Effet du nitroprussiate de sodium sur le flux sanguin cérébral

Contexte L'autorégulation cérébrale est généralement considérée pour maintenir le débit sanguin cérébral (DSC) si la pression artérielle moyenne (PAM) est comprise entre 60 et 150 mmHg. Pourtant, il est controversé de savoir s'il existe un plateau pour le CBF. Ainsi, la vitesse du sang de l'artère cérébrale moyenne (MCA Vmean), en tant qu'indice de CBF, est affectée par les modifications pharmacologiques de la MAP entre environ 40 et 125 mmHg. En revanche, le débit sanguin de l'artère carotide interne n'est pas affecté par une diminution modérée de la pression artérielle.

Le cerveau est alimenté par les artères carotides internes et vertébrales qui ont une régulation différente avec une réactivité au CO2 plus élevée et une réduction orthostatique plus importante pour la carotide interne que pour l'artère vertébrale. La régulation différente des deux artères peut refléter une innervation sympathique plus élevée des artères qui proviennent de l'artère carotide interne que celles de l'artère vertébrale. L'artère carotide interne peut contribuer à l'autorégulation cérébrale lorsque le vaisseau se dilate lors d'une diminution modérée de la PAM tandis que le flux sanguin de l'artère carotide interne est maintenu. La tension artérielle en CO2 (PaCO2) est un régulateur important du DSC et le maintien du volume sanguin central et du débit cardiaque est également important pour la régulation du DSC. Dans la présente étude, le débit sanguin de la carotide interne et de l'artère vertébrale est évalué à l'aide d'une échographie duplex chez 20 hommes en bonne santé lorsque la PAM est réduite par le nitroprussiate de sodium, un puissant vasodilatateur de courte durée.

Objectif Le but de l'étude est d'évaluer si le DSC est affecté par des réductions de 20 % et 40 % de MAP par le nitroprussiate de sodium. La réactivité au CO2 des artères carotides internes et vertébrales est évaluée afin de contrôler l'hyperventilation pendant l'hypotension induite par le nitroprussiate de sodium. En outre, l'étude évaluera si les modifications du débit sanguin de la carotide interne et de l'artère vertébrale par une réduction de 40 % de la PAM sont différentes et si les artères ont une réactivité différente au CO2. Enfin, l'étude évaluera si la pente de la régression linéaire du CBF et du MAP est plus élevée pour les évaluations lorsque le MAP est réduit de 40 % et de 20 % que celle des évaluations au départ et lorsque le MAP est réduit de 20 %.

Hypothèses

• La réduction de 40 % de la MAP induite par le nitroprussiate de sodium réduit le CBF
• La réduction de 20 % de la MAP induite par le nitroprussiate de sodium réduit le CBF
• La réduction de 40 % de la PAM induite par le nitroprussiate de sodium entraîne une réduction relative plus importante du débit sanguin de l'artère carotide interne que celle de l'artère vertébrale
• La réactivité au CO2 de l'artère carotide interne est supérieure à celle de l'artère vertébrale
• La pente de régression linéaire de la MAP et du CBF aux évaluations lorsque la MAP est réduite de 20 % et de 40 % par le nitroprussiate de sodium est supérieure à celle des évaluations à l'inclusion et lorsque la MAP est réduite de 20 %

Méthodes L'étude comprendra 20 hommes en bonne santé. L'expérience dure environ trois heures et le sujet doit être à jeun depuis au moins 4 heures, s'être abstenu d'alcool et de caféine pendant 12 heures et faire de l'exercice rigoureux pendant 24 heures. Avant le début de l'expérience, les artères carotides et vertébrales internes sont évaluées et dans le cas où les vaisseaux ne peuvent pas être visualisés, par ex. en raison d'une bifurcation carotidienne élevée, le sujet ne pourra pas participer à l'étude. Le sujet reste en décubitus dorsal tout au long de l'étude.

Mesures Un cathéter est placé dans l'artère radiale ou brachiale sur le bras non dominant pour l'évaluation des variables de pression artérielle et de gaz. Le volume total de sang prélevé est inférieur à 25 ml. Une longue ligne est placée dans une veine cubitale et avancée jusqu'à la veine sous-clavière pour la perfusion de nitroprussiate de sodium. La mesure de la pression artérielle est utilisée pour l'évaluation du volume d'éjection systolique, du débit cardiaque et de la résistance périphérique totale par une analyse modifiée du contour du pouls. La fréquence cardiaque est évaluée par la dérivation II de l'électrocardiogramme. L'oxygénation de la peau du front et le flux sanguin sont évalués près de la racine des cheveux à l'aide de la débitmétrie laser Doppler avec un capteur d'oxygénation intégré à une profondeur de 1 à 2 mm dans une zone d'environ 9 mm ^ 2. L'oxygénation des muscles cérébraux et biceps est évaluée par spectroscopie dans le proche infrarouge. Le Doppler transcrânien est utilisé pour évaluer la MCA Vmean. À un diamètre constant du MCA, les changements de vitesse du sang reflètent ceux du CBF régional, mais le diamètre peut être affecté par les changements de MAP et de PaCO2.

Les modifications du volume sanguin central sont évaluées en enregistrant l'admission électrique thoracique. L'hémodynamique centrale, la MCA Vmean, l'électrocardiogramme, l'oxygénation cutanée et le flux sanguin sont enregistrés à 100 hertz, l'oxygénation cérébrale et musculaire est enregistrée à 0,1 hertz et l'admission thoracique à 0,25 hertz et enregistrée sur un ordinateur.

Le débit sanguin de la carotide interne et de l'artère vertébrale est évalué unilatéralement sur le cou à l'aide d'une échographie-doppler. L'évaluation est dans la section longitudinale 1-2 cm distale de la bifurcation carotide et l'artère vertébrale est évaluée entre les apophyses transverses de C2-5 avec la tête tournée d'environ 30⁰ vers le côté controlatéral. Afin de limiter l'influence de la ventilation, deux enregistrements d'environ 20 s des deux artères sont réalisés à chaque niveau de PAM et la moyenne est rapportée. Une fréquence de 8 à 12 mégahertz est utilisée et le gain est réglé aussi haut que possible tandis que la lumière du vaisseau est sans écho. Le Doppler à ondes pulsées à un angle stable ≤ 60º a déterminé la vitesse d'écoulement maximale moyenne dans le temps corrigée de l'angle (TAVMAX), qui correspond à deux fois la vitesse moyenne du sang. Le diamètre est évalué à l'aide d'un logiciel automatique pour suivre la paroi du vaisseau et le débit sanguin est : 0,125 * 60 * TAVMAX * π * diamètre ^ 2 et le DSC est la somme du débit sanguin unilatéral de la carotide interne et de l'artère vertébrale.

La réactivité au CO2 de la carotide interne et de l'artère vertébrale est : modification du débit sanguin *100 / modification de la PaCO2 * débit sanguin de référence en utilisant une régression linéaire individuelle pour les évaluations pendant la normo-, l'hypo- et l'hypercapnie. La réactivité au CO2 de MCA Vmean et l'oxygénation cérébrale sont évaluées de manière similaire et les mesures pendant la perfusion de nitroprussiate de sodium sont corrigées pour les changements de PaCO2 par rapport à la ligne de base en utilisant la réactivité du CO2 à l'hypocapnie.

Procédures L'évaluation de base au repos est effectuée au moins 30 minutes après la mise en place des cathéters. Par la suite, la réactivité au CO2 est évaluée pendant l'hypo- et l'hypercapnie dans un ordre aléatoire. L'hypocapnie est atteinte par hyperventilation pendant 6 min pour provoquer un 0,7-1,2 réduction en kilopascals (kPa) de PaCO2, et l'évaluation est répétée si la réduction de PaCO2 n'est pas comprise dans cet intervalle. L'hypercapnie est obtenue en respirant 6% de CO2 pendant 6 min.

Par la suite, le nitroprussiate de sodium est perfusé pour réduire la MAP de 20 % (15 % à 25 %) et de 40 % (35 % à 45 % et au minimum MAP 50 mmHg à un débit de perfusion maximal de 10 μg/(kg*min)). Le nitroprussiate de sodium est un vasodilatateur puissant à courte durée d'action qui active la guanylate cyclase directement ou par production d'oxyde nitrique, provoquant la relaxation des cellules musculaires lisses dans les artères et les veines. L'effet du nitroprussiate de sodium est atteint en 2 min et la demi-vie est de 2 min, l'effet étant de courte durée. Le nitroprussiate de sodium n'a pas d'effet direct sur le CBF. La perfusion de nitroprussiate de sodium se fait par une pompe à perfusion électronique, à 0,25 µg/(kg*min) pendant une minute et augmentée de 0,25 µg/(kg*min) chaque minute. L'effet sur la MAP est évalué chaque minute avant que la vitesse de perfusion ne soit augmentée. Lorsqu'un niveau de MAP est atteint, le MAP est maintenu pendant une autre minute après quoi les mesures sont effectuées pendant 2-3 min. Lorsque les évaluations ont été faites aux deux niveaux de PAM, la vitesse de perfusion est réduite progressivement afin d'éviter ce que l'on appelle "l'hypertension de rebond". A ce moment, l'expérience est terminée et les cathéters sont retirés.

Statistiques Taille de l'essai : dans une étude similaire, la réduction de 43 % de la MAP induite par le nitroprussiate de sodium a diminué le CBF de 15 % après correction pour la diminution de la PaCO2. Un calcul de puissance indique qu'au moins 14 sujets sont nécessaires pour détecter une réduction de 15 % du CBF avec un écart type de 18 % lorsque la PAM est réduite de 40 % par le nitroprussiate de sodium avec un niveau de signification de 5 % et une puissance de 80 %.