Impatto dell'inalazione di gas idrogeno durante l'ipotermia terapeutica sull'emodinamica cerebrale e sull'ossigenazione nel suinetto asfissiato

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1615 (2023) Citare questo articolo

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Abbiamo precedentemente riportato il potenziale neuroprotettivo della terapia combinata di ventilazione con gas idrogeno (H2) e dell'ipotermia terapeutica (TH) valutando gli esiti neurologici a breve termine e i risultati istologici dei suinetti con encefalopatia ipossico-ischemica neonatale (HI) di 5 giorni. Tuttavia, gli effetti del gas H2 sulla circolazione cerebrale, sul metabolismo dell'ossigeno e sulla prognosi erano sconosciuti. Qui, abbiamo utilizzato la spettroscopia risolta nel tempo nel vicino infrarosso per confrontare la ventilazione combinata del gas H2 e il TH con il solo TH. I suinetti sono stati divisi in tre gruppi: insulto HI con normotermia (NT, n = 10), insulto HI con ipotermia (TH, 33,5 ± 0,5 °C, n = 8) e insulto HI con ipotermia più ventilazione H2 (TH + H2, 2,1–2,7%, n = 8). Sono state somministrate ventilazione con H2 e TH e sono stati registrati il ​​volume del sangue cerebrale (CBV) e la saturazione di ossigeno dell'emoglobina cerebrale (ScO2) per 24 ore dopo l'insulto. Il CBV era significativamente più alto 24 ore dopo l'insulto nel gruppo TH + H2 rispetto agli altri gruppi. La ScO2 era significativamente più bassa durante le 24 ore successive all'insulto nel gruppo TH + H2 rispetto al gruppo NT. In conclusione, la ventilazione combinata con gas H2 e TH ha aumentato il CBV e diminuito la ScO2, che può riflettere un elevato flusso sanguigno cerebrale per soddisfare una maggiore richiesta di ossigeno per i neuroni sopravvissuti, rispetto al solo TH.

L'ipotermia terapeutica (TH) è l'unico trattamento standard per ridurre al minimo il danno cerebrale nei neonati con encefalopatia ipossico-ischemica (HI) (HIE), ottenendo tassi di morte e disabilità inferiori a 12-18 mesi1,2,3. Tuttavia, questa terapia non previene il danno cerebrale in tutti i neonati2,4. Per migliorare ulteriormente i risultati sono necessari nuovi agenti in grado di aumentare gli effetti del TH.

Il gas idrogeno (H2) è diventato uno degli obiettivi principali della ricerca in medicina neonatale dopo la scoperta delle sue potenti proprietà antiossidanti in vivo e in vitro per malattie dell'adulto come l'ischemia cerebrale5,6,7. L'H2 è considerato un agente antiossidante, antinfiammatorio e antiapoptotico che agisce come antiossidante terapeutico e preventivo riducendo selettivamente i livelli di ossidanti altamente attivi come il radicale idrossilico (•OH) e il perossinitrito (ONOO−) nelle cellule in coltura. In aggiunta al TH, abbiamo precedentemente segnalato il suo potenziale neuroprotettivo attraverso una valutazione degli esiti neurologici a breve termine e dei risultati istologici della terapia combinata nei suinetti neonatali con HIE di 5 giorni8. In particolare, la ventilazione combinata con gas H2 e TH ha migliorato meglio le lesioni cerebrali rispetto al solo TH. Tuttavia, non sono noti né l’impatto del gas H2 sull’emodinamica e l’ossigenazione cerebrale né la sua capacità di migliorare la prognosi.

L'emodinamica e l'ossigenazione cerebrale dovrebbero essere valutate nei neonati HIE con o senza TH perché i cambiamenti in questi parametri possono essere determinanti critici della gravità della lesione cerebrale9,10. La spettroscopia nel vicino infrarosso risolta in tempo (TRS) a tre lunghezze d'onda è una modalità avanzata di spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) che può misurare in modo non invasivo e continuo non solo la saturazione di ossigeno dell'emoglobina cerebrale (ScO2) ma anche il valore assoluto del volume del sangue cerebrale (CBV) ) al capezzale. L’emodinamica e il metabolismo cerebrale possono anche essere soppressi mediante un trattamento efficace dell’asfissia con TH11. Tuttavia, abbiamo precedentemente riportato che i suinetti con attività neurali gravemente soppresse dopo l'insulto HI mostrano un'ulteriore soppressione dell'emodinamica cerebrale durante TH dopo l'insulto, inclusa una maggiore diminuzione del CBV, mentre i suinetti con attività neurali gravemente soppresse mostrano un aumento maggiore del CBV durante la normotermia dopo l'insulto. l'insulto10. Tuttavia, non ci sono rapporti su come il gas H2 possa influenzare l’emodinamica e l’ossigenazione cerebrale durante TH dopo l’insulto HI.

Abbiamo ipotizzato che la combinazione della ventilazione con gas H2 con TH alterasse l'emodinamica e l'ossigenazione cerebrale dopo l'insulto di HI, migliorando così i risultati. Pertanto, in questo studio, abbiamo confrontato le variazioni di CBV e ScO2 dopo l'insulto HI nel suinetto tra la ventilazione combinata con gas H2 e TH e TH da soli.