Megvédheti az eritropoetin az agyi véráramlást és az oxigénellátást szimulált merülés közben?

Háttér

Az arc hűtése és különösen a lélegzetvisszatartás során az emlősökben – és az emberekben is – kiválthatnak-e egy úgynevezett merülési reflexet, ami bradycardiát, perifériás érszűkületet és az agy, a tüdő és a szív véráramlásának központosítását okozhatja (18 Foster et al 2005), de a reflex elnyomja a fizikai aktivitás. A merülési reflex kiváltható önmagában a légzés visszatartásával, és kifejezettebb lesz az egyidejű archűtés során, de nem más bőrreceptorok stimulálásával (19 Asmussen et al 1968).

Az intrapleurális nyomás és a tüdőtérfogat oly módon befolyásolja a merülési reflexet, hogy minél kevesebb részét használják ki a vitális kapacitásnak, annál kifejezettebb a bradycardia. Ez azzal magyarázható, hogy a pulmonalis stretch receptorokat kevésbé aktiválja a kisebb tüdőtérfogat, és ezáltal kisebb vagus afferens kimenetet küld.

A merülési reflex oxigénmegtakarító hatású, mind a zsigerekben, mind az izmokban intenzív érszűkület, valamint a perctérfogat (CO) csökkenésével egyidejűleg. Ezért a plazma laktátja megemelkedik, hogy kompenzálja a kisebb regionális véráramlást. Ha valaki 100%-os oxigénnel hiperventillál, akkor a reflex még kiváltható, de fulladáskor kifejezettebb. A tapasztalt sportbúvárok, akik több mint 7-10 éve merülnek, csökkentették az apnoe utáni acidózist és az oxidációs stresszt (18 Foster et al 2005), de valószínűleg kevésbé érzékenyek a progresszív hipoxiára és hypercapniára, mivel ezeknek az egyéneknek kifejezettebb a merülése. reflex.

Az alvási apnoéban szenvedők, mint a gyakorlott lélegzetvisszatartó búvárok, ki vannak téve az ismétlődő, akár 30-60 másodperces hipoxiás és hypercapniás epizódoknak alvásuk során, és erre kevésbé érzékenyek. Ezeknél a betegeknél jellemzően krónikusan magasabb a szimpatikus idegrendszer aktivitása, magasabb a perifériás ellenállásuk és a vérnyomásuk (18 Foster et al 2005).

BÚVÁRBÚVÁROK, akik évente több mint 100-szor merülnek, különösen hideg vízben, csökkent agyi véráramlást és kognitív hiányt tapasztalnak (20 Slosman et al 2003). Az életkor és a testtömeg-index (BMI) a csökkent agyi véráramláshoz és a kognitív deficithez kapcsolódik, feltehetően azért, mert a magasabb BMI-vel rendelkező búvárok nagyobb nitrogénkészlettel rendelkeznek a zsírszövetekben, ami kisebb, nem tünetmentes dekompressziós betegség előfordulását eredményezi. (20 Slosman et al 2003). De nyilvánvalóan feltételezhető, hogy ezt a merülési reflex miatti csökkent agyi véráramlás okozhatja.

A nagy magasságokba való mászás (54488 és 8848 m között) szintén kognitív hiányt okoz. Azok, akiknél a legkifejezettebb tünetek jelentkeztek, nagyon érzékenyek a hiperventiláció okozta hipoxiára. Feltételezhető volt, hogy a hiperventiláció miatti hypocapnia csökkent agyi véráramlást okoz (33 Hornbein TF et al 1989).

A transzkraniális Doppler ultrahang (TCD) folyamatos non-invazív valós idejű mintavétellel reprodukálható értéket ad az agy perfúziójára (14 Aslid et al 1982). Egyetlen piezoelektromos átalakító küldi és gyűjti az ultrahangot a koponya temporális régióján keresztül, ahol az a legvékonyabb. Ezzel megbecsülhető az arteria cerebri anterior, media (MCA), valamint a posterior és a basilaris véráramlása.

A TCD segítségével kimutatható, hogy az agy mely részei aktiválódnak a statikus és dinamikus munka során (15 Colebatch et al 1991, 16 Dahl et al 1992). Magas CO2 esetén az értágulat is az artériás véráramlás növekedésének tekinthető, és a kis embólusok jellegzetes jelet küldenek a carotis műtét során (17 Halsey et al 1986).

A vér oxigenációs szinttől függő funkcionális mágneses rezonancia képalkotással a BOLD fMRI kimutatta, hogy a légzésvisszatartás által kiváltott hiperkapnia nagyobb agyi véráramlást eredményez a szenzomotoros kéregben, a frontális kéregben, a ganglia basale-ban, a vizuális kéregben és a kisagyban (21 Kastrup et al 1999). ). A legnagyobb változások a kisagyban, a legkisebbek a frontális kéregben figyelhetők meg (21 Kastrup et al 1999).

A TCD-vel kimutatható, hogy az agyi véráramlás megemelkedik MCA-ban egészséges alanyokban az arc hűtése során, normál lélegeztetés mellett, ha fekvő helyzetben pihennek anélkül, hogy befolyásolná a szisztémás vérnyomást (22 Browna et al 2003). A 100%-os oxigént lélegző hivatásos búvárok normobár és hiperbár nyomása során végzett egyfoton-emissziós számítógépes tomográfia (SPECT) szkennelés kimutatta, hogy az agy több régiójában csökkenti az agyi véráramlást (23 Di Pieroa et al 2002).

Az agy anyagcseréje a folyamatos glükózellátástól függ, amely a hosszan tartó munka által kiváltott hipoglikémia során elnyomódik (1 Nybo et al 2003). Az agy azonban bizonyos mértékig képes más szubsztrátokat is felhasználni, mint például a laktátot, amely az artériás koncentrációval arányos mennyiségben szívódik fel (2 Dalsgaard et al 2003). Úgy tűnik tehát, hogy az agy hosszan tartó munkavégzés során a glükóz mennyiségével azonos mennyiségű laktátot képes felvenni. Úgy tűnik továbbá, hogy a laktát metabolizálódik, mivel nem halmozódik fel a gerincfolyadékban vagy az agyszövetben (3 Madsen et al 1999). Nyugalmi állapotban a glükóz agyi felszívódását az arányos oxigénfelvétel (kb. 1:6) egyensúlyozza ki. Amikor az agy aktiválódik, ez az egyensúly regionálisan (4 Fox Raichle et al 1986) és globálisan (5 Madsen 1995) megbomlik. Nyugalomban, ahol alacsony a laktát koncentrációja a szérumban, minimális a laktát jelentősége az agyi anyagcserében, de fizikai aktivitás során, ahol a plazma laktátja megemelkedik, a felszívódás fokozódik, és hozzájárul az agyi metabolikus arány csökkenéséhez.

Az agyi metabolikus arány fizikai aktivitás során bekövetkező csökkenésének oka nem ismert. De a túlzott mennyiségű szénhidrát (az oxigén arányában) elérheti azt a szintet, amely összemérhető az agyi glikogén teljes mennyiségével (6 Dalsgaard et al 2004).

Úgy tűnik, hogy az aktivált agy is felszabadítja az IL-6-ot és a HSP-72-t (7 Nybo et al 2002). Másrészt az ammóniumnak csak kis mennyisége szívódik fel az agyban (8 Nybo et al 2005), ami részben a hőmérséklet emelkedés mellett (9 Nybo et al 2002) megmagyarázza, miért kevésbé stabil az agy autoregulációja különösen intenzív időszakban. fizikai aktivitás (10 Ogoh és mtsai, 2005), amint az a májelégtelenség miatt kómában szenvedő betegeknél ismert (11 Larsen és mtsai, 1996).

A fizikai aktivitás során bekövetkező agyi metabolikus arány csökkenésének lehetséges magyarázata, hogy ez a mechanizmus felülbírálható patkány agyban a nem specifikus béta-blokkoló propanolol beadása után (12 Schmalbruch et al 2002), míg a kardioszelektív metoprolol nem. ugyanolyan hatást fejtenek ki az emberre (13 Dalsgaard et al 2004).

De még nem ismert, hogy az agyi véráramlást és az anyagcserét hogyan befolyásolja az "arcba merülő merülés" és az egyidejűleg elhúzódó fizikai aktivitás, és ezáltal a laktátszint emelkedése hiperbár nyomáson (3 m dybde), légköri levegő belélegzése, hasonlóan a körülményekhez képzett búvárok dolgoznak.

Feltehetően az agyi véráramlás csökkenését és idővel kognitív hiányosságokat okoz.

Az eritropoetin (rhEPO) egy jól ismert gyógyszer, amelyet körülbelül 15 éve használnak doppingként a sportban (24 Parisotto R et al, 2001). Eddig az egyetlen ismert rhEPO által elért sportteljesítmény javulást a perifériás javulások okozzák, és különösen a vér azon képessége, hogy oxigént szállít a dolgozó izmokhoz (25 A Gaudard et al, 2003); ezt a hematokrit emelkedése dokumentálta (25 A Gaudard et al, 2003). Az rhEPO neuroprotektív hatással is rendelkezik az agyi hypoxiás ischaemia által okozott neuronkárosodásban szenvedő betegek neuronjaira (26, HH Marti 2004).

Az rhEPO számos agyi mechanizmuson is működik, beleértve a fokozott motoros és térbeli tanulást, a fokozott dopamintermelést és a kalciumcsatornák aktiválása révén javított idegi működést (26, HH Marti 2004). A fokozott motoros tanulás javíthatja a professzionális búvárok munka közbeni döntéseit, és javíthatja a fizikai teljesítményt és a mechanikai hatékonyságot is. Az agyban lévő dopamin-koncentráció csökkenése fokozott fáradtságot okozhat, az rhEPO-kezelés által okozott fokozott dopamintermelés pedig késlelteti a fizikai aktivitás során jelentkező fáradtságot. Az rhEPO intravénás injekciója növeli az rhEPO-t az agy-gerincvelői folyadékban, mivel az rhEPO képes átjutni az agyon (26, HH Marti 2004). Mindez arra utalhat, hogy az rhEPO nemcsak a fizikai teljesítményre hat, hanem az agyra is. Az rhEPO fokozott koncentrációja javíthatja az agyműködést azáltal, hogy serkenti az idegi működést, és ezáltal fokozott dopaminfelszabadulást válthat ki, csökkentheti az oxigén és a glükóz felszívódás közötti eltérést, javíthatja az akaratlagos aktivációt, és fokozhatja a hatást a jobb motoros tanulás révén. Az rhEPO hatással van a rákos és dializált betegek állapotára is, ami nem csupán a megnövekedett hemokrit magyarázható (27, W Jelkmann, 2004).

Ez a projekt új ismeretekkel egészíti ki az rhEPO klinikai felhasználási mechanizmusainak megértését.

Az eritropoetin (EPO) egy hematopoietikus növekedési faktor, amely elsősorban a vesében szintetizálódik. Serkenti az eritropoézist. Új vizsgálatok kimutatták, hogy az EPO neuroprotektív lehet agyi ischaemiában, agyi traumában, autoimmun encephalomyelitisben és kainattoxicitetben (26, HH Marti 2004). A patofiziológia még nem ismert, de másodlagosan a génindukció után a gyulladásos válasz, például az indukálható nitrogén-oxid szintézis (iNOS) és a mitogén által aktivált protein kináz (MAPK) elnyomásán keresztül az apoptózis elnyomására. Az is valószínű, hogy az EPO fokozza az antioxidánsok szabályozását. Patkányokban az rhEPO megnövelte a túlélést a keringési sokk után, amit a splanchnicus teljes ischaemia/reperfúziója indukált (28 F Squadrito et al, 1999). Az rhEPO-val végzett kezelés elnyomta az endotoxin által közvetített NO-növekedés aktivitását. Az rhEPO elnyomja az iNOS termelődését a simaizomsejtekben a proinflammatorikus IL-1 stimulálása után. Az rhEPO ezen hatásai a meglehetősen nagy egyéni dózisokkal végzett kezelés után óráktól napokig fejeződnek ki, és úgy tűnik, hogy egymástól függetlenül közvetítik az eritropoetikus hatást, amely csak hetekig tartó folyamatos rhEPO-kezelés után érhető el (29 E Kusano et al, 1999, 30 Brines ML és mtsai, 2000).

A tanulmány célja A tanulmány célja annak vizsgálata, hogy az arcon merülő merülés és egyidejűleg légzésvisszatartás hogyan befolyásolja az agyi véráramlást és az anyagcserét normo-bárikus és hiperbár nyomás alatt (3 m mélységben) atmoszférikus levegő belégzésekor képzett sportbúvároknál. Az IL-6, a HSP-72, a laktát, az ammónium és a testhőmérséklet mérésére kerül sor. Az agy és az izom oxigénellátását közeli infravörös spektroszkópiával (NIRS) mérik. Továbbá megvizsgáljuk, hogy egy kis adag rhEPO befolyásolja-e az említett paramétereket a nyomáskamrában végzett szimulált merülés során archűtéssel.

Hipotézis A képzett búvárok agyi véráramlása lecsökken a hosszan tartó fizikai aktivitás során, miközben egyszerre merül az arcba merülés és a légköri levegő belélegzése esetén hiperbár nyomás alatt tartják a légzést.

Megjelenik az IL-6 és a HSP-72. A kis mennyiségű rhEPO-val végzett előkezelés hosszan tartó fizikai aktivitás előtt a szimulált merülés során védő hatással van az agy véráramára és oxigénellátására.