Anonim

Temaer

Abstrakt

Effekten av kreatin (Cr) på respiratorisk senterrespons til anoksi ble analysert ved forskjellige postnatale stadier i hjernestamme-skivepreparasjon av mus. Spontan rytmisk aktivitet ble registrert fra hypoglossalrotletter (XII) og fra identifiserte neuroner i preBötzinger-komplekset ved hjelp av hele cellepatchklemmeteknikken. Den hypoksiske responsen ble evaluert i skiver fra dyr ( n = 46), som fikk normal næring (kontroller, n = 16), fra kull av dyr som ble matet med Cr (2 g / kg / dag, næringsgruppe, n = 8), eller etter inkubering av skiver i 3 timer i Cr (200 uM) (inkubasjonsgruppe, n = 22). ATP ble målt i skiver fra kontroller og Cr-inkuberte skiver som gjennomgikk 30-minutters anoksi. Hos neonatale dyr (P0-5) økte amplituder av hypoglossal burst i begynnelsen under anoksi med 14% i kontroller og med 41% i Cr-supplementerte dyr sammenlignet med preanoksiske verdier. Hypoglossal burst varighet økte med 3% i kontroller, men med 18% i Cr-ernæringsgruppen. I hjernestamskiver skiftet den opprinnelige økningen av amplituder fra 14% (kontroller) til 59% (Cr inkubasjon) og forlengelse av sprekker fra 3% (kontroller) til 37% (Cr inkubasjon) sammenlignet med preanoksiske verdier. Ved ungdomsregulering (P6-13) økte eksplosjonsgraden og varigheten med 12 og 14% under tidlig anoksi når det ble referert til preanoksiske verdier. I skiver fra Cr-forbehandlede dyr oppstod økning på 48% (amplitude) og 21% (burstvarighet). ATP-nivåene forblir konstante i løpet av en 30-minutters anoksisk periode i den Cr-forbehandlede gruppen sammenlignet med en reduksjon på 44% i skiver fra kontroller. Våre data tyder på at Cr kan forbedre hypoksisk energisvikt. Videre studier vil undersøke det neuroprotektive potensialet hos mennesker.

Hoved

Flere patofysiologiske mekanismer er ansvarlige for hypoksi-indusert nevronskader: energiutarmning som forårsaker aktivering av K + konduktanser ( f.eks. K ATP- kanaler), blokkering av ATPase-avhengige ionpumper og modulering av andre messenger-systemer (1-3), og til slutt overdreven aktivering av glutamatreseptorer som fører til en massiv tilstrømning av kalsium (4-8) . Dette fører til slutt å bryte ned ioniske gradienter (Na +, K + og Ca 2+ ) over plasmamembraner og en forstyrrelse av synaptisk overføring (9-11) . Disse hypoksi-induserte prosessene synes å utløses av et fall i intracellulær ATP nivåer, aktivering av K + konduktanser og glutamat excitotoxicitet (12-14) . Vedlikehold av ATP-nivåer er derfor av grunnleggende betydning for beskyttelse av hjernevæv fra hypoksisk fornærmelse. Med reduserende oksygenivåer er ATP-syntese mer og mer avhengig av PCr. Tidligere rapporter har vist at eksogent påført Cr resulterer i forbedrede PCr-nivåer (15-16) . I denne studien har vi undersøkt påvirkning av eksogent påført Cr på den hypoksiske responsen i det spontant aktive luftveiene.

Det medullære luftveiene er den mest aktive strukturen i hjernen. Det reagerer bifasisk mot hypoksi (17-20) . I utgangspunktet blir frekvensen og intensiteten (målt ved utbruddsvarighet og amplitude) av respiratorisk motorutgang forbedret (forsterkning), noe som resulterer i økt ventilasjon for å forbedre oksygenforsyningen. Denne kompensasjonen er spesielt viktig, men energikrevende. Økningen er mer uttalt hos voksne dyr, noe som indikerer at de er betydelig mer oksygenavhengige enn nyfødte. Etter denne korte "arousal" -respons, er den andre fasen av hypoksisk depresjon preget av redusert frekvens og intensitet av rytmisk respiratorisk aktivitet. Neonater opprettholder deprimert rytmisk aktivitet i lengre perioder, mens modne dyr reversibelt slutter åndedrettsaktivitet (beskyttende hypoksisk apné) når hypoksi vedvarer. Etter å ha gjenopprettet oksygenforsyningen, følges depresjonen innen 8-20 minutter av en gjenoppretting av respiratorisk rytmisk aktivitet.

Den hypoksiske responsen og dens modningsforandringer opprettholdes etter fullstendig isolasjon av respiratorisk senter i en in vitro hjernestamme-skivepreparasjon av mus (21) . Dette gir en ideell situasjon for å studere de direkte effektene av endringer i energiforsyningen på luftveiene og deres forhold til den hypoksiske responsen. Det er postulert at reduserende nivåer av ATP og PCr påvirker graden av den hypoksiske responsen (11) . Vi studerte derfor den hypoksiske responsen i det isolerte luftveiene etter Cr-tilskudd. Under patologiske forhold kan endringer av PCr-nivået være en viktig mekanisme for å bidra til den hypoksiske responsen.

Det er velkjent at tilbakevendende apneiske tilstande hos de fleste premature spedbarn kjennetegnes av fraværet av uttalt hypoksisk forsterkning (22), og at tilbakevendende apnøer er forbundet med langvarig sykelighet. Eksogent påført Cr kan derfor være en terapeutisk behandling for å forbedre sentral respiratorisk kjøring hos premature spedbarn.

METODER

Forberedelse . Kvinnelige og mannlige mus ( n = 30) av forskjellige postnatale stadier (P0-P5 = nyfødte dyr, P6-P14 = ungdyr) ble sterkt bedøvet med eter og dekapitert på C4-nivå. Alle dyreforsøk er godkjent av Institutional Review Board ved Universitetet i Göttingen, FRG.

For in vitro- eksperimenter er tekniske detaljer for de tverrgående hjernestamme-stykkepreparatene blitt beskrevet andre steder (21) . Hjernestammen ble isolert i iskald aCSF og sikret i et vibratome med sin rostral-ende vippet i en vinkel på 20 ° til rakbladets plan. Skiver 150 μm tykk ble snittet serielt til de nådde den rostre grensen til den såkalte preBÖTc, en region som er kritisk for generering av respiratorisk rytme (23) . Tverrplanet som inneholder preBÖTc, gjenkjennes av cytoarkitektoniske landemerker, som for eksempel forsvinden av ansikts-kjernen, utseendet til underverdig oliven og XII. Den tilstøtende tverrsnittet ble kuttet med en tykkelse på 650-700 μm caudal til denne rostralgrensen (figur 1), straks overført til et opptakskammer og nedsenket under en strøm av aCSF (strømningshastighet, 10 ml / min, 29 ° C, kontinuerlig gasset med karbogen (95% 02 og 5% CO2). ACSF inneholdt (i mM): 128 NaCl, 3 KCl, 1, 5 CaCl2, 1 MgS04, 24 NaHC03, 0, 5 NaH2P04, og 30 D-glukose ekvilibrert med karbogen ved 27 ° C til pH 7, 4. Kaliumkonsentrasjonen i badekaret ble rutinemessig økt til 8 mM over en periode på 30 minutter for å oppnå regelmessig rytmisk aktivitet i XII'ene.

( A ) Skjematisk illustrasjon av en tverrgående hjernestamskive fra mus som inneholder preBÖTc, Nucleus ambiguus ( NA ), Nucleus Tractus Solitarius ( NTS ), Inferior Olive ( IO ), Spinal trigeminal kjernen ( Sp5 ), Hypoglossal motor kjernen ( XII ), og ( XII ). ( B ) XII (aktivitet ble ekstracellulært registrert og integrert ( XIIi, øvre spor). Intracellulær aktivitet ble registrert i en preBÖTc ( pBc ) neuron (lavere spor).

Full størrelse bilde

Anoksi ble indusert over en periode på 30 minutter ved gassing av aCSF med 95% N2 og 5% CO2. Etter 30 minutter med anoksi, ble gassing med 95% O2 gjenopprettet normal O2-tilførsel, og hypoglossalaktiviteten ble gjenvunnet. Utvinningen ble målt rutinemessig 10 min etter gjenopprettelse av O 2- tilførsel. Tidligere oksygenmålinger har vist at skiver ble godt forsynt med O2 under slike kontrollbetingelser og ble anoxiske da de ble superfusjonert med aCSF gasset med N2 95% (21) .

Respiratorisk rytmisk aktivitet ble analysert før, under og etter anoksi for kontroller med normal ernæring ( n = 16) i gruppe 1. Gruppe 2 ( n = 8) preparater kom fra avkom fra mødre som ble matet med Cr (kreatinmonohydrat, Sigma Chemical Co., Deisenhofen, Tyskland) 2 g / kg / kroppsvekt 10 d før levering. I gruppe 3 ( n = 22) ble hjerneskiver inkubert i 3 timer ved å bytte superfusatet med aCSF inneholdende Cr 200 μM [ifølge Whittingham og Lipton (9) ] før målinger ble gjort.

Anoksi-induserte endringer er gitt i prosentvis endring fra kontrollbetingelser for hvert enkelt forsøk under anoksisk forsterkning, anoxisk depresjon (etter 20 minutter) og 10 minutter etter anoxi-slutt (gjenoppretting). Prosentandeler fra kontrollbetingelser før anoksi for ubehandlede og behandlede skiver ble analysert for hvert enkelt eksperiment. Betydninger ble bestemt av t- testen.

Neurofysiologisk analyse . Respiratorisk utgangsaktivitet ble registrert med en sugelektrode fra enden av XII og integrert med et elektronisk filter (Paynter-filter = 20-30 ms) (figur 1B). Samtidige patch-klemmeopptak i hele cellekonfigurasjonen ble oppnådd fra enkle neuroner i preBötzinger-komplekset (figur 1B). Dette området ble identifisert av anatomiske landemerker som er klart gjenkjennelige under et disseksjonsmikroskop (Zeiss). Somatiske opptak ble skilt fra aksonal opptak ved formen av handlingspotensialer og nærvær av synaptisk aktivitet. Patchelektroder fremstilt av filamentert borosilikatglass (Clarke GC 150 F) ble fylt med en oppløsning inneholdende i mM: 120 D-glukonsyre, 1 CaCl2, 1 NaCl, 10 HEPES, 5 mM 1, 2-bis (2-aminopheonxy) etan- N, N, N ', N'-tetraeddiksyre (tetrakaliumsalt), 1 MgCl2, 0, 5 NaATP (pH 7, 3-7, 4). To forsterkere ble brukt: NPI SEC-10L og Axopatch 200 (Axon Instruments). Ettersom luftveiene er store, var romklemmebetingelser ikke alltid ideelle som sett i rømmingen av virkningspotensialutladning. Data ble lagret på videobånd (VR-100, Instrutech, Inc.) og analysert på og offline.

Biokjemisk analyse . ATP- og PCr-målinger ble utført i 650 μm hjernestamme skiver inkludert preBÖTc oppnådd fra nyfødte dyr ved bruk av enzymatiske tester og bioluminescens. Skiver av ubehandlede kontroller ( n = 10) og Cr-behandlede stykker ( n = 10) ble umiddelbart homogenisert ved ultralyd i 250 μl 8% perklorsyre og sentrifugert i 15 minutter ved 12 000 omdr./min etter preparering etter 3 h inkubasjon ( kontrollerer n = 10, Cr-behandlet n = 10), og etter 3-h inkubasjon pluss 30-minutters anoksi (kontroller n = 10, Cr-behandlet n = 10). Supernatanten ble nøytralisert ved tilsetning av KHCO3 og nyligrifugert. I enkeltskiver ble ATP målt under anvendelse av bioluminescens-analysesettet HS II fra Boehringer Mannheim, Tyskland. Bioluminescens ble detektert av AutoLumat LB 953, EG & G Berthold, Hannover, Tyskland. Tekniske detaljer er beskrevet andre steder (24-26) . Proteinmåling av skiver ble utført for å relatere ATP-nivåer til proteininnhold ved bruk av Bradford (27) -testen.

Enzymatiske analyser av ATP og PCr ble utført ifølge Lamprecht et al. (28) . I 100 μl av prøven og en ytterligere 300 μl testløsning inneholdende 100 mM trietanolamin, 0, 5 mM NADP, 7 mM MgCl2 og 0, 3 mM ADP ble den enzymatiske reaksjon startet med 0, 5 μl heksokinase, og ATP ble målt under anvendelse av en fotometer med en lysabsorpsjon ved 365 nm.

RESULTATER

Biokjemiske resultater . Biokjemisk analyse av neonatalvev (P2) indikerte at ATP-nivåene ikke avviker vesentlig etter Cr-næring eller 3-h inkubasjon i Cr, sammenlignet med kontroller. I motsetning til at etter 30 min. Anoksi var det en signifikant reduksjon ( p <0, 05) på 44% i ATP-nivået i kontrollskiver sammenlignet med et stabilt ATP-nivå i Cr-behandlede skiver (figur 2). I ungdomsskiver falt ATP-nivåene med 28% etter 30-minutters anoksi, mot bare 10% i de Cr-behandlede skiver. ATP var 9, 7 ± 1, 4 μmol / g våtvekt) i den Cr-behandlede gruppen sammenlignet med 9, 4 ± 0, 1 μmol / g i kontroller (ikke signifikant forskjellig). Etter 30 minutters anoksi var ATP-konsentrasjonen fortsatt 9, 0 ± 0, 1 μmol / g i Cr-inkuberte skiver sammenlignet med bare 5, 1 ± 0, 2 μmol / g i kontroller ( p = 0, 04).

ATP-konsentrasjoner i mikromol / g vevvekt for neonatalskiver ( n = 10, hver gruppe) for ubehandlede kontroller, etter ernæring av gravide moderdyr, og etter 30 min. Anoksi for ubehandlede skiver og Cr-inkuberte skiver.

Full størrelse bilde

Elektrofysiologiske resultater . Hypoglossal aktivitet . Første forsterkning av anoksi ble sett på som økt amplitude av rytmisk XII-bristeaktivitet (figur 3, A og B). En annen karakteristisk egenskap, tonisk aktivering av hypoglossale motoneuroner, ble reflektert av en jevn oppadgående nedbøyning i integrert XII-aktivitet (pil i figur 3, B og D). I nærvær av eksogent påført Cr var det en reduksjon av den anoksiske depresjonen av amplituden til rytmiske XII-bristutladninger og en økning i tonisk aktivering av XII-motorutgangen (figur 3, B og D).

( A og B ) Effekten av Cr på anoksi registrert ekstracellulært fra hypoglossale nerverotletter hos nyfødte dyr. ( A ) Ubehandlet kontrollskive. ( B ) Svar på anoksi for Cr-behandlet stykke. Ved ubehandlet kontroll er det bare en liten økning i amplituder under augmentation sammenlignet med Cr-behandlet dyr (horisontal pil i ( B ). Det er ikke bare en økning av amplituder, men også en økning i tonisk aktivering av hypoglossal aktivitet (vertikal pil), noe som indikerer en sterkere respons på anoksi hos nyfødte og unge dyr behandlet med Cr. ( C og D ). Effekten av Cr på anoksi registrert ekstracellulært fra hypoglossale nerverotletter hos ungdyr. (C) Ubehandlet juvenilskive. (D) Cr- Behandlet juvenilsnitt. Amplitude og tonisk aktivering er forhøyet i Cr-behandlet skive sammenlignet med kontrollopptaket. I begge skiver er det en fullstendig depresjon av hypoglossal aktivitet.

Full størrelse bilde

Hypoksiske responser av skiver fra kull av dyr som er matet med Cr og skiver etter Cr-inkubering, var ikke signifikant forskjellige (figur 4). Begge måtene til Cr-behandling økte ikke bare amplituden, men også varigheten av augmentasjonsperioden i neonatal og juvenile skiver sammenlignet med neonatal (Fig. 5A) og juvenilkontrollskiver (figur 5B). I Cr-behandlede neonatalskiver og skiver fra Cr-matet kull var anoksisk forsterkning av amplitudene og utbruddstiden av hypoglossalutslipp betydelig ( p = 0, 01) større enn i ubehandlede neonatalskiver (figur 4). Bare eksploderingsfrekvensen av hypoglossalutslippene forblir upåvirket. Utvinning fra anoksi skjedde på en lignende måte.

Effekt av Cr under anoksisk forsterkning og utvinning på integrert hypoglossal burstvarighet, frekvens og amplitude for neonatal P0-5 og juvenilskiver P6-13. ( A ) Under augmentation ble det observert en signifikant effekt i integrert hypoglossalaktivitet ( iXII ) amplituder i begge Cr-gruppene i neontal og i juvenile skiver. I begge neonatale Cr-gruppene var det en signifikant økning i bruddvarigheten. Forskjellen i iXII-frekvensen er ikke signifikant. ( B ) Under utvinning 10 minutter etter anoksi ble hypoglossalaktiviteten signifikant påvirket i iXII-amplituder og frekvens i ungdoms-Cr-gruppen, og nådde nesten pre-anoksiske verdier raskere enn i ubehandlede kontroller. Forskjeller hos nyfødte dyr er ikke signifikante ( ns) .

Full størrelse bilde

Anoksisk forsterkning for hypoglossal amplituder for neonatal kontroller ( n = 8) og Cr-behandlede skiver ( n = 12) ( A ), samt for untreated kontroller ( n = 7) og Cr behandlet skiver ( n = 8) ). Amplitudene er forhøyet og lengden på augmentasjonsperioden økes. Amplitudene ble gitt i prosentvis endring fra preanoksisk kontroll.

Full størrelse bilde

I Cr-behandlede juvenilskiver og skiver fra Cr-matet kull var økning av amplitudene av hypoglossal burst-utslipp betydelig ( p = 0, 002) økt i sammenligning med ubehandlede skiver. Anoxiske endringer i hypoglossal burstvarighet og frekvens endret seg ikke vesentlig. Utvinning, målt 10 minutter etter gjenopprettelse av oksygenforsyning, skjedde raskere i begge grupper av Cr-behandlede juvenilskiver. Amplitude of hypoglossal burst var fortsatt deprimert i ubehandlede skiver, mens i begge gruppene av Cr-behandlede skiver hadde depresjonen returnert til et nesten normalt nivå (figur 4). I tillegg hadde hyppigheten av hypoglossale utbrudd allerede gjenvunnet til kontrollnivåer i Cr-gruppene, mens respirasjonsfrekvensen fortsatt var betydelig forbedret i ubehandlede kontroller. Det var ingen signifikante endringer i burstvarigheten i kontroll og i Cr-behandlede dyr (figur 4).

Respiratoriske nervene . For å undersøke om effektene som er registrert i XII-motorutgangen, reflekterer lignende endringer i neuronene i luftveiene, registrerte vi synaptiske drivstrømmer fra summen av respiratoriske neuroner i preBÖTc. De fleste av de intracellulære opptakene var ikke tilstrekkelig stabile, og tetningsmotstandene ble mer lekkasje etter 4 h nødvendig for å undersøke forandringene i enkeltceller fremkalt av Cr inkubasjon. Vi sammenlignet derfor intracellulære opptak fra respiratoriske nevroner i neonatal kontrollskiver ( n = 3) og etter Cr-behandling ( n = 5) før og under anoksi. For målinger i Cr inkubasjonsgruppen brukte vi en ny celleopptak.

Effekten av Cr på den hypoksiske responsen av enkelte respiratoriske neuroner av neonatale skiver er vist i figur 6. Slike målinger viste at det er en økning av synaptiske drivstrømmer i respiratoriske nevroner i den første forsterkningsperioden ( n = 15). Synaptiske drivstrømmer økte med 14% ± 6 i kontrollceller, mens i Cr-behandlede neonatalpreparater økte strømme med 29% ± 5 ( p = 0, 04). Slike synaptiske stasjoner induserte ofte avspenning av handlingspotensialer. Rytmisk aktivitet forblir i lengre tid under hypoksisk depresjon i Cr-forbehandlede neonatalskiver (figur 6), mens inspirerende drivstrømmer redusert i ubehandlede skiver (se figur 6). I juvenilkontrollskivene økte synaptiske drivstrømmer under anoksisk forsterkning med 22% ± 1 ( p = 0, 003) i Cr-behandlede juvenilskiver ( n = 3) og bare med 11 ± 4% i ubehandlede skiver ( n = 4). Også en vedvarende utstrøm utviklet under hypoksisk forsterkning som var mindre i den Cr-behandlede gruppen sammenlignet med kontroller (figur 6).

Opprinnelige innspillinger fra respiratoriske nevroner i preBÖTc ( pBc ) og fra hypoglossal nerverotletter fra en ubehandlet neonatal kontroll ( venstre ) og et Cr-behandlet dyr ( høyre ) under anoksi. Øvre panel: kontrollopptak før anoksi. Mellompanel: Forbedret forsterkning preget av økt ekspansjonsvarighet, og amplituder av hypoglossal bursts i behandlet sammenlignet med ubehandlede skiver. Synaptiske drivstrømmer i preBÖTc-neuronet øker bemerkelsesverdig. Nedre panel: hypoglossal aktivitet undertrykkes i ubehandlet stykke mens amplitude fortsatt er forhøyet i Cr-behandlet stykke under depresjon 10 min etter å ha startet anoksi. Synaptisk drivpotensial for et respiratorisk nevron er nesten fullstendig undertrykt under depresjon, men nesten stabil i det Cr-behandlede neonatale dyret. Merk at det ikke er noen forskjell i gjenoppretting mellom behandlede og ubehandlede nyfødte dyr. Det cellulære opptaket er gitt i detalj på venstre og høyre side ( gråstenger ).

Full størrelse bilde

DISKUSJON

Integriteten til hjernens aktivitet opprettholdes så lenge det er tilstrekkelig energiforsyning i form av ATP. Cr øker PCr, som er en viktig reserve for direkte ATP syntese i muskel og hjerne (11, 29) .

Ved bruk av biokjemiske metoder har vi vist at under normoksiske forhold har Cr ikke signifikant effekt på ATP-innholdet i neonatale isolerte hjernestamme skiver som inneholder preBÖTc. PCr-nivåene øker med ca 20-30% (våre upubliserte data). Etter 30 minutter med anoksi var imidlertid ATP betydelig utarmet i kontrollgruppen, mens ATP-nivåer ble opprettholdt i neonatalskiver som var forbehandlet direkte eller indirekte med Cr. Disse funnene bekrefter at endogent ATP-syntese alene hos nyfødte pasienter ikke er tilstrekkelig til å stabilisere ATP-nivåer i 30 minutter med anoksi i den neonatale hjernestammen. Enda viktigere viste vi at den anoksi-induserte fallen i ATP nivåer kan bufres ved eksogent påført Cr. Cr påføres enten ved å mate gravide moderdyr eller ved inkubering av skiver i 3 timer, stabiliserer ATP-nivåer i nyfødte ved å danne PCr, som er kjent for å være det store bassenget for ATP-syntese under anoksiske forhold (11, 29) . ATP-buffering med eksogent påført Cr forbedrer og stabiliserer hypoglossal aktivitet under anoksi.

Hypoglossale nevroner depolariserer raskere under hypoksi enn gjør kortikale nevroner (30, 31) . De hypoglossale nevronene er spesielt sårbare og depolariseres etter en kortere forsinkelse. Nucleus XII-neuroner gjenoppretter seg dårlig fra anoksi, som tolereres godt av neokortiske nevroner (32) . Disse dataene tyder på at hypoglossalsystemet er høyt energibasert under anoksi og er et egnet system for å studere effekten av eksogent påført Cr.

ATP er nødvendig for å opprettholde transmembran ionisk homeostase og å opprettholde spennings- og ligandstyrte membranstrømmer. Eksperimentell blokk av ATP-sensitive kaliumkanaler med glibenklamid øker depolarisering av hypoglossale nevroner på ca. 25% (3) . Overdreven eksitasjon kan da aktivere spenningsregulerte kanaler som fører til massive kalsiumionflusser og ødeleggelse av nevroner. Nylig har det blitt påvist i ulike typer energisvikt at kompenserende redningsmekanismer i neonatale nevonceller er underpowered (33) . Det umodne NMDA-type glutamatreseptor og kanalkompleks inneholder underenheter som gjør at kanalen åpnes lettere og i en lengre periode som resulterer i en selektiv sårbarhet overfor NMDA-reseptorstimulering under hypoksi (33) . Den resulterende svikt i synaptisk overføring kan forebygges ved å øke tilførselen til vevet med høye energi fosfater. Preinkubasjon av neokortiske celler med Cr hadde en utprøvd beskyttende effekt på eksitatorisk synaptisk overføring (34) .

Styrken av eksogent påført Cr for å forsinke en reduksjon av ATP-nivåer ble påvist ved en endret respons av tverrskivepreparatet til anoksi. Økning i ungdomsbekjempende dyr kjennetegnes av en økt amplitude av rytmisk hypoglossal aktivitet, som i nærvær av eksogen Cr er noe forbedret, noe som tyder på at ATP og PCr-bassenger av ungdyr er mer stabile enn hos nyfødte. I kontrast hos neonatal kontrolldyr i aldersgruppen P0-5, forsterkes forsterkningen av en signifikant økt frekvens og en liten økning i amplitude av rytmisk hypoglossal aktivitet. I nærvær av Cr er hypoksisk amplitudemodulasjon betydelig forbedret. Dette indikerer at hypoksisk fall av ATP forekommer raskt hos nyfødte dyr, noe som resulterer i redusert forøgelse av aktivitet. Cr-tilskudd forbedrer dermed energiforsyningen fra begynnelsen av hypoksi utover kontrollbetingelser. Dette stemmer overens med funnet at PCr var fullstendig utarmet under anoxi i umoden, men bare redusert med 40-50% i modne rottehjerner (35, 36) . Disse modningsforandringene kan forklares ved funnet at Cr kinaseaktivitet øker under postnatal utvikling (37, 38) .

Vi foreslår at genereringen av en betydelig forsterkning avhenger av tilstedeværelsen av et tilstrekkelig stort energibasseng, inkludert PCr. Denne antakelsen kan ha viktige kliniske implikasjoner. Det er kjent at de fleste premature spedbarn som lider av tilbakevendende apné, viser ingen eller bare en svak hypoksisk forsterkning av respirasjon (39) . I disse tilfellene kan eksogent påført Cr være en potensiell terapi for beskyttelse mot hypoksisk depresjon.

Ved bruk av in vivo magnetisk resonansspektroskopi ble den første innfødte feilen til Cr-syntesen nylig gjenkjent (40) . Pasienten, en 2-årig gutt, viste en utviklingsforsinkelse som begynte i alderen 3-6 mo kombinert med muskelhypotoni og alvorlig ekstrapyramidal bevegelsesforstyrrelse. Nucleus pallidus, kjent for å være en høyt energibasert struktur, viste unormale signaler på magnetisk resonansbilder. Neurologiske symptomer, utviklingsforsinkelsen og patologiske magnetiske resonansbildesignaler av nucleus pallidus normalisert eller forbedret etter oral substitusjon med Cr monohydrat. Det ble påvist at tilskudd av Cr øker Cr-bassenget i hjernen og at denne Cr blir biologisk aktiv (41) .

Våre data indikerer at eksogen bruk av Cr bidrar til beskyttelse mot akutt anoksi ved å øke forsterkningsresponsen og forlenge overlevelse av cerebral synaptisk overføring. Cr kan således være en effektiv nevrobeskyttende substans og betraktes som en potensiell terapeutisk behandling hos premature spedbarn med apné og barn truet av hypoksiske hendelser, f.eks. Asfyksi under fødselen.

Anbefalt Redaksjonens