Langt infrarød terapi på AV-fistelstrøm, endotelfunksjon og ekkokardiografi hos ESRD-pasienter

For pasienter med nyresykdom i sluttstadiet som får hemodialyse (HD) behandling, er en velfungerende vaskulær tilgang nødvendig for å oppnå adekvat dialyse og forbedre livskvaliteten. Blant flere typer vaskulær tilgang er den langsiktige tekniske overlevelsen best for den native arteriovenøse fistelen (AVF), som står for mer enn 80 % av vaskulær tilgang hos HS-pasienter i Taiwan. Vaskulære tilgangskomplikasjoner utgjorde omtrent 20 % av HS-pasientinnleggelser i USA med en kostnad på 1 milliard dollar årlig (1). Feilfunksjon i vaskulær tilgang viser seg vanligvis med utilstrekkelig blodstrøm på grunn av stenose eller trombose i den venøse utstrømningskanalen (2). Omtrent 80 til 85 % av AV-tilgangssviktene oppstår fra AV-tilgangstromboser, hvorav mer enn 80 % skyldes AVF-stenoser (3). En tilgangsstrøm (Qa) mindre enn 500 ml/min var assosiert med økt risiko for tilgangssvikt og prediktiv for dårligere uassistert åpenhet av naturlig AVF (4). De patologiske trekk ved stenose av vaskulær tilgang er sammensatt av intimal hyperplasi; proliferasjon av glatte muskelceller i media med påfølgende migrasjon til intima, og overdreven akkumulering av ekstracellulær matrise (5). Til tross for funnene ovenfor, er lite informasjon tilgjengelig om hvordan man effektivt kan forhindre stenoser av vaskulær tilgang hos HS-pasienter.

Infrarød stråling er en usynlig elektromagnetisk bølge med lengre bølgelengde enn det synlige lyset. I henhold til forskjellen i bølgelengde kan infrarød stråling deles inn i tre kategorier: nær-infrarød stråling (0,8-1,5μm), middels-infrarød stråling (1,5-5,6μm) og fjerninfrarød (FIR) stråling (5,6-1000μm) (6). Infrarød stråling overfører energi som oppfattes som varme av termoreseptorer i huden rundt (7). Anvendelsen av FIR-stråling inkluderer matkonservering (8) og helsefremmende (9-10). Dyrestudier viste også at FIR forbedrer hudens blodstrøm (11-12), noe som fører til bruk av FIR i behandlingen av iskemiske lesjoner og nekrose av hudvev på grunn av traumer, diabetes mellitus og perifer arteriell okklusiv sykdom. I tillegg indikerer noen studier at FIR-behandling kan forbedre endotelfunksjonen og redusere frekvensen av enkelte hjerte- og karsykdommer (13-15). Den termiske effekten av FIR resulterer i vasodilatasjon og kan øke tilgangsstrømmen av AV-fistel. I følge rapporten fra Vaupel et al. kan temperaturen økes opp til 4°C i 10 mm dybde av vev (16). I tillegg kan infrarød terapi tillate multippel energioverføring så dypt som 2-3 cm inn i subkutant vev uten å irritere eller overopphete huden som ufiltrert varmestråling (17). Hudtemperaturen økte jevnt og trutt til et platå rundt 38~39 °C under behandling av FIR i 30 til 60 minutter så lenge avstanden mellom den keramiske platen og huden var mer enn 20 cm (11). Derfor kan infrarød terapi være fri for ulempene eller bivirkninger (som brannskade, infeksjon, risiko for tilgangssvikt eller langvarig blødning fra det forrige venepunkturstedet) ved noen tradisjonelle metoder for termisk terapi.

I tillegg til den termiske effekten, ble tre mulige ikke-termiske effekter av infrarød terapi rapportert i litteraturen, inkludert (1) forbedring av endotelfunksjonen, (2) inhibering av intimal hyperplasi og (3) redusert oksidativt stress. FIR kan forbedre endotelfunksjonen som er observert ikke bare i dyrestudier (11,12,14), men også i en klinisk studie (13). Yu et al. tyder på at den gunstige effekten av FIR-terapi på hudens blodstrøm kan være relatert til L-arginin/NO-veien (11). I denne forbindelse har Akasaki et al. fant at gjentatt FIR-terapi kunne oppregulere eNOS-ekspresjon og forsterke angiogenese i en apolipoprotein E-mangelfull musemodell av unilateral iskemi i bakben (12). Dessuten har Ikeda et al. rapporterte at 4 uker med badstueterapi signifikant økte serumnitratkonsentrasjonene så vel som ekspresjonen av mRNA og protein av eNOS i aortas til TO-2 hamstere (14). I tillegg har Imamura et al. viste at to uker med gjentatt badstuebehandling betydelig forbedret vaskulær endotelfunksjon, noe som resulterte i en økning i strømningsmediert endotelavhengig dilatasjon av arterien brachialis fra 4 % til 5,8 % hos pasienter med koronare risikofaktorer (13).

I tillegg til å forbedre eNOS-uttrykk, Kipshidze et al. fant at nonablativ infrarød laser (NIL) terapi hemmet neointimal hyperplasi etter PTCA hos kolesterolforede kaniner i opptil 60 dager (18). I følge rapporten deres reduserte de ikke-nablative dosene av NIL veksten av vaskulære glatte muskelceller (VSMC), men det reduserte ikke veksthastigheten til endotelceller. Siden spredningen av VSMC-er i media er et viktig patologisk funn av vaskulærveggen til HS-pasienter med vaskulær tilgangsstenose (5), kan det å bremse veksten av VSMC redusere frekvensen av tilgangsstenose. I følge rapporten fra Masuda et al. (19), det systoliske blodtrykket og de økte 8-epi-prostaglandin F2α-nivåene i urinen var signifikant lavere hos pasientene som fikk en FIR tørrbadstue i 45 minutter per dag i to uker. F2-isoprostaner, nemlig 8-epi-prostaglandin F2α, er kjemisk stabile produkter av lipidperoksidasjon og nivået har blitt foreslått som en pålitelig markør for oksidativt stress in vivo (20). Disse resultatene tyder på at gjentatt badstuterapi kan redusere oksidativt stress, noe som fører til beskyttelse mot progresjon og komplikasjoner av aterosklerose. Siden HS-pasienter også utsettes for tungt oksidativt stress fra både innad uremisk status og ytre HD-relatert teknologi, kan bruk av FIR-terapi betraktes som en alternativ terapeutisk modalitet for å redusere oksidativt stress.

Nakhou et al. har vist en høy forekomst av uforklarlig pulmonal hypertensjon (PHT) hos pasienter med nyresykdom i sluttstadiet (ESRD) på kronisk hemodialyse (HD) terapi via arteriovenøs (A-V) tilgang [21]. Pulmonalarterietrykk (PAP) ble evaluert ved hjelp av doppler-ekkokardiografi. Nivåer av ET-1- og NO-metabolitter i plasma ble bestemt før og etter HD-prosedyren og ble sammenlignet mellom undergrupper av pasienter med og uten PHT. Av 42 studerte HD-pasienter hadde 20 pasienter (48%) høyere PHT (PAP = 46+/-2 mmHg) mens resten hadde normal PAP (29+/-1 mmHg) (P<0,0001). Sammenlignet med HS-pasienter uten PHT, hadde HS-pasienter med PHT høyere hjertevolum (6,0+/-1,2) vs 5,2+/-0,9 l/min, P<0,034), lignende plasma ET-1-nivåer (1,6+/-0,7 vs. 2,4+/-0,8 fmol/ml), lavere basale plasmanivåer av NO2 + NO3 (14,3+/-2,3 μM vs. 24,2+/-5,2μM, P<0,05), og en lavere HD-indusert økning av plasma NO-metabolitter (fra 14,3+/-2,3 til 39,9+/-11,4 mikroM, P<0,007 vs. fra 24,2+/-5,2 til 77,1+/-9,6μM, P<0,0001). Midlertidig lukking av A-V-tilgangen med et sfygmomanometer hos åtte pasienter med PHT resulterte i en forbigående reduksjon i CO (fra 6,4+/-0,6 til 5,3+/- 0,5 l/min, P = 0,18) og systolisk PAP (fra 47,2+/ -3,8 til 34,6+/-2,8 mmHg, P<0,028). Oppsummert viste studien deres en høy prevalens av PHT blant pasienter med ESRD på kronisk HD via en kirurgisk AV-fistel. I lys av de vasodilaterende og antimitogene egenskapene til NO, er det mulig at den svekkede basale og HD-induserte NO-produksjonen hos pasienter med PHT bidrar til økt pulmonal vaskulær tonus. Videre indikerer delvis gjenoppretting av normal PAP og CO hos HS-pasienter som gjennomgikk enten temporal A-V-shuntlukking eller vellykket transplantasjon at overdreven lungeblodstrøm er involvert i patogenesen av sykdommen.

Viktigheten av denne studien:

AV-fistel kan ha en betydelig innvirkning på hjertefunksjon og ekkokardiografiske parametere. FIR har vist seg å øke tilgangsstrømmen av AV-fistel hos utbredte HS-pasienter. Dens rolle på nyopprettet AV-fistel er imidlertid ikke kjent. Denne studien vil avdekke effekten av FIR-terapi på ekkokardiografiske parametere, tilgangsflyt av AVF og endotelfunksjon hos pasienter med nyresykdom i sluttstadiet. Hvis FIR-terapi er assosiert med gunstig hemodynamisk effekt hos ESRD-pasienter, kan det betraktes som en terapeutisk modalitet for å forbedre endotelfunksjon og hjerteytelse hos ESRD-pasienter.