Effect van intermitterende hypoxie op ischemie-reperfusieletsel bij gezonde personen

Ischemische hartziekte vertegenwoordigt de meest voorkomende vorm van hart- en vaatziekten en de belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten. Ischemische hartziekte ontstaat door onvoldoende bloedtoevoer naar de kransslagaders. Terwijl onmiddellijke reperfusie van de weefsels de eerstelijnsbehandeling voor ischemie vertegenwoordigt, veroorzaakt herstel van de bloedstroom verdere schade aan de endotheelcellen die de bloedvaten bekleden. Sterker nog, ernstige endotheliale disfunctie treedt paradoxaal genoeg op tijdens de initiële periode van reperfusie, deels als gevolg van oxidatieve stress veroorzaakt door een uitbarsting van vorming van reactieve zuurstofspecies en een vermindering van de biologische beschikbaarheid van stikstofmonoxide. Ischemie-reperfusieschade vertegenwoordigt de endotheliale schade veroorzaakt door de gecombineerde effecten van ischemie en reperfusie. Myocardiale ischemie-reperfusiebeschadiging veroorzaakt coronaire endotheliale disfunctie, wat op zijn beurt een myocardinfarct bevordert. Daarom zijn interventies die zijn ontworpen om het effect van ischemie-reperfusieletsel te verminderen dringend nodig om myocardletsel bij patiënten met ischemische hartziekte te voorkomen.

De endotheliale functie van de arteria brachialis correleert sterk met de endotheliale functie van de kransslagader. Dienovereenkomstig kunnen metingen van de functie van de armslagader, zoals door stroming gemedieerde dilatatie, fungeren als een surrogaat van de endotheliale functie van de kransslagader. Flow-gemedieerde dilatatie, een indicator van stikstofmonoxide-afhankelijke endotheliale functie, vertegenwoordigt de dilatatie van de arteria brachialis na toename van de bloedstroom en schuifspanning veroorzaakt door een voorbijgaande periode van ischemie. Een standaardmodel van ischemie-reperfusieletsel bestaat uit het afsluiten van de bloedstroom naar de arm gedurende een periode van 20 minuten. Deze langdurige occlusie van de onderarm veroorzaakt een vermindering van door stroming gemedieerde dilatatie variërend van 30 tot 50% gedurende ten minste 30 minuten na reperfusie bij jonge individuen.

Lokale ischemische preconditionering biedt bescherming tegen ischemie-reperfusieletsel. Ischemische preconditionering bestaat uit het blootstellen van een persoon aan herhaalde korte periodes van ischemie, geïnduceerd door het opblazen van een manchet om de bovenarm, voorafgaand aan een ischemie-reperfusieletsel. Ischemische preconditionering (3 cycli van ischemie van 5 minuten gevolgd door 5 minuten reperfusie) toegepast onmiddellijk vóór ischemie-reperfusieletsel voorkomt de vermindering van door stroming gemedieerde dilatatie bij gezonde personen, wat suggereert dat ischemische preconditionering beschermend zou kunnen zijn bij patiënten met acute ischemie die op het punt staan ondergaan therapeutische reperfusie. De bescherming die wordt geboden door ischemische preconditionering lijkt af te hangen van de activering van het voor adenosinetrifosfaat gevoelige kaliumkanaal. Daarom verzwakt ischemische preconditionering de verminderde endotheliaal-afhankelijke dilatatie van daaropvolgende, langdurige ischemie-reperfusieschade bij mensen.

Intermitterende hypoxie vertegenwoordigt een potentiële systemische strategie om de vermindering van door stroming gemedieerde dilatatie na ischemie-reperfusieletsel te voorkomen. Het met tussenpozen inademen van licht hypoxische lucht stimuleert een endotheelafhankelijke dilatatie en voorkomt endotheliale disfunctie door de productie van reactieve zuurstofsoorten en een toename van de biologische beschikbaarheid van stikstofmonoxide. Korte periodes van intermitterende hypoxie in diermodellen induceren ischemische preconditionering en beschermen het hart tegen daaropvolgende infarcten. Intermitterende hypoxieconditionering bestaande uit 5-8 cycli/dag gedurende 5-10 min/cyclus bij een fractie ingeademde zuurstof van 9,5-10% afgewisseld met 4 min normoxia gedurende een periode van 20 dagen beschermde inderdaad de endotheelafhankelijke dilatatie van coronaire en systemische slagaders bij ratten door activering van processen van vrije radicalen. Bovendien verminderde intermitterende hypoxie, bestaande uit 5 cycli van 6 minuten hypoxie bij een zuurstofconcentratie van 6% afgewisseld met 6 minuten blootstelling aan kamerlucht gedurende 1 uur, significant de infarctgrootte in harten van muizen wanneer uitgevoerd 24 uur vóór ischemie-reperfusieletsel. , in associatie met hypoxie-induceerbare factorexpressie. Intermitterende hypoxie kan daarom bescherming opwekken via een systemische respons die een ander mechanisme vertegenwoordigt dan de lokale beschermende respons die wordt geïnduceerd door korte ischemische preconditionering.

Gezond ouder worden resulteert in een grotere afname van door stroming gemedieerde dilatatie na occlusie van de bloedstroom. Bij mannen van middelbare leeftijd werden inderdaad afnamen in door stroming gemedieerde dilatatie van 50 tot 68% waargenomen als gevolg van verdere oxidatieve stress en verminderde biologische beschikbaarheid van stikstofmonoxide. Terwijl ischemische preconditionering de afname van door stroming gemedieerde dilatatie bij jonge gezonde personen verhinderde, werd het preventieve effect van ischemische preconditionering tegen ischemie-reperfusieletsel bij oudere personen opgeheven. Ischemische preconditionering verzwakte echter significant de afname van door stroming gemedieerde dilatatie bij oudere patiënten met atherosclerose.