Forscher finden, warum icu-belüftung hirnschäden verursachen kann


Forscher finden, warum icu-belüftung hirnschäden verursachen kann

Patienten, die in Intensivstationen mechanisch belüftet wurden, sind seit langem bekannt, dass sie eine Form der geistigen Beeinträchtigung erleiden. Jetzt haben Forscher einen molekularen Mechanismus aufgedeckt, der erklären kann, warum dies geschieht.

Die Studie, veröffentlicht in der American Journal of Respiratory und Critical Care Medicine , Wurde von Forschern von der Universität von Oviedo in Spanien, St. Michael's Hospital in Kanada und der Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania durchgeführt.

Die Forscher sagen, dass ein Minimum von 30% der Patienten in Intensivstationen (ICU) irgendeine Form von psychischen Dysfunktion, wie Angst, Depression und am häufigsten, Delirium. Sie bemerken, dass die Inzidenz von Delirium bei Patienten, die mechanisch belüftet sind, etwa 80% beträgt.

Sie vermuteten, dass dies zum Teil ein Ergebnis von Schäden im Hippocampus sein könnte, aber wie die Belüftung diesen Schaden verursacht hat, ist unklar.

Dopamin eine Ursache der Apoptose

Forscher haben einen molekularen Mechanismus entdeckt, der erklären kann, warum einige Patienten, die in ICUs mechanisch belüftet sind, geistige Beeinträchtigungen erleiden.

Für ihre Studie analysierte das Forscherteam die geernteten Gehirne von Mäusen, die mit einer niedrigen oder Hochdruckbelüftung für 90 Minuten verbunden waren, neben dem Gehirn von Kontrollmäusen, die nicht in der Belüftung waren.

Im Vergleich zu den Kontrollmäusen zeigten die Mäuse der Belüftung den Nachweis des neuronalen Zelltods im Hippocampus als Folge der Apoptose - dem Prozess des programmierten Zelltods (PCD).

Das Forscherteam entdeckte, dass der Apoptoseprozess durch Dopamin-induzierte Suppression von Akt verursacht wurde - ein Molekül, das in der Regel neuronale Apoptose verhindert.

Sie bemerken, dass bei den belüfteten Mäusen die Akt-Unterdrückung im Hippocampus deutlich sichtbar war und mit erhöhtem Dopamin (hyperdopaminergisch) in diesem Bereich des Gehirns verknüpft war. Die belüfteten Mäuse zeigten auch eine erhöhte Genexpression von Tyrosin-Hydroxylase - ein Enzym, das bei der Synthese von Dopamin kritisch ist.

Der daraus resultierende Anstieg des Dopamins, so die Forscher, erhöht die Stärke der Aktivierung des Dopaminrezeptors im Hippocampus.

Um diese Befunde zu bestätigen, injizierten die Forscher Typ-2-Dopamin (D2) -Rezeptorblocker in die Hirnventrikel einer Gruppe von Mäusen. Dies reduzierte die lüftungsinduzierte Apoptose im Hippocampus deutlich.

Dysbindin-1 'schützt vor Apoptose

Die Forscher untersuchten dann die Konsequenzen der Beatmung und erhöhten Dopamin im Hippocampus auf Dysbindin-1 - ein Protein, das die Niveaus der Zelloberflächen-D2-Rezeptoren, die Erkenntnis und potenziell das Risiko einer Psychose beeinflusst.

Die Ergebnisse zeigten, dass Mäuse, die eine Hochdruckbelüftung erfahren hatten, eine erhöhte Genexpression von Dysbindin-1C zeigten. Später zeigten die belüfteten Mäuse auch eine erhöhte Genexpression im Proteingehalt von Dysbindin-1C.

Dopamin allein zeigte ähnliche Effekte auf Dysbindin-1C bei der Analyse von Hippocampus-Scheibenpräparaten, sagen die Forscher, und diese Effekte wurden durch D2-Rezeptoren gehemmt.

Die Forscher sagen, dass, da Dysbindin-1 in der Lage ist, Zell-Oberfläche-D2-Rezeptoren zu reduzieren und auch gegen Apoptose zu schützen, es möglich ist, dass eine zunehmende Dysbindin-1-Expression in belüfteten Mäusen "kompensatorische Reaktionen" zur ventilationsinduzierten hippocampalen Apoptose auslösen könnte.

Sie stellen fest, dass dies möglicherweise für ICU-Patienten gelten könnte, da ein zusätzlicher Studienfund festgestellt wurde, dass die Gesamtdysbindin-1 in den Hippocampus-Neuronen von belüfteten Menschen, die verstorben waren, aber nicht bei nicht belüfteten Menschen erhöht wurde.

Potenzial für neue und verbesserte Medikamente

Die Forscher sagen, dass diese Ergebnisse zu neuen Verwendungen für bereits etablierte Medikamente führen können, sowie die potenzielle Entwicklung neuer Medikamente, die in der Lage sind, bestimmte molekulare Wege auszulösen, die in der Lage sind, nachteilige Auswirkungen auf die Gehirnfunktion als Folge der ICU-Belüftung zu lösen.

Dr. Konrad Talbot, Assistant Research Professor für Neurobiologie in der Abteilung für Psychiatrie bei Penn Medicine, sagt:

Die Studie zeigt die Notwendigkeit, die Verwendung von D2-Rezeptor-Antagonisten bei der Minimierung der negativen kognitiven Effekte der mechanischen Beatmung bei ICU-Patienten neu zu bewerten und die neuartige Möglichkeit zu bewerten, dass eine Erhöhung der Dysbindin-1C-Expression diese Effekte auch reduzieren kann."

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