoe festgestellt. Daher kann Buspiron eine Behandlung zur Verbesserung des hyperkapnischen Atemantriebs bieten. Angesichts der Tatsache, dass die orale Verabreichung von 30 mg zu maximalen Plasmaspiegeln nach einer Stunde führt und die durchschnittliche Eliminationshalbwertszeit etwa 2 bis 3 Stunden beträgt, ist Buspiron ein attraktiver und sicherer Ansatz zur Erforschung der Fähigkeit, die Atemreaktionen auf körperliche Betätigung und/oder Hyperkapnie zu verbessern Exposition bei Personen mit hochgradiger Rückenmarksverletzung, die die Atemkapazität einschränkt.