Invloed van zuurstofspanning bij de evaluatie van cerebrovasculaire koolstofdioxide responsiviteit

De hersenfunctie is afhankelijk van continue toevoer van zuurstof en
voedingsstoffen en onderbreking van een paar seconden van de bloedtoevoer naar
de hersenen leidt tot verlies van het bewustzijn. Goede regulatie van de
cerebrale bloedstroom (CBF) is daarom noodzakelijk. Onder de controle
mechanismen voor de cerebrale bloedstroom vallen chemo- en autoregulatie,
neurovasculaire aanpassingen door lokale veranderingen in de metabole vraag en
directe autonome neurovasculaire invloeden.
Chemoregulatie omvat de cerebrovasculaire respons op veranderingen in arteriële
koolstofdioxide partiële druk (PaCO2) in relatie tot pH en, in een lagere
mate, de arteriële zuurstof partiële druk (PaO2). CO2 is een potentiële
vasodilatator van de cerebrale vaten en de CBF neemt toe wanneer de PaCO2
toeneemt onafhankelijk van de cerebrale autoregulatie. Aan de andere kant zorgt
hypocapnie voor vasoconstrictie van de vaten. Tegenwoordig wordt de CO2
reactiviteit van de hersenvaten, als maat voor de cerebrovasculaire reserve,
gekwantificeerd door het meten van de respons van de cerebrale
bloedstroomsnelheid (gemeten met transcraniële doppler echografie) op zowel
hyperventilatie (PaCO2 zal dalen) als op het toedienen van CO2 verrijkt gas
(carbogeen; 5% CO2, 95% O2).

Er is toenemende appreciatie van de modulerende rol van hyperoxia op de
cerebrale circulatie en cerebrale weefsel zuurstofconcentratie. Tevens is er
bewijs dat zuurstof ook een rol speelt bij de regulatie van CBF waarbij tijdens
hyperoxia de CBF afneemt. Dit is relevant omdat carbogeen veelvuldig gebruikt
wordt om de CO2 reactiviteit te bepalen via TCD meting in de middle cerebral
artery (MCA). De zuurstof component in carbogeen is aanzienlijk hoger dan in
kamerlucht en daarom is de respons die nu gemeten wordt misschien een
combinatie van vasodilatatie door CO2 en vasoconstrictie door O2. Daarom
overwegen we het gebruik van een ander gas dat bestaat uit de zelfde
concentratie CO2 maar met een lagere O2 fractie (25%). Eventuele verschillen in
de cerebrovasculaire respons op elk van de twee gassen (5% CO2 met of 95% O2 of
25%O2) gemeten in dezelfde proefpersoon zullen gedurende dit onderzoek aan het
licht komen.

Het doel van deze studie is het quantificeren van de cerebrale
bloedstroomsnelheid en corticale oxygenatie responsies in liggende en staande
lichaamshouding op, respectivelijk [5% CO2 + 95% O2] and [5% CO2 + 25% O2 + 70%
N2] vergeleken met 100% O2 zonder CO2 en kamerlucht in gezonde vrijwilligers.

Observationeel. In het AMC laboratorium voor Klinische Cardiovasculaire
Fysiologie, Afd Anatomie, Embryologie & Fysiologie, Heart Failure Research
Centre), zal de cerebrale bloed stroomsnelheid (met transcraniële doppler) en
cerebrale oxygenatie (met near-infrared spectroscopie) worden geëvalueerd onder
condities van normocapnie, hypocapnie (door hyperventilatie) en hypercapnie
(door het toedienen van twee gasmengsels met 5% CO2 maar verschillende O2
concentraties (95% en 25%) in de liggende en staande positie en vergeleken met
kamerlucht en 100% O2 zonder CO2.
Systemische hemodynamische parameters zullen worden gemeten (Nexfin):
bloeddruk, hart frequentie, slagvolume/ cardiac output en totale perifere
weerstand (CoTrec) om eventuele systemische cardiovasculaire effecten op de
gegeven gasmengsels te identificeren.

Er worden geen voorziene risico's verwacht bij deelname aan deze studie. De
belasting voor de proefpersonen is gering, onder meer ook omdat alle metingen
die worden gedaan in deze studie niet-invasief zijn. De fysieke belasting van
de routine testen in deze studie wordt over het algemeen genomen goed
verdragen. Het is in ons laboratorium gebruikelijk dat de proefpersoon continu
in persoon en instrumenteel wordt gemonitord.