Может ли эритропоэтин защитить мозговой кровоток и оксигенацию во время имитации погружения?

Задний план

Во время охлаждения лица и особенно во время задержки дыхания млекопитающие, а также люди могут вызывать так называемый нырятельный рефлекс, вызывающий брадикардию, периферическую вазоконстрикцию и централизацию притока крови к мозгу, легким и сердцу (18 Foster et al 2005), но рефлекс подавляется физической нагрузкой. Рефлекс ныряния может быть вызван только задержкой дыхания и будет более выражен при одновременном охлаждении лица, но не при стимуляции других кожных рецепторов (19 Asmussen et al 1968).

Внутриплевральное давление и объем легких влияют на рефлекс ныряния таким образом, что чем меньшая часть жизненной емкости используется, тем более выражена брадикардия. Это объясняется тем фактом, что легочные рецепторы растяжения активируются меньше при меньших объемах легких и, таким образом, посылают меньший афферентный выброс блуждающего нерва.

Рефлекс ныряния имеет эффект сохранения кислорода из-за интенсивной вазоконстрикции как во внутренних органах, так и в мышцах и одновременно со снижением сердечного выброса (СВ). Следовательно, лактат плазмы будет повышаться, чтобы компенсировать меньший региональный кровоток. При гипервентиляции 100% кислородом рефлекс все же может быть вызван, но он более выражен при асфиксии. У опытных спортивных дайверов, занимающихся дайвингом более 7-10 лет, снижен ацидоз после апноэ и окислительный стресс (18 Foster et al 2005), но, вероятно, и меньшая чувствительность к прогрессирующей гипоксии и гиперкапнии, поскольку у этих лиц более выражены рефлекс.

Люди с апноэ во сне, как и обученные дайверы с задержкой дыхания, подвергаются повторяющимся эпизодам гипоксии и гиперкапнии во время сна продолжительностью от 30 до 60 секунд, и у них развилась меньшая чувствительность к этому. Эти пациенты обычно имеют хронически более высокую активность симпатической нервной системы, более высокое периферическое сопротивление и артериальное давление (18 Foster et al 2005).

У дайверов с аквалангом, которые погружаются более 100 раз в год, особенно в холодную воду, снижен мозговой кровоток и когнитивный дефицит (20 Slosman et al 2003). Возраст и индекс массы тела (ИМТ) связаны со снижением мозгового кровотока и когнитивным дефицитом, возможно, потому, что аквалангисты с более высоким ИМТ имеют большие запасы азота в жировых тканях, что приводит к меньшей частоте бессимптомных случаев декомпрессионной болезни. (20 Слосман и др., 2003 г.). Но очевидно предположить, что это могло быть вызвано уменьшением мозгового кровотока из-за рефлекса ныряния.

Также показано, что восхождение на большие высоты (от 54488 до 8848 м) вызывает когнитивный дефицит. Те, у кого были наиболее выраженные симптомы, были очень чувствительны к гипоксии при гипервентиляции. Предполагалось, что гипокапния из-за гипервентиляции вызывает снижение мозгового кровотока (33 Hornbein TF et al 1989).

Транскраниальная допплерография (ТКД) дает воспроизводимое значение перфузии головного мозга путем непрерывного неинвазивного отбора проб в режиме реального времени (14 Aslid et al 1982). Единственный пьезоэлектрический преобразователь посылает и собирает ультразвук через височную область черепа, где он самый тонкий. Таким образом можно оценить кровоток в передней, средней (СМА) и задней и базилярной артериях головного мозга.

С помощью ТКД можно показать, какие части мозга активируются во время статической и динамической работы (15 Colebatch et al., 1991, 16 Dahl et al., 1992). Кроме того, вазодилатация при высоком уровне СО2 проявляется увеличением артериального кровотока, а небольшие эмболы посылают характерный сигнал во время операции на сонных артериях (17, Halsey et al., 1986).

С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, зависящей от уровня оксигенации крови, BOLD fMRI показано, что гиперкапния, вызванная задержкой дыхания, обеспечивает более высокий мозговой кровоток в сенсомоторной коре, лобной коре, в базальных ганглиях, в зрительной коре и в мозжечке (21 Kastrup et al 1999). ). Наибольшие изменения наблюдаются в мозжечке, а наименьшие — в лобной коре (21 Kastrup et al., 1999).

При ТКД можно показать, что мозговой кровоток повышается в СМА у здоровых лиц при охлаждении лица, при нормальной вентиляции, в покое в положении лежа без влияния на системное артериальное давление (22 Browna et al 2003). Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) при нормобарическом и гипербарическом давлении у профессиональных дайверов, дышащих 100% кислородом, показала снижение мозгового кровотока в нескольких областях головного мозга (23 Di Pieroa et al 2002).

Метаболизм мозга зависит от постоянного поступления глюкозы, которая подавляется во время гипогликемии, вызванной длительной работой (1 Nybo et al 2003). Тем не менее, мозг в определенной степени способен использовать другие субстраты, такие как лактат, который всасывается в количестве, пропорциональном артериальной концентрации (2 Dalsgaard et al 2003). Получается, что мозг при длительной работе способен усваивать лактат в таком же количестве, как и глюкозу. Также кажется, что лактат метаболизируется, поскольку он не накапливается в спинномозговой жидкости или тканях головного мозга (3 Madsen et al 1999). В покое поглощение мозгом глюкозы уравновешивается пропорциональным поглощением кислорода (примерно 1:6). Когда мозг активируется, это равновесие нарушается локально (4 Fox Raichle et al 1986) и глобально (5 Madsen 1995). В покое, когда концентрация лактата в сыворотке низкая, значение лактата для метаболизма мозга минимально, но во время физической активности, когда лактат плазмы повышается, абсорбция увеличивается, что способствует снижению коэффициента метаболизма мозга.

Основная причина падения коэффициента метаболизма мозга во время физической активности неизвестна. Но избыточное количество углеводов (по отношению к кислороду) может достигать уровня, сравнимого с общим количеством гликогена мозга (6 Dalsgaard et al 2004).

Также активированный мозг, по-видимому, высвобождает IL-6 и HSP-72 (7 Nybo et al 2002). С другой стороны, лишь небольшое количество аммония поглощается мозгом (8 Nybo et al 2005), что отчасти - помимо повышения температуры (9 Nybo et al 2002) - объясняет, почему ауторегуляция мозга менее устойчива при особо интенсивных нагрузках. физическая активность (10 Ogoh et al 2005), как известно у пациентов в коме, вызванной печеночной недостаточностью (11 Larsen et al 1996).

Возможное объяснение падения коэффициента обмена веществ в мозге во время физической активности заключается в том, что этот механизм может блокироваться в мозге крыс после введения неспецифического бета-блокатора пропанолола (12 Schmalbruch et al 2002), в то время как кардиоселективный препарат метопролол не действует. имеют такой же эффект у людей (13 Dalsgaard et al 2004).

Но пока неизвестно, как на мозговой кровоток и обмен веществ влияет «погружение с погружением в лицо» и одновременно длительная физическая нагрузка, а следовательно, и повышение уровня лактата при гипербарическом давлении (3 м дбдэ), дыхании атмосферным воздухом, аналогичном обстоятельствам при работают подготовленные аквалангисты.

Предположительно это вызовет снижение мозгового кровотока и со временем когнитивный дефицит.

Эритропоэтин (rhEPO) — это хорошо известный препарат, используемый в качестве допинга в спорте около 15 лет (24 Parisotto R et al, 2001). До сих пор единственное известное улучшение спортивных достижений с помощью rhEPO вызвано улучшением периферических тканей и особенно способностью крови транспортировать кислород к работающим мышцам (25 A Gaudard et al, 2003); это было подтверждено повышением гематокрита (25 A Gaudard et al, 2003). rhEPO также оказывает нейропротекторное действие на нейроны у пациентов с повреждением нейронов, вызванным церебральной гипоксической ишемией (26, HH Marti 2004).

rhEPO также воздействует на ряд церебральных механизмов, включая улучшенное моторное и пространственное обучение, повышенную выработку дофамина и улучшенную нервную функцию за счет активации кальциевых каналов (26, HH Marti 2004). Расширенное моторное обучение может улучшить выбор профессиональных дайверов во время работы, а также может повлиять на физическую работоспособность и механическую эффективность. Меньшая концентрация дофамина в мозге может вызвать повышенную утомляемость, а повышенная выработка дофамина, вызванная лечением rhEPO, может отсрочить утомление во время физической активности. Внутривенная инъекция rhEPO повышает уровень rhEPO в спинномозговой жидкости, поскольку rhEPO способен проникать через кровь в головной мозг (26, HH Marti 2004). Все вместе это может указывать на то, что rhEPO влияет не только на физическую работоспособность, но и на мозг. Повышенная концентрация rhEPO может улучшить работу мозга за счет стимуляции нервной функции и, таким образом, вызвать повышенное высвобождение дофамина, уменьшить несоответствие между поглощением кислорода и глюкозы, улучшить произвольную активацию и усилить эффект за счет улучшения двигательного обучения. rhEPO также оказывает влияние на состояние больных раком и диализных больных, что объясняется не только простым повышением геамокрита (27, W Jelkmann, 2004).

Этот проект добавит новые знания в понимание механизмов клинического применения рчЭПО.

Эритропоэтин (ЭПО) представляет собой гемопоэтический фактор роста, синтезирующийся преимущественно в почках. Стимулирует эритропоэз. Новые исследования показали, что ЭПО может оказывать нейропротекторное действие при церебральной ишемии, черепно-мозговой травме, аутоиммунном энцефаломиелите и каинаттоксичности (26, HH Marti 2004)). Патофизиология еще неизвестна, но может быть вторичной по отношению к индукции генов посредством подавления воспалительной реакции, такой как индуцируемый синтез оксида азота (iNOS) и митоген-активируемая протеинкиназа (MAPK), для подавления апоптоза. Также может быть правдоподобно, что ЭПО активирует антиоксиданты. У крыс rhEPO повышает выживаемость после циркуляторного шока, индуцированного тотальной ишемией/реперфузией внутренних органов (28 F, Squadrito et al, 1999). Лечение рчЭПО подавляло активность опосредованного эндотоксином повышения NO. rhEPO подавляет продукцию iNOS в гладкомышечных клетках после стимуляции провоспалительного IL-1. Эти эффекты rhEPO проявляются от часов до дней после лечения достаточно высокими разовыми дозами и, по-видимому, независимо опосредованы эритропоэтическим эффектом, который может быть достигнут только после нескольких недель непрерывного лечения rhEPO (29 E Kusano et al, 1999, 30 Brines). М.Л. и др., 2000).

Цель данного исследования Целью данного исследования является изучение влияния на мозговой кровоток и метаболизм погружения с погружением лицом и одновременной задержкой дыхания при нормобарическом и гипербарическом давлении (глубина 3 м) при дыхании атмосферным воздухом у тренированных спортивных дайверов. Будут измеряться IL-6, HSP-72, лактат, аммоний и температура тела. Оксигенация мозга и мышц будет измеряться с помощью спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (NIRS). Кроме того, мы исследуем, влияет ли небольшая доза рчЭПО на указанные параметры во время имитации погружения в барокамеру с охлаждением лица.

Гипотеза Мозговой кровоток у тренированных водолазов будет уменьшаться при длительной физической нагрузке при одновременном погружении лицом к лицу и задержке дыхания в условиях гипербарического давления при дыхании атмосферным воздухом.

Будет выпуск Ил-6 и ВСП-72. Предварительное введение небольшого количества rhEPO перед длительной физической нагрузкой во время имитации погружения оказывает защитное действие на мозговой кровоток и оксигенацию.