Como funciona a hipotermia terapêutica

Quer você use aquela gelatina de aveia entre as orelhas como um instrumento de investigação afinado ou como espaço de armazenamento para citações de Monty Python, você provavelmente sabe que ela funciona melhor quando amplamente suprida com sangue rico em oxigênio. Afinal, seu corpo é construído a partir das células para respirar e queimar oxigênio , e isso vale o dobro para os neurônios [fonte: Meek ]. Quando esse suprimento essencial é cortado, uma cascata de eventos que afetam tudo, desde os tecidos até as células, é acionada, cujas consequências podem variar de incapacidade à morte.

Nos últimos 70 anos, a pesquisa médica revelou como a refrigeração e a ressuscitação podem andar de mãos dadas, como o frio pode ser usado para salvar vidas e retardar esse ciclo de destruição.

Durante a hipotermia terapêutica (HT) , também conhecida como hipotermia induzida por medicamentos ou controle de temperatura direcionado , os médicos reduzem a demanda de oxigênio no cérebro reduzindo a temperatura corporal do paciente a níveis hipotérmicos moderados, diminuindo assim a probabilidade de danos celulares [fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ]. Cada 1,8 graus Fahrenheit (1 grau Celsius) de redução da temperatura corporal se traduz em uma queda estimada de 6 a 10% no metabolismo cerebral e na demanda de oxigênio [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ].

Os procedimentos típicos envolvem a redução da temperatura central além da normotermia baixa (96,8-98,6 F, ou 36-37 C) para um intervalo alvo de 89,6-93,2 F (32-34 C) [fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ]. Isso pode não parecer muito frígido, mas estamos falando de temperatura central, onde alguns graus são tudo o que separa um leve calafrio de problemas no coração e no sistema nervoso, danos nos órgãos e possível morte [fonte: Davis ].

Em outras palavras, não tente isso em casa.

Por meio de monitoramento cuidadoso e controle de temperatura, os médicos podem aplicar TH em casos que exigem intervenção ou prevenção. A intervenção envolve reduzir os danos de um incidente recente, que privou o cérebro de fluxo sanguíneo e oxigênio. As duas intervenções mais comuns de HT envolvem pacientes com parada cardíaca que não acordam após o retorno da circulação e recém-nascidos com encefalopatia isquêmica neonatal , doença resultante da privação de oxigênio que pode causar morte, retardo mental, paralisia cerebral e/ou epilepsia, entre outras efeitos neurológicos [fontes: Andrews; Deckard e Ebright ; Lai e Yang ; Leary; Manual Merck]. Como medida preventiva, o TH estende o tempo de operação e protege o cérebro durante a cirurgia de coração aberto [fonte: Texas Heart Institute ].

Nas últimas décadas, os pesquisadores começaram a explorar o uso de HT no tratamento de tipos específicos de derrame, ataque cardíaco, problemas respiratórios e lesões no cérebro e na medula espinhal. Os usos possíveis no tratamento da lesão renal aguda e no tratamento do câncer estão nos estágios iniciais [fontes: Encyclopedia Britannica ; Leary].

Conteúdo

1. Breve História da Idade do Gelo Médica
2. Código Muito, Muito Azul
3. Cadeia da Morte
4. Você deveria colocar um pouco de gelo nisso
5. Refrigerado à perfeição

O uso de hipotermia terapêutica (HT) para melhorar os resultados em pacientes com lesão cerebral traumática remonta a 1945, aproximadamente o mesmo ano em que o Capitão América ficou preso em uma animação suspensa gelada [fonte: Gibson e Andrews ].

Coincidência?

Na década de 1950, os cirurgiões de coração aberto estavam usando TH como um prelúdio preventivo para a cirurgia de coração aberto. Embora técnicas mais recentes permitam que algumas cirurgias cardíacas ocorram em um órgão ainda pulsante, historicamente tais procedimentos têm exigido a parada do coração, pelo menos brevemente. Os pesquisadores perceberam que a hipotermia poderia ajudar a proteger a massa cinzenta de um paciente das consequências da resultante falta de fluxo sanguíneo ( isquemia ) e oxigênio ( anoxia ) [fontes: Nolan et al. ; Instituto do Coração do Texas ]. Sem TH, os cirurgiões normalmente têm menos de cinco minutos para restaurar o fluxo sanguíneo antes que o dano cerebral comece a se instalar [fonte: Murphy ].

As técnicas de resfriamento corporal são uma das duas principais tecnologias que possibilitam as cirurgias de coração aberto. A outra é a máquina de circulação extracorpórea (também conhecida como máquina coração-pulmão ), que assume as funções de oxigenação, remoção de dióxido de carbono e bombeamento de sangue enquanto o coração e os pulmões estão inativos [fontes: NHLBI ; Instituto do Coração do Texas ].

Como discutiremos com mais detalhes abaixo, a TH também tem sido usada desde o final da década de 1950 na limitação de danos ao sistema nervoso central de pacientes com parada cardíaca que não recuperam a consciência após o retorno da circulação espontânea (ROSC) [fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ]. Apesar desses benefícios, os vínculos percebidos do TH com efeitos colaterais como pneumonia, sangramento e arritmias cardíacas o deixaram de lado até a década de 1990, quando estudos experimentais finalmente quebraram o gelo ao demonstrar que a técnica poderia reduzir danos neuronais e prevenir isquemia cerebral [fonte: Gibson e Andrés ].

A partir de então, a pesquisa ainda se moveu em um ritmo um tanto glacial até a publicação de dois estudos cardíacos importantes no The New England Journal of Medicine em 2002. Os estudos HACA (hipotermia após parada cardíaca) e Bernard mostraram resultados notavelmente melhores em pacientes cardíacos tratados com hipotermia [fontes: Deckard e Ebright ; Winslow ]. Os sujeitos dos estudos sofriam de taquicardia ventricular , um batimento cardíaco acelerado estimulado por atividades elétricas incomuns nas câmaras inferiores do coração (ventrículos), ou fibrilação ventricular , uma arritmia cardíaca comum na qual os músculos do ventrículo tremem ao acaso em vez de realizar uma contração coordenada [fonte: Deckard e Ebright ].

Em 2005, a American Heart Association (AHA) acrescentou a hipotermia terapêutica às suas diretrizes de ressuscitação cardiopulmonar (RCP) [fonte: Deckard e Ebright ; Winslow ]. Em 2010, eles expandiram esses padrões para incluir paradas cardíacas internas e pacientes incapazes de seguir comandos verbais após o ROSC [fonte: Deckard and Ebright ].

Usos e pesquisas continuam a se expandir, mas em sua essência, o TH fornece um meio vital de preservar o cérebro em meio a dois dos choques mais severos que ele pode sofrer: a perda repentina de fluxo sanguíneo e seu retorno igualmente abrupto.

Embora muitas vezes tratemos a morte como se fosse um evento singular, um momento no tempo que separa a existência humana do que vem depois, na verdade é um terreno complexo marcado por marcos vagos. Talvez seja por isso que a morte tenha tantas definições, desde a morte clínica - quando os batimentos cardíacos, a respiração e a circulação cessam - até a morte biológica que ocorre algum tempo depois, quando as células cerebrais começam a sufocar e vamos além do poder dos médicos de ressuscitar.

O país crepuscular entre essas duas fronteiras não é amigável. Na verdade, está sob aviso de viagem perpétuo e com razão. Tome uma parada cardíaca . Quando acontece fora de um hospital, mata 94% das vezes, acumulando cerca de 250.000 mortes americanas anualmente [fonte: Deckard and Ebright ]. Aqueles afortunados o suficiente para sobreviver enfrentam outra perspectiva sombria: um risco significativo de desenvolver problemas neurológicos nascidos não apenas da isquemia, mas também da reperfusão , o retorno súbito do fluxo sanguíneo após a ressuscitação [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright]. Essas lesões se somam aos problemas bioquímicos, estruturais e funcionais que ocorrem antes e durante a parada. Assim, longe de afetar meramente o coração, a parada cardíaca pode acarretar uma cadeia de destruição celular que aflige múltiplos órgãos, morte celular programada ( apoptose ) em neurônios e, possivelmente, morte corporal [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ].

Felizmente, muitos desses processos prejudiciais são suscetíveis a baixas temperaturas [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ]. Ao resfriar pacientes cardíacos com sinais de possíveis problemas neurológicos após o ROSC, a comunidade médica melhorou as chances de um resultado neurológico positivo de 20% para mais perto de 75%, com alguns pacientes relatando um retorno completo à normalidade [fontes: Deckard e Ebright ; Winslow ]. Passamos de um mundo em que 6 a 10 minutos sem pulso significavam morte cerebral inevitável para um em que esse tempo pode ser estendido para 20 minutos [fonte: Winslow ]. Abordagens experimentais mais radicais prometem estender ainda mais a janela de ressuscitação (veja a barra lateral).

Ressuscitação . Essa é uma palavra importante. Porque, refrigeradas ou não, as patentes sem pulso, respiração ou circulação estão mortas de uma maneira que acionará a maioria das ordens de Não Ressuscitar.

Então o que está acontecendo aqui? Como alguns graus de temperatura corporal reduzida medem a diferença entre ruim e muito, muito pior? Para entender isso, precisamos ver o que acontece quando seu coração desliga.

Pensando bem, quem precisa de sangue?

Recentemente, os cirurgiões começaram a experimentar um procedimento hipotérmico mais radical envolvendo pacientes de emergência com ferimentos traumáticos a bala, que afasta ainda mais a linha que divide a vida e a morte. A técnica envolve a substituição do sangue da vítima por água salgada congelante, induzindo a morte clínica (sem atividade cardíaca ou cerebral) por várias horas. A abordagem dá aos cirurgiões tempo suficiente para reparar danos catastróficos que, de outra forma, seriam impossíveis de consertar [fonte: Murphy ].

Our organs experience significant injuries not only when oxygen-supplying blood flow is curtailed, but also when it suddenly returns. Mitigating the neurological effects of this ischemia-reperfusion injury (aka post-cardiac arrest syndrome) is one of therapeutic hypothermia's primary applications [source: Delfin].

When blood and oxygen flow to the brain cease, a cascade of biochemical events kicks off, one that can continue to destroy brain cells for hours or days after circulation is restored [source: Delfin]. One of the most pivotal aspects of this process concerns mitochondria, the vital, sausage-shaped organelles that power our cells.

Sem oxigênio, os processos normais de energia das mitocôndrias falham e as células mudam para a respiração anaeróbica. Isso faz com que o ácido lático se acumule, os mecanismos essenciais sejam desligados e o cálcio se acumule dentro da célula. O excesso de cálcio resultante provoca a descarga do neurotransmissor glutamato , que excita as células cerebrais, provocando uma demanda mais urgente por oxigênio inexistente e desencadeando uma série de substâncias químicas nocivas, incluindo radicais livres altamente reativos [fontes: Deckard e Ebright ; Delfim; Manual Merck ].

Enquanto isso, as paredes celulares perdem a integridade e deixam entrar substâncias nocivas adicionais, incluindo mais cálcio, além de sódio, o que causa inflamação ( edema ). Superadas, as mitocôndrias morrem e se decompõem, liberando toxinas e outras substâncias químicas que podem desencadear a apoptose. Se a célula chutar o balde, ela libera glutamato e toxinas em seus arredores, excitando os neurônios próximos. O sistema imunológico despacha neutrófilos e macrófagos para varrer as células mortas, iniciando uma reação em cadeia ao produzir radicais livres que danificam ainda mais as células, aprofundando a resposta inflamatória, agravando o inchaço cerebral e causando mais lesões neurológicas. Enquanto isso, a combinação de isquemia, inchaço e pressão faz com que a barreira hematoencefálica protetora fique mais permeável [fontes:Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ].

Essa é a má notícia. A pior notícia é que, quando a circulação é retomada, ela danifica ainda mais esses tecidos e células já enfraquecidos. Membranas celulares com vazamento e uma barreira hematoencefálica desestabilizada significam mais edema cerebral à medida que os glóbulos brancos recém-liberados se acumulam no cérebro e, provocados pelo tecido danificado, liberam uma horda de fatores inflamatórios e radicais livres. Enquanto isso, a coagulação do sangue e a formação de microcoágulos podem bloquear o fluxo sanguíneo, causando isquemia localizada. A atividade convulsiva pode influenciar ainda mais o curso de tais complicações [fonte: Delfin].

Esta é, claro, uma visão geral muito simplificada, mas revela os mecanismos prejudiciais que a hipotermia terapêutica ajuda a desligar.

Fazendo a mudança para O2

Alguns bilhões de anos atrás, alguns organismos ancestrais corajosos começaram a encontrar maneiras de fazer uso de um veneno nocivo que se acumulava na atmosfera. A toxina, conhecida como oxigênio, valia o esforço, porque queimava combustível de quatro a cinco vezes mais eficientemente do que a respiração anaeróbica [fonte: Hsia et al. ]. Embora nossas células mantenham vias que possibilitam a respiração anaeróbica, por curtos períodos e a um custo, os humanos são aeróbios obrigatórios , obrigados a consumir oxigênio para viver.

Na seção anterior, descrevemos os tumultos e saques bioquímicos que varrem as células do cérebro quando falta oxigênio e as lesões adicionais que se acumulam após o retorno do fluxo sanguíneo. Também identificamos uma galeria de encrenqueiros desonestos: mitocôndrias famintas, eletrólitos errantes , enzimas destrutivas, morte celular programada, excitabilidade de neurônios descontrolados, inflamação indesejada e coagulação mal cronometrada.

A hipotermia terapêutica atenua a força de todos esses fatores. Em primeiro lugar, diminui a taxa metabólica cerebral, reduzindo assim a demanda de oxigênio pelas células cerebrais e evitando o colapso mitocondrial [fontes: Adler et al. ; Delfim; Gibson e Andrews ; Winslow ]. Ao estabilizar a liberação de glutamato, ele também freou a excitação celular que aumenta o dano [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ; Delfim; Manual Merck ]. O TH também reforça a barreira hematoencefálica, tornando os pequenos vasos sanguíneos chamados arteríolas menos permeáveis ​​[fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ].

Você se lembra de como os níveis descontrolados de cálcio geralmente destruíam as células cerebrais e desencadeavam uma reação em cadeia autoalimentada? A hipotermia também acalma isso, reduzindo assim a taxa de danos nas mitocôndrias, morte celular e tudo o que normalmente se segue, incluindo a produção destrutiva de radicais livres e inflamação cerebral [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ; Delfim; Gibson e Andrews ; Manual Merck ]. O TH também reduz a resposta inflamatória ao reprimir a liberação de proteínas de sinalização celular chamadas citocinas , que podem contribuir para a coagulação, ruptura dos vasos sanguíneos e morte celular [fontes: Adler et al. ; Delfim; Gibson e Andrews ; Manual Merck]. Finalmente, estudos mostraram que a hipotermia terapêutica reduz a atividade convulsiva, um fator importante que governa as chances de recuperação neurológica positiva [fonte: Gibson e Andrews ].

Mas não dê o mergulho polar ainda. Existem boas razões para nossos corpos tentarem manter uma temperatura constante. Mais ao ponto, a hipotermia terapêutica vem com uma série de efeitos colaterais que podem ocorrer durante os estágios de resfriamento, manutenção e reaquecimento do processo. Estes podem incluir tremores, problemas cardiovasculares, problemas leves de coagulação, problemas com glicose no sangue, desequilíbrios eletrolíticos e, raramente, pneumonia [fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ]. Durante o aquecimento, o paciente pode apresentar um aumento da pressão intracraniana e, ocasionalmente (e um tanto ironicamente), hipertermia (temperatura corporal elevada) [fonte: Adler et al. ].

Consequentemente, o HT requer monitoramento cuidadoso de uma variedade de sinais vitais durante o procedimento e a recuperação. Vamos dar uma olhada mais de perto no procedimento real da hipotermia terapêutica para ver como isso acontece.

A hipotermia terapêutica requer o equilíbrio de um relógio contra os limites de quão rápido um corpo pode ser resfriado ou aquecido com segurança. Durante o procedimento, o paciente é levado à temperatura alvo rapidamente, mantido na faixa desejada sem flutuações e reaquecido lentamente e de forma constante. Essas três etapas definem as três fases da hipotermia terapêutica: indução , manutenção e reaquecimento . Embora a duração ideal da hipotermia permaneça desconhecida, o procedimento padrão não dura mais de 24 horas [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ].

Para preparar o paciente para o resfriamento, os médicos aumentam a sedação e observam se há tremores. O tremor, a tentativa do corpo de manter a temperatura adequada, aumenta a atividade metabólica, aumenta o consumo de oxigênio e aumenta o calor do corpo, de modo que os médicos o bloqueiam com um paralítico [fonte: Deckard and Ebright ].

Durante todo o processo, os médicos podem usar uma das várias tecnologias de resfriamento. Durante a fase de resfriamento, bolsas de gelo colocadas ao redor das axilas, peito, virilha e laterais do pescoço oferecem uma solução barata, mas podem causar temperaturas altas e baixas indesejáveis ​​e requerem muita atenção [fontes: Adler at al. ; Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ]. Opções mais invasivas, como infusões intravenosas rápidas de solução salina gelada ou cateteres de resfriamento, oferecem melhor controle de temperatura, mas trazem riscos próprios [fontes: Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ].

Se a fase de indução não for tratada adequadamente, os pacientes podem desenvolver arritmias, incluindo bradicardia (frequência cardíaca muito baixa), bloqueios atrioventriculares (atrasos no sinal elétrico entre os átrios e ventrículos) e fibrilação atrial e ventricular [fonte: Deckard and Ebright ] .

Durante a fase de manutenção, o resfriamento pode ser feito de forma não invasiva, colocando o paciente entre cobertores especiais de água fria ou ar frio forçado, ou envolvendo seu tronco, costas e coxas em almofadas revestidas de hidrogel que circulam água com temperatura controlada. Os médicos também podem continuar o resfriamento do núcleo usando um cateter [fonte: Adler at al. ; Deckard e Ebright ; Gibson e Andrews ; Central de Ressuscitação ].

Essa fase também corre o risco de arritmias se não for tratada adequadamente. O problema envolve eletrólitos (potássio, magnésio, cálcio e fosfato), que entram e saem das células durante as mudanças de temperatura e criam desequilíbrios prejudiciais. Os médicos lidam com esse problema por meio da reposição de eletrólitos e monitoramento cuidadoso durante a fase de manutenção [fontes: Deckard e Ebright ; Delfim; Kuchik ].

Durante o reaquecimento, a temperatura do paciente é elevada rapidamente – cerca de 0,27 a 0,90 F (0,15 a 0,50 C) por hora [fontes: Adler et al. ; Deckard e Ebright ]. Se empregar almofadas de resfriamento, os médicos podem aumentar gradualmente a temperatura da água até que a temperatura do corpo fique em normotermia baixa por uma hora. Durante ou logo após esse período, dependendo dos métodos usados, os médicos descontinuarão os medicamentos paralíticos e sedativos [fonte: Adler at al. ]

Em todas as fases, a equipe monitora cuidadosamente a temperatura corporal central, os níveis de fluidos e outros indicadores-chave. Depois, a recuperação requer cuidados extensivos de enfermagem e gerenciamento em uma unidade de terapia intensiva (UTI). Quanto tempo varia, mas espere uma estadia de cerca de quatro dias a uma semana [fonte: Delfin].

Em outras palavras, a hipotermia terapêutica não é simples nem barata, mas, com sorte, será uma recepção gelada que você ficará grato por ter recebido [fontes: Adler at al. ; Deckard e Ebright ].

Nota do autor: Como funciona a hipotermia terapêutica

O assunto da hipotermia terapêutica é um assunto próximo ao meu coração. No início da década de 1960, um membro próximo da família foi salvo de uma hemorragia cerebral ao ser "colocado no gelo" por especialistas em um hospital de pesquisa local. Era cedo para tais tratamentos, e a intervenção demorou a chegar. De fato, os médicos da época deram ao paciente chances muito baixas, da ordem de 1 em 10.000 contra a sobrevivência. Graças à hipotermia terapêutica, ele superou essas probabilidades e ainda está conosco hoje.

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