Ogólnoustrojowy stres nitrozowy/oksydacyjny u pacjentów z ostrym uszkodzeniem mózgu (NOX)

TŁO:

Ostre uszkodzenie mózgu spowodowane urazowym uszkodzeniem mózgu (TBI), krwotokiem śródmózgowym (ICH) i tętniakowatym krwotokiem podpajęczynówkowym (SAH) jest główną przyczyną śmiertelności i trwałej niepełnosprawności na całym świecie. Niezależnie od etiologii, ostre uszkodzenie mózgu wiąże się z powszechną aktywacją procesów komórkowych i biochemicznych, które mogą pogłębiać uszkodzenia po urazie pierwotnym – nazywa się to wtórnym uszkodzeniem mózgu.

Tlenek azotu (NO) jest silnym endogennym środkiem rozszerzającym naczynia krwionośne, wytwarzanym z argininy przez enzym syntazę tlenku azotu (NOS), który występuje w trzech izoformach: śródbłonkowej, neuronalnej i indukowanej NOS (eNOS, nNOS i iNOS). W stanach zapalnych i stresie oksydacyjnym (np. w ostrym uszkodzeniu mózgu) wolne rodniki mogą reagować z NO tworząc peroksyazotyn (ONOO-), który jest wysoce reaktywny i może bezpośrednio uszkadzać makrocząsteczki biologiczne, takie jak lipidy i białka. Zjawisko to, czyli zwiększona produkcja reaktywnych form azotu, potencjalnie prowadząca do uszkodzenia komórek, nazywane jest stresem nitrozacyjnym.

Powszechnie uważa się, że stres oksydacyjny/nitrozacyjny i związane z nim zaburzenia metabolizmu NO są zaangażowane w rozwój wtórnych uszkodzeń mózgu, jednak dokładna rola tych mechanizmów pozostaje nie do końca poznana. Podczas gdy niektórzy autorzy uważają, że dysfunkcja NOS i wynikająca z tego niska biodostępność NO są ważną przyczyną wtórnego uszkodzenia mózgu, inni twierdzą, że nadprodukcja NO za pośrednictwem iNOS jest nieprzystosowawczą odpowiedzią prowadzącą do nasilenia uszkodzenia tkanki z powodu stresu nitrozacyjnego.

Badacze wysuwają hipotezę, że ostre uszkodzenie mózgu wiąże się z natychmiastowym wzrostem krążących biomarkerów stresu oksydacyjnego i zmniejszeniem biodostępności NO z powodu tworzenia się nadtlenoazotynów (stres azotowy) i że stanowi to ważny mechanizm stojący za rozwojem wtórnego uszkodzenia mózgu. obrażenia. Ten spadek dostępności NO może przyczynić się do błędnego koła, w którym wynikający z tego wzrost oporu mikronaczyniowego, hipoperfuzja mózgowa i niedotlenienie tkanki mózgowej dodatkowo zwiększają produkcję wolnych rodników. Jednakże, postawiono hipotezę, że po początkowym spadku dostępności NO następuje pośredniczony przez iNOS wzrost metabolitów NO w kolejnych dniach po urazie. Niniejsze badanie eksploracyjne podejmie próbę scharakteryzowania tych zmian i ich roli u pacjentów z ostrym uszkodzeniem mózgu.

HIPOTEZY:

1. Pacjenci będą mieli najwyższe poziomy markerów stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego i najniższe poziomy metabolitów NO bezpośrednio po napadzie, z postępującą redukcją markerów stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego i wzrostem metabolitów NO w kolejnych dniach.
2. Stopień stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego będzie związany z niekorzystnym przebiegiem klinicznym (np. epizodami pogorszenia stanu układu nerwowego), złym rokowaniem neurologicznym i śmiercią.
3. Pacjenci z wyższym stopniem ciężkości choroby (np. wyższy wynik Światowej Federacji Chirurgów Neurologicznych dla pacjentów z SAH) będą mieli większy stopień stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego w porównaniu z pacjentami z niższym stopniem ciężkości choroby.
4. Stopień stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego będzie związany ze stopniem uszkodzenia jednostki nerwowo-naczyniowej określonym przez biomarker.
5. Stopień stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego będzie związany z objawami dysfunkcji narządów ogólnoustrojowych.
6. Stopień stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego i względny niedobór NO jest związany z niedotlenieniem tkanki mózgowej, kryzysem metabolicznym mózgu i depolaryzacją rozprzestrzeniającą się w korze mózgowej (w podgrupie pacjentów poddawanych multimodalnemu neuromonitoringowi).

METODY:

Badanie jest jednoośrodkowym, prospektywnym, eksploracyjnym badaniem obserwacyjnym, które obejmie 50 pacjentów z SAH, 50 pacjentów z ICH i 50 pacjentów z TBI przyjętych na Oddział Neurointensywnej Terapii (NICU) w Rigshospitalet w Kopenhadze. Włączanie pacjentów będzie kontynuowane do czasu zapisania planowanej liczby pacjentów lub do 1 maja 2023 r., kiedy to włączanie zostanie wstrzymane, a dane będą analizowane niezależnie od liczby włączonych pacjentów.

Próbki krwi tętniczej będą pobierane w 3 punktach czasowych: dzień 0-2 (wczesny), dzień 3-5 (pośredni) i dzień 6-8 (późny) po przyjęciu. Jeśli nie jest dostępny cewnik dotętniczy, jako alternatywę można pobrać próbki z żyły centralnej lub żyły obwodowej. Próbki krwi będą pobierane tylko podczas przyjęcia na OIOM i/lub oddział opieki pośredniej, a pobieranie krwi zostanie wstrzymane w przypadku wypisu do innego oddziału.

Dane demograficzne, kliniczne i parakliniczne będą pozyskiwane z elektronicznej dokumentacji medycznej każdego pacjenta. Dane z multimodalnego neuromonitoringu (tj. ciśnienia wewnątrzczaszkowego, natlenienia tkanki mózgowej, mikrodializy mózgowej i/lub elektrokortykografii) będą gromadzone w sposób ciągły wraz z parametrami fizjologicznymi, jeśli będą dostępne. Wynik neurologiczny (określony zmodyfikowaną Skalą Rankina) zostanie określony po 6 miesiącach w związku z ambulatoryjną wizytą kontrolną w szpitalu lub poprzez wywiad telefoniczny.

ANALIZY BIOCHEMICZNE:

Próbki krwi będą analizowane pod kątem następujących markerów stresu oksydacyjnego: rodnik askorbinianowy, wodoronadtlenki lipidowe, mieloperoksydaza oraz przeciwutleniacze glutation, α/γ-tokoferol, α/β-karoten, retinol i likopen.

Oznaczone zostaną następujące metabolity NO: całkowite stężenie NO w osoczu (azotan (NO3-) + azotyn (NO2-) + S-nitrozotiole (RSNO)) oraz całkowity NO związany z krwinkami czerwonymi (azotyny (NO2-) + hemoglobina nitrozowa (HbNO) ) + S-nitrozohemoglobina (HbSNO)). Ponadto oznaczona zostanie 3-nitrotyrozyna jako marker zastępczy peroksyazotynu.

Oznaczone zostaną następujące biomarkery uszkodzenia jednostki nerwowo-naczyniowej: S100ß, glejowe kwaśne białko fibrylarne, specyficzna dla neuronów enolaza, karboksy-końcowa hydrolaza ubikwityny L1, łańcuch lekki neurofilamentu i całkowite tau.