Stress nitrosatif/oxydatif cérébral dans l'hémorragie sous-arachnoïdienne anévrismale (NOX2)

CONTEXTE:

L'hémorragie sous-arachnoïdienne anévrismale (HSA) entraîne une morbidité et une mortalité élevées. Cela est en grande partie dû au développement de lésions cérébrales secondaires, y compris la complication de l'ischémie cérébrale retardée (ICD), qui affecte 30 % des survivants initiaux. Les mécanismes à l'origine des lésions cérébrales secondaires après l'HSA ne sont pas complètement compris.

L'oxyde nitrique (NO) est un puissant vasodilatateur endogène produit à partir de l'arginine par l'enzyme oxyde nitrique synthase (NOS), qui existe sous trois isoformes : endothéliale, neuronale et NOS inductible (eNOS, nNOS et iNOS). Dans des conditions d'inflammation et de stress oxydatif, les radicaux libres peuvent réagir avec le NO pour former du peroxynitrite (ONOO-), qui est hautement réactif et peut endommager directement les macromolécules biologiques telles que les lipides et les protéines. Ce phénomène, c'est-à-dire une production accrue d'espèces azotées réactives pouvant entraîner des dommages cellulaires, est appelé stress nitrosatif.

Il est largement admis que le stress oxydatif/nitrosatif et les perturbations associées dans le métabolisme du NO sont impliqués dans le développement de lésions cérébrales secondaires après SAH, mais le rôle exact de ces mécanismes reste incomplètement compris. Alors que certains auteurs pensent que le dysfonctionnement de la NOS et la faible biodisponibilité du NO qui en résulte sont une cause importante de lésion cérébrale secondaire (et un mécanisme clé derrière la DCI), d'autres soutiennent qu'une surproduction de NO médiée par l'iNOS est une réponse inadaptée conduisant à une lésion tissulaire aggravée due à stress nitrosatif.

L'échange transcérébral (c'est-à-dire artériel à veineux jugulaire) de métabolites NO et sa relation avec le stress oxydatif n'ont jamais été étudiés chez les patients atteints d'HSA. Les chercheurs émettent l'hypothèse que l'HSA est associée à une réduction initiale de la biodisponibilité cérébrovasculaire du NO en raison du piégeage par les radicaux libres. Cela pourrait contribuer à un cercle vicieux, dans lequel une augmentation résultante de la résistance microvasculaire, de l'hypoperfusion cérébrale et de l'hypoxie des tissus cérébraux augmente encore la production de radicaux libres et l'appauvrissement en NO, entraînant finalement des lésions cérébrales ischémiques et de mauvais résultats.

HYPOTHÈSES:

La présente étude exploratoire caractérisera l'échange transcérébral de marqueurs de stress oxydatifs/nitrosatifs et de métabolites NO au cours de la phase précoce après SAH par rapport à des volontaires sains. De plus, il examinera l'influence de ces perturbations sur les indices d'ischémie cérébrale et de dysfonctionnement métabolique tels qu'évalués par la surveillance neurologique multimodale, ainsi que l'influence des modifications induites de la tension artérielle en oxygène (PaO2). Les enquêteurs émettent l'hypothèse que :

1. Les patients auront un efflux cérébral plus important de marqueurs de stress oxydatifs/nitrosatifs et une biodisponibilité cérébrovasculaire du NO plus faible par rapport aux témoins sains.
2. Les patients SAH présenteront une diminution progressive de la libération transcérébrale de marqueurs de stress oxydatifs/nitrosatifs et une augmentation correspondante de la biodisponibilité cérébrovasculaire du NO dans les jours suivant l'ictus.
3. Une plus grande sévérité clinique de l'HSA sera associée à une plus grande libération transcérébrale de marqueurs de stress oxydatifs/nitrosatifs et à une plus faible biodisponibilité cérébrovasculaire du NO.
4. Une tension en oxygène du tissu cérébral plus faible (PbtO2) et une plus grande charge d'hypoxie du tissu cérébral (définie comme le pourcentage de temps de surveillance avec une PbtO2 <20 mmHg) seront associées à un efflux cérébral plus important de marqueurs de stress oxydatif/nitrosatif et à une biodisponibilité cérébrale plus faible de NON.
5. Un rapport lactate/pyruvate de microdialysat plus important et un fardeau plus important de crise métabolique cérébrale (défini comme le pourcentage de temps de surveillance avec un rapport lactate/pyruvate >40 et une concentration de glucose <0,7 mmol/l) seront associés à un efflux cérébral plus important des marqueurs de stress oxydatifs/nitrosatifs et une plus faible biodisponibilité cérébrale du NO.
6. L'hypoxie légère induite sera associée à une libération transcérébrale accrue de marqueurs de stress oxydatif/nitrosatif et à une réduction de la biodisponibilité cérébrovasculaire du NO par rapport à l'état initial, tandis qu'une hyperoxie légère induite aura l'effet inverse.

À des fins exploratoires, nous prélèverons également du liquide céphalo-rachidien (LCR) chez les patients ayant un drain ventriculaire externe et un excès de microdialysat cérébral lorsqu'il sera disponible.

MÉTHODES :

L'étude est une étude physiologique prospective qui inclura des patients atteints d'HSA admis à l'unité de soins neuro-intensifs (USIN) de Rigshospitalet. L'inclusion des patients se poursuivra jusqu'à ce que nous ayons obtenu des données complètes sur 20 patients dans la sous-étude interventionnelle (voir ci-dessous), ou jusqu'au 1er avril 2024, date à laquelle l'inclusion sera arrêtée et les données seront analysées quel que soit le nombre de patients inclus. . De plus, 12 sujets sains seront inclus pour servir de groupe témoin.

Déroulement pratique de l'étude, patients :

Les patients auront un cathéter artériel inséré peu de temps après leur admission dans le cadre des soins de routine. De plus, dès que possible après la fixation de l'anévrisme, un cathéter veineux jugulaire interne rétrograde (cathéter RJV) sera inséré pour le prélèvement de sang veineux cérébral. Les paramètres vitaux seront surveillés conformément à la pratique standard de l'USIN, et les patients subiront une surveillance neurologique multimodale continue de la pression intracrânienne (PIC), de la PbtO2 et du métabolisme cérébral (microdialyse cérébrale). Au cours des interventions, l'échographie Doppler transcrânienne (TCD) sera utilisée pour déterminer la vitesse moyenne du débit de l'artère cérébrale moyenne comme mesure de substitution du débit sanguin cérébral. L'étude consistera en une sous-étude observationnelle et une sous-étude interventionnelle, qui sont décrites individuellement ci-dessous.

Sous-étude observationnelle : des échantillons de sang appariés (c'est-à-dire des échantillons de sang simultanés du RJV et des cathéters artériels) seront prélevés 1) immédiatement après la mise en place du cathéter RJV (prévu : jour 0-2 après l'admission), 2) pendant les interventions (voir ci-dessous) , et 3) peu de temps avant le retrait du cathéter RJV (attendu : jours 3 à 6 après l'admission). En plus du prélèvement sanguin, les patients avec un drain ventriculaire externe existant subiront un prélèvement de LCR, et les patients avec un cathéter de microdialyse cérébrale subiront un prélèvement de microdialysat en excès à des fins exploratoires.

Sous-étude interventionnelle : L'hypoxie et l'hyperoxie légères seront induites dans un ordre aléatoire en modifiant les réglages du ventilateur (la fraction d'oxygène inspiré), en visant une PaO2 de 9-10 kPa pour l'hypoxie légère et de 13-14 kPa pour l'hyperoxie légère (norme cible de traitement : 10-12 kPa). Des échantillons de sang seront prélevés au départ (normoxie) et après 60 minutes de chaque intervention (3 échantillons de sang appariés au total).

Conduite pratique de l'étude, témoins sains :

Des expériences sur des sujets sains seront menées à l'USIN. L'instrumentation et la surveillance sont similaires à ce qui est décrit ci-dessus : un cathéter artériel et RJV sera inséré, et les sujets subiront une surveillance TCD comme indice du débit sanguin cérébral en plus de la surveillance cardiorespiratoire standard.

Après l'instrumentation et une courte période de repos, une évaluation de base sera effectuée, après quoi les sujets subiront des interventions dans un ordre aléatoire : l'hypo- et l'hyperoxie seront induites à l'aide d'un masque bien ajusté relié à une valve de non-réinspiration, une extrémité- moniteur de CO2 des marées et un réservoir alimenté par des bouteilles de gaz comprimé. La fraction d'oxygène inspiré sera titrée, visant une PaO2 de 9-10 kPa pour l'hypoxie légère et de 13-14 kPa pour l'hyperoxie légère. De plus, les sujets sains subiront une troisième intervention où la fraction d'oxygène inspiré sera augmentée à 100 %. L'isocapnie sera assurée en ajoutant du CO2 à l'air inspiré ad hoc. Des échantillons de sang seront prélevés au départ (normoxie) et après 60 minutes d'hypoxie légère, 60 minutes d'hyperoxie légère et 60 minutes d'"hyperoxie sévère".

ANALYSES BIOCHIMIQUES :

À chaque point de temps d'échantillonnage, une petite quantité de sang sera immédiatement analysée pour les niveaux de gaz sanguins et l'état acido-basique. Les échantillons biologiques restants seront centrifugés, aliquotés et conservés à -80 °C jusqu'à l'analyse.

Des échantillons de sang seront analysés pour les marqueurs de stress oxydatif suivants : le radical ascorbate, les hydroperoxydes lipidiques, la myéloperoxydase et les antioxydants glutathion, α/γ-tocophérol, α/β-carotène, rétinol et lycopène.

Les métabolites NO suivants seront déterminés : concentration plasmatique totale de NO (nitrate (NO3-) + nitrite (NO2-) + S-nitrosothiols (RSNO)) et NO total lié aux globules rouges (nitrite (NO2-) + nitrosylhémoglobine (HbNO ) + S-nitrosohémoglobine (HbSNO)). De plus, la 3-nitrotyrosine sera déterminée comme marqueur de substitution pour le peroxynitrite.

Les biomarqueurs suivants de lésion de l'unité neurovasculaire seront déterminés : S100ß, protéine acide fibrillaire gliale, énolase spécifique des neurones, hydrolase carboxy-terminale de l'ubiquitine L1, chaîne légère des neurofilaments et tau total.