Systemische nitrosatieve/oxidatieve stress bij patiënten met acuut hersenletsel (NOX)

ACHTERGROND:

Acuut hersenletsel als gevolg van traumatisch hersenletsel (TBI), intracerebrale bloeding (ICH) en aneurysmale subarachnoïdale bloeding (SAH) is wereldwijd een belangrijke doodsoorzaak en blijvende invaliditeit. Ongeacht de etiologie wordt acuut hersenletsel geassocieerd met een wijdverbreide activering van cellulaire en biochemische processen die de schade na het primaire letsel kunnen verergeren - dit wordt secundair hersenletsel genoemd.

Stikstofmonoxide (NO) is een krachtige endogene vasodilatator die wordt geproduceerd uit arginine door het enzym stikstofoxidesynthase (NOS), dat bestaat in drie isovormen: endotheliaal, neuronaal en induceerbaar NOS (eNOS, nNOS en iNOS). Bij ontstekingen en oxidatieve stress (bijv. bij acuut hersenletsel) kunnen vrije radicalen reageren met NO om peroxynitriet (ONOO-) te vormen, dat zeer reactief is en biologische macromoleculen zoals lipiden en eiwitten direct kan beschadigen. Dit fenomeen, d.w.z. een verhoogde productie van reactieve stikstofsoorten die mogelijk leiden tot cellulaire schade, wordt nitrosatieve stress genoemd.

Er wordt algemeen aangenomen dat oxidatieve/nitrosatieve stress en daarmee samenhangende stoornissen in het metabolisme van NO betrokken zijn bij de ontwikkeling van secundair hersenletsel, maar de exacte rol van deze mechanismen blijft onvolledig begrepen. Hoewel sommige auteurs geloven dat NOS-disfunctie en een daaruit voortvloeiende lage biologische beschikbaarheid van NO een belangrijke oorzaak is van secundair hersenletsel, beweren anderen dat een overproductie van NO gemedieerd door iNOS een onaangepaste respons is die leidt tot verergering van weefselbeschadiging als gevolg van nitrosatieve stress.

De onderzoekers veronderstellen dat acuut hersenletsel geassocieerd is met een onmiddellijke verhoging van circulerende biomarkers van oxidatieve stress en een vermindering van de biologische beschikbaarheid van NO als gevolg van de vorming van peroxynitriet (nitrosatieve stress), en dat dit een belangrijk mechanisme vertegenwoordigt achter de ontwikkeling van secundaire hersenschade. blessure. Deze afname van NO-beschikbaarheid zou kunnen bijdragen aan een vicieuze cirkel waarin een resulterende toename van microvasculaire weerstand, cerebrale hypoperfusie en hersenweefselhypoxie de productie van vrije radicalen verder verhoogt. Er wordt echter verder verondersteld dat de initiële afname van NO-beschikbaarheid wordt gevolgd door een iNOS-gemedieerde toename van NO-metabolieten in de daaropvolgende dagen na letsel. De huidige verkennende studie zal proberen deze veranderingen en hun rol bij patiënten met acuut hersenletsel te karakteriseren.

HYPOTHESEN:

1. Patiënten hebben de hoogste niveaus van markers voor oxidatieve/nitrosatieve stress en de laagste niveaus van NO-metabolieten onmiddellijk na ictus, met een progressieve vermindering van markers voor oxidatieve/nitrosatieve stress en een toename van NO-metabolieten in de daaropvolgende dagen.
2. De mate van oxidatieve/nitrosatieve stress zal in verband worden gebracht met een ongunstig klinisch beloop (bijv. episoden van neuroverslechtering), slechte neurologische uitkomst en overlijden.
3. Patiënten met een hogere ziekte-ernst (bijv. een hogere World Federation of Neurological Surgeons Score voor patiënten met SAH) zullen een grotere mate van oxidatieve/nitrosatieve stress hebben in vergelijking met patiënten met een lagere ziekte-ernst.
4. De mate van oxidatieve / nitrosatieve stress zal worden geassocieerd met de mate van door biomarkers bepaalde schade aan de neurovasculaire eenheid.
5. De mate van oxidatieve/nitrosatieve stress zal worden geassocieerd met aanwijzingen voor systemische orgaandisfunctie.
6. De mate van oxidatieve/nitrosatieve stress en relatieve NO-depletie wordt in verband gebracht met hersenweefselhypoxie, hersenmetabolische crisis en corticale spreidende depolarisaties (in een subgroep van patiënten die multimodale neuromonitoring ondergaan).

METHODEN:

De studie is een single-center, prospectieve, verkennende, observationele studie, die 50 patiënten met SAH, 50 patiënten met ICH en 50 patiënten met TBI zal omvatten die zijn opgenomen in de Neurointensive Care Unit (NICU) in Rigshospitalet, Kopenhagen. De inclusie van patiënten gaat door totdat het geplande aantal patiënten is ingeschreven, of tot 1 mei 2023, waarna de inclusie wordt stopgezet en de gegevens worden geanalyseerd, ongeacht het aantal geïncludeerde patiënten.

Arteriële bloedmonsters worden afgenomen op 3 tijdstippen: dag 0-2 (vroeg), dag 3-5 (intermediair) en dag 6-8 (laat) na opname. Als er geen arteriële katheter beschikbaar is, kunnen als alternatief centraal veneuze of perifere veneuze monsters worden genomen. Bloedafname vindt alleen plaats bij opname op de NICU en/of intermediaire zorgafdeling en bij ontslag naar een andere afdeling wordt de bloedafname stopgezet.

Demografische, klinische en paraklinische gegevens zullen worden verkregen uit de elektronische medische dossiers van elke patiënt. Gegevens van multimodale neuromonitoring (d.w.z. intracraniale druk, zuurstofvoorziening van hersenweefsel, cerebrale microdialyse en/of elektrocorticografie) zullen continu worden verzameld samen met fysiologische parameters indien beschikbaar. De neurologische uitkomst (zoals bepaald door de gewijzigde Rankin-schaal) wordt na 6 maanden bepaald in verband met een poliklinisch vervolgbezoek in het ziekenhuis of door middel van telefonische interviews.

BIOCHEMISCHE ANALYSES:

Bloedmonsters zullen worden geanalyseerd op de volgende markers van oxidatieve stress: het ascorbaatradicaal, lipidehydroperoxiden, myeloperoxidase en de antioxidanten glutathion, α/γ-tocoferol, α/β-caroteen, retinol en lycopeen.

De volgende NO-metabolieten worden bepaald: totale plasma-NO-concentratie (nitraat (NO3-) + nitriet (NO2-) + S-nitrosothiolen (RSNO)) en totale aan rode bloedcellen gebonden NO (nitriet (NO2-) + nitrosylhemoglobine (HbNO ) + S-nitrosohemoglobine (HbSNO)). Daarnaast zal 3-nitrotyrosine worden bepaald als surrogaatmarker voor peroxynitriet.

De volgende biomarkers van letsel van de neurovasculaire eenheid zullen worden bepaald: S100ß, gliaal fibrillair zuur eiwit, neuronspecifieke enolase, ubiquitine carboxy-terminale hydrolase L1, neurofilament lichte keten en totaal tau.