Hyperbaroxie- up to date Michal Hájek, Centrum hyperbarické medicíny Městská nemocnice Ostrava

Transkript

1 Hyperbaroxie- up to date 2013 Michal Hájek, Centrum hyperbarické medicíny Městská nemocnice Ostrava

2 Přehled přednášky Efekty, mechanismy hyperoxie v organismu Vybrané indikace včetně evidence Stručný přehled situace v ČR

3 Definice HBO HBO je systémová léčebná metoda, spočívající v krátkodobém intermitentním inhalačním podání 100% kyslíku za podmínek tlaku vyššího, než je tlak atmosférický Léčebný tlak je zpravidla bar ( kpa), obvyklá doba trvání cyklu činí 2 hodiny Dávka je opakována 2x, výjimečně 3 x denně ve vybraných indikacích u kriticky nemocných, 1 x denně u chronických onemocnění Celkové množství expozic závisí na stavu, indikaci a předepsaném léčebném programu-od několika expozic u akutních indikací až po 40 expozic(8 týdnů) u indikací chronických

4 Obecně známé mechanismy - zjednodušená představa o fungování HBO HBO = aplikace většího množství kyslíku, než je tomu za podmínek normálního atmosferického tlaku HBO má však mnoho jedinečných a jinou medikací či metodou nenahraditelných efektů díky farmakologickým vlastnostem

5 Barratt, Harch, Van Meter. Neurologist 2002;8: , Tlak MPa MPa Mpa Vzdu ch Fyz. rozp. 02/l plazmy 3ml 40ml 60ml Henryho zákon - tlak, vlastnosti tekutiny (plazma) a daného plynu - vzduch, kyslík exsanguinované prase (Hb blížící se 0 g/l) v 3 ATA (20m)- volumexpanze 60 ml 02 fyzikálně rozpuštěného v 1 litru krve umožnilo přežití bez Hb I. Boerema, Life without blood, 1960

6 Kroghův cylindrický model průřezu kapiláry- mnohonásobné zvýšení difuzního gradientu a difuzní vzdálenosti 02 p torr p02 100torr 3ATA p02 100torr p02 34torr DD 64um DD 247 um DD 36 um DD 64 um 10 násobné zvýšení difuzního objemu 02

7 Méně známé mechanismy HBO HBO = aplikace většího množství kyslíku, než je tomu za podmínek normálního atmosferického tlaku HBO má mnoho jedinečných a jinou medikací či metodou nenahraditelných efektů díky farmakologickým vlastnostem

8 Signální-farmakologický efekt HBO-genová úroveň Godman CA.Cell Stress and Chaperones, DOI /s Efekt HBO na lidské endoteliální bb.- kontinuální mass gene array analýza během 24 hodin po aplikaci HBO dochází k významnému ovlivnění více než 8100 genů Upregulovány jsou geny antioxidační, protizánětlivé a protektivní (hemoxygenáza-1,hsp) a geny pro růstové a reparační faktory Downregulovány jsou geny HBO prozánětlivé a proapoptotické

9 HBO JAKO LÉČIVO Akutní a chronický trofický efekt, ovlivnění akutních a chronických patologických stavů

10 Farmakokinetika kyslíku Ventilace a difuze v plicích Transport kyslíku v krvi/ hemodynamika Difuze kyslíku ve tkáních

11 Farmakodynamika kyslíku Dodávka kyslíku Mechanismus účinku- fyzikální, fyziologické a farmakologické efekty a mechanismy Toxicita kyslíku-plicní, CNS, genom HBO a karcinogeneze-není evidence, že by HBO urychlovala růst maligních bb či metastázování- aktivace ochranných mechanismů- antioxidační enzymatické systémy, HSP, HO-1 etc HBO a lékové interakce- doxorubicin, cisplatina, bleomycin, antabus

12 Farmakologické principy - HBO jako léčivo Dávkování, cyklování Absolutní tlak- 1.5 ATA, 1.9, 2.0, 2.3, 2.5, 2.8 ATA Trvání expozice 60, 80, min-us NAVY 6 Frekvence-chronické 1xd, akutní 2-3xd Počet expozic chronická onemocnění- defekty, refrakterní osteomyelitida, radionekróza kostí a měkkých tkání Timing přihlédnutí k dané patologii-co nejdříve- DCS, arteriální vzduchová embolie CNS, intoxikace CO, odložený přístup - u patologií CNS, anoxická encephalopatie, TBI

13 Metabolické a biochemické změny Potlačení fyziologického Haldanova efektusnížení transportu C02 skrze hemoglobin zvýšení C02 o 5-6 torr, resp. H+, resp. snížení ph Inhibice buněčné respirace Inhibice enzymů s SH skupinou Zvýšení RNOS-02 a N radikálů Zvýšení antioxidačních ochranných mechanismů Hemoglobin (Hb)- disociační křivka O 2 (vztah mezi po 2 a saturací Hb) - sigmoideální tvar - gradient parc. tlaku afinita ovlivněna ph (pco2 a H+), teplotou, koncentrací 2,3-DPG Bohrův efekt (vliv tkáňové acidity, resp. elevace C02 na uvolnění 02 z vazby na Hb) a Haldanův efekt (deoxygenace krve způsobí navázání C02 na Hb)

14 F.Lind et al, HBO report Karolinska University Hospital 2011

15 HBO-mobilizace kmenových buněk z kostní dřeně a jejich růst Vaskulogeneze- proces de novo- usazení kmenových/progenitorových bb. v místě rány a diferenciace ve vaskulární buňky HBO zvyšuje 8-násobně hladinu autologních vaskulogenních kmenových buněk v krvi zvýšením hladiny NO v kostní dřeni(enos efekt) HBO stimuluje růst a diferenciaci kmenových bb.(hif-1, HIF-2), tzv. homing Thom SR, Bhopale VM, Velazquez OC, Goldstein LJ, Thom LH, Buerk DG. Stem cell mobilization by hyperbaric oxygen. Am J Physiol Heart Circ Physiol 290: H1378 H1386, Goldstein LJ, Gallagher KA, Bauer SM, Bauer RJ, Baireddy V, Liu ZJ, Buerk DG, Thom SR, Velazquez OC. Endothelial progenitor cell release into circulation is triggered by hyperoxia-induced increases in bone marrow nitric oxide. Stem Cells 24: , Milovanova TN, Bhopale VM, Sorokina EM, Moore JS, Hunt TK, Hauer-Jensen M, Velazquez OC, Thom SR. Hyperbaric oxygen stimulates vasculogenic stem cell growth and differentiation in vivo. J Appl Physiol 106: , First published November 20, 2008; Vasculogenic stem cell mobilization and wound recruitment in diabetic patients: Increased cell number and intracellular regulatory protein content associated with hyperbaric oxygen therapy, Stephen R. Thom et al, Wound Repair and Regeneration Volume 19, Issue 2, pages , March/April 2011

16 HBO JAKO LÉČIVO- ANGIOGENEZE

17 Efekt HBO a NO na zmírnění průběhu I-R poranění (efekt trvá cca 12 hodin) Endothelial -neutrophil interaction during ischemia and I/ R injury HBO NOS NO P- Selectin NF-ķB Guanylate Cyclase CD11/ 18 GMP PMN NO Endothelial Cell nucleus Gene t ranscript ion ICAM-1 VCAM-1 E-select in Smooth muscle relaxation Bur as JA, et al. Neur ol Res 2007

18 Klinické situace, ovlivněné interakcí PMNendotel Poškození mozku u otravy CO Toxicol.Appl.Pharm.,123:248,93 I-R poranění mozku- Undersea Hyper. Med.,27:185,01 Odhojení kožních transplantátů- Zamboni WA, Roth AC, Russell RC, et al: The effect of acute hyperbaric oxygen therapy on axial pattern skin flap survival. J Reconst Microsurg 1989;5(4): Jaterní reperfuze- Hepato-Gastroent. 46:1798,99 DCS- Aviat. Space Env.Med. 73:565,02 Sepse- Imperatore et al, HBOT prevents vascular derangement during zymosan-induced MOFS, ICM 2004, 30, Pankreatitida- Isik et al, The effect of combination therapy of HBO,meropenem Pancreas Jan, 28(1): p

19 Efekty hyperbarické hyperoxie Antibakteriální efekt Synergický efekt s ATB Zlepšení funkce leu ovlivněním fagocytózy a oxidačního procesu Tlumení produkce toxinů anaerobů Regrese otoku Urychlení demarkace mezi nekrotickou a zdravou tkání Angiogeneze,vaskulogeneze, proliferace, epitelizace, syntéza kolagenu Zlepšení deformability ery do 2ATA Zvýšení aktivity osteoklastů Snížení lipidové peroxidace a zmírnění průběhu I-R fenomenu snížení interakce PMN/ endotel inhibicí CD 11b/18 a endotel. adhezívních molekul ICAM-1, E- Selektin Zvyšuje hladinu enzymatických antioxidačních mechanismů Downregulace TNF alfa, cytokinů, upregulace VEGF Utlumení časného stadia apoptósy Proliferace a diferenciace kmenových buněk Signální transducer- regulace procesů-enzymy, geny

20 Normobarický kyslíkový paradox vliv cyklických hyperoxických a (relativně) hypoxických signálních efektů na expresi transkripčního faktoru hypoxií indukovaného faktoru 1 (HIF-1) ovlivnění exprese stovek dalších genů a produkce regulačních proteinů, enzymů, růstových faktorů zvýšení produkce erytropoetinu (EPO), který kromě obecně známého pozitivního ovlivnění produkce elementů červené krevní řady u anémie má také kardioprotektivní a neuroprotektivní vlastnosti. demonstrováno v experimentálních studiích na zvířatech i v klinických studiích na dobrovolnících i nemocných (traumata, sepse, abdominální onkochirurgie)

21

22 HBO 2,5 ATA- 2 kritické hodnoty s extrémně vysokou specificitou- tcpo2 pod 200 mm Hg predikuje selhání HBO léčby, vedoucí k amputaci s 94 % specificitou, naopak hodnoty tcpo2 nad 400 mm Hg predikují úspěšnost HBO léčby se specificitou 92 % (Mathieu D, Neviere R, Bocquillon N, Wattel W. Adjunctive HBO therapy in the treatment of foot lesion in diabetic patients. In Marroni A, Mathieu D, Wattel F (eds). The ECHM collection, Volume 1, Best publishing company, Flagstaff, 2005; Section I: ) Delta p02

23 Serum erythropoietin levels in healthy humans after a short period of normobaric and hyperbaric oxygen breathing: the normobaric oxygen paradox, Balestra C, Germonpre P, Poortmans JR, Marroni A, J Appl Physiol 100: , 2006 Došlo k 60% zvýšení (P 0.001) sérového EPO 36 h po NBO, naopak k 53% snížení EPO 24 h po HBO

24 Hypotetické vysvětlení vztahu EPO, NBO a HBO Během NBO a při návratu na normální hodnoty pa02 dojde k relativní tkáňové hypoxii a upregulaci HIF 1-alfa a tvorbě EPO Během HBO dojde k relativní převaze OFR(ROS) a zablokování výše uvedeného stimulu na produkci EPO

25 The normobaric oxygen paradox (NOP): a safe alternative to postoperative transfusions after hip surgery? P. Lafere, T. Schubert, E. Munting, P. Germonpré, C. Balestra, EUBS Annual Meeting 2009 Prospektivní randomizovaná zaslepená kontrolovaná studie Cíl: zjistit, zda-li je NOP schopen indukovat adekvátní hladinu erytropoetinu a Hb a snížit potřebu alogenních kr. derivátů po operacích pro traumatickou fr. kyčle Metodika: 34 pts, zařazeni do studie pro fr. kyčle, všichni dýchali 30 min maskou vzduch(kontrola, n=15),nebo 02(n=13) od 1.dne chirurgického zákroku Poop. průběh, strategie kr. náhrad dle zvyklostí, Follow-up hodnocen lékaři zaslepenými v otázce dýchání Výsledky: obě skupiny srovnatelné co do věku, pohlaví,intervence, kr. ztráty, komorbidit Air: 53,3% potřeba kr. náhrad vs. 7,7% O2(p=0.037)

26 Hyperbarická medicína- multidisciplinární spolupráce Emergency Diabetologiepodiatrie Angiologie Chirurgie ORL Onkologie HBO Traumato logie Neurologie ARO, intenzívní medicína Pediatrie Urologie

27 Vyhláška č. 331/2007 akutní indikace Indikace Diagnóza Akutní 1. Otrava CO Kouřovými plyny T 58 T Dekompresní choroba T 70.3 T Plynová embolie T 79.0 T 80.0 T 81.7 T Akutní traumatická T ischémie svalová T Drtivé poranění končetin T A A A A 5. Těžká anaerobní nebo smíšená bakteriální infekce měkkých tkání, fasciitida, myonekróza, plynatá sněť A A 48.0 N 49.9 L 03.9 A 6. Reperfúzní syndrom po T 81.9 A invazívním cévním výkonu T Replantace končetiny T A

28 Nekrotizující anaerobní a smíšené infekce měkkých tkání

29 HBO a infekce - mechanismy Ovlivnění metabolismu baktérií - zvyšuje tvorbu RNOS- baktericidní efekt na striktní anaeroby, bakteriostatický vůči fakultativním anaerobům a striktním aerobům Zvýšení aktivity ATB- AMG, sulfonamidy, Vancomycin Ovlivnění imunitního systému- funkce PMN-zlepšení fagocytózy a oxidativního burstu -2 fáze - degranulace a produkce ROS-superoxid, H2O2, hydroxylový radikál Inhibice produkce exotoxinů alfatoxin (lecitináza) Cl. Perfringens

30 Severe necrotising soft tissue infection Man, 34 y., necrotizing fasciitis, arteficial ventilation, septick shock, 10 HBO sessions, weaning, extubation, discharge

31 VK, 63 y., Fourniers gangrene, from Dpt. Of Urology, extensive debridment, epidural analgesia, antimicrobial treatment- gentamicin + clindamicin + metronidazol, 17 HBO sessions at 2,5 ATA, suture, discharge

32

33

34

35