Effetto del nitroprussiato di sodio sul flusso sanguigno cerebrale

Informazioni generali L'autoregolazione cerebrale è generalmente considerata per mantenere il flusso sanguigno cerebrale (CBF) se la pressione arteriosa media (MAP) è compresa tra 60 e 150 mmHg. Tuttavia, è controverso se esista un plateau per il CBF. Pertanto, la velocità del sangue dell'arteria cerebrale media (MCA Vmean), come indice di CBF, è influenzata dai cambiamenti farmacologici nella MAP tra circa 40-125 mmHg. Al contrario, il flusso sanguigno dell'arteria carotide interna non è influenzato da una moderata diminuzione della pressione sanguigna.

Il cervello è rifornito dalla carotide interna e dalle arterie vertebrali che hanno una regolazione diversa con una maggiore reattività della CO2 e una maggiore riduzione ortostatica per la carotide interna rispetto all'arteria vertebrale. La diversa regolazione delle due arterie può riflettere una maggiore innervazione simpatica delle arterie che originano dalla carotide interna rispetto a quelle dell'arteria vertebrale. L'arteria carotide interna può contribuire all'autoregolazione cerebrale poiché il vaso si dilata durante una moderata diminuzione della MAP mentre viene mantenuto il flusso sanguigno dell'arteria carotide interna. La tensione arteriosa di CO2 (PaCO2) è un importante regolatore del CBF e anche il mantenimento del volume sanguigno centrale e della gittata cardiaca è importante per la regolazione del CBF. Nel presente studio, il flusso sanguigno della carotide interna e dell'arteria vertebrale viene valutato utilizzando l'ecografia duplex in 20 uomini sani quando la MAP è ridotta dal nitroprussiato di sodio, un potente vasodilatatore di breve durata.

Obiettivo Lo scopo dello studio è valutare se il CBF è influenzato dalla riduzione del 20% e del 40% della MAP da parte del nitroprussiato di sodio. La reattività CO2 delle arterie carotidee interne e vertebrali viene valutata al fine di controllare l'iperventilazione durante l'ipotensione indotta da nitroprussiato di sodio. Inoltre, lo studio valuterà se i cambiamenti nel flusso sanguigno della carotide interna e dell'arteria vertebrale dovuti a una riduzione del 40% della MAP sono diversi e se le arterie hanno una diversa reattività alla CO2. Infine, lo studio valuterà se la pendenza della regressione lineare di CBF e MAP è maggiore per le valutazioni quando MAP è ridotta del 40% e del 20% rispetto a quella delle valutazioni al basale e quando MAP è ridotta del 20%.

Ipotesi

• La riduzione del MAP indotta dal nitroprussiato di sodio del 40% riduce il CBF
• La riduzione del MAP indotta dal nitroprussiato di sodio del 20% riduce il CBF
• La riduzione del 40% della MAP indotta dal nitroprussiato di sodio provoca una riduzione relativa maggiore del flusso sanguigno dell'arteria carotide interna rispetto a quella dell'arteria vertebrale
• La reattività alla CO2 dell'arteria carotide interna è superiore a quella dell'arteria vertebrale
• La pendenza della regressione lineare di MAP e CBF alle valutazioni quando la MAP è ridotta del 20% e del 40% dal nitroprussiato di sodio è superiore a quella delle valutazioni al basale e quando la MAP è ridotta del 20%

Metodi Lo studio includerà 20 uomini sani. L'esperimento dura circa tre ore e il soggetto deve essere a digiuno da almeno 4 ore, astenersi da alcol e caffeina da 12 ore ed esercizio fisico rigoroso per 24 ore. Prima dell'inizio dell'esperimento, vengono valutate le arterie carotidee interne e vertebrali e nel caso in cui i vasi non possano essere visualizzati, ad es. a causa dell'elevata biforcazione carotidea, il soggetto non potrà partecipare allo studio. Il soggetto rimane in posizione supina per tutto lo studio.

Misurazioni Un catetere viene posizionato nell'arteria radiale o brachiale sul braccio non dominante per la valutazione della pressione arteriosa e delle variabili gassose. Il volume totale del sangue prelevato è inferiore a 25 ml. Una lunga linea viene posta in una vena cubitale e fatta avanzare fino alla vena succlavia per l'infusione di nitroprussiato di sodio. La misurazione della pressione arteriosa viene utilizzata per la valutazione della gittata sistolica, della gittata cardiaca e della resistenza periferica totale mediante l'analisi modificata del contorno del polso. La frequenza cardiaca viene valutata dall'elettrocardiogramma derivazione II. L'ossigenazione della pelle della fronte e il flusso sanguigno vengono valutati vicino all'attaccatura dei capelli utilizzando la flussimetria Laser Doppler con un sensore di ossigenazione integrato a una profondità di 1-2 mm in un'area di circa 9 mm^2. L'ossigenazione muscolare cerebrale e bicipite viene valutata mediante spettroscopia nel vicino infrarosso . Il Doppler transcranico viene utilizzato per valutare l'MCA Vmedia. A un diametro costante della MCA, le variazioni della velocità del sangue riflettono quelle del CBF regionale, ma il diametro può essere influenzato dalle variazioni della MAP e della PaCO2.

Le variazioni del volume ematico centrale vengono valutate registrando l'ammettenza elettrica toracica. L'emodinamica centrale, l'MCA Vmedia, l'elettrocardiogramma, l'ossigenazione cutanea e il flusso sanguigno vengono registrati a 100 hertz, l'ossigenazione cerebrale e muscolare viene registrata a 0,1 hertz e l'ammissione toracica a 0,25 hertz e salvata su un pc.

Il flusso sanguigno della carotide interna e dell'arteria vertebrale viene valutato unilateralmente sul collo mediante ecografia duplex. La valutazione avviene nella sezione longitudinale 1-2 cm distalmente alla biforcazione carotidea e l'arteria vertebrale viene valutata tra i processi trasversi di C2-5 con la testa ruotata di circa 30⁰ verso il lato controlaterale. Per limitare l'influenza della ventilazione, vengono effettuate due registrazioni di circa 20 s di entrambe le arterie ad ogni livello di MAP e viene riportata la media. Viene utilizzata una frequenza di 8-12 megahertz e il guadagno è impostato il più alto possibile mentre il lume del vaso è privo di eco. Il Doppler a onde pulsate con un angolo stabile ≤ 60º ha determinato la velocità massima di flusso mediata nel tempo corretta per l'angolo (TAVMAX), che corrisponde al doppio della velocità media del sangue. Il diametro viene valutato utilizzando un software automatico per tracciare la parete del vaso e il flusso sanguigno è: 0,125 * 60 * TAVMAX * π * diametro^2 e CBF è la somma del flusso sanguigno unilaterale della carotide interna e dell'arteria vertebrale.

La reattività della CO2 della carotide interna e dell'arteria vertebrale è: variazione del flusso sanguigno *100 / variazione della PaCO2 * flusso sanguigno basale utilizzando la regressione lineare individuale per le valutazioni durante normo-, ipo- e ipercapnia. La reattività CO2 di MCA Vmean e l'ossigenazione cerebrale vengono valutate in modo simile e le misurazioni durante l'infusione di nitroprussiato di sodio vengono corrette per le variazioni della PaCO2 rispetto al basale utilizzando la reattività CO2 all'ipocapnia.

Procedure La valutazione di base a riposo viene condotta almeno 30 minuti dopo il posizionamento dei cateteri. Successivamente, la reattività della CO2 viene valutata durante l'ipo e l'ipercapnia in ordine casuale. L'ipocapnia si ottiene con l'iperventilazione per 6 minuti per provocare un 0,7-1,2 riduzione di kilopascal (kPa) della PaCO2 e la valutazione viene ripetuta se la riduzione della PaCO2 non rientra in questo intervallo. L'ipercapnia si ottiene respirando il 6% di CO2 per 6 min.

Successivamente, il nitroprussiato di sodio viene infuso per ridurre la MAP del 20% (15%-25%) e del 40% (35%-45% e una MAP minima di 50 mmHg a una velocità di infusione massima di 10 µg/(kg*min)). Il nitroprussiato di sodio è un potente vasodilatatore a breve durata d'azione che attiva la guanilato ciclasi direttamente o mediante la produzione di ossido nitrico, provocando il rilassamento delle cellule muscolari lisce nelle arterie e nelle vene. L'effetto del nitroprussiato di sodio viene raggiunto entro 2 minuti e l'emivita è di 2 minuti per cui l'effetto è di breve durata. Il nitroprussiato di sodio non ha alcun effetto diretto sul CBF. L'infusione di nitroprussiato di sodio avviene mediante una pompa per infusione elettronica, a 0,25 µg/(kg*min) per un minuto e aumentata di 0,25 µg/(kg*min) ogni minuto. L'effetto sulla MAP viene valutato ogni minuto prima che la velocità di infusione venga aumentata. Quando viene raggiunto un livello di MAP, la MAP viene mantenuta per un altro minuto, dopodiché le misurazioni vengono condotte per 2-3 minuti. Quando le valutazioni sono state effettuate a entrambi i livelli di MAP, la velocità di infusione viene ridotta gradualmente per evitare la cosiddetta "ipertensione di rimbalzo". A questo punto l'esperimento è terminato e i cateteri vengono rimossi.

Statistiche Dimensione dello studio: in uno studio simile, la riduzione del MAP indotta dal nitroprussiato di sodio del 43% ha ridotto il CBF del 15% dopo la correzione per la diminuzione della PaCO2. Un calcolo della potenza indica che almeno 14 soggetti devono rilevare una riduzione del 15% del CBF con una deviazione standard del 18% quando la MAP è ridotta del 40% dal nitroprussiato di sodio con un livello di significatività del 5% e una potenza dell'80%.