Per confrontare il pre-condizionamento ischemico e il post-condizionamento sulla lesione da riperfusione negli esseri umani.

L'ischemia miocardica è una delle principali cause di mortalità e morbilità negli Stati Uniti. La lesione iniziale del miocardio è dovuta a uno stato di squilibrio quando la domanda di ossigeno supera l'offerta. Questo è più pronunciato nei casi di occlusione totale improvvisa di un'arteria coronaria che si traduce in danno miocardico e necrosi (AMI). La permanenza principale della terapia in questi casi è il ripristino del flusso al miocardio ischemico mediante terapia di riperfusione come la trombolisi o la rivascolarizzazione meccanica. È interessante notare che ci sono dati che suggeriscono che l'improvviso ripristino del flusso sanguigno al miocardio ischemico può causare un'altra forma di danno miocardico, noto come danno da riperfusione.

Sebbene inizialmente controverso, il danno da riperfusione è ora riconosciuto come un'entità distinta. Questo si riferisce alla riperfusione improvvisa e vivace del miocardio ischemico che può indurre lesioni che non erano originariamente presenti, esagerando paradossalmente il risultato finale di un evento ischemico. Il danno da riperfusione può aumentare le dimensioni dell'infarto, diminuire la funzione contrattile del miocardio e indurre o esagerare la disfunzione endoteliale vascolare. La fisiopatologia non è ben compresa, ma alcuni degli effetti del danno da riperfusione sono stati attribuiti alla generazione di radicali liberi dell'ossigeno e all'aumento dello stress ossidativo probabilmente correlato alle anomalie dell'enzima ossido nitrico sintasi (NOS) e dei suoi sottoprodotti. Questi eventi cellulari portano alla disfunzione endoteliale, un evento fondamentale nello sviluppo del danno da riperfusione.

Un concetto noto come precondizionamento è stato identificato come un fenomeno che limita l'estensione e la gravità del danno da riperfusione. Classicamente, il precondizionamento si riferisce all'occorrenza per cui brevi episodi ripetuti di ischemia che precedono un periodo prolungato di ischemia determinano una marcata diminuzione del danno ischemico e del danno che si verifica durante la riperfusione. Si pensava che il meccanismo di questa tolleranza ischemica fosse secondario al reclutamento della circolazione collaterale, poiché si è notato che si sviluppa in pazienti sottoposti a gonfiamenti seriali del palloncino durante l'angioplastica. Il meccanismo cellulare coinvolto nel precondizionamento ischemico non è completamente compreso, ma potrebbe essere correlato all'attenuazione del danno da riperfusione. Questi risultati sono anche confermati dal gruppo di Kharbanda nei risultati ottenuti dopo aver indotto l'ischemia dell'avambraccio in 31 volontari sani. Nel tentativo di testare gli effetti del precondizionamento ischemico sull'attenuazione del danno da ischemia-riperfusione per quanto riguarda la funzione endoteliale e la funzione delle cellule del sangue circolante, gli avambracci di questi volontari sono stati resi ischemici per un periodo di 20 minuti utilizzando un bracciale pneumatico per la pressione sanguigna per 200 mmHg. Questo metodo è stato quindi confrontato con l'uso del precondizionamento ischemico prima dell'episodio ischemico prolungato di 20 minuti. Il precondizionamento ischemico è stato indotto gonfiando la cuffia pneumatica a 200 mmhg per 5 minuti e poi sgonfiandola. Questo è stato ripetuto per un totale di 3 volte. Test di reattività dell'arteria radiale e campioni di sangue sono stati raccolti dalla vena antecubitale a intervalli di tempo dopo lo sgonfiaggio del bracciale in entrambi i metodi. È stato notato che il precondizionamento ischemico prima dell'ischemia prolungata dell'avambraccio ha impedito sia la disfunzione endoteliale che l'attivazione dei neutrofili.

Sfortunatamente, sebbene il precondizionamento sia stato ampiamente studiato e abbia dimostrato di ridurre il danno da riperfusione sia nei modelli animali che umani, è difficile applicarlo praticamente in un contesto di cura del paziente. Questo perché la tempistica degli eventi ischemici cardiaci o neurologici acuti è difficile da prevedere in modo affidabile. Di conseguenza, questo ha generato un grande interesse per una teoria nota come post-condizionamento. Il post-condizionamento o post-condizionamento ischemico è un concetto in base al quale episodi ischemici brevi e ripetitivi applicati durante la riperfusione precoce del miocardio ischemico attenueranno il danno da riperfusione. Sembra che sia il precondizionamento che il postcondizionamento mirino allo stesso meccanismo fisiopatologico o condividano effetti su un percorso finale comune coinvolto nella patogenesi del danno da riperfusione. In uno studio recente, gli effetti del postcondizionamento ischemico sono stati confrontati con il precondizionamento ischemico nella circolazione coronarica di un modello animale. Un modello di occlusione dell'arteria coronaria discendente anteriore a torace aperto è stato utilizzato in 29 punti (10 controlli, 9 precondizionamento e 10 postcondizionamento). Rispetto ai controlli, entrambi gli interventi hanno mostrato effetti miocardici protettivi. La strategia del post-condizionamento ha avuto risultati paragonabili al precondizionamento ischemico per quanto riguarda la riduzione delle dimensioni dell'infarto.

La disfunzione endoteliale è uno dei segni di aterosclerosi precoce e anche una componente importante del danno da ischemia-riperfusione. Diversi fattori influenzano la funzione endoteliale, ma la presenza di specie reattive dell'ossigeno nella parete del vaso e la capacità dell'endotelio di generare ossido nitrico (NO) sembrano essere i determinanti più importanti della funzione endoteliale. A causa di anomalie in NOS, la generazione di radicali liberi dell'ossigeno aumenta e il livello di NO diminuisce durante un episodio ischemico. Questo porta ad alterazioni significative nella funzione endoteliale. In condizioni ischemiche, l'ossido nitrico sintasi produce superossido (.O2-) in eccesso rispetto all'ossido nitrico (NO). Il superossido può reagire con l'ossido nitrico circostante per produrre un potente agente ossidante, il perossinitrito (ONOO-). Si ritiene che questi radicali dell'ossigeno contribuiscano allo sviluppo del danno da ischemia-riperfusione nell'uomo. NO ha dimostrato di svolgere un ruolo significativo nella riduzione del danno da riperfusione negli esseri umani. Il gruppo del nostro istituto lo ha dimostrato dove il danno da riperfusione nell'avambraccio di soggetti umani è stato attenuato dalla somministrazione di tetraidrobiopterina (BH4), un cofattore per NOS che porta alla produzione di NO (dati non pubblicati, Baballiaros et al.). Il decorso temporale per l'espressione del marcatore ossidativo, come NO, dopo il danno da ischemia-riperfusione dovrebbe verificarsi già da 2,5 a 5 minuti dopo la riperfusione. Diversi studi hanno esaminato il decorso temporale di NO, emoglobina nitrosilica, riduzione-ossidazione del glutatione e idroperossidi. In uno studio condotto da Mochizuki et al, descrivendo un modello di dilatazione mediata dal flusso arterioso, l'NO ha raggiunto un valore di picco con un ritardo temporale di primo ordine e la concentrazione di NO a livello di picco era linearmente correlata con la velocità di perfusione in ciascun vaso. Va notato, tuttavia, che il picco e la durata dei livelli sono alquanto variabili e dipendono dal flusso di perfusione e dal diametro del vaso.

La funzione endoteliale può essere valutata in modo non invasivo utilizzando il test di reattività dell'arteria brachiale (o radiale) (BART) come misura della dilatazione flusso-mediata (FMD). Fin dai suoi inizi nel 1989, lo studio dell'afta epizootica ha ora assunto un ruolo più ampio nella comprensione della fisiologia endoteliale. L'afta epizootica è un processo dipendente dall'endotelio che riflette il rilassamento di un'arteria del condotto quando esposta a sollecitazioni di taglio. Dopo l'iperemia reattiva post-occlusiva si verifica un aumento del flusso, e quindi un aumento dello shear stress, attraverso l'arteria brachiale. Diversi studi hanno suggerito che l'aumento massimo del diametro si verifica dopo circa 60 secondi dal rilascio della cuffia occlusiva o dopo 45-60 secondi dal picco di flusso sanguigno dell'iperemia reattiva. L'aumento del diametro in questo momento è impedito dall'inibitore della NO sintasi, N-G monometil-L-arginina, indicando che si tratta di un processo dipendente dall'endotelio mediato da NO. Altre misure della risposta vasodilatatoria includono il tempo alla risposta massima, la durata della risposta vasodilatatrice e l'area sotto la curva di dilatazione. È stato dimostrato che una compromissione della funzione endoteliale, tramite valutazione dell'afta epizootica mediante BART, è correlata ai fattori di rischio per la malattia coronarica ( fumo, iperlipidemia, diabete mellito) ed eventi avversi cardiovascolari.

Attualmente, esistono dati che mostrano il vantaggio del post-condizionamento nella riduzione del danno da riperfusione solo nei modelli animali. Tuttavia, l'uso del post-condizionamento nell'uomo per ridurre il danno da riperfusione non è stato ben studiato. Dato che la disfunzione endoteliale è una componente significativa del danno da riperfusione, proponiamo di esaminare gli effetti del post-condizionamento su un danno da riperfusione utilizzando la BART. Questo studio fungerà da pilota grazie al quale potremo confrontare i risultati del post-condizionamento con il precondizionamento per ridurre il danno da riperfusione con BART in un modello di danno da riperfusione umano. La rilevanza clinica di questo studio è fondamentale. Se si può dimostrare che il post-condizionamento attenua il danno da riperfusione nell'uomo, come valutato da BART, sarà necessario uno studio su scala più ampia per valutare il post-condizionamento sulla prevenzione del danno da riperfusione nell'uomo. Inoltre, ciò consente una possibile applicazione terapeutica in ambito clinico, come potenzialmente fornire misure di post-condizionamento a pazienti sottoposti a intervento coronarico percutaneo per arterie coronarie occluse bruscamente. L'attenuazione del danno da riperfusione può ridurre ulteriormente la morbilità e la mortalità associate agli eventi ischemici coronarici acuti.