動脈瘤性クモ膜下出血における脳のニトロソ化/酸化ストレス (NOX2)

バックグラウンド：

動脈瘤性くも膜下出血 (SAH) は、高い罹患率と死亡率を運びます。 これは主に、最初の生存者の 30% に影響を与える遅延性脳虚血 (DCI) の合併症を含む、二次的な脳損傷の発生によるものです。 SAH 後の二次脳損傷の背後にあるメカニズムは完全には理解されていません。

一酸化窒素 (NO) は、酵素一酸化窒素シンターゼ (NOS) によってアルギニンから生成される強力な内因性血管拡張剤であり、内皮、ニューロン、および誘導型 NOS (eNOS、nNOS、および iNOS) の 3 つのアイソフォームで存在します。 炎症や酸化ストレスの状態では、フリーラジカルが NO と反応して過酸化亜硝酸 (ONOO-) を形成することがあります。これは非常に反応性が高く、脂質やタンパク質などの生体高分子に直接損傷を与える可能性があります。 この現象、すなわち潜在的に細胞の損傷につながる活性窒素種の産生の増加は、ニトロソ化ストレスと呼ばれます。

酸化/ニトロソ化ストレスおよび関連する NO 代謝障害が、SAH 後の二次性脳損傷の発症に関与していると広く信じられていますが、これらのメカニズムの正確な役割は完全には理解されていません。 一部の著者は、NOS の機能不全とその結果生じる低 NO バイオアベイラビリティが二次脳損傷の重要な原因 (および DCI の背後にある重要なメカニズム) であると考えていますが、他の著者は、iNOS によって媒介される NO の過剰産生は、組織損傷の悪化につながる不適応反応であると主張しています。ニトロソ化ストレス。

NO代謝産物の経脳的（すなわち、動脈から頸静脈へ）交換および酸化ストレスとの相互関係は、SAH患者で研究されたことはありません。 研究者らは、SAH は、フリーラジカルによる捕捉による NO の脳血管バイオアベイラビリティの初期低下に関連していると仮定しています。 これは悪循環に寄与する可能性があり、その結果、微小血管抵抗、脳の低灌流、および脳組織の低酸素症が増加し、フリーラジカルの産生と NO の枯渇がさらに増加し​​、最終的に虚血性脳損傷と予後不良につながります。

仮説:

現在の探索的研究は、健康なボランティアと比較して、SAH後の初期段階における酸化/ニトロソ化ストレスマーカーとNO代謝産物の経脳交換を特徴付けます。 さらに、マルチモーダルニューロモニタリングによって評価される脳虚血および代謝機能障害の指標に対するこれらの障害の影響、および動脈血酸素圧（PaO2）の誘発変化の影響を調べます。 研究者は、次のように仮説を立てています。

1. 患者は、健康な対照と比較して、酸化/ニトロソ化ストレスマーカーの脳流出が大きく、NOの脳血管バイオアベイラビリティが低くなります。
2. SAH患者は、発作後の数日間、酸化/ニトロソ化ストレスマーカーの経脳放出の漸進的な減少と、NOの脳血管バイオアベイラビリティの対応する増加を示します。
3. SAHの臨床的重症度が高いほど、酸化/ニトロソ化ストレスマーカーの経脳放出が大きくなり、NOの脳血管バイオアベイラビリティが低下します。
4. 脳組織の酸素分圧 (PbtO2) が低く、脳組織の低酸素症の負担が大きい (PbtO2 <20mmHg でのモニタリング時間の割合として定義される) と、酸化/ニトロソ化ストレス マーカーの脳流出が大きくなり、脳のバイオアベイラビリティが低下します。 NOの。
5. 微量透析液の乳酸/ピルビン酸比が大きく、脳代謝危機の負担が大きい (乳酸/ピルビン酸比が 40 を超え、グルコース濃度が 0.7 mmol/l 未満のモニタリング時間の割合として定義される) ほど、脳からの流出が大きくなります。酸化/ニトロソ化ストレスマーカーとNOの脳バイオアベイラビリティの低下。
6. 誘導された軽度の低酸素症は、酸化/ニトロソ化ストレスのマーカーの経脳放出の増加と、ベースラインと比較した NO の脳血管バイオアベイラビリティの減少に関連しますが、誘導された軽度の高酸素症は反対の効果をもたらします。

探索目的で、外部脳室ドレーンと過剰な脳微小透析液が利用可能な場合、患者の脳脊髄液 (CSF) もサンプリングします。

方法:

この研究は、Rigshospitalet の神経集中治療室 (NICU) に入院した SAH 患者を含む前向き生理学研究です。 患者の組み入れは、介入サブスタディで 20 人の患者に関する完全なデータを取得するまで (以下を参照)、または 2024 年 4 月 1 日まで継続されます。 . さらに、対照群として 12 人の健康な被験者が含まれます。

研究の実際の実施、患者：

患者は、通常のケアの一環として、入院直後に動脈カテーテルを挿入されます。 さらに、動脈瘤が固定された後できるだけ早く、逆行性内頸静脈カテーテル（RJVカテーテル）を挿入して脳静脈血を採取します。 重要なパラメーターは、NICU の標準的な慣行に従って監視され、患者は、頭蓋内圧 (ICP)、PbtO2、および脳代謝 (脳マイクロダイアリシス) の継続的なマルチモーダル神経監視を受けます。 介入中、経頭蓋ドップラー超音波（TCD）を使用して、脳血流の代理測定として中大脳動脈の平均流速を決定します。 この研究は、以下に個別に説明する観察サブスタディと介入サブスタディで構成されます。

観察サブスタディ: ペア血液サンプル (すなわち、RJV カテーテルと動脈カテーテルからの同時血液サンプル) が採取されます 1) RJV カテーテルの留置直後 (予想: 入院後 0-2 日目)、2) 介入中 (下記参照) 、および 3) RJV カテーテルの除去の直前 (予想: 入院後 3-6 日目)。 採血に加えて、既存の外部脳室ドレーンを持つ患者は CSF のサンプリングを受け、脳マイクロダイアリシス カテーテルを持つ患者は探索目的で過剰なマイクロダイアリセートのサンプリングを受けます。

介入サブスタディ: 人工呼吸器の設定 (吸気酸素の割合) を変更することにより、無作為化された順序で軽度の低酸素症と高酸素症が誘発されます。治療目標：10～12kPa）。 血液サンプルは、ベースライン時 (酸素正常状態) および各介入の 60 分後に採取されます (合計 3 つのペアの血液サンプル)。

研究の実際の実施、健康な対照：

健常者を対象とした実験はNICUで行います。 計装とモニタリングは上記と同様です。動脈カテーテルと RJV カテーテルが挿入され、被験者は標準的な心肺モニタリングに加えて、脳血流の指標として TCD モニタリングを受けます。

計装と短い休息期間の後、ベースライン評価が実施され、その後、被験者は無作為化された順序で介入を受けます。潮汐 CO2 モニター、および圧縮ガスボンベを介して供給されるリザーバー。 軽度の低酸素症の場合は 9 ～ 10 kPa、軽度の高酸素症の場合は 13 ～ 14 kPa の PaO2 を目指して、吸気酸素の割合を滴定します。さらに、健康な被験者は、吸気酸素の割合が100%。 吸気空気アドホックに CO2 を追加することで、イソカプニアが確保されます。 血液サンプルは、ベースライン (酸素正常状態) と、60 分間の軽度の低酸素状態、60 分間の軽度の高酸素状態、および 60 分間の「重度の高酸素状態」の後に採取されます。

生化学分析:

各サンプリング時点で、血液ガスのレベルと酸塩基の状態について、少量の血液がすぐに分析されます。 残りの生物学的サンプルは遠心分離され、分注され、分析まで-80°Cで保存されます。

血液サンプルは、酸化ストレスの次のマーカーについて分析されます：アスコルビン酸ラジカル、脂質ヒドロペルオキシド、ミエロペルオキシダーゼ、および抗酸化物質のグルタチオン、α/γ-トコフェロール、α/β-カロテン、レチノールおよびリコペン。

次の NO 代謝物が測定されます: 総血漿 NO 濃度 (硝酸塩 (NO3-) + 亜硝酸塩 (NO2-) + S-ニトロソチオール (RSNO)) および総赤血球結合 NO (亜硝酸塩 (NO2-) + ニトロシルヘモグロビン (HbNO)) ) + S-ニトロソヘモグロビン (HbSNO))。 さらに、3-ニトロチロシンは、ペルオキシナイトライトの代理マーカーとして決定されます。

神経血管単位損傷の以下のバイオマーカーが決定される：S100β、グリア線維性酸性タンパク質、ニューロン特異的エノラーゼ、ユビキチンカルボキシ末端加水分解酵素L1、ニューロフィラメント軽鎖および総タウ。