Wpływ przerywanej hipoksji na uraz niedokrwienno-reperfuzyjny u zdrowych osób

Choroba niedokrwienna serca jest najczęstszą postacią choroby sercowo-naczyniowej i główną przyczyną śmiertelności w Stanach Zjednoczonych. Choroba niedokrwienna serca wynika z niedostatecznego dopływu krwi do tętnic wieńcowych. Podczas gdy natychmiastowa reperfuzja tkanek stanowi leczenie pierwszego rzutu niedokrwienia, przywrócenie przepływu krwi powoduje dalsze uszkodzenia komórek śródbłonka wyściełających naczynia krwionośne. Rzeczywiście, ciężka dysfunkcja śródbłonka występuje paradoksalnie podczas początkowego okresu reperfuzji, częściowo z powodu stresu oksydacyjnego spowodowanego przez wybuch tworzenia reaktywnych form tlenu i zmniejszenie biodostępności tlenku azotu. Uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne reprezentuje uszkodzenie śródbłonka spowodowane połączonymi efektami niedokrwienia i reperfuzji. Uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne mięśnia sercowego indukuje dysfunkcję śródbłonka wieńcowego, co z kolei sprzyja zawałowi mięśnia sercowego. Dlatego pilnie potrzebne są interwencje mające na celu złagodzenie skutków uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego, aby zapobiec uszkodzeniu mięśnia sercowego u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca.

Funkcja śródbłonka tętnicy ramiennej silnie koreluje z funkcją śródbłonka tętnicy wieńcowej. W związku z tym miary funkcji tętnicy ramiennej, takie jak rozszerzenie zależne od przepływu, mogą działać jako substytut funkcji śródbłonka tętnicy wieńcowej. Rozszerzenie zależne od przepływu, wskaźnik funkcji śródbłonka zależnej od tlenku azotu, reprezentuje rozszerzenie tętnicy ramiennej po wzroście przepływu krwi i naprężeniu ścinającym wywołanym przejściowym okresem niedokrwienia. Standardowy model uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego polega na zablokowaniu dopływu krwi do ramienia na okres 20 minut. Ta przedłużona okluzja przedramienia powoduje zmniejszenie rozwarcia zależnego od przepływu w zakresie od 30 do 50% przez co najmniej 30 minut po reperfuzji u młodych osób.

Miejscowe przygotowanie niedokrwienne zapewnia ochronę przed uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym. Wstępne przygotowanie niedokrwienne polega na narażeniu osoby na powtarzające się krótkie okresy niedokrwienia, wywołane przez nadmuchanie mankietu na ramię, przed urazem niedokrwienno-reperfuzyjnym. Wstępne kondycjonowanie niedokrwienne (3 cykle 5-minutowego niedokrwienia, a następnie 5-minutowa reperfuzja) zastosowane bezpośrednio przed uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym zapobiega zmniejszeniu dylatacji zależnej od przepływu u zdrowych osób, co sugeruje, że wstępne kondycjonowanie niedokrwienne może być ochronne u pacjentów z ostrym niedokrwieniem przed poddać się terapeutycznej reperfuzji. Wydaje się, że ochrona zapewniona przez wstępne przygotowanie niedokrwienne zależy od aktywacji kanału potasowego wrażliwego na trójfosforan adenozyny. Dlatego wstępne przygotowanie niedokrwienne osłabia upośledzone rozszerzenie zależne od śródbłonka od późniejszego, przedłużonego uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego u ludzi.

Przerywana hipoksja stanowi potencjalną systemową strategię zapobiegania zmniejszeniu dylatacji zależnej od przepływu po urazie niedokrwienno-reperfuzyjnym. Przerywane oddychanie lekko niedotlenionym powietrzem stymuluje zależne od śródbłonka rozszerzenie i zapobiega dysfunkcji śródbłonka poprzez wytwarzanie reaktywnych form tlenu i wzrost biodostępności tlenku azotu. Krótkie okresy przerywanej hipoksji w modelach zwierzęcych indukują wstępne przygotowanie niedokrwienne i chronią serce przed kolejnym zawałem. Rzeczywiście, przerywane kondycjonowanie hipoksji składające się z 5-8 cykli dziennie przez 5-10 min/cykl przy frakcji wdychanego tlenu wynoszącej 9,5-10% przeplatane 4-minutową normoksją przez okres 20 dni chroniło zależne od śródbłonka rozszerzenie naczyń wieńcowych i tętnic systemowych u szczurów poprzez aktywację procesów wolnorodnikowych. Co więcej, przerywana hipoksja składająca się z 5 cykli 6-minutowej hipoksji przy stężeniu tlenu 6% przeplatana 6-minutową ekspozycją na powietrze pokojowe w ciągu 1 godziny znacznie zmniejszyła rozmiar zawału w sercach myszy, gdy została przeprowadzona 24 godziny przed uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym , w połączeniu z ekspresją czynnika indukowanego niedotlenieniem. Przerywana hipoksja może zatem indukować ochronę poprzez odpowiedź ogólnoustrojową reprezentującą odrębny mechanizm od miejscowej odpowiedzi ochronnej wywołanej przez krótkie warunkowanie niedokrwienne.

Zdrowe starzenie się powoduje większy spadek dylatacji zależnej od przepływu po zamknięciu przepływu krwi. Rzeczywiście, u mężczyzn w średnim wieku zaobserwowano zmniejszenie dylatacji zależnej od przepływu w zakresie od 50 do 68%, ze względu na dalszy stres oksydacyjny i zmniejszoną biodostępność tlenku azotu. Podczas gdy wstępne przygotowanie niedokrwienne zapobiegło zmniejszeniu dylatacji zależnej od przepływu u młodych zdrowych osób, zapobiegawcze działanie wstępnego przygotowania niedokrwiennego przeciwko urazowi niedokrwienno-reperfuzyjnemu zostało zniesione u starszych osób. Jednak wstępne przygotowanie niedokrwienne znacznie osłabiło spadek dylatacji zależnej od przepływu u starszych pacjentów z miażdżycą tętnic.