Lesioni cerebrali traumatiche nei veterani e fototerapia nel vicino infrarosso

L'incidenza di lesioni cerebrali traumatiche è molto diffusa. I Centers for Disease Control stimano che ogni anno si verifichino 1,7 milioni di TBI e che il TBI sia un fattore che contribuisce a circa il 30% di tutti i decessi correlati a lesioni. Inoltre, circa il 75% di questi TBI sono commozioni cerebrali o TBI lievi (mTBI). Tuttavia, tali commozioni cerebrali, in particolare commozioni cerebrali multiple che si verificano nel tempo, non sono innocue. Il danno anche di lieve trauma cranico può potenzialmente portare a sequele neuropsichiatriche. Inoltre, la lesione al cervello può peggiorare nel tempo a seconda del grado di risposta infiammatoria e delle aree della lesione. Il trauma cranico induce una serie di cambiamenti neuropatologici come l'aggregazione delle proteine ​​beta amiloide e tau insieme a cambiamenti neuroinfiammatori che assomigliano alla patologia delle malattie degenerative.

Per molti dei nostri veterani di ritorno, gli ordigni esplosivi improvvisati (IED) sono stati la causa di questi TBI. Ad esempio, i dati del Defense Manpower Data Center indicano che a partire dal 3 ottobre 2011, gli ordigni esplosivi sono stati responsabili di circa due terzi o più delle ferite sul campo di battaglia in Iraq; dei 46.532 guerrieri feriti nelle operazioni Enduring Freedom e Iraqi Freedom, 30.347 sono stati feriti da ordigni esplosivi, molti dei quali erano IED. La maggior parte di queste lesioni ha comportato una lesione cerebrale concussiva. Mentre le stime attuali sono che il 15-19% di tutti i combattenti di guerra di ritorno ha una storia di commozione cerebrale acuta o trauma cranico durante i loro turni di servizio. È stato notato che "il 22,8% di una squadra di combattimento della brigata è tornato dall'Iraq con una lesione cerebrale traumatica acquisita durante il dispiegamento".

Attualmente, non esistono trattamenti efficaci per invertire o ridurre il danno cerebrale dopo il trauma cranico. Confondendo ulteriormente la situazione, i sintomi del trauma cranico possono spesso sovrapporsi a quelli del disturbo da stress post-traumatico (PTSD) come mal di testa, vertigini, irritabilità, compromissione della memoria, risoluzione ritardata dei problemi, tempi di reazione rallentati, affaticamento, disturbi visivi, disturbi del sonno, sensibilità alla luce e al rumore, impulsività, problemi di giudizio, esplosioni emotive, depressione e ansia. Inoltre, i tassi di depressione, ansia e altri sintomi psicologici sono notevolmente elevati nei sopravvissuti al trauma cranico, sulla base di studi che coinvolgono ampi campioni di pazienti. Come risultato di questa complessità e sovrapposizione di sintomi tra trauma cranico, disturbo da stress post-traumatico e depressione, una diagnosi chiara di trauma cranico può essere difficile, il che può portare a sforzi terapeutici mal indirizzati e ostacolare la capacità di valutare con precisione la risposta al trattamento.

Numerosi studi di ricerca pubblicati hanno convalidato i meccanismi di guarigione del NIR, che possono essere forniti tramite diodi a emissione di luce (LED). La fototerapia NIR è stata ampiamente utilizzata per la guarigione delle ferite dei tessuti molli, per aumentare la circolazione, per il trattamento del dolore e per condizioni specifiche come la crescita dei capelli e la sindrome del tunnel carpale.

Il meccanismo d'azione che è fondamentale per l'effetto curativo della NIR è l'aumento della circolazione sanguigna attraverso il rilascio di ossido nitrico dai globuli rossi. Gli aumenti locali di ossido nitrico aumentano il flusso sanguigno attraverso arterie, vene e dotti linfatici. L'aumento del ritorno del flusso dai siti trattati aiuta a diminuire l'acidosi intracellulare che potrebbe alterare il/i potenziale/i della membrana mitocondriale. Questa ipotesi sostiene che quando il flusso sanguigno è adeguato, fornisce una quantità sufficiente di ossigeno e glucosio alle cellule per la generazione di adenosina trifosfato (ATP) da parte dei mitocondri. Tuttavia, anche una modesta diminuzione del flusso sanguigno regionale o globale nel cervello, come quella osservata nel trauma cranico, limiterà la quantità di glucosio e ossigeno erogati ai neuroni. Il ripristino dei livelli di flusso sanguigno nelle regioni danneggiate del cervello ripristina quindi i livelli necessari di glucosio e ossigeno necessari per la generazione di ATP e il corretto funzionamento neuronale.

Inoltre, l'ossido nitrico stimola l'angiogenesi e l'aumento del numero di capillari aiuterà ad aumentare il flusso sanguigno (e l'ossigeno e il glucosio) nelle aree danneggiate del cervello dove il flusso sanguigno era subnormale. Questo effetto contribuisce a migliorare la funzione mitocondriale. Il Premio Nobel 1998 per la fisiologia è stato assegnato a Furchgott, Ignarroand e Murad per la loro scoperta che l'ossido nitrico agisce come molecola di segnalazione e attiva un enzima, la guanilato ciclasi (GC), necessario per la successiva vasodilatazione.

Infine, l'ossido nitrico è un efficace analgesico; sembra ridurre il dolore invertendo l'ischemia locale o direttamente in un modo simile all'effetto analgesico della morfina. In quest'ultimo caso, l'ossido nitrico aiuta a regolare il potenziale di membrana attraverso alterazioni dell'attività del canale del potassio dipendente dall'ATP. Questo effetto può essere mediato dal GC attivato e dalla successiva fosforilazione del canale del potassio.

Grazie alla sua capacità di penetrare in modo non invasivo nel cranio, la NIR è stata utilizzata in modo sicuro dalla fine degli anni '70 per la determinazione del flusso sanguigno cerebrale e dei livelli di ossigeno negli adulti con lesioni cerebrali, nei pazienti post-ictus e nei pazienti pediatrici. Inoltre, è stato dimostrato che la NIR transcranica aumenta la perfusione corticale ed è associata a un miglioramento clinico in soggetti umani con lesioni cerebrali traumatiche, malattie neurodegenerative e depressione. Il dispositivo NIR per questo studio è approvato dalla FDA (510K; K101894) per aumentare la circolazione e ridurre il dolore.