文摘
客观的确定远程缺血预处理的效果(RIPC)动态脑自动调整(dCA)和各种血液生物标志物在健康的成年人。
方法自控介入研究。连续7点进行dCA的测量时间点(7、9和11所示点;2、5、8点,8我第二天)没有或RIPC,在20到8我。静脉血液样本被收集在基线(7我RIPC), 1小时后,血液生物标志物,包括5神经保护因子和25炎症相关的生物标记物,使用定量蛋白质芯片检测。
结果五十个参与者注册(34.54±12.01岁,22岁男性)。相比之下,结果当天没有RIPC, dCA RIPC显著增加在6小时后,增加持续至少24小时。RIPC后,2神经因素(神经胶质细胞衍生神经营养因子和血管内皮生长因子a)和4炎症相关的生物标记物(转换增长factor-β1,白血病抑制因子,矩阵metallopeptidase-9,和组织抑制剂metalloproteinase-1)与基线水平相比明显升高。相反,单核细胞化学引诱物蛋白1与基线水平相比显著降低。
结论RIPC诱发持续增加的dCA 6在健康成人治疗后至少24小时。此外,一些神经保护和炎症相关的血液生物标志物不同监管RIPC后不久。dCA的增加和改变血液生物标志物都可能导致RIPC脑血管功能的有利影响。
ClinicalTrials.gov标识符:NCT02965547。
术语表
- ABP=
- 动脉血压;
- 脑源性神经营养因子=
- 脑源性神经营养因子;
- CBFV=
- 脑血流速度;
- dCA=
- 动态脑自动调整;
- 测试结束=
- eotaxin;
- GDNF=
- 神经胶质细胞line-derived神经营养因子;
- 伊尔=
- 白介素;
- 生活=
- 白血病抑制因子;
- MCP-1=
- 单核细胞趋化蛋白1;
- MMP的=
- 基质金属蛋白酶;
- PD=
- 相位差;
- RIPC=
- 远程缺血预处理;
- 组织=
- 传递函数分析;
- TGF-β1=
- 改变增长factor-β1;
- TIMP-1=
- 组织抑制剂metalloproteinases-1;
- TNF-α=
- 肿瘤坏死factor-α;
- VEGF-A=
- 血管内皮生长因子a
远程缺血预处理(RIPC),定义为短暂的缺血/再灌注瞬态集应用于遥远的组织或器官,使远程组织和器官抗随后长时间缺血的侮辱。1心血管疾病的研究一再表明,RIPC可以显著降低心肌缺血后的梗塞大小动物和人类的病人。1,- - - - - -,4最近,一些动物和临床研究演示了一个类似的RIPC有益作用在脑缺血/再灌注损伤和脑小血管疾病。5,- - - - - -,10它已经表明,RIPC激活神经元信号和体液因素赋予其在远程组织和器官保护作用,1但潜在的机制,特别是在大脑中,尚不清楚。
动态脑自动调整(dCA)是一个独特的功能cerebrovasculature和脑血流动力学的规定是至关重要的。11dCA预测脑血管疾病的发生和预后的诊所。12先前的研究表明,RIPC可以调节腺苷等血液生物标志物,13缓激肽,1和一氧化氮或亚硝酸盐。14这些生物标志物的几个血管活性的,所以他们可能会影响dCA。15,16然而,它仍然是未知RIPC能否调节dCA在人类身上。此外,最近的研究表明,RIPC可能有神经保护和炎症动物模型的监管职能。9,17,18然而,神经保护和炎症相关的血液生物标志物是否受人类RIPC是未知的。
在目前的研究中,我们假设RIPC改善dCA和影响神经和炎症相关的血液生物标志物,我们使用以下方法测试这个。首先,我们不断监控dCA的变化在健康成人7个时间点(基线和1、3、6、9、12、24小时后RIPC)。第二,我们评估静脉血液中30日RIPC生物标志物的影响,包括5神经保护因子和25炎症相关的生物标志物。我们证明了RIPC可以持续改善dCA和不同调节一系列神经和血液中的炎症相关的生物标志物。
方法
标准协议的审批、登记和病人同意
这一前瞻性研究伦理委员会批准的吉林大学第一医院。从所有参与者获得书面知情同意。参与者有权撤回在任何时间点在程序。这个试验注册ClinicalTrials.gov(NCT02965547)。
参与者
五十个健康成人志愿者(年龄18 - 70岁、男性和女性、亚洲)包含在本研究从2017年1月至2017年7月。排除标准包括:(1)目前经历或有慢性身体或精神疾病史(包括广泛性焦虑症、抑郁症、失眠、高血压、糖尿病和慢性心脏病),(2)有传染性疾病在过去的一个月,(3)怀孕或者哺乳期(女性),(4)吸烟或酗酒(以前或现在),和(5)无法充分合作,完成dCA考试。每个参与者获得一个全面的身体检查,医生排除潜在的疾病在纳入研究。
研究设计
每个参与者收到两个24小时监控。第一个24小时的会话被定义为控制一天,24小时,第二是RIPC一天。连续控制和RIPC每天天(控制天:天1和2;RIPC天:3和4)。7点序列进行dCA的测量时间点在控制和RIPC天。控制天,7个时间点7,9岁和11岁点;2、5、8点;和8我在第二天。RIPC天,RIPC是20到8我,7个时间点7(基线),9(1小时后RIPC), 11(3小时后RIPC)点;2 RIPC后(6小时),5 (RIPC 9小时后),8点(12小时后RIPC);和8我RIPC第二天(24小时后,图1一个)。肘的静脉的血液样本收集每个参与者RIPC干预之前,1小时之后进一步定量蛋白质芯片测试。
干预
RIPC是由一个自动设备(BB-RIC-D1 / LAPUL医疗设备有限公司,中国)。整个干预过程由肢体缺血4周期:5分钟血压袖带的通货膨胀到200毫米汞柱,紧随其后的是5分钟的袖口通货紧缩;整个过程花了40分钟。止血带应用于1上臂和大腿。这在每个参与者干预只进行一次。测量动脉血压(ABP)进行自动的肱动脉血压监测(欧姆龙711年,东京,日本)后立即RIPC。
dCA测量和数据分析
dCA的测量都是在一个特定的、安静的考场的温度控制20°C到24°C混杂刺激降到最低。参与者被要求采取仰卧位休息10分钟,和ABP被自动测量肱动脉血压监测(欧姆龙711)。连续ABP测量无创伺服控制体积描记器(Finometer模型1,FMS,鹿特丹,荷兰)在中指上。两个2兆赫经颅多普勒探针(Sipplingen MultiDop X2,设计水线,德国)被用来同时测量连续脑血流速度(CBFV)左和右大脑中动脉45到60毫米的深度。探测器在时间窗口和框架固定在一个定制的头。CBFV和连续ABP同时记录每个参与者的仰卧位10分钟。所有数据被存储为离线评估和分析。
连续录音ABP和CBFV由MATLAB处理(MathWorks公司,纳蒂克,MA)使用脚本开发的研究团队。每个参与者的ABP和CBFV信号被一个互相关函数一致。合成信号被down-sampled 1 Hz后应用程序的一个平滑滤波器截止频率为0.5赫兹。ABP和CBFV之间的动态关系是通过传递函数分析评估(组织)19在先前的研究算法。20.因此组织是在频域计算的商2信号的互谱和ABP的autospectrum。相位差(PD),增益,和相干函数在低频范围内,0.06到0.12赫兹,当时来自组织评估dCA。PD的低价值表明CBFV ABP被动的变化,而一个高价值的PD暗示CBFV积极监管抵消ABP的波动,因为组织是不可靠的估计之间的相干信号很低时,录音ABP和CBFV之间一致性较低(≤0.40)并不包括在后来的统计分析。
血液样本和定量蛋白质芯片测试
收集血液样本从每个参与者的肘脉之前和RIPC后1小时。每个样本的体积≈6毫升。所有血液样本离心机,上层的是存储在单独的瓶−批血清分析80°C。
差异蛋白质进行了筛选与RayBiotech人类定制抗体阵列(RayBiotech公司协助下,遗传算法;目录没有。QAH-CUST-H12),由16子序列1张幻灯片,并允许1样本/子数组的审讯样品标准和8(8)根据制造商的指示。简而言之,单克隆抗体对各种蛋白质印在幻灯片作为诱饵来获取相应的血清蛋白质,孵化的生物素化的二次抗体,然后发现Cy3-labeled链霉亲和素。每个分析物化验一式四份。幻灯片被Mapix扫描仪扫描(InnoScan 300芯片扫描仪、Innopsys、法国),进一步由Mapix处理软件。数组中,积极控制斑点组成的标准化的生物素化的免疫球蛋白G是直接印刷到数组中。所有其他变量不变的情况下,积极的控制强度为每个子数组应该是一样的。这允许正常化的结果从不同的子序列(或样品)。数组还包括仅负控制斑点组成的缓冲(用来稀释抗体印在数组)。
因为一些先前的研究表明,RIPC诱导血清生物标志物的变化迅速(30分钟到1个小时内)预处理后,21我们比较肘脉血组件之前,1小时之后RIPC使用定量蛋白质芯片识别生物标记被RIPC改变。根据RIPC先前的研究在动物模型中,9,17,1830生物标记的基础上选择他们之前报道神经功能或炎症反应的调节。列出了每个生物标志物被选中的原因表1。5神经因素包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经胶质细胞line-derived神经营养因子(GDNF)β-nerve生长因子,睫状神经营养因子和血管内皮生长因子a (VEGF-A;也是一个强有力的血管活性的因素)。25炎症相关的生物标志物包括白介素(IL) 1α,IL-1β,IL - 4、IL - 6,引发,地震,IL - 10, interferon-γ,单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)、巨噬细胞炎症protein-1β,基质金属蛋白酶(MMP) 2, MMP-3, MMP-9,组织抑制剂metalloproteinases-1 (TIMP-1),肿瘤坏死factor-α(TNF-α)转变增长factor-β1 (TGF-β1)、脂联素、c反应蛋白、集落刺激因子、eotaxin(测试结束),EOT-2, EOT-3,脂联素、肿瘤坏死因子受体超家族成员,白血病抑制因子(生活),胸腺和activation-regulated趋化因子。
统计分析
数据分析与社会科学统计程序,22.0版本(SPSS;IBM,西树林,PA)。连续变量被描述为平均数±标准差或中位数(四分位范围),这取决于变量的分布。Shapiro-Wilk测试用于测试数据的常态。一个配对t测试是用来比较两组之间的差异,如果他们在正常分布。或者,Wilcoxon符号秩检验如果数据分布是不正常的。分类变量被描述为绝对值和百分比。比较PD,增益、平均动脉压、心率和RIPC之间和不同的时间点,使用重复测量混合线性模型。2的两个因素(RIPC和时间),包括在混合线性模型被认为是重复测量的因素。多个生物标志物之间的比较基准和RIPC后1小时,所以Bonferroni调整组应用之间的多重比较。的调整p值相乘得到的原油p价值的多重比较(6次)。所有测试都是2跟踪,和价值观p< 0.05被认为是具有统计学意义。
数据可用性
鉴定数据生成和分析在当前的研究中可以从任何合格的调查员和共享的请求为目的的复制过程和结果。
结果
58健康成人志愿者评估资格,8志愿者不符合入选标准或拒绝参与被排除在外。在目前的研究中,我们招募了50名健康成人(34.54±12.01岁,22人(44%),所有亚洲)。数据从2参与者排除由于低相干。因此,研究包括总共48个参与者进行dCA分析。为PD的总结混合线性模型,获得,平均动脉压、心率测量在干预提出了和时间点表2。平均动脉压和心率的连续测量提出了表3和图2。
(一)自动调整的参数来自传递函数分析。(B)统计分析的动态脑自动调整(dCA)、平均动脉压(MAP)、心率(HR)连续测量。*p< 0.05比较控制和远程缺血预处理(RIPC)天。
动态脑自动调整
混合线性模型确定干预的高度显著的影响(p= 0.0006)和时间点(pPD = 0.0024),但没有确定的交互效应(p= 0.4836)(表2)。与PD值在同一时间点控制和RIPC天,PD RIPC后3小时内没有明显改变。然而,PD值显著增加从RIPC 6小时后,增加持续至少是18个小时直到RIPC后24小时(表3和图2)。控制之间的收益没有显著差异和RIPC天在所有时间点进行研究。
血液生物标志物
神经保护因素
RIPC后一小时,VEGF-A GDNF在静脉血清基线水平相比显著增加(图3和4)。脑源性神经营养因子、睫状神经营养因子和β-nerve生长因子在静脉血清1小时后RIPC从基线水平没有显著差异(图3)。
Adip =脂联素;脑源性神经营养因子=脑源性神经营养因子;β-NGF =β-nerve生长因子;据=睫状神经营养因子;CRP = c反应蛋白;测试结束= eotaxin;Fas = 6;肿瘤坏死因子受体超家族成员GDNF = line-derived胶质细胞神经营养因子;gm - csf =集落刺激因子;IFN-γ= interferon-γ; IL = interleukin; LIF = leukemia inhibitory factor; MCP-1 = monocyte chemotactic protein-1; MIP-1β = macrophage inflammatory protein-1β; MMP, matrix metalloproteinase; NX = blood sample number; RIPC = remote ischemic preconditioning; TARC = thymus and activation-regulated chemokine; TGF-β1= transforming growth factor-β1; TIMP-1 = tissue inhibitor of metalloproteinases-1; TNF-α= tumor necrosis factor-α; VEGF-A = vascular endothelial growth factor A.
(A)的统计分布神经因素血管内皮生长因子(VEGF-A)和胶质细胞line-derived神经营养因子(GDNF)在基线和1小时后远程缺血预处理(RIPC)每组中。(B)炎症相关的生物标志物的统计分布转换增长factor-β1 (TGF-β1)、白血病抑制因子(生活),矩阵metalloproteinase-9 (MMP-9),组织抑制剂metalloproteinases-1 (TIMP-1)和单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)基线,每组RIPC后1小时。胡须表示最高和最低值;中央广场代表四分位值;和中线表示中位数。*调整p与基线水平相比< 0.05。
炎症相关的生物标志物
RIPC后一小时,TGF-β1的水平,生活,MMP-9, TIMP-1明显高于基线水平的这些生物标记物(图3和4 b)。相比之下,MCP-1水平明显低于基线水平(图3和4 b)。
IL-1αIL-1β,il - 4、il - 6、il - 10,地震,引发,interferon-γ,巨噬细胞炎症protein-1β,MMP-2, MMP-3, TNF-α、c反应蛋白、集落刺激因子、脂联素,测试结束,EOT-2, EOT-3,肿瘤坏死因子受体超家族成员,胸腺和activation-regulated趋化因子,MMP-9 / TIMP-1比率水平在1小时后静脉血清RIPC从基线水平没有显著差异(图3)。
讨论
在目前的研究中,我们发现,从6 RIPC dCA改进后24小时后干预健康的成年人。RIPC也与一些神经保护和炎症相关的生物标志物的变化相关的血液。dCA的增加和改变血液生物标志物可能至少部分RIPC脑血管功能的有利影响。
先前的研究表明,RIPC可以保护靶器官或组织的诱导脑缺血耐受,其中包括早期缺血性耐受(从RIPC后30到60分钟),21RIPC中间公差(12小时后),22和延迟缺血耐受(从RIPC后24小时,持续天)。18在我们的研究中,我们发现dCA没有立即由RIPC调制后3小时内(没有显著改变RIPC)但从RIPC 6小时后开始大幅提升,这意味着中间公差后RIPC可能比以前早些时候指出。
一些先前的研究报道,RIPC可以诱发,例如,腺苷,13缓激肽,1和一氧化氮或亚硝酸盐。14许多这些物质作用于血管的,当大脑,可以通过改变调节dCA microcerebral动脉的直径。16在当前的研究中,我们发现一系列额外的血液生物标志物被RIPC监管,这可能也积极调节dCA的功能。例如,我们发现循环VEGF-A水平显著增加RIPC后1小时。、强有力的血管舒张药VEGF-A proangiogenic因素,23据报道不仅直接诱导神经保护缺血性疾病,还通过低氧来改善dCA转录factor-1-mediated通路。24此外,GDNF能VEGF的上游25因此可以提高dCA增强VEGF信号通路。26进一步的研究是必要的解剖这些生物标记物的相对贡献dCA RIPC后改善。
RIPC神经保护是一个重要的功能在动物和临床研究。9,17,18,27在我们的研究中,我们发现神经营养因子GDNF RIPC后显著升高。这个因素可以直接提供神经保护不仅在脑血管疾病,如中风和蛛网膜下腔出血28而且在其他神经病变,如帕金森病和癫痫。29日这些结果表明,RIPC诱发神经保护人类和生物标记物可能是有益的各种神经疾病的预防。
先前的研究已经报道,RIPC导致释放促炎和抗炎细胞因子和趋化因子,协调神经炎症反应,炎症的决议,过渡到神经功能恢复和再生。9,17,30.在我们的研究中,我们发现TGF-β1,制药业,MMP-9, TIMP-1, MCP-1水平显著改变与基线水平相比。在这些生物标记物,抗炎生物标志物(TGF-β1,制药业,TIMP-1)和促炎因子(MMP-9)经历了重大的变化。类似于我们的研究中,先前的研究显示RIPC微分调节炎症相关的因素。例如,一个研究发现,血清水平的巨噬细胞迁移抑制因子增加,而没有发现差异在il - 6,引发,血清il - 10水平RIPC组和对照组之间接受心脏手术的患者。31日另一项研究报道TNF-α血浓度的增加,il - 6,引发,il - 10在5 RIPC后健康志愿者。32TNF-α和il - 6在开始扮演主要角色和放大缺血后炎症反应,而il - 10主要是抗炎因子。33因此,这些研究和我们的指示一个RIPC对炎症的影响,尽管有一些生物标记物检测的差异和影响;不同的实验方法和测量分可以解释一些变化的结果。然而,必须指出,是否参与的促炎作用、抗炎作用的因素是细胞和组织上下文相关的。上述炎症相关的生物标志物的变化在我们的研究可以解释监管RIPC对炎症的影响;然而,目前我们不知道这些因素调节炎症系统。的具体作用和机制(或其他)因素dCA的规定需要进一步研究。需要进一步评估确定的总体影响这些炎症相关的生物标记物对脑血管疾病有益。
在这项研究中,我们发现RIPC TIMP-1的血液水平显著增加。MMP-9 TIMP-1是一种内源性抑制剂,与组织重构和炎症。TIMP-1报道保护血脑屏障,在缺血性中风中发挥重要作用。34然而,我们还发现RIPC后MMP-9水平的增加。先前的研究表明MMP-9水平和血清中的MMP-9 / TIMP-1比率与脑水肿后急性脑梗死。35然而,我们没有发现显著改变这一比率RIPC之后。
神经、体液免疫介质可能都在保护信号转导中发挥的作用从四肢生成目标器官。1,7,9以前的审查表明早期缺血性耐受和延迟缺血耐受诱导衰减或预防缺血性损伤。18RIPC与本地和系统性机制(即。,circulating hormones, cytokines, and growth factors) that contribute to improvement in vascular function or structure of targeted organs. It was rational that the biomarkers were produced in the preconditioning location and then transported by the circulatory system to the brain and thus affect the function of the cerebrovasculature directly or indirectly (humoral signal transduction).1值得注意的是,这些生物标记物有各种血液半衰期,从几分钟到几天。此外,他们的生物效应的时间发生大幅变化。例如,船VEGF-A起源的影响将会相当长(周),而神经脑源性神经营养因子的镇定效果也会相当有限,迅速出现在天。还需要进一步的研究来确定时间配置文件中每个生物标志物的血液和澄清这些生物标志物为dCA的改善作出贡献。
昼夜节律变化平均动脉压的一天。36在我们的研究中,有意思的是发现RIPC似乎影响平均动脉压的昼夜节律,由RIPC显著稳定。未来的研究需要探索底层机制和潜在的应用。
后我们发现RIPC 2神经保护因子的水平和血清中炎症相关的生物标志物显著增加几个基线水平相比健康的参与者。因此,在未来,我们可以选择更多的相关的生物标记物研究RIPC神经保护和炎症。此外,这将是值得研究与这些生物标志物识别相关的其他生物标记或因素/通路,上游和下游的生物标记物,进一步阐明RIPC机制。在最近的研究中,我们只收集和分析血清样本。其他生物样本,包括脑实质、尿液和表达在不同的动物个体或基因数据,将进一步阐述RIPC在dCA的机制改进。此外,这将是未来重要的调查是否这些好处仍然在时间点明显与其他中风研究一致,包括30天、90天,和1年。
我们承认在本研究局限性。首先,我们不能收集血液样本在多个时间点由于困难获得同意,参与者和伦理委员会的批准。在目前的研究中,我们选择了1小时后RIPC血液样本的测量时间点收集的基础上,以前的研究期间血清蛋白水平的改变或RIPC之后迅速。3虽然可能是正常的昼夜波动可能占血清生物标志物水平的差异,我们坚信,血清生物标志物的变化之间的基线和1小时后RIPC可以归因于RIPC的基础上大量的先前的研究已经表明,RIPC可能迅速诱导数以百计的血清蛋白水平的变化,包括生物标记测量在我们的研究中。3进一步研究等相关生物标志物浓度在长时间点6和12小时及其动态变化是必要的。本研究的第二个限制是样本量相对较小,参与者健康的成年人。从本研究结果,我们可以安全地得出结论,目前的结论适用于健康成人没有条件中描述的方法。更重要的是,有必要调查RIPC是否还可以改善患者的dCA各种脑血管和神经系统缺血性中风等疾病,抑郁症,焦虑症,偏头痛。
总体而言,我们的研究结果表明,RIPC改善dCA至少6到24小时后RIPC健康成年人,RIPC扮演监管角色在人类神经保护和炎症通过改变各种血液生物标志物。我们的研究提供了证据RIPC诱导神经保护和新方法提高脑血管功能的dCA。
研究资金
这篇文章是由中国国家重点研发项目(2016 yfc1301600)和JLU科技创新研究团队项目(2017 td-12)李阳。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者感谢所有志愿者的贡献的研究。
附录的作者
脚注
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
↵*这些作者的贡献同样这项工作。
这篇文章加工费是由中国国家重点研发项目(2016 yfc1301600)。
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- 收到了2018年11月7日。
- 接受的最终形式2019年2月14日。
- 版权©2019年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
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