Научная статья на тему 'Beneficial effects of intermittent hypoxic conditioning on cerebral circulation and prevention of cerebrovascular disorders'

Beneficial effects of intermittent hypoxic conditioning on cerebral circulation and prevention of cerebrovascular disorders Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

CC BY
51
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
CardioСоматика
Scopus
ВАК
Область наук

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Downey H.F., Shi X., Aleksandrin V.V., Goryacheva A.V., Manukhina E.B.

Disorders of cerebral circulation are a leading cause of neurological morbidity, disability and death. However, there is currently no promising drug therapy or prevention for these disorders. Non-pharmaceutical therapies might provide new opportunities for protection of brain from hypoxia and ischemia induced by tissue hypoperfusion. Intermittent hypoxic conditioning (IHC) has been studied as a potential therapy. Experimental studies showed that IHC was neuroprotective in hemorrhagic stroke induced by epileptiform seizure and reduced the size of infarct, inflammation, and increased blood-brain barrier permeability after transient middle cerebral artery occlusion. In experimental Alzheimer’s disease (AD), which is considered “a cerebrovascular disorder with neurodegenerative consequences”, IHC exerted pronounced beneficial effects on cerebral circulation. In rats with experimental AD, IHC almost completely prevented endothelial dysfunction of both cerebral and extracerebral blood vessels, rarefaction of brain vascular net and the loss of neurons in the brain cortex. Due to these protective effects, IHC eventually prevented the impairment of memory and development of experimental AD. In spontaneously hypertensive rats, IHC also prevented rarefaction of arterioles and capillaries in brain, which is, interestingly, considered a possible mechanism for the antihypertensive effect of IHC. Despite promising preclinical data, the translation of preclinical hypoxic/ischemic conditioning protocols to a clinical application has been difficult, and clinical studies using this non-pharmacological approach are still scarce. In healthy human subjects, repetitive normobaric IHC significantly diminished variations of cerebral perfusion in response to hypercapnia and hypocapnia without compromising cerebral tissue oxygenation. This mechanism may be protective in sleep apnea. Paradoxically, elderly people with moderate sleep apnea have a survival advantage. Perhaps apneas during sleep may activate adaptive pathways in the elderly. IHC was successfully used for treatment of encephalopathy due to improvement of oxidative homeostasis. Several clinical studies have used repetitive bilateral arm ischemic preconditioning, which reduced stroke recurrence in patients with intracranial arterial stenosis. The ability of the brain to produce an endogenous response to a conditioning stimulus that leads to subsequent protection against future injury has been observed in clinical settings. Patients with previous spontaneous, transient ischemic attacks before cerebral infarction had a more favorable outcome than those without such previous attacks. Deleterious effects of hypoxia are strikingly pronounced during prenatal development and asphyxia at birth resulting in anomalous brain development, schi zophrenia, cerebral palsy, and mental retardation. On the other hand, it appears that moderate IHC in early life accelerates brain development, leading to greater learning and memory capacity. IHC-increased learning capacity is associated with increased brain DNA concentrations, increased neurogenesis, and expression of proteins involved in synaptic plasticity. IHC treatment of mothers at risk of eclampsia resulted in more successful delivery, less frequent occurrence of nephropathy, fetal hypoxia, premature labor, and better physical condition of newborns. More translational research is needed to more completely utilize beneficial effects of IHC on cerebral circulation.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Downey H.F., Shi X., Aleksandrin V.V., Goryacheva A.V., Manukhina E.B.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Beneficial effects of intermittent hypoxic conditioning on cerebral circulation and prevention of cerebrovascular disorders»

«РЕАБИЛИТАЦИЯ И ВТОРИЧНАЯ ПРОФИЛАКТИКА В КАРДИОЛОГИИ»

XI НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

и клинические исследования с использованием этого нефармакологического подхода все еще немногочисленны. Тем не менее на здоровых добровольцах показано, что повторная нормобарическая гипоксия значительно уменьшает изменения перфузии мозга, возникающие в ответ на гипер- и гипокап-нию, не нарушая при этом оксигенации мозговой ткани. Этот механизм может оказаться протектив-ным при апноэ сна. Парадоксальным образом обнаружилось, что пожилые люди, страдающие умеренным апноэ сна, обладают преимуществом по продолжительности жизни. Возможно, апноэ сна способно активировать адаптивные механизмы в пожилом возрасте. АПГ успешно применялась для лечения энцефалопатии благодаря улучшению окислительного гомеостаза. В нескольких клинических исследованиях использовалось повторное билатеральное ишемическое преконционирование рук, что снижало частоту рецидивов инсульта у пациентов со стенозом внутричерепных артерий. В клинических условиях отмечалась способность мозга формировать реакцию на адаптирующий стимул, которая обеспечивает защиту от последующих повреждений. Исходы инфаркта мозга были более благоприятными у пациентов, ранее перенесших спонтанные транзиторные ишемические атаки, чем у пациентов без предшествующих атак. Повреждающие эффекты гипоксии особенно ярко выражены при эмбриональном развитии и асфиксии у новорожденных, приводя к аномалиям развития мозга, шизофрении, корковому параличу и задержке умственного развития. С другой стороны, оказалось, что умеренная АПГ в ранний период жизни ускоряет развитие мозга и улучшает функции обучения и запоминания, что связывают с увеличением концентраций ДНК в мозге, стимулированием нейрогенеза и экспрессии белков, вовлеченных в синаптическую пластичность. АПГ беременных женщин в группе риска эклампсии приводит к более успешным родам, снижению частоты нефропатии, гипоксии плода, преждевременных родов и улучшает физическое состояние новорожденных. Для более эффективного использования благоприятного действия АПГ на мозговое кровообращение требуется проведение новых трансляционных исследований.

Beneficial effects of intermittent hypoxic conditioning on cerebral circulation and prevention of cerebrovascular disorders

Downey H.F.1, Shi X.1, Aleksandrin V.V.2, Goryacheva A.V.2, Manukhina E.B.1-2 'University of North Texas Health Science Center, Fort Worth, USA institute of General Pathology and Pathophysiology, Moscow, Russia

Disorders of cerebral circulation are a leading cause of neurological morbidity, disability and death. However, there is currently no promising drug therapy or prevention for these disorders. Non-pharmaceutical therapies might provide new opportunities for protection of brain from hypoxia and ischemia induced by tissue hypoperfusion. Intermittent hypoxic conditioning (IHC) has been studied as a potential therapy. Experimental studies showed that IHC was neuroprotective in hemorrhagic stroke induced by epileptiform seizure and reduced the size of infarct, inflammation, and increased blood-brain barrier permeability after transient middle cerebral artery occlusion. In experimental Alzheimer's disease (AD), which is considered "a cerebrovascular disorder with neurodegenerative consequences", IHC exerted pronounced beneficial effects on cerebral circulation. In rats with experimental AD, IHC almost completely prevented endothelial dysfunction of both cerebral and extracerebral blood vessels, rarefaction of brain vascular net and the loss of neurons in the brain cortex. Due to these protective effects, IHC eventually prevented the impairment of memory and development of experimental AD. In spontaneously hypertensive rats, IHC also prevented rarefaction of arterioles and capillaries in brain, which is, interestingly, considered a possible mechanism for the antihypertensive effect of IHC. Despite promising preclinical data, the translation of preclinical hypoxic/ischemic conditioning protocols to a clinical application has been difficult, and clinical studies using this non-pharmacological approach are still scarce. In healthy human subjects, repetitive normobaric IHC significantly diminished variations of cerebral perfusion in response to hypercapnia and hypocapnia without compromising cerebral tissue oxygenation. This mechanism may be protective in sleep apnea. Paradoxically, elderly people with moderate sleep ap-nea have a survival advantage. Perhaps apneas during sleep may activate adaptive pathways in the elderly. IHC was successfully used for treatment of encephalopathy due to improvement of oxidative homeostasis. Several clinical studies have used repetitive bilateral arm ischemic preconditioning, which reduced stroke recurrence in patients with intracranial arterial stenosis. The ability of the brain to produce an endogenous response to a conditioning stimulus that leads to subsequent protection against future injury has been observed in clinical settings. Patients with previous spontaneous, transient ischemic attacks before cerebral infarction had a more favorable outcome than those without such previous attacks. Deleterious effects of hypoxia are strikingly pronounced during prenatal development and asphyxia at birth resulting in anomalous brain development, schi-

«REHABILITATION AND SECONDARY PREVENTION IN CARDIOLOGY»

XI RUSSIAN CONFERENCE

zophrenia, cerebral palsy, and mental retardation. On the other hand, it appears that moderate IHC in early life accelerates brain development, leading to greater learning and memory capacity. IHC-increased learning capacity is associated with increased brain DNA concentrations, increased neurogenesis, and expression of proteins involved in synaptic plasticity. IHC treatment of mothers at risk of eclampsia resulted in more successful delivery, less frequent occurrence of nephropathy, fetal hypoxia, premature labor, and better physical condition of newborns. More translational research is needed to more completely utilize beneficial effects of IHC on cerebral circulation.

Особенности антиогенеза у пациентов с острым инфарктом миокарда после тромболитической терапии

Девришбекова З.М., Хаишева Л.А., Шлык С.В., Димарова О.Б., Самокаев А.С., Самохина Л.Ю. ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, Ростов- на-Дону

Цель. Изучить динамику уровня факторов ангиогенеза и фактора некроза опухоли a (TNF-a) у пациентов с острым инфарктом миокарда (ОИМ), выявить предикторы развития сердечно-сосудистых осложнений на госпитальном и амбулаторном этапах.

Материал и методы. В исследование включены 106 пациентов: из них 78 пациентов с ОИМ и 28 -относительно здоровых лиц. Включались больные с ОИМ передней стенки левого желудочка с подъемом сегмента ST, поступившие в стационар в первые сутки от момента развития ИМ. Пациенты были разделены на следующие группы: 1-я группа - больные с ОИМ (39 человек), которым восстановление кровотока не проводилось в связи с поздними сроками поступления в стационар; 2-я группа - больные с ОИМ, которым была проведена тромболитическая терапия (39 человек), они поступили в отделение кардиореанимации через 6,02±3,51 ч от момента развития ангинозного приступа; 3-я группа - группа контроля - 28 практически здоровых лиц. Исследование проводилось в 2 этапа: госпитальный этап -от момента поступления в стационар по поводу ОИМ до выписки, амбулаторный этап - пациенты приглашались на повторный визит через 6 мес после выписки из стационара. Определение уровня эндо-статина, фактора роста фибробластов (pFGF), человеческого тромбоцитарного фактора роста АА (PDGF-AA) и человеческого TNF-a проводили при помощи иммуноферментного анализа (ELISA) и твердофазного иммуноферментного сэндвич-анализа для количественного определения в плазме крови - R and D Systems (США). Статистическая обработка проведена с использованием пакета прикладных программ Statistica 6,0.

Результаты. При изучении факторов ангиогенеза на госпитальном этапе нами получено, что средний уровень индукторов ангиогенеза - PDGF-AA и pFGF оказался статистически значимо выше среди пациентов с ИМ, чем у практически здоровых лиц, однако средний уровень ингибитора ангиогенеза - эндостати-на, по сравнению со здоровыми добровольцами, был сопоставим. Концентрация TNF-a оказалась на 63% выше в 1-й группе пациентов, в то время как в группе пациентов с тромболитической терапий (ТЛТ) она была в 2 раза меньше и в среднем в 12 раз выше нормы среди пациентов с ОИМ по сравнению с относительно здоровыми лицами. Сопоставление концентраций PDGF-AA и pFGF на амбулаторном этапе в группах пациентов, которым была проведена коронарная реваскуляризация (2-я группа) и нет (1-я группа), показало статистически значимое повышение данных индукторов ангиогенеза после развития ОИМ независимо от проводимой терапии. Снижение уровня TNF-a как в 1-й, так и во 2-й группе произошло в среднем на 52% и оказалось статистически значимым. Динамика сопоставима между группами, что свидетельствует о снижении воспалительного процесса через 6 мес от развития острого коронарного синдрома. Динамика уровня эндостатина после лечения пациентов оказалась статистически незначимой, что свидетельствует о том, что в условиях борьбы за выживание организм в процессе развития ИМ подавляет ингибирование ан-гиогенеза. При помощи логарифмического регрессионного анализа путем построения модели прогнозирования исходов ИМ было выявлено, что на госпитальном этапе наиболее значимыми факторами риска развития летального исхода у пациентов в остром периоде ИМ являются риск по шкале TIMI, частота сердечных сокращений (ЧСС), уровень pFGF. На амбулаторном этапе на вероятность летального исхода не оказывают влияния уровень факторов ангиогенеза, продолжает играть большую роль ЧСС, количество баллов по шкалам риска и использование традиционной терапии повышают шансы летального исхода в 142 раза по сравнению с использованием ТЛТ.

Заключение. Таким образом, повышение уровня факторов, активирующих ангиогенез у больных с ОИМ после ТЛТ и через 6 мес после индексного события, доказывает, что ТЛТ является перспективным методом лечения ОИМ и снижает шансы развития летального исхода у данной группы пациентов в 142 раза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.