Långt infraröd terapi på AV-fistelflöde, endotelfunktion och ekokardiografi hos ESRD-patienter

För patienter med njursjukdom i slutstadiet som behandlas med hemodialys (HD) är en välfungerande vaskulär tillgång nödvändig för att uppnå adekvat dialys och förbättra livskvaliteten. Bland flera typer av vaskulär tillgång är den långsiktiga tekniska överlevnaden bäst för den naturliga arteriovenösa fisteln (AVF), som står för mer än 80 % av vaskulär tillgång hos HD-patienter i Taiwan. Vaskulär tillgångskomplikationer stod för cirka 20 % av HD-patienters sjukhusinläggningar i USA med en kostnad på 1 miljard dollar årligen (1). Felfunktion i vaskulär åtkomst ger vanligtvis ett otillräckligt blodflöde på grund av stenos eller trombos i det venösa utflödet (2). Cirka 80 till 85 % av AV-åtkomstmisslyckanden härrör från AV-åtkomsttromboser, varav mer än 80 % beror på AVF-stenoser (3). Ett åtkomstflöde (Qa) mindre än 500 ml/min var associerat med en ökad risk för åtkomstfel och förutsägande för sämre oassisterad öppenhet av naturligt AVF (4). De patologiska egenskaperna hos stenos av vaskulär tillgång består av intimal hyperplasi; proliferation av glatta muskelceller i media med efterföljande migration till intima, och överdriven ackumulering av extracellulär matris (5). Trots ovanstående fynd finns lite information tillgänglig om hur man effektivt förhindrar stenoser av vaskulär tillgång hos HD-patienter.

Infraröd strålning är en osynlig elektromagnetisk våg med en längre våglängd än det synliga ljuset. Beroende på skillnaden i våglängd kan infraröd strålning delas in i tre kategorier: nära-infraröd strålning (0,8-1,5μm), medelinfraröd strålning (1,5-5,6μm) och fjärrinfraröd (FIR) strålning (5,6-1000μm) (6). Infraröd strålning överför energi som uppfattas som värme av termoreceptorer i den omgivande huden (7). Tillämpningen av FIR-strålning inkluderar livsmedelskonservering (8) och hälsofrämjande (9-10). Djurstudier visade också att FIR förbättrar hudens blodflöde (11-12), vilket leder till användningen av FIR vid behandling av ischemiska lesioner och nekros av hudvävnad på grund av trauma, diabetes mellitus och perifer arteriell ocklusiv sjukdom. Dessutom tyder vissa studier på att FIR-behandling kan förbättra endotelfunktionen och minska frekvensen av vissa hjärt-kärlsjukdomar (13-15). Den termiska effekten av FIR resulterar i vasodilatation och kan öka åtkomstflödet av AV-fistel. Enligt rapporten av Vaupel et al. kan temperaturen höjas upp till 4°C i 10 mm djup av vävnaden (16). Dessutom kan infraröd terapi möjliggöra multipel energiöverföring så djupt som 2-3 cm in i subkutan vävnad utan att irritera eller överhetta huden som ofiltrerad värmestrålning (17). Hudtemperaturen ökade stadigt till en platå runt 38~39 °C under behandling av FIR i 30 till 60 minuter så länge som avståndet mellan den keramiska plattan och huden var mer än 20 cm (11). Därför kan infraröd terapi vara fri från nackdelarna eller biverkningarna (såsom brännskada, infektion, risk för åtkomstfel eller långvarig blödning från det tidigare venpunktionsstället) med vissa traditionella metoder för termisk terapi.

Förutom den termiska effekten rapporterades tre möjliga icke-termiska effekter av infraröd terapi i litteraturen, inklusive (1) förbättring av endotelfunktionen, (2) inhibering av intimal hyperplasi och (3) minskning av oxidativ stress. FIR kan förbättra endotelfunktionen, vilket inte bara observeras i djurstudier (11,12,14) utan även i en klinisk studie (13). Yu et al. tyder på att den gynnsamma effekten av FIR-terapi på hudens blodflöde kan vara relaterad till L-arginin/NO-vägen (11). I detta avseende har Akasaki et al. fann att upprepad FIR-terapi kunde uppreglera eNOS-uttryck och förstärka angiogenes i en apolipoprotein E-defekt musmodell av unilateral ischemi i bakbenet (12). Dessutom har Ikeda et al. rapporterade att 4 veckors bastuterapi signifikant ökade serumnitratkoncentrationerna såväl som uttrycket av mRNA och protein av eNOS i aorta hos TO-2 hamstrar (14). Dessutom har Imamura et al. visade att två veckors upprepad bastubehandling signifikant förbättrade den vaskulära endotelfunktionen, vilket resulterade i en ökning av flödesmedierad endotelberoende dilatation av brachialisartären från 4 % till 5,8 % hos patienter med koronarriskfaktorer (13).

Förutom att förbättra eNOS-uttryck, Kipshidze et al. fann att nonablativ infraröd laser (NIL) terapi hämmade neointimal hyperplasi efter PTCA hos kolesterolmatade kaniner i upp till 60 dagar (18). Enligt deras rapport minskade de icke-nablativa doserna av NIL tillväxten av vaskulära glatta muskelceller (VSMC), men det minskade inte tillväxthastigheten för endotelceller. Eftersom spridningen av VSMCs i media är ett viktigt patologiskt fynd av kärlväggen hos HD-patienter med vaskulär åtkomststenos (5), kan en bromsning av tillväxten av VSMC minska frekvensen av åtkomststenos. Enligt rapporten av Masuda et al. (19), det systoliska blodtrycket och de ökade urinhalterna av 8-epi-prostaglandin F2α var signifikant lägre hos patienter som fick en FIR-torrbastu i 45 minuter per dag i två veckor. F2-isoprostaner, nämligen 8-epi-prostaglandin F2α, är kemiskt stabila produkter av lipidperoxidation och nivån har föreslagits som en pålitlig markör för oxidativ stress in vivo (20). Dessa resultat tyder på att upprepad bastubehandling kan minska oxidativ stress, vilket leder till skydd mot progression och komplikationer av ateroskleros. Eftersom HD-patienter också utsätts för kraftig oxidativ stress från både inåt uremisk status och utåt HD-relaterad teknologi, kan tillämpningen av FIR-terapi övervägas som en alternativ terapeutisk modalitet för att minska oxidativ stress.

Nakhoul et al. har visat en hög incidens av oförklarad pulmonell hypertension (PHT) hos patienter med njursjukdom i slutstadiet (ESRD) som behandlas med kronisk hemodialys (HD) via arteriovenös (A-V) tillgång [21]. Pulmonellt artärtryck (PAP) utvärderades med användning av dopplerekokardiografi. Nivåer av ET-1- och NO-metaboliter i plasma bestämdes före och efter HD-proceduren och jämfördes mellan undergrupper av patienter med och utan PHT. Av 42 studerade HD-patienter hade 20 patienter (48%) högre PHT (PAP = 46+/-2 mmHg) medan resten hade en normal PAP (29+/-1 mmHg) (P<0,0001). I jämförelse med HD-patienter utan PHT hade HD-patienter med PHT högre hjärtminutvolym (6,0+/-1,2 mot 5,2+/-0,9 l/min, P<0,034), liknande plasma ET-1-nivåer (1,6+/-0,7 vs. 2,4+/-0,8 fmol/ml), lägre basala plasmanivåer av NO2 + NO3 (14,3+/-2,3 μM vs. 24,2+/-5,2μM, P<0,05), och en lägre HD-inducerad ökning av plasma NO-metaboliter (från 14,3+/-2,3 till 39,9+/-11,4 mikroM, P<0,007 vs. från 24,2+/-5,2 till 77,1+/-9,6μM, P<0,0001 respektive). Tillfällig stängning av A-V-åtkomsten med en sfygmomanometer hos åtta patienter med PHT resulterade i en övergående minskning av CO (från 6,4+/-0,6 till 5,3+/- 0,5 l/min, P = 0,18) och systolisk PAP (från 47,2+/ -3,8 till 34,6+/-2,8 mmHg, P<0,028). Sammanfattningsvis visade deras studie en hög prevalens av PHT bland patienter med ESRD på kronisk HD via en kirurgisk A-V fistel. Med tanke på NO:s vasodilaterande och antimitogena egenskaper är det möjligt att den försvagade basala och HD-inducerade NO-produktionen hos patienter med PHT bidrar till den ökade pulmonella vaskulära tonen. Vidare indikerar det partiella återställandet av normal PAP och CO hos HS-patienter som genomgick antingen temporal A-V-shuntstängning eller framgångsrik transplantation att överdrivet pulmonellt blodflöde är involverat i sjukdomens patogenes.

Vikten av denna studie:

AV-fistel kan ha en betydande inverkan på hjärtfunktionen och ekokardiografiska parametrar. FIR har visats öka åtkomstflödet av AV-fistel hos vanliga HD-patienter. Men dess roll på nyskapad AV-fistel är inte känd. Denna studie kommer att avslöja effekten av FIR-terapi på ekokardiografiska parametrar, åtkomstflöde av AVF och endotelfunktion hos patienter med njursjukdom i slutstadiet. Om FIR-terapi är associerad med gynnsam hemodynamisk effekt hos ESRD-patienter, kan den betraktas som en terapeutisk modalitet för att förbättra endotelfunktion och hjärtprestanda hos ESRD-patienter.