Estrés nitrosativo/oxidativo cerebral en la hemorragia subaracnoidea por aneurisma (NOX2)

ANTECEDENTES:

La hemorragia subaracnoidea (HSA) por aneurisma conlleva una alta morbimortalidad. Esto se debe en gran parte al desarrollo de una lesión cerebral secundaria, incluida la isquemia cerebral retardada (DCI, por sus siglas en inglés), que afecta al 30 % de los supervivientes iniciales. Los mecanismos detrás de la lesión cerebral secundaria después de la HSA no se conocen por completo.

El óxido nítrico (NO) es un potente vasodilatador endógeno producido a partir de la arginina por la enzima óxido nítrico sintasa (NOS), que existe en tres isoformas: NOS endotelial, neuronal e inducible (eNOS, nNOS e iNOS). En condiciones de inflamación y estrés oxidativo, los radicales libres pueden reaccionar con el NO para formar peroxinitrito (ONOO-), que es altamente reactivo y puede dañar directamente macromoléculas biológicas como lípidos y proteínas. Este fenómeno, es decir, una mayor producción de especies reactivas de nitrógeno que potencialmente conducen a daño celular, se denomina estrés nitrosativo.

Se cree ampliamente que el estrés oxidativo/nitrosativo y las alteraciones asociadas en el metabolismo del NO están involucrados en el desarrollo de la lesión cerebral secundaria después de la HSA, pero el papel exacto de estos mecanismos aún no se conoce por completo. Mientras que algunos autores creen que la disfunción de NOS y la baja biodisponibilidad de NO resultante es una causa importante de lesión cerebral secundaria (y un mecanismo clave detrás de DCI), otros argumentan que una sobreproducción de NO mediada por iNOS es una respuesta desadaptativa que conduce a una lesión tisular agravada debido a estrés nitrosativo.

El intercambio transcerebral (es decir, arterial a venoso yugular) de metabolitos de NO y su interrelación con el estrés oxidativo nunca se ha estudiado en pacientes con SAH. Los investigadores plantean la hipótesis de que la HSA está asociada con una reducción inicial en la biodisponibilidad cerebrovascular de NO debido a la eliminación de los radicales libres. Esto podría contribuir a un círculo vicioso, en el que el aumento resultante de la resistencia microvascular, la hipoperfusión cerebral y la hipoxia del tejido cerebral aumenta aún más la producción de radicales libres y el agotamiento de NO, lo que finalmente conduce a una lesión cerebral isquémica y un resultado deficiente.

HIPÓTESIS:

El presente estudio exploratorio caracterizará el intercambio transcerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y metabolitos de NO durante la fase temprana después de la HSA en comparación con voluntarios sanos. Además, examinará la influencia de estas alteraciones en los índices de isquemia cerebral y disfunción metabólica evaluada mediante neuromonitorización multimodal, y la influencia de los cambios inducidos en la tensión arterial de oxígeno (PaO2). Los investigadores plantean la hipótesis de que:

1. Los pacientes tendrán una mayor salida cerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y una menor biodisponibilidad cerebrovascular de NO en comparación con los controles sanos.
2. Los pacientes con HSA exhibirán una disminución progresiva en la liberación transcerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y un aumento correspondiente en la biodisponibilidad cerebrovascular de NO en los días posteriores al ictus.
3. Una mayor gravedad clínica de la HAS se asociará con una mayor liberación transcerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y una menor biodisponibilidad cerebrovascular de NO.
4. Una menor tensión de oxígeno en el tejido cerebral (PbtO2) y una mayor carga de hipoxia en el tejido cerebral (definida como el porcentaje de tiempo de monitorización con una PbtO2 < 20 mmHg) se asociarán con una mayor salida cerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y una menor biodisponibilidad cerebral de NO.
5. Un mayor cociente lactato/piruvato del microdializado y una mayor carga de crisis metabólica cerebral (definida como el porcentaje de tiempo de seguimiento con un cociente lactato/piruvato > 40 y una concentración de glucosa < 0,7 mmol/l) se asociarán a un mayor eflujo cerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y una menor biodisponibilidad cerebral de NO.
6. La hipoxia leve inducida se asociará con un aumento de la liberación transcerebral de marcadores de estrés oxidativo/nitrosativo y una reducción de la biodisponibilidad cerebrovascular de NO en comparación con la línea de base, mientras que la hiperoxia leve inducida tendrá el efecto contrario.

Con fines exploratorios, también tomaremos muestras de líquido cefalorraquídeo (LCR) en pacientes con un drenaje ventricular externo y exceso de microdializado cerebral cuando esté disponible.

MÉTODOS:

El estudio es un estudio fisiológico prospectivo que incluirá pacientes con HSA ingresados ​​en la Unidad de Cuidados Neurointensivos (UCIN) de Rigshospitalet. La inclusión de pacientes continuará hasta que hayamos obtenido datos completos sobre 20 pacientes en el subestudio de intervención (ver a continuación), o hasta el 1 de abril de 2024, momento en el que se detendrá la inclusión y los datos se analizarán independientemente del número de pacientes incluidos. . Además, se incluirán 12 sujetos sanos para que sirvan como grupo de control.

Realización práctica del estudio, pacientes:

A los pacientes se les insertará un catéter arterial poco después de la admisión como parte de la atención de rutina. Además, tan pronto como sea posible después de asegurar el aneurisma, se insertará un catéter venoso yugular interno retrógrado (catéter RJV) para tomar muestras de sangre venosa cerebral. Los parámetros vitales se monitorearán de acuerdo con la práctica estándar en la UCIN, y los pacientes se someterán a un neuromonitoreo multimodal continuo de la presión intracraneal (ICP), PbtO2 y el metabolismo cerebral (microdiálisis cerebral). Durante las intervenciones, se utilizará la ecografía Doppler transcraneal (TCD) para determinar la velocidad media del flujo de la arteria cerebral media como medida sustituta del flujo sanguíneo cerebral. El estudio consistirá en un subestudio de observación y otro de intervención, que se describen individualmente a continuación.

Subestudio observacional: se extraerán muestras de sangre pareadas (es decir, muestras de sangre simultáneas de los catéteres arteriales y de la RJV) 1) inmediatamente después de la colocación del catéter de la RJV (esperado: día 0-2 después de la admisión), 2) durante las intervenciones (ver a continuación) , y 3) poco antes de retirar el catéter de VJR (previsto: día 3-6 después del ingreso). Además de la muestra de sangre, los pacientes con un drenaje ventricular externo existente se someterán a una muestra de LCR y los pacientes con un catéter de microdiálisis cerebral se someterán a una muestra del exceso de microdiálisis con fines exploratorios.

Subestudio de intervención: Se inducirá hipoxia e hiperoxia leves en un orden aleatorio cambiando la configuración del ventilador (la fracción de oxígeno inspirado), con el objetivo de una PaO2 de 9-10 kPa para hipoxia leve y 13-14 kPa para hiperoxia leve (estándar). objetivo de tratamiento: 10-12 kPa). Se extraerán muestras de sangre al inicio (normoxia) y después de 60 minutos de cada intervención (3 muestras de sangre pareadas en total).

Realización práctica del estudio, controles sanos:

Los experimentos en sujetos sanos se llevarán a cabo en la UCIN. La instrumentación y la monitorización son similares a las descritas anteriormente: se insertará un catéter arterial y RJV, y los sujetos se someterán a una monitorización TCD como índice del flujo sanguíneo cerebral además de la monitorización cardiorrespiratoria estándar.

Después de la instrumentación y un breve período de descanso, se realizará una evaluación inicial, después de la cual los sujetos se someterán a intervenciones en un orden aleatorio: se inducirá hipo e hiperoxia usando una máscara ajustada conectada a una válvula de no reinhalación, una válvula de retención final. monitor de CO2 de las mareas y un depósito alimentado a través de cilindros de gas comprimido. Se titulará la fracción de oxígeno inspirado, con el objetivo de una PaO2 de 9-10 kPa para hipoxia leve y de 13-14 kPa para hiperoxia leve. Además, los sujetos sanos se someterán a una tercera intervención en la que se aumentará la fracción de oxígeno inspirado a 100%. La isocapnia se asegurará añadiendo CO2 al aire inspirado ad hoc. Se extraerán muestras de sangre al inicio (normoxia) y después de 60 minutos de hipoxia leve, 60 minutos de hiperoxia leve y 60 minutos de "hiperoxia severa".

ANÁLISIS BIOQUÍMICOS:

En cada punto de muestreo, se analizará inmediatamente una pequeña cantidad de sangre para determinar los niveles de gases en sangre y el estado ácido-base. Las muestras biológicas restantes se centrifugarán, se dividirán en alícuotas y se almacenarán a -80 °C hasta su análisis.

Las muestras de sangre se analizarán para los siguientes marcadores de estrés oxidativo: el radical ascorbato, los hidroperóxidos lipídicos, la mieloperoxidasa y los antioxidantes glutatión, α/γ-tocoferol, α/β-caroteno, retinol y licopeno.

Se determinarán los siguientes metabolitos de NO: concentración total de NO en plasma (nitrato (NO3-) + nitrito (NO2-) + S-nitrosotioles (RSNO)) y NO total unido a glóbulos rojos (nitrito (NO2-) + nitrosilhemoglobina (HbNO) ) + S-nitrosohemoglobina (HbSNO)). Además, se determinará la 3-nitrotirosina como marcador sustituto del peroxinitrito.

Se determinarán los siguientes biomarcadores de lesión de la unidad neurovascular: S100ß, proteína ácida fibrilar glial, enolasa específica de neurona, hidrolasa L1 carboxi-terminal de ubiquitina, cadena ligera de neurofilamento y tau total.