动脉瘤性蛛网膜下腔出血的脑亚硝化/氧化应激 (NOX2)

背景：

动脉瘤性蛛网膜下腔出血 (SAH) 具有很高的发病率和死亡率。 这在很大程度上是由于继发性脑损伤的发展，包括并发症迟发性脑缺血 (DCI)，它影响了 30% 的初始幸存者。 SAH 后继发性脑损伤背后的机制尚不完全清楚。

一氧化氮 (NO) 是一种有效的内源性血管扩张剂，由精氨酸通过一氧化氮合酶 (NOS) 产生，存在三种亚型：内皮、神经元和诱导型 NOS（eNOS、nNOS 和 iNOS）。 在炎症和氧化应激条件下，自由基可与 NO 反应形成过氧亚硝酸盐 (ONOO-)，其具有高反应性，可直接破坏脂质和蛋白质等生物大分子。 这种现象，即可能导致细胞损伤的活性氮物质产量增加，被称为亚硝化应激。

人们普遍认为，氧化/亚硝化应激和相关的 NO 代谢紊乱与 SAH 后继发性脑损伤的发展有关，但这些机制的确切作用仍未完全了解。 虽然一些作者认为 NOS 功能障碍和由此产生的低 NO 生物利用度是继发性脑损伤的重要原因（也是 DCI 背后的关键机制），但其他人认为 iNOS 介导的 NO 过量产生是适应不良反应，导致组织损伤加重，这是由于亚硝化应激。

从未在 SAH 患者中研究过 NO 代谢物的经脑（即，动脉到颈静脉）交换及其与氧化应激的相互关系。 研究人员假设，由于自由基的清除，SAH 与 NO 的脑血管生物利用度初始降低有关。 这可能会导致恶性循环，导致微血管阻力增加、脑灌注不足和脑组织缺氧进一步增加自由基的产生和 NO 耗竭，最终导致缺血性脑损伤和不良预后。

假设：

本探索性研究将描述与健康志愿者相比，SAH 后早期氧化/亚硝化应激标志物和 NO 代谢物的经脑交换。 此外，它将检查这些干扰对通过多模式神经监测评估的脑缺血和代谢功能障碍指标的影响，以及动脉氧分压 (PaO2) 诱发变化的影响。 研究人员假设：

1. 与健康对照相比，患者将有更多的氧化/亚硝化应激标志物脑外流和 NO 的脑血管生物利用度更低。
2. SAH 患者将表现出氧化/亚硝化应激标志物的经脑释放逐渐减少，并且在发作后的几天内 NO 的脑血管生物利用度相应增加。
3. SAH 的临床严重程度越高，氧化/亚硝化应激标志物经脑释放越多，NO 的脑血管生物利用度越低。
4. 较低的脑组织氧张力 (PbtO2) 和较大的脑组织缺氧负担（定义为 PbtO2 <20mmHg 的监测时间百分比）将与氧化/亚硝化应激标志物的脑外流增加和脑生物利用度降低相关没有。
5. 更大的微透析液乳酸/丙酮酸比率和更大的脑代谢危机负担（定义为乳酸/丙酮酸比率 >40 且葡萄糖浓度 <0.7 mmol/l 的监测时间百分比）将与更大的脑外流相关氧化/亚硝化应激标志物和 NO 的脑生物利用度较低。
6. 与基线相比，诱导的轻度缺氧将与氧化/亚硝化应激标志物的经脑释放增加和 NO 的脑血管生物利用度降低相关，而诱导的轻度高氧将产生相反的效果。

出于探索性目的，我们还将在可用时对具有外部脑室引流和过量脑微透析液的患者的脑脊液 (CSF) 进行取样。

方法：

该研究是一项前瞻性生理学研究，将包括入住 Rigshospitalet 神经重症监护病房 (NICU) 的 SAH 患者。 患者纳入将继续进行，直到我们获得介入性子研究中 20 名患者的完整数据（见下文），或者直到 2024 年 4 月 1 日，届时将停止纳入，并且无论纳入患者的数量如何，都将对数据进行分析. 此外，将包括12名健康受试者作为对照组。

研究的实际实施，患者：

作为常规护理的一部分，患者将在入院后不久插入动脉导管。 此外，在动脉瘤固定后，尽早插入逆行颈内静脉导管（RJV导管）进行脑静脉血取样。 生命参数将根据 NICU 的标准实践进行监测，患者将接受颅内压 (ICP)、PbtO2 和脑代谢（脑微透析）的连续多模式神经监测。 在干预期间，经颅多普勒超声 (TCD) 将用于确定大脑中动脉平均流速，作为脑血流量的替代指标。 该研究将包括一项观察性和一项干预性子研究，下面分别对其进行描述。

观察性子研究：将在 1) 放置 RJV 导管后立即（预计：入院后第 0-2 天）、2) 干预期间（见下文）抽取配对血样（即同时从 RJV 和动脉导管采集血样）和 3) 在移除 RJV 导管之前不久（预计：入院后第 3-6 天）。 除采血外，现有脑室外引流管的患者将接受 CSF 取样，而使用脑微透析导管的患者将接受过量微透析液的取样以用于探索目的。

干预亚组研究：通过改变呼吸机设置（吸入氧气的比例）以随机顺序诱导轻度缺氧和高氧，目标是轻度缺氧的 PaO2 为 9-10 kPa，轻度高氧的 PaO2 为 13-14 kPa（标准处理目标：10-12 kPa)。 将在基线（含氧量正常）和每次干预 60 分钟后抽取血样（总共 3 对血样）。

研究的实际进行，健康对照：

健康受试者的实验将在 NICU 中进行。 仪器和监测与上述类似：将插入动脉和 RJV 导管，除了标准的心肺监测外，受试者还将接受 TCD 监测作为脑血流量的指标。

在使用仪器和短暂休息后，将进行基线评估，之后受试者将按照随机顺序进行干预：潮汐 CO2 监测器，以及通过压缩气瓶供应的储层。 吸入氧气的比例将被滴定，针对轻度缺氧的 PaO2 为 9-10 kPa，轻度高氧的 PaO2 为 13-14 kPa。此外，健康受试者将接受第三次干预，其中吸入氧气的比例将增加到100%。 将 CO2 添加到临时吸入的空气中以确保等碳酸血症。 将在基线（常氧）和轻度缺氧 60 分钟、轻度高氧 60 分钟和“重度高氧”60 分钟后抽取血样。

生化分析：

在每个采样时间点，将立即分析少量血液的血气水平和酸碱状态。 剩余的生物样品将被离心、等分并储存在-80°C直至分析。

血液样本将分析以下氧化应激标志物：抗坏血酸自由基、脂质氢过氧化物、髓过氧化物酶和抗氧化剂谷胱甘肽、α/γ-生育酚、α/β-胡萝卜素、视黄醇和番茄红素。

将测定以下 NO 代谢物：总血浆 NO 浓度（硝酸盐 (NO3-) + 亚硝酸盐 (NO2-) + S-亚硝基硫醇 (RSNO)）和总红细胞结合 NO（亚硝酸盐 (NO2-) + 亚硝酰血红蛋白 (HbNO ) + S-亚硝基血红蛋白 (HbSNO))。 此外，3-硝基酪氨酸将被确定为过氧亚硝酸盐的替代标记。

将确定以下神经血管单位损伤的生物标志物：S100ß、神经胶质纤维酸性蛋白、神经元特异性烯醇化酶、泛素羧基末端水解酶 L1、神经丝轻链和总 tau。