تدبير الحرارة الموجه
الآلية

ركّز المبدأ الأقدم لتأثيرات تخفيض الحرارة باعتباره عامل حماية عصبية على إبطاء الأيض الخلوي الناجم عن هبوط درجة حرارة الجسم. يتباطأ الأيض بمعدل 5-7% مقابل كل انخفاض بمقدار درجة مئوية واحدة في درجة حرارة الجسم. وبناءً على ذلك، اقترحت أقدم الفرضيات أن تخفيض الحرارة ينقص من التأثيرات الضارة لنقص التروية، وذلك عبر إنقاص حاجة الجسم إلى الأكسجين. يفسر التركيز الأولي على الأيض الخلوي سبب تركيز الدراسات القديمة بشكل كامل تقريبًا على تطبيق تخفيض الحرارة الشديد، إذ اعتقد الباحثون أن التأثيرات العلاجية لتخفيض الحرارة ترتبط بشكل مباشر مع مدى هبوط درجة الحرارة.
الآلية:
اتضح في حالة خاصة عند الرضع الذين يعانون من الاختناق حول الولادة أن الاستماتة (الموت الخلوي المبرمج) هي سبب مهم في موت الخلايا، وأن العلاج بتخفيض الحرارة في اعتلال الدماغ الوليدي يُعيق سير عملية الاستماتة. عمومًا، لا يحدث الموت الخلوي مباشرةً بسبب الحرمان من الأكسجين، بل يحدث بشكل غير مباشر نتيجةً لتتالي الأحداث اللاحقة لنقص الأكسجين. تحتاج الخلايا الأكسجين من أجل تصنيع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (إيه تي بّي)، وهو جزيء تستخدمه الخلايا لتخزين الطاقة، وتحتاجه أيضًا من أجل تنظيم مستويات الأيونات داخل الخلوية. يُستخدم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات وقودًا لكلا عمليتي جلب الأيونات الضرورية للوظيفة الخلوية وإزالة الأيونات الضارة بالوظيفة الخلوية.
لا يمكن للخلايا إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات الضروري لتنظيم مستويات الأيونات دون الأكسجين، لذا لا يمكنها منع البيئة داخل الخلوية من الاقتراب من التركيز الأيوني للبيئة خارج الخلوية. ليس نقص الأكسجين بحد ذاته السبب الذي يُسرّع موت الخلية، لكن دون الأكسجين لا يمكن للخلية أن تصنع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات الذي تحتاجه لتنظيم التراكيز الأيونية والمحافظة على الاستتباب (التوازن الداخلي.
من المُلاحَظ أنه حتى الانخفاض البسيط في درجة الحرارة يُساعد على استقرار غشاء الخلية خلال فترات نقص الأكسجين. ولهذا السبب، يُساعد انخفاض درجة حرارة الجسم في منع تدفق الأيونات غير المرغوب بها خلال الأذية الإقفارية، ويجعل غشاء الخلية أقل نفوذية (غشاء كتيم)، يساعد خفض درجة الحرارة على منع تتالي الأحداث الناجمة عن نقص الأكسجين. حتى الانخفاضات المعتدلة في درجة الحرارة تُقوّي الغشاء الخلوي، ما يساعد على تقليل أي اضطراب في البيئة الخلوية. عن طريق تخفيف اضطراب التوازن الداخلي الناجم عن منع تدفق الدم، تتضح قدرة خفض حرارة الجسم على تقليل الأذيات الناتجة عن الإصابات الدماغية.
قد يُساعد تدبير الحرارة الموجه أيضًا على تقليل ضرر إعادة التروية، وهو الضرر المُسبّب بالإجهاد التأكسدي الذي يحدث عند عودة التدفق الدموي إلى الأنسجة بعد فترة من نقص التروية. تحدث استجابات مناعية التهابية متعددة ومختلفة في أثناء إعادة التروية. وتؤدي هذه الاستجابات الالتهابية إلى ارتفاع الضغط داخل القحف، ما يؤدي إلى أذية الخلايا وفي بعض الأحيان موتها. ثبت أن تخفيض حرارة الجسم يُساعد على تخفيف الضغط داخل القحف، فيُقلل من التأثيرات الضارة الناجمة عن الاستجابات المناعية الالتهابية للمريض التي تحدث عند إعادة التروية. تزيد تفاعلات الأكسدة التي تحدث خلال إعادة التروية من إنتاج الجذور الحرة.
ينقص انخفاض الحرارة كلًّا من الضغط داخل القحف وتكوين الجذور الحرة، وقد يمثل هذا آلية أخرى لتأثير العلاج بخفض الحرارة. يمكن أن يؤدي التنشيط الواضح لمستقبلات إن ميثيل دي أسبارتات (إن إم دي إيه) -التالي لإصابات الدماغ- إلى دخول الكالسيوم الذي يحرّض موت الخلايا العصبية عن طريق آليات التحفيز الزائد (هو إجراء أيضي تُتلف فيه الخلايا العصبية أو يُقضى عليها عبر تعريضها لحث زائد من قبل الناقلات العصبية مثل الغلوتامات أو غيرها من الأجسام المشابهة).