Черепно-мозговая травма у ветеранов и фототерапия в ближнем инфракрасном диапазоне

Частота черепно-мозговых травм широко распространена. По оценкам Центров по контролю за заболеваниями, ежегодно происходит 1,7 миллиона ЧМТ и что ЧМТ является фактором, способствующим примерно 30% всех смертей, связанных с травмами. Кроме того, около 75% этих ЧМТ являются сотрясениями мозга или легкими ЧМТ (мЧМТ). Однако такие сотрясения, особенно множественные сотрясения, возникающие с течением времени, не безобидны. Повреждение даже легкой ЧМТ потенциально может привести к психоневрологическим последствиям. Кроме того, повреждение головного мозга может со временем ухудшаться в зависимости от степени воспалительной реакции и области повреждения. ЧМТ вызывает ряд нейропатологических изменений, таких как агрегация бета-амилоида и тау-белков, наряду с нейровоспалительными изменениями, которые напоминают патологию дегенеративных заболеваний.

Для многих из наших вернувшихся ветеранов причиной ЧМТ стали самодельные взрывные устройства (СВУ). Например, данные из Центра данных о кадрах Министерства обороны показывают, что по состоянию на 3 октября 2011 г. взрывные устройства стали причиной примерно двух третей или более ранений на поле боя в Ираке; из 46 532 воинов, раненых в ходе операций «Несокрушимая свобода» и «Иракская свобода», 30 347 были ранены взрывными устройствами, многие из которых были СВУ. Большинство этих травм связано с сотрясением головного мозга. В то время как по текущим оценкам, 15-19% всех возвращающихся бойцов имеют историю острого сотрясения мозга или ЧМТ во время их службы. Было отмечено, что «22,8% боевой группы бригады вернулись из Ирака с подтвержденной черепно-мозговой травмой, полученной в ходе боевых действий».

В настоящее время не существует эффективных методов лечения для обращения вспять или уменьшения повреждения головного мозга после ЧМТ. Еще больше усложняет ситуацию то, что симптомы ЧМТ часто могут совпадать с симптомами посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), такими как головная боль, головокружение, раздражительность, ухудшение памяти, задержка решения проблем, замедление времени реакции, утомляемость, нарушения зрения, нарушения сна, чувствительность к свету и шуму, импульсивность, проблемы с суждением, эмоциональные всплески, депрессия и тревога. Кроме того, частота депрессии, тревоги и других психологических симптомов заметно выше у выживших после ЧМТ, о чем свидетельствуют исследования с участием больших выборок пациентов. В результате такой сложности и совпадения симптомов при ЧМТ, посттравматическом стрессовом расстройстве и депрессии четкий диагноз ЧМТ может быть затруднительным, что может привести к неправильно направленным усилиям по лечению и затруднить возможность точной оценки ответа на лечение.

Многочисленные опубликованные исследования подтвердили лечебные механизмы NIR, которые могут быть доставлены с помощью светоизлучающих диодов (LED). Фототерапия NIR широко используется для заживления ран мягких тканей, для улучшения кровообращения, для лечения боли и при определенных состояниях, таких как рост волос и синдром запястного канала.

Механизм действия, который играет центральную роль в лечебном эффекте NIR, заключается в усилении кровообращения за счет высвобождения оксида азота из эритроцитов. Местное увеличение оксида азота увеличивает кровоток через артерии, вены и лимфатические протоки. Увеличенный возврат потока из обработанных участков помогает уменьшить внутриклеточный ацидоз, который может изменить потенциал(ы) митохондриальной мембраны. Эта гипотеза утверждает, что при адекватном кровотоке он обеспечивает клетки достаточным количеством кислорода и глюкозы для образования аденозинтрифосфата (АТФ) митохондриями. Однако даже умеренное снижение регионального или глобального кровотока в головном мозге, такое как при ЧМТ, будет ограничивать количество глюкозы и кислорода, доставляемых к нейронам. Таким образом, восстановление уровней кровотока в поврежденных областях мозга восстанавливает необходимые уровни глюкозы и кислорода, необходимые для образования АТФ и правильного функционирования нейронов.

Кроме того, оксид азота стимулирует ангиогенез, а увеличение количества капилляров способствует увеличению кровотока (а также кислорода и глюкозы) в поврежденных участках мозга, где кровоток был субнормальным. Этот эффект способствует усилению митохондриальной функции. Нобелевская премия по физиологии 1998 г. была присуждена Фурчготт, Игнарроанд и Мураду за открытие того, что оксид азота действует как сигнальная молекула и активирует фермент гуанилатциклазу (ГК), который необходим для последующей вазодилатации.

Наконец, оксид азота является эффективным анальгетиком; по-видимому, он уменьшает боль либо за счет устранения локальной ишемии, либо напрямую, подобно анальгетическому эффекту морфина. В последнем случае оксид азота помогает регулировать мембранный потенциал посредством изменения активности АТФ-зависимого калиевого канала. Этот эффект может быть опосредован активацией GC и последующим фосфорилированием калиевого канала.

Благодаря своей способности неинвазивно проникать в череп, NIR безопасно используется с конца 1970-х годов для определения мозгового кровотока и уровня кислорода у взрослых с травмами головного мозга, у пациентов, перенесших инсульт, и у детей. Кроме того, было показано, что транскраниальный NIR увеличивает перфузию коры и связан с клиническим улучшением у людей с черепно-мозговой травмой, нейродегенеративным заболеванием и депрессией. Устройство NIR для этого исследования одобрено FDA (510K; K101894) для улучшения кровообращения и уменьшения боли.