t2. Samenvatting Ischemie-eenonderbrekingvan de bloedtoevoer-veroorzaaktacuteuitvalsverschijnselen. Dit betreft vaak de spraak (afasie)en motoriek (parese,paralyse)van aangezichten ledematen.Naast deze neurologischeverschijnselengeeft ischemieacute veranderingen van cerebraleactiviteit(EEG), iongradiënten van Na*, Cl-, K* en Ca2*over de celmemb ra n e n , e x tra c e l l u l a i ren e urotransmi tters (o.a. gl utamaat,aspartaat,gamma-ami no b o te rz u u r,GA BA , ta u ri ne, dopami ne,adenosi ne),i ntracel l ul ai resecondmessengers (Cat*, PKC- systeem)en cellulair metabolisme(zuurstof-en glucose-consumptie, ATPen melkzuur-productie). Door recirculatie-herstelvan de bloedtoevoerna eenkorte ischemieperiode van 2-10 min zijn deze veranderingenomkeerbaar.Toch komt geringe neurologischeuitval dan vaak voor. Dit is te wijten aan selectievebeschadigingvan neuronen,en wel in bepaalde zeer gevoeligegebiedenals de hippocampus. De op dit momentheersende hypotheseis, dat selectieveschadewordt veroorzaaktdoor overgevoeligheidvoor glutamaaten als gevolg daarvantoegenomenion-stromenvan met name Ca2* in de periode van recirculatie. Na een lange ischemieperiode (> 20 min) is er vaak geen herstelvan de genoemde cerebraleveranderingenen zijn er als regel globale uitvalsverschijnselen (afasie,paralyse). De schadeis niet meer selectiefneuronaal,maar uitgebreidtot gliacellen(infarct). Omdat hyperglycemiedezevorm van schadevergroot,wordt aangenomendat het glucosem e ta b o l i s mee n d e d a a rmeegepaardgaandemel kzuurvormi ngeen rol speel tbi j het ontstaanvan het infarct. Deze oorzaakvan schadeis van universeelbelang,omdat het elk gebied dat eraan wordt blootgesteldtreft. In de huidige studie is onderzoekgedaannaar de effectenvan repetitieve,korte ischemische periodesop het ontstaanvan hersenschade. Daartoewerd het model van Levine in de rat gemodificeerdtot een repetitiefmodel. De episodewordt geïnduceerddoor eenzijdige occlusievan de carotisarteriete combinerenmet beademingmet een zuurstofarm (10 %) gasmengsel, waardoorde arteriëlezuurstofspanning daalt van21,36 + 1,00 naar 4 ,5 6 + 0 ,1 7 k P a (g e mi d del de* standaardafw i j ki ng van gemi ddel de),de arteri ël e b l o e d d ru k(A BD ) d a a l tv a n 128,0 + 2,3 naar50,9 + 2,8 mmH g en de cerebral ebl oeddoorstroming(CBF) eenzijdigrelatiefdaalt. Dit model heeft een aantal voordelenboven anderegebruikelijke modellen. Het is eenvoudigischemieen recirculatieop te wekkendoor het veranderenvan de beademing. Daarnaastis de ischemieonvolledig, hetgeenlijkt op de veranderingin de periferie van
r0l
een permanentischemischgebied. Het onderzoekkan geschiedenin de rat, een dier dat net groot genoegis om voldoendebloed af te nemenvoor de bepalingvan bloedgassenals
van zilver doc
02 en CO, en de pH en concentratievan glucose.Als laatste,hersenschade ontstaatin één hersenhelften dit vergroot het overlevingspercentage vergelekenmet tweezijdigeschade.
v e r s u s1 , 5 1I p < 0,02) en i
Daarom is de geschiktheidvoor overlevingsstudies groter.
IV was de m
Doordat tijdens ischemienetto meer ionen van extra- naar intra-cellulair gaan dan
sibele IV ver
s t r i a t u m ,c o structurenin
omgekeerd, treedt er osmotischtransportvan water op met als gevolg celzwelling. De geleiding van weefsel voor wisselstroomgeschiedtvia de extracellulaireruimte. Aangeziendeze tijdens ischemiekrimpt ten koste van de intracellulaireruimte, daalt de
gliacel zwelli
geleiding en dat wll zeggen,dat de weerstandcq. impedantiestijgt. De impedantieis een eenvoudige,continu registreerbaremaat voor de netto ion-stromenin het weefselgebied
was er 44% n
Na 24 uul
tussentwee electrodes.In het Levine model ondergaathet striatum een goed repro-
Het zilvernee irreversibel r
duceerbaremate van ischemie.
neuronalesch
De impedantiemetingwerd gebruikt om in de fase van recirculatiete onderzoekenin hoeverrehet falend herstel ervan het ontstaanvan een infarct in het striatum voorspelt.
gliacel-) zwe
wordt, maak
E r wer den a fw i s s e l e n dp e ri o d e sv a n 1 0 mi n hypoxi e-i schemien e 10 mi n normoxi erecirculatiegegeven,als regel totdatde impedantiezich niet herstelde.
Er is onderz
In de eersteserieexperimenten werd maximaal5 keerhypoxie-ischemie gegeven(n:25).
7 maal hypox
Hiervan hersteldein 76 % van de gevallende impedantieniet en dit was duidelijk binnen 20 min recirculatieduur.Uit de impedantiewerden de omgekeerdevenredigeveranderingenvan het extracellulairevolumeberekend(ECV). Het bleek, dat na 3 uur recir-
dat er irrever
farmacaen d<
culatie het ECV nog steedslager was dan het beginniveau(p<0,0001, gepaardeWil-
irreversibele Het effect va
Injectievar
coxon-test),en dat de daling maximaalwas,omdathet ECV niet verderdaaldena inductie
nimodipinei.
van volledigeischemie.Het niveauvan het ECV was significantlager dan controlesmet reversibelverloop al vóór de laatstehypoxieperiodeen vanaf 20 minuten tot minstens3
werd toegedi
uur recirculatieduur.Er kon dus binnen20 minutenrecirculatieduural gesprokenworden
taat receptor indomethac
van irreversibeleimpedantieverandering (IV) oftewel daling van het ECV.
remmen. Beh
Na 3 uur overleving werd hersenweefsel uitgenomenvoor vlamfotometrischebepaling
ECV en was
van Natrium en Kalium. Na irreversibeleIV wasde verhoudingvan Na over K significant v er hoogdt .o .v . re v e rs i b e l ceo n tro l e si n h et stri atum(1,14 + 0,18 versus0,43 + 0,03;
veroorzaakte
p(
0,02, deze en verder alle toetsen:Mann-WhitneyU) en de frontalecortex (0,99 + 0,16 versus0,47 i 0,02; p< 0,02). Er werd bij beidegroepengeenverhoogdeopname
irreversibele
Metabolev
hypoxie, vas
van geïnjecteerdEvansblauw door de bloed-hersen-barière (BHB) geconstateerd.Veranderingvan ionenin weefselkunnenalleengeschieden door uitwisselingmet het bloed. Dit gebeurdein het beschrevenmodel blijkbaar bij een intacteBHB.
Hersenkoeli
Na 4 uur recirculatiewerd hersenweefsel geprepareerd voor onderzoeknaar de opname
t eit ( 6, 8 + 0
r02
wel significa
ECV aanhet I
n dier dat gassen als
van zilver door beschadigdeneuronen.De zilveropnamewas significanthoger bij irrevergebiedenin het striatum (2,12 + 0,07 sibeleIV versusreversibeleIV in doorgemeten
aatin één
v e r s u s1 , 5 1 + 0 , 0 7 ; p < 0 , 0 2 ) ,i n d e f r o n t a l ec o r t e x( 1 , 7 3 + 0 , 1 7 v e r s u s1 , 1 6 + 0 , 1 8 ; p < 0 , 0 2 )e n i n d e t h a l a m u(s1 , 9 0+ 0 , l 1 v e r s u s1 , 3 4+ 0 , 1 2 ;p < 0 , 0 5 ) .N a r e v e r s i b e l e
e schade.
IV was de microscopischeschadebeperkt tot de gevoeligegebiedenals caudolateraal gaandan :lling.De
s tri a tu m , c o rte x l a a g 3 e n l ateral ethal amusen na i rreversi belverl oop w aren deze
nte. Aan-
structurenin hun totaliteit aangetast,was zilver verpreid tot buiten de celgrenzenen gliacel zwelling opgetreden,hetgeenverdergaande inhoudt. hersenschade
daalt de rtie is een
Na 24 uur was er geen overlevingin de groep met irreversibeleIV. Bij reversibeleIV was er 44% mortaliteiten had de schadezich uitgebreidnaar minder gevoeligegebieden.
belgebied
Het zilverneerslagbleef beperkttot de neuronlichamen.De ernst van de hersenschade na
rd repro-
irreversibel verloop wordt geïllustreerddoor het acute en aselectieveoptreden van neuronaleschadeen de hogemortaliteit.Als hierbij de irreversibeleen maximale(dus ook
zoekenin /oorspelt.
gliacel-) zwelling en de verhogingvan weefsel(en dus ook gliacel) Na/K ratio betrokken wordt, maakt dit de aannamegerechtvaardigd,dat er sprakeis van een infarct.
o r mox i e Er is onderzochtof irreversibeleIV te voorkomenwas door preventiefingrijpen met L( n : 2 5 ) . jk b innen le veraniur recir-
farmacaen door het metabolismete veranderen.In de experimentenwerd niet vaker dan 7 maal hypoxie toegediend.Er werd met permanenterecirculatiebegonnenop het moment dat er irreversibeleIV optrad. Bij controles(n:10) was er in 100 % van de gevallen periodeswas 2,80 + 0,13). irreversibeleIV na 4 periodes(gemiddeldaantalreversibele
rrdeWil-
Het effect van behandelingwerd onderzochtin groepenvan telkens4-6 experimenten. Injectie van farmacageschiedde30 min voor het begin met hypoxie. Er werd 0,5 mg/kg
r inductie
nimodipinei.p. gegevenom de Ca2*instroomvia het L-type kanaalte blokkeren.MK-801
rolesmet
werd toegediend(10 mg/kg, i.v.) om het effectvan glutamaatop de N-Methyl-D-Aspar-
instens3 r worden
taat receptorte blokkeren,ketanserine(2 mg/kg, i.p.) om hypoperfusiete voorkomen indomethacine(4 mg/kg i.v) plus allopurinol(7 mg/kg, i.v) om vrije radicaalvormingte remmen. Behalve nimodipine vertoondendeze farmacageen effect op de bloeddruk en
bepaling
E C V e n w a s e r g e e n s i g n i f i c a n t eb e s c h e r m i n gt e g e ni r r e v e r s i b e l eI V . N i m o d i p i n e
gnificant
veroorzaakteeen verminderdedaling van de bloeddruktijdens hypoxie. Desondankstrad irreversibeleIV iets eerderop (p< 0,05).
* 0,03; (0, 99 + opname
Metaboleveranderingenwerdengeïnduceerddoor hersenkoelinggedurenderepetitieve
. Veran-
h y p o x i e , v a s te ng e d u re n d e4 8 uur ervoor en 4 E /kg i nsul i nei nj ecti e 30 mi n ervoor. Hersenkoelingtot 32 'C beschermde niet (4,0 + 0,7 reversibeleperiodes)en tot 28 "C
oed.Dit
wel significant(6,4 * 0,4; p< 0,001) en dit ging gepaardmet een significanthogere
opname
ECV aan het begin van de hypoxieperiode.Vastenvoorkwamzeer significantirreversibilite i t (6 ,8 * 0 ,2 ; p < 0 ,0 0 0 2 )e venal si nsul i ne(6,5 t 0,2;p< 0,002). N a vastenw as de
103
hersentemperatuur enigszinsverlaagd(34-35 'C) vergelekenmet controles(35-36 'C). De geringe daling kan de beschermingdoor vastenniet verklaren, omdat 32 "C geen beschermendeffect had. Na vastenwas de concentratievan glucosein het bloed verlaagd v a n 5 , 1 0 + 0 , 3 3 n a a r 4 , l 0 + 0 , 1 9 m m o l / l( p ( 0 , 0 5 ;n : 5 ) e n v a n B - h y d r o x y - b o t e r z u u r v er hoogdv a n 0 ,0 3 + 0 ,0 3 n a a r0 ,9 7 + 0 ,1 5 mmol /l (p< 0,05; n:5). Insul i nei nj ecti e
Hersencou
Door vastenr ( 1 , 4 2+ 0 , 1 1 0 , 1 4 ;p ( 0 , C substantianig
geeft een daling van glucoseen B-hydroxy-boterzuur, dat te laag werd voor detectie. BHy dr ox y - bo te rz u u rk a n e e n fra c ti e v a n h e t posti schemi sch metabol i smevan gl ucose
t halam uswas (uiterstelateri
overnemenen mogelijk daardoorenigebescherming geven.Insulineheeft ook beschermendeeffectenonafhankelijkvan bloedglucose.
ondankshoge
komt de relati aldaar.
De veranderingenvan glucose in het bloed en van glucosein de extracellulaireruimte werdengemetenbij controles,24uur gevastenen na insulinebehandeling.Extracellulair
In het repetiti
glucosewerd continu bepaaldin de uitstromendevloeistofvan een in het striatumge-
hypoxie-isch
implanteerdedialysecannule.
hebbenop bei de ophopingvi
Tijdenshypoxie-ischemie namde glucoseconcentratie in hetbloedsterktoe bij controles (van 5,3 + 0,2 naar 8,4 + 0,7 mmol/l). Dezeresponswas praktischafwezigna vasten ( v an4, 3 + 0 ,1 n a a r4 ,7 + 0 ,4 mmo l /l ) e n v ermi nderd door i nsul i ne(van4,1 * 0,3 naar 5,9 t 0,5 mmol/l). De extracellulaireglucosespiegel nam af tijdenshypoxie-ischemie en nam toe tijdens normoxie-recirculatie. In de gevastegroepwas de concentratie in extracellulairdialysaat significantlager dan bij controlesvanafde tweedehypoxie(p< 0,05; n:5 tegenn:5).
tijdens recircu
Vasten beperk latie is de cel
verschillender De geobser de opeenvolg
Bovendienhersteldeextracellulairglucosezich over meerdereperiodesgenomenslechter b i j g e v a s t e n( h e l l i n gv a n - 1 , 8 6 t 0 , 3 5 ) d a n b i j c o n t r o l e s( h e l l i n gv a n - 0 , 7 5 + 0 , 1 8 ,
een relatieve s wordt niet aan
verschilp< 0,05). De verhoudingtussende concentratie van glucosein het dialysaaten glucosein het bloed daaldena 3 periodessterkerbij gevasten(0,3 + 0,1 %) dan blj controles(0,7 t 0,1 %; p< 0,05). Het progressiefverlaagdextracellulairglucosekan
vitaliteit van d
enerzijdsduiden op een verlaagdeaanvoervan glucosevanuit het bloed en anderzijdsop
Concluderen
een verhoogdeafvoer van glucosede cel in.
voorkomt wel
neuronalescha
en insulinevo( De effecten van 24 uur vasten op celschade,gedrag en sterfte zijn onderzochtin een overlevingsmodel. Het bleek, dat na 2 hypoxieperiodesde cellulaireschadezich in het
Vasten voorko recirculatieon
verloopvan 24 uur maximaalontwikkelde.De dierenlekenziek, omdatde harenovereind
den (medialetl
stonden,het gedrag geremd was, en niet werd gegetenof gedronken.Vaak liepen ze rondjes(719), en tradener epileptischeinsultenop (5/9). De sterftewas 44 %. Bij de
kan hierbij een
gevastedieren was er geen sterfte in de 24 uurs periode (017). De dieren leken gezond,
het ziekenhui
omdat ze direct na het bijkomen van de narcoseactief waren, en wel aten en dronken. Soms liepen ze rondjes (317), en er werd geenepilepsiegeobserveerd(0/7).
d e a c u t ef a s e
104
Uit klinisch
additioneelond
3 5 - 3 6' C ) . 12 "C geen ed verlaagd y-boterzuur
neuronenzilver opnamen. Hersencoupes werdenzodaniggeprepareerd, dat beschadigde Door vastenwas de schadesignificantlager dan bij controlesin gebiedenin het striatum ( 1 , 4 2 + 0 , 1 1 v e r s u s1 , 9 1 + 0 , 0 9 ; p < 0 , 0 1 ) ,i n d e c o r t e x( 0 , 9 6 + 0 , 0 6 v e r s u s1 , 8 4 +
line injectie
0 , 1 4 ; p < 0 , 0 0 1 ) ,i n d e t h a l a m u(s1 , 4 7t 0 , 0 7 v e r s u s2 , 1 3 + 0 , 1 7 ; p < 0 , 0 0 5 ) ,e n d e s u b s t a n t inai g r a ( 1 , 1 4 + 0 , 1 2 v e r s u s2 , 1 0 + 0 , 0 8 ; p < 0 , 0 0 5 ) .I n h e t s t r i a t u me n d e
detectie.B'an glucose
thalamuswas de microscopischeschadebeperkt gebleventot de gevoeligegedeelten (uiterstelateralegebied). Dit ging niet op voor de oppervlakkigelaag van de cortex, die
ok bescher-
ondankshoge gevoeligheidvoor schade,bijna volledigbeschermdwerd. Mogelijk vooÍischemischeschade komt de relatief hoge corticale consumptievan B-hydroxy-boterzuur aldaar.
laire ruimte rtracellulair
In het repetitievemodel kan onderscheidgemaaktworden tussenveranderingentijdens
;triatumge-
Beschermende maatregelenkunnen invloed hypoxie-ischemie en normoxie-recirculatie. hebbenop beide fasen.Hypothermievertraagdbijvoorbeeldde uitstoot van glutamaaten
lij controles ig na vasten
de ophopingvan Calciumtijdensischemie,en versnelthet herstelvan het glucoseverbruik tijdens recirculatie.Hypothermiewerkt dus op verschillendeprocessenin beide fasen.
* 0 , 3 na a r
Vastenbeperkttijdensischemiede omzettingvan glucosetot melkzuur.Tijdens recirculatie is de cellulaireglucoseconsumptie waarschijnlijkverhoogd.Vastenheeft dus ook
r toe tijdens
verschillendeeffectenin beide fasen.
air dialysaat
De geobserveerde daling van de extracellulaireglucosegeeft het netto effect weer van de opeenvolgendefasen,en wel een relatievedaling van glucoseaanvoerover de BHB en
l e g e nn : 5 ) . :en slechter 75 !.0,19,
een relatieve stijging van glucoseafvoer naar de cellen. De verhoogdeglucose opname wordt niet aangewendvoor het herstelvan het celvolumein opeenvolgendefasen, maar
dialysaaten
voorkomt wel irreversibiliteit. Mogelijk wordt glucoseaangewendvoor processendie de
%) dan brj
vitaliteit van de cel veilig stellen,zoalsproductievan bepaaldeeiwitten.
glucosekan derzijdsop
met irreversibeleIV veroorzaaktzeerernstige Concluderend,repetitievehypoxie-ischemie neuronaleschadeen waarschrlnhlkinfarceringvan éénhersenhelft.Hersenkoeling,vasten en insuline voorkomen de impedantieverandering en de eraangerelateerdeacute schade.
rcht in een ln overeind
Vasten voorkomt bovendiende neuronaleschade,ziekte en sterfte, die binnen 24 uur recirculatieontstaan.Vastenbeschermtgevoelige(cortex)en relatiefongevoeligegebieden (medialethalamusen medialestriatum).Eenverlaagdeextracellulaireglucosespiegel
c liepen ze
kan hierbij een belangrijkefactor zijn.
zich in het
%. Blj de en gezond,
van glucosebij binnenkomstin Uit klinischestudiesis gebleken,dat de bloedspiegel ischemische het ziekenhuisde uitkomst van een episodemedebepaalt.Bij een patiënt in
r dronken.
de acute fase van hersenischemiemoet hoog bloedglucoseworden voorkomen. Er is additioneelonderzoeknodig om te bepalenof het verlagenvan bloedglucosedoor bijvoor-
105
beeld maagledigingof injectie van insuline zin heeft, nadat de ischemischeepisode al heeft plaatsgevonden.
13. Summ
Ischemia-a redu
an impairmento
m usclesoccur s
movementof N
extracellularne
dopam ineand a
(Ca messengers
glucose-consun During recirc
sible. Mild neur
in vulnerablear
supersensitivity ionic gradients(
After long las
occurs and gene
neuronaland gli
acid during isch
and specifically
induction of inf
occur in any cer
In the presentst
investigated.Fo
artery was occlu
oxygen,which i (mean * standa
50,9+ 2,8mm
The modified
easilyby chang
producesdamag
to allow repeate
pH and glucose here,which im
ischemia.Thus,
r06
