Η επίδραση του τύπου του αερισμού στην αγγειογένεση του διαφράγματος σε ασθενείς υπό γενική αναισθησία
Authors: Δερμιτζάκη Δέσποινα 
Published: August 2021

Ο όρος αγγειογένεση χρησιμοποιείται για να εκφράσει τη δημιουργία νέων αγγείων από τα ήδη υπάρχοντα. Υπό την επίδραση εξωγενών παραγόντων που δρούν στην εξωτερική και την εσωτερική επιφάνεια του αυλού των αγγείων, η βασική μεμβράνη και το εξωκυττάριο στρώμα του ενδοθηλίου αποδομούνται επιτρέποντας τη μετανάστευση των ενδοθηλιακών κυττάρων στον διάμεσο χώρο, όπου πολλαπλασιάζονται και δημιουργούν ΄εκβλαστήσεις΄. Τα νεοσχηματισθέντα αγγεία αποκτούν βασική μεμβράνη που συντίθεται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τα περικύτταρα και στο τέλος συνδέονται ανατομικά και λειτουργικά με το υπάρχον αγγειακό δίκτυο. Για την έναρξη και το συντονισμό των παραπάνω πολύπλοκων διεργασιών είναι απαραίτητοι οι ειδικοί αυξητικοί παράγοντες αγγειογένεσης. O παράγοντας VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) είναι απαραίτητος για τη διάσπαση της βασικής μεμβράνης των αγγείων καθώς και για τον πολλαπλασιασμό και την εξάπλωση των ενδοθηλιακών κυττάρων και των λείων μυϊκών κυττάρων. Ο bFGF (basic Fibroblast Growth Factor) αποτελεί ισχυρό μιτογόνο παράγοντα για τα ενδοθηλιακά, τα λεία μυϊκά κύτταρα και τους ινοβλάστες. Ο TGF-β1 (Transforming Growth Factor-β1), που παράγεται κυρίως από τα ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα, προάγει την αγγειογένεση στρατολογώντας περικύτταρα για την ολοκλήρωση και σταθεροποίηση των νεοσχηματισθέντων αγγειακών σχηματισμών. Ως αποτέλεσμα μελετών σε πειραματόζωα και σε ανθρώπους, η αυξημένη μυϊκή δραστηριότητα αποτελεί ισχυρό ερέθισμα για τη δημιουργία νέων αγγείων, τόσο στo μυοκάρδιο όσο και στους σκελετικούς μύες, με σκοπό να αυξηθεί η αιματική τους ροή και να ανταποκριθούν στις αυξημένες μεταβολικές τους ανάγκες.Η έναρξη της αγγειογένεσης κατά τη μυική άσκηση πυροδοτείται από μεταβολές που υφίστανται τα αγγεία, όπως μεταβολικές (τοπική υποξία) και μηχανικές (μηχανικό stress). Οι μηχανικές δυνάμεις που εφαρμόζονται στην εσωτερική πλευρά των αγγείων, δηλαδή στο ενδοθήλιο, προέρχονται από την αύξηση της τάσης του αγγειακού τοιχώματος (wall tension) και των δυνάμεων τριβής που δρουν κατ’εφαπτομένη στο τοίχωμα (shear stress), λόγω της αυξημένης αιματικής ροής. Οι μηχανικές δυνάμεις που ασκούνται στο τοίχωμα των αγγείων από την εξωτερική πλευρά προέρχονται από τη σύσπαση των γειτονικών μυικών ινών. Τα τριχοειδή αγγεία των μυών υφίστανται, μέσω του εξωκυττάριου στρώματος (extracellular matrix) και του συνδετικού ιστού, επιμήκη ελαστική έκταση και κάμψη ακολουθώντας αντίστοιχα τη σύσπαση και χάλαση των γειτονικών μυικών ινών. H επακόλουθη ΄τραυματική βλάβη΄ του ενδοθηλίου αποτελεί το ισχυρό ερέθισμα για την ενεργοποίηση του ΄καταρράκτη΄ της αγγειογένεσης, μέσω της απελευθέρωσης των αγγειογενετικών παραγόντων. Το διάφραγμα που κατέχει ζωτική σημασία για τη λειτουργία της αναπνοής και συσπάται ρυθμικά καθόλη τη διάρκεια της ζωής εμφανίζει τα χαρακτηριστικά των σκελετικών μυών. Σε πειραματόζωα αλλά και σε ανθρώπους αυξήθηκε η γονιδιακή έκφραση των παραγόντων αγγειογένεσης στο διάφραγμα, όπως μετρήθηκε από τα επίπεδα mRNA των VEGF, bFGF και TGF-β1, όταν αυτό εκτέθηκε σε αυξημένο αναπνευστικό έργο (λόγω υποξυγοναιμίας ή / και υπερκαπνίας) ή σε αυξημένο μηχανικό φορτίο (λόγω χρόνιας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας ή παχυσαρκίας).Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να εξετάσει τη γονιδιακή έκφραση των κυριoτέρων παραγόντων αγγειογένεσης (VEGF, bFGF, TGF-β1) στο ανθρώπινο διάφραγμα, κατά τη διάρκεια γενικής αναισθησίας, πριν και μετά την εφαρμογή διαφορετικών τύπων αερισμού: (α) υποβοηθούμενης πίεσης με ενεργητική σύσπαση του διαφράγματος και (β) ελεγχόμενου μηχανικού αερισμού, με ή χωρίς νευρομυικό αποκλεισμό, που συνεπάγεται παθητική κίνηση του διαφράγματος στη διάρκεια των αναπνευστικών κύκλων. Η υπόθεση της μελέτης ήταν η διατήρηση των ενεργητικών συσπάσεων του διαφράγματος κατά τον αερισμό υποβοηθούμενης πίεσης, σε ασθενείς υπό γενική αναισθησία, πυροδοτούν τη διαδικασία της αγγειογένεσης, σε αντίθεση με τον ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό. Μελετήθηκαν γυναίκες ASA I-II που υποβλήθηκαν σε προγραμματισμένη επέμβαση κάτω κοιλίας (ολική υστερεκτομή) με συνδυασμένη γενική και επισκληρίδιο θωρακική αναισθησία. Οι ασθενείς τυχαιοποιήθηκαν σε 3 ομάδες, ανάλογα με τον τύπο του αερισμού που έλαβαν διεγχειρητικά. Η ομάδα Α τέθηκε σε ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό με ταυτόχρονη χορήγηση νευρομυικού αποκλεισμού, η ομάδα Β σε ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό χωρίς νευρομυικό αποκλεισμό, ενώ η ομάδα Γ διατήρησε την αυτόματη αναπνοή σε μοντέλο αερισμού υποβοηθούμενης πίεσης (pressure support). Σε κάθε ασθενή, λαμβάνονταν 2 δείγματα (1 - 1.5 cm3) από την ίδια περιοχή της πλευρικής μοίρας του διαφράγματος σε δύο χρόνους: 30 min μετά την εισαγωγή στην αναισθησία (t1) και 90 min αργότερα (t2). H γονιδιακή έκφραση των αγγειογενετικών παραγόντων VEGF, bFGFκαι TGF-β1 μετρήθηκε με τη μέθοδο της ποσοτικής αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης πραγματικού χρόνου (Real-Time qPCR). Tα επίπεδα mRNA των παραπάνω παραγόντων συγκρίθηκαν ανάμεσα στις ομάδες, στους χρόνους t1 και t2, χρησιμοποιώντας το Student’s t-test και το Mann-Whitney U test (2-tailed). H παρούσα μελέτη έδειξε στην ομάδα Β αυξημένα επίπεδα mRNA για τον παράγοντα VEGF (3.7 φορές) και για τους παράγοντες bFGF και TGF-β1 (2.1 φορές) στο χρόνο t2, σε σχέση με το χρόνο t1. Η αύξηση των επιπέδων mRNA ήταν στατιστικά σημαντική για όλους τους αγγειογενετικούς παράγοντες. Αντίθετα, στις ομάδες Α και Γ παρατηρήθηκε μείωση των επιπέδων mRNA και των τριών αγγειογενετικών παραγόντων στο χρόνο t2, σε σχέση με το χρόνο t1, μη στατιστικά σημαντική.Η αυξημένη γονιδιακή έκφραση των τριών αγγειογενετικών παραγόντων στους ασθενείς που τέθηκαν σε ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό χωρίς νευρομυικό αποκλεισμό (ομάδα Β) μπορεί να αποδοθεί στο αυξημένο μηχανικό stress του διαφράγματος. Η επίδραση των μηχανικών δυνάμεων από την επαναλαμβανόμενη σύσπαση και χάλαση των γειτονικών μυικών ινών στο αγγειακό δίκτυο του διαφράγματος, κατά τη διάρκεια του μηχανικού αερισμού, έδωσε το ερέθισμα για αυξημένη αγγειογένεση τουλάχιστον σε γονιδιακό επίπεδο. Αντίθετα, στην ομάδα Α που έλαβε επίσης ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό, η χορήγηση του νευρομυικού αποκλεισμού κατάργησε τον μυικό τόνο του διαφράγματος ελαχιστοποιώντας το μηχανικό stress και έτσι δεν πυροδοτήθηκε η διαδικασία της αγγειογένεσης. Στην ομάδα Γ, προφανώς, δεν σημειώθηκε καμία μεταβολή στο μηχανικό stress του διαφράγματος πριν και κατά την εφαρμογή του pressure support. H παρούσα διατριβή πρόσθεσε ως νέο δεδομένο ότι ο ελεγχόμενος μηχανικός αερισμός χωρίς νευρομυικό αποκλεισμό προκαλεί το γονιδιακό ερέθισμα για αυξημένη αγγειογένεση στο διάφραγμα, σε αντίθεση με τον ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό με τη χορήγηση νευρομυικού αποκλεισμού και τον αερισμό υποβοηθούμενης πίεσης. Η διαφορά στην αγγειογένεση αποδόθηκε σην αύξηση του μηχανικού φορτίου (stress) που δέχεται το διάφραγμα στον ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό χωρίς τη χορήγηση νευρομυικού αποκλεισμού. Αντίθετα, η απουσία μηχανικής φόρτισης (unloading) του διαφράγματος είναι γνωστό ότι αποτελεί τον κύριο παράγοντα για τη μυική ατροφία και τη μειωμένη συσταλτική ικανότητα που παρατηρούνται στο μυ μετά από παρατεταμένο μηχανικό αερισμό. Επομένως, διαφαίνεται η πιθανή συμμετοχή της αγγειογένεσης στην επίδραση του τύπου του μηχανικού αερισμού στη λειτουργία του διαφράγματος. Η αποφυγή χορήγησης νευρομυικού αποκλεισμού για τη διατήρηση του μυικού τόνου του διαφράγματος, κατά την εφαρμογή του μηχανικού αερισμού, μπορεί να αποτρέψει τη λειτουργική διαταραχή του μυός. Νέες μελέτες στο μέλλον θα βοηθήσουν ώστε να αποσαφηνιστεί η επίδραση της αγγειογένεσης του διαφράγματος πάνω στη λειτουργία του διαφράγματος, τόσο στον ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό, όσο και στα νεότερα μοντέλα υποβοηθούμενου αερισμού. Πιθανόν η ενίσχυση της διαδικασίας της αγγειογένεσης να βοηθήσει στην πρόληψη της μυικής ατροφίας και της δυσλειτουργίας του διαφράγματος. Νέες στρατηγικές και θεραπευτικές μέθοδοι σχετικές με την αγγειογένεση του διαφράγματος μπορεί να αναπτυχθούν με στόχο τον ταχύτερο και ασφαλέστερο απογαλακτισμό από τον μηχανικό αερισμό των ασθενών στις ΜΕΘ.