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I ricercatori scoprono perché la ventilazione della ICU può causare danni al cervello

I pazienti che sono stati ventilati meccanicamente in unità di terapia intensiva sono stati a lungo noti per soffrire di qualche forma di menomazione mentale di conseguenza. Ora, i ricercatori hanno scoperto un meccanismo molecolare che potrebbe spiegare perché questo accade.

Lo studio, pubblicato nel, è stato condotto da ricercatori dell’Università di Oviedo in Spagna, dell’Ospedale di San Michele in Canada e della Scuola di Medicina Perelman dell’Università della Pennsylvania.

I ricercatori affermano che almeno il 30% dei pazienti in terapia intensiva (ICU) soffre di qualche forma di disfunzione mentale, come ansia, depressione e, più comunemente, delirio. Notano che l’incidenza del delirio nei pazienti che sono ventilati meccanicamente è di circa l’80%.

Hanno ipotizzato che questo potrebbe essere in parte il risultato di un danno nell’ippocampo, ma come la ventilazione causa questo danno non è chiara.

Dopamina una causa di apoptosi

Ventilatore meccanico
I ricercatori hanno scoperto un meccanismo molecolare che potrebbe spiegare perché alcuni pazienti che sono ventilati meccanicamente in terapia intensiva soffrono di menomazioni mentali.

Per il loro studio, il team di ricerca ha analizzato il cervello raccolto di topi che erano stati collegati alla ventilazione a bassa o alta pressione per 90 minuti, insieme al cervello di topi di controllo che non erano stati sottoposti a ventilazione.

In confronto con i topi di controllo, i topi sulla ventilazione hanno mostrato evidenza di morte cellulare neuronale nell’ippocampo a causa dell’apoptosi – il processo di morte cellulare programmata (PCD).

Il team di ricerca ha scoperto che il processo di apoptosi era causato dalla soppressione indotta dalla dopamina di Akt – una molecola che di solito previene l’apoptosi neuronale.

Essi osservano che nei topi ventilati, la soppressione di Akt era chiaramente evidente nell’ippocampo ed era collegata ad un aumento dei livelli di dopamina (iperdopaminergico) in quell’area del cervello. I topi ventilati hanno anche mostrato un aumento dell’espressione genica della tirosina idrossilasi – un enzima fondamentale nella sintesi della dopamina.

Il conseguente aumento della dopamina, dicono i ricercatori, aumenta la forza di attivazione del recettore della dopamina nell’ippocampo.

Per confermare questi risultati, i ricercatori hanno iniettato i bloccanti dei recettori della dopamina di tipo 2 (D2) nei ventricoli cerebrali di un gruppo di topi. Questo ha ridotto significativamente l’apoptosi indotta dalla ventilazione nell’ippocampo.

Dysbindin-1 ‘protegge dall’apoptosi’

I ricercatori hanno quindi cercato di analizzare le conseguenze della ventilazione e dell’elevata dopamina nell’ippocampo su dysbindin-1 – una proteina che influenza i livelli dei recettori D2 della superficie cellulare, la cognizione e potenzialmente il rischio di psicosi.

I risultati hanno mostrato che i topi che hanno sperimentato la ventilazione ad alta pressione hanno mostrato una maggiore espressione genica di dysbindin-1C. Più tardi nel processo, i topi ventilati hanno anche mostrato una maggiore espressione genica nei livelli di proteina di dysbindin-1C.

La sola dopamina ha mostrato effetti simili su dysbindin-1C quando si analizzano preparati a fetta di ippocampo, dicono i ricercatori, e questi effetti sono stati inibiti dai recettori D2.

I ricercatori affermano che poiché la dysbindin-1 è in grado di ridurre i recettori D2 della superficie cellulare, oltre a proteggere dall’apoptosi, è possibile che l’aumento dell’espressione di disbindina-1 nei topi ventilati possa scatenare “risposte compensative” all’apoptosi ippocampale indotta dalla ventilazione.

Essi osservano che ciò potrebbe potenzialmente applicarsi ai pazienti in terapia intensiva, dato che un’ulteriore scoperta di studio ha mostrato che la totale di disbindina-1 era aumentata nei neuroni dell’ippocampo di esseri umani ventilati che sono deceduti, ma non in esseri umani non ventilati.

Potenziale per farmaci nuovi e migliorati

I ricercatori affermano che questi risultati possono portare a nuovi usi per farmaci già esistenti, nonché al potenziale sviluppo di nuovi farmaci in grado di innescare determinati percorsi molecolari in grado di risolvere gli effetti avversi sulla funzione cerebrale come risultato della ventilazione della ICU.

Il dott. Konrad Talbot, assistente professore di ricerca in Neurobiologia presso il Dipartimento di Psichiatria presso la Penn Medicine, afferma:

“Lo studio indica la necessità di rivalutare l’uso degli antagonisti del recettore D2 nel minimizzare gli effetti cognitivi negativi della ventilazione meccanica nei pazienti ricoverati in UTI e di valutare la possibilità che l’elevazione dell’espressione di disbindina-1C possa anche ridurre tali effetti”.

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