Ipossia acuta intermittente nella lesione cerebrale traumatica (AIH)

Lo scopo di questo studio è determinare se l'ipossia acuta intermittente (AIH) è sicura da somministrare a pazienti con lesioni cerebrali traumatiche croniche stabili dal punto di vista medico (TBI). Esistono prove che indicano che l'AIH promuove la neuroplasticità del sistema nervoso centrale (SNC). L'AIH stimola i neuroni serotoninergici sensibili all'ossigeno nel nucleo del rafe del tronco encefalico, portando al rilascio di serotonina in diverse regioni del sistema nervoso centrale. Questo rilascio porta all'attivazione dei recettori della serotonina sopra o vicino ai neuroni corticali e all'aumento della sintesi di molteplici fattori trofici tra cui il fattore neurotrofico derivato dal cervello, il fattore di crescita dell'endotelio vascolare e l'eritropoietina. Queste azioni influenzano anche il funzionamento di neurotrasmettitori come il GABA. Una maggiore espressione dei fattori di crescita nel cervello facilita la neuroplasticità aumentando la forza sinaptica, l'eccitabilità dei neuroni corticali e degli interneuroni e la connettività intra-e inter-regionale. Da notare che la neuroplasticità indotta dall'ipossia si verifica solo con un'esposizione intermittente acuta, ma non è evocata dall'ipossia continua della stessa durata. L'AIH è sicura da somministrare ai pazienti con trauma cranico? La preponderanza di precedenti prove animali e umane suggerisce che gli episodi giornalieri di AIH lieve non hanno un impatto negativo su importanti parametri di sicurezza come la pressione sanguigna a riposo, la pressione arteriosa, la frequenza cardiaca, la variabilità della frequenza cardiaca, la gittata cardiaca o la funzione cognitiva. Ad oggi, i protocolli AIH che inducono una neuroplasticità benefica senza innescare sequele patologiche sono stati limitati a brevi episodi di ipossia modesta con un numero di cicli basso, come episodi di 15 x 90 secondi di ossigeno inspirato al 10%. Recenti studi su esseri umani con lesioni croniche del midollo spinale e ictus hanno dimostrato che questi modesti episodi di AIH ripetuti per cinque giorni consecutivi possono essere tranquillamente tollerati senza conseguenze patologiche. Un altro studio recente ha dimostrato che anche un protocollo di 4 settimane di AIH giornaliero moderato (ciclo di ossigeno al 9%/21% ogni 1,5 minuti, 15 cicli al giorno, per 4 settimane) non provoca conseguenze mediche avverse o deterioramento cognitivo. Pertanto, l'evidenza cumulativa suggerisce che l'AIH ripetitivo può essere tranquillamente utilizzato per studiare se può migliorare il funzionamento neurocomportamentale nei pazienti con trauma cranico senza effetti deleteri. In questo studio, somministreremo l'AIH lieve a 16 pazienti in quattro giorni diversi distribuiti nel corso di due o quattro settimane, iniziando con la normale concentrazione di ossigeno (SpO2 target del 98%) e quindi riducendo progressivamente le concentrazioni di ossigeno nelle tre sessioni successive (al 93%, 87% e 82%). Il nostro obiettivo primario è determinare se è sicuro somministrare AIH lieve a pazienti con trauma cranico cronico con compromissioni funzionali persistenti, ma che sono clinicamente stabili. Come obiettivo secondario in questo studio, valuteremo se la somministrazione di AIH lieve ha effetti post-sessione o cumulativi post-studio sulla memoria e sulla cognizione, l'attivazione corticale valutata dalla stimolazione magnetica transcranica a impulso singolo o se l'architettura cerebrale pre-studio o la connettività funzionale rilevata dalla risonanza magnetica funzionale strutturale e allo stato di riposo predice la risposta all'AIH. Se in questo studio non si osservano effetti avversi dell'AIH lieve, gli studi clinici che utilizzano l'AIH lieve da solo o in combinazione con terapie neurocomportamentali potrebbero valutare se l'AIH facilita il miglioramento delle prestazioni funzionali dopo trauma cranico.