Επίδραση της δεξμετομιδίνης στην εγκεφαλική ομοιοστασία και στην νευρογνωσιακή έκβαση ασθενών που υποβάλλονται σε εξαίρεση όγκων εγκεφάλου

Abstract

Optimization and maintenance of cerebral homeostasis constitute a cornerstone of anesthetic management during brain tumor surgery, aiming to minimize secondary brain injury. Furthermore, surgical manipulations during craniotomy procedures are expected to compromise cerebral oxygenation and metabolism in the affected brain area. The delicate balance between oxygen supply and demand is crucial for maintaining cerebral homeostasis. Biochemical markers of neuronal injury provide valuable information regarding the extent of neuronal damage and prognosis. Among the most reliable biomarkers are S100B protein and neuron-specific enolase (NSE). Dexmedetomidine is an α2-adrenergic receptor agonist that appears to reduce levels of pro-inflammatory cytokines and its administration appears to be an attractive option due to its potential neuroprotective properties. Aim of the study was to investigate the effect of dexmedetomidine on inflammatory biomarkers, brain oxygenation and metabolism/ homeostasis, and neurocognitive function when used as an anesthetic adjuvant in patients undergoing craniotomy for brain tumor excision. For this purpose, 56 patients scheduled to undergo elective craniotomy for brain tumor excision, were enrolled in the study. Patients were randomized using a computer-generated randomization table to group A (dexmedetomidine) or group B (placebo). Hemodynamic status (heart rate, mean arterial pressure, central venous pressure, cardiac index, stroke volume variation, stroke volume index and systemic vascular resistance index), brain damage biomarkers (S100B, NSE) and inflammatory biomarkers (IL-6, TNF-α, cortisol, glucose) concentrations 5 minutes before intervention, 6 hours and 24 hours after surgery completion, brain oxygenation status, assessed with parameters derived from blood gases from the jugular bulb (PjO₂,PjCO₂,SjO₂) along with calculated parameters (AjDO₂,AjDCO₂,O₂ERbr,eRQbr) and neurocognitive status assessed by MMSE, MoCA and ACE-III score preoperatively, 7 days and 1 month after surgery were evaluated. Statistical analysis was performed using the two-factor mixed ANOVA for repeated measures together with the Greenhouse-Geisser correction, Friedman’s test, Student’s t-test for independent samples, Mann-Whitney U-test, Chi-square test and Fischer’s exact test. Statistical analysis was performed using the SPSS 29.0. Demographic and perioperative characteristics were comparable between groups. Propofol consumption was considerably reduced in group A patients (p<0.001). Intraoperative administration of dexmedetomidine resulted in the attenuation of S100B, NSE, IL-6, TNF-α and cortisol levels in blood samples at 6 and 24 hours after surgery completion (p<0,01). Hemodynamic stability was recorded throughout the surgical procedure, with an increase in systemic vascular resistance and mean arterial pressure after bolus dexmedetomidine infusion being the only exceptions. Simultaneously, a transient improvement of cerebral oxygenation was recorded. Finally, dexmedetomidine administration exerted no notable effect on postoperative neurocognitive status, as assessed by MMSE, MoCA and ACE-III score. In conclusion, the implementation of dexmedetomidine in standard anesthesia practice during brain tumor excision is associated with reduced release of brain injury and neuroinflammation biomarkers, along with transient improvements in hemodynamic stability and cerebral oxygenation following bolus administration. Nonetheless, the observed differences in circulating biomarkers should be interpreted cautiously, as they do not demonstrate clinically meaningful neuroprotection in the absence of improved patient outcomes. Furthermore, the impact of dexmedetomidine infusion on cerebral homeostasis preservation could be endangered by adverse systemic hemodynamic responses at high-dose regimens.

Η διατήρηση της ομοιοστασίας του εγκεφάλου αποτελεί θεμέλιο λίθο της αναισθησιολογικής διαχείρισης κατά τη χειρουργική εξαίρεση όγκων εγκεφάλου, με απώτερο σκοπό τον περιορισμό της δευτερογενούς εγκεφαλικής βλάβης. Η εύθραυστη ισορροπία μεταξύ προσφοράς και κατανάλωσης οξυγόνου είναι καθοριστικής σημασίας για τη διατήρηση της εγκεφαλικής ομοιόστασης. Οι βιοχημικοί δείκτες νευρωνικής βλάβης παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την έκταση της νευρωνικής κάκωσης και την πρόγνωση. Μεταξύ των πλέον αξιόπιστων για την ανίχνευση εγκεφαλικής βλάβης συγκαταλέγονται η πρωτεΐνη S100B και η ειδική νευρωνική ενολάση (NSE). Η δεξμεδετομιδίνη είναι ένας αγωνιστής των α2 αδρενεργικών υποδοχέων που φαίνεται ότι μειώνει τα επίπεδα των προφλεγμονωδών κυτοκινών. Η χορήγησή της ως επιπρόσθετου παράγοντα φαίνεται να ιδιαίτερα ελκυστική επιλογή λόγω των νευροπροστατευτικών της ιδιοτήτων. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην αποσαφήνιση της επίδρασης της χορήγησης δεξμεδετομιδίνης ως αναισθητικού παράγοντα στη μείωση των δεικτών εγκεφαλικής βλάβης και φλεγμονής, στη βελτίωση της οξυγόνωσης του εγκεφάλου και κατ' επέκταση της βραχύχρονης νευρογνωσιακής έκβασης ασθενών που υποβάλλονται σε επεμβάσεις κρανιοτομίας για εξαίρεση όγκων εγκεφάλου. Για τη διενέργεια της μελέτης επιλέχθηκαν 56 ασθενείς οι οποίοι υποβλήθηκαν σε κρανιοτομία. Οι ασθενείς τυχαιοποιήθηκαν σε δύο ομάδες, ενώ η ομάδα A έλαβε τον υπό μελέτη παράγοντα - δεξμεδετομιδίνη- και η ομάδα Β έλαβε εικονικό φάρμακο. Στις διερευνώμενες παραμέτρους συμπεριελήφθησαν αιμοδυναμικοί δείκτες (καρδιακή συχνότητα, μέση αρτηριακή πίεση, κεντρική φλεβική πίεση, καρδιακή παροχή, όγκος παλμού, συστηματικές αγγειακές αντιστάσεις), επίπεδα των δεικτών εγκεφαλικής βλάβης (S100B, NSE) και των φλεγμονωδών δεικτών (IL-6,TNF-α,κορτιζόλη) 5 λεπτά πριν την έναρξη χορήγησης του υπό μελέτη παράγοντα, 6 ώρες και 24 ώρες μετά την ολοκλήρωση της επέμβασης, δείκτες οξυγόνωσης του εγκεφάλου από τη λήψη αερίων αίματος από το σφαγιτιδικό βολβό, καθώς και η μεταβολή των νευρογνωσιακών λειτουργιών των ασθενών με τις κλίμακες MMSE,MoCA και ACE-III προεγχειρητικά, μια βδομάδα και ένα μήνα μετεγχειρητικά. Οι στατιστικές δοκιμασίες που χρησιμοποιήθηκαν για την επεξεργασία των δεδομένων ήταν η two-factor mixed ANOVA για επαναλαμβανόμενες μετρήσεις εφαρμόζοντας τη Greenhouse-Geisser διόρθωση. Στην περίπτωση που οι λαμβανόμενες μετρήσεις δεν ακολουθούσαν την κανονική κατανομή τότε εφαρμόστηκε η δοκιμασία Friedman για πολλαπλές συγκρίσεις. Για τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό SPSS 29.0. Οι δύο ομάδες δε διέφεραν μεταξύ τους ως προς τα δημογραφικά και περιεγχειρητικά χαρακτηριστικά τους. Η κατανάλωση προποφόλης μειώθηκε στατιστικά σημαντικά στην ομάδα Α (p<0,001). Η χορήγηση της δεξμεδετομιδίνης διεγχειρητικά προκάλεσε μείωση των επιπέδων της S100B, της NSE, της IL-6, του TNF-α και της κορτιζόλης 6 ώρες και 24 ώρες μετεγχειρητικά (p<0,01). Η αιμοδυναμική σταθερότητα των ασθενών διατηρήθηκε, ενώ παρατηρήθηκε αύξηση των συστηματικών αντιστάσεων και της μέσης αρτηριακής πίεσης αμέσως μετά τη δόση φόρτισης, με μια παροδική βελτίωση της εγκεφαλικής οξυγόνωσης. Τέλος, δεν αποδείχτηκε κάποια υπεροχή των ασθενών που έλαβαν δεξμεδετομιδίνη ως προς την νευρογνωσιακή τους έκβαση. Συμπερασματικά, η δεξμεδετομιδίνη αποτελεί έναν αποτελεσματικό επικουρικό κατασταλτικό παράγοντα για χορήγηση κατά τη διάρκεια επεμβάσεων κρανιοτομίας, καθώς διατηρεί την αιμοδυναμική κατάσταση του ασθενή, ενώ φαίνεται ότι δρα νευροπροστατευτικά με τη μείωση της νευροφλεγμονώδους απάντησης. Ωστόσο, η επίδραση της δεξμεδετομιδίνης στη διατήρηση της εγκεφαλικής ομοιόστασης ενδέχεται να υπονομεύεται από την εμφάνιση ανεπιθύμητων συστηματικών αιμοδυναμικών επιδράσεων, ειδικά μετά τη χορήγηση της δόσης φόρτισης.