Ocena zmian składu biochemicznego mózgu u wspinaczy wysokogórskich w technice protonowej spektroskopii rezonansu magnetycznego (1HMRS) – badanie pilotażowe

• Autorzy: Urbanik Andrzej , Guz Wiesław , Guła Przemysław , Brożyna Maciej , Ostrogórska Monika

Warianty tytułu

Evaluation of changes in the biochemical composition of the brain in mountain climbers using the technique of proton magnetic resonance spectroscopy (1HMRS) – a pilot study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z problemów ściśle związanych ze wspinaczką wysokogórską jest choroba wysokościowa. Celem pracy było określenie zmian metabolicznych, jakie zachodzą w mózgu w warunkach hipoksji hiperbarycznej u wspinaczy wysokogórskich z wykorzystaniem techniki protonowej spektroskopii rezonansu magnetycznego (1HMRS). W badaniu wzięło udział 13 wspinaczy z dwóch wypraw wysokogórskich (na Mount Everest i Aconcaguę) oraz 31 ochotników tworzących grupę kontrolną. Do analizy włączono stężenia substancji biochemicznych z wybranych lokalizacji mózgu: płaty czołowe i płaty potyliczne obustronnie. U wspinaczy wysokogórskich stwierdzono istotnie statystyczne wyższe stężenia Lac/Cr, Lip/Cr oraz istotnie statystyczne niższe stężenia NAA/Cr w mózgu w stosunku do grupy kontrolnej. Bezpośrednio po pobycie na dużych wysokościach, u wspinaczy zaobserwowano istotne statystycznie wyższe stężenia Cho/Cr i Glx/Cr oraz istotne statystycznie niższe stężenie NAA/Cr. Na podstawie przeprowadzonego badania stwierdzono, że przebywanie na dużych wysokościach powoduje zmiany metaboliczne mózgu widoczne w technice 1HMRS.

EN

One of the problems closely related to high-altitude climbing is altitude sickness. The aim of the study was to determine the metabolic changes that occur in the brain under hyperbaric hypoxia in mountain using proton magnetic resonance spectroscopy (1HMRS). The study involved 13 climbers from 2 high-altitude expeditions (to Mount Everest and Aconcagua) and 31 volunteers who formed the control group. Biochemical concentrations from the selected brain locations were included in the analysis: frontal lobes and occipital lobes bilaterally. Statistically higher concentrations of Lac/Cr, Lip/Cr and statistically significantly lower concentrations of NAA/Cr in the brain were found in high-mountain climbers compared to the control group. Immediately after staying at high altitudes, climbers showed statistically significant higher concentrations of Cho/Cr and Glx/Cr, and statistically significantly lower NAA/ Cr concentrations. Based on the study, it was found that staying at high altitudes causes metabolic changes in the brain visible in the 1HMRS technique.

Słowa kluczowe

PL

protonowa spektroskopia rezonansu magnetycznego; 1HMRS; skład biochemiczny mózgu; wspinacz wysokogórski

EN

proton magnetic resonance spectroscopy; 1HMRS; brain biochemistry; high mountain climber

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 12, nr 3
• Strony: 251--255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Urbanik Andrzej

• Katedra Radiologii, Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, ul. Botaniczna 3, 31-502 Kraków, tel. + 48 12 424 82 00

autor

Guz Wiesław

• Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, ul. Kopisto 2a, 35-959 Rzeszów

autor

Guła Przemysław

• Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, ul. Kopisto 2a, 35-959 Rzeszów

autor

Brożyna Maciej

• Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski, ul. Kopisto 2a, 35-959 Rzeszów

autor

Ostrogórska Monika

• Katedra Radiologii, Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, ul. Botaniczna 3, 31-502 Kraków, tel. + 48 12 424 82 00

Bibliografia

• 1. “National Geographic”, https://education.nationalgeographic.org/resource/altitude/ (accessed May 15, 2023).
• 2. “Your Hike Guide”, https://www.yourhikeguide.com/acute-mountain-sickness (accessed May 15, 2023).
• 3. T. Janus, J. Piechocki: Wybrane stany zagrożenia zdrowia i życia związane z przebywaniem na dużej wysokości, Anestezjologia i Ratownictwo, 10, 2016, 103–111.
• 4. L. Sokoloff: Metabolism of the central nervous system in vivo, [in:] J. Field, H.W. Magoun, V.E. Hall, Eds.: Handbook of physiology- -neurophysiology, Washington DC: American Physiological Society, 1960, 1843–1864.
• 5. C. Robert et al.: The 2018 Lake Louise Acute Mountain Sickness Score, High Alt Med. Biol , 19(1), 2018, 4–6.
• 6. M.H. Wilson, S. Newman, C.H. Imray: The cerebral effects of ascent to high altitudes, The Lancet Neurology, 8(2),2009, 175–191, doi: 10.1016/S1474-4422(09)70014-6.
• 7. P. Sherman, J. Sladky: Acute and Chronic Effects of Hypobaric Exposure upon the Brain, [in:] Into Space – A Journey of How Humans Adapt and Live in Microgravity, InTech, 2018. doi: 10.5772/intechopen.74231.
• 8. O. Appenzeller: Editorial Commentary High-altitude headache, 1994.
• 9. P.W. Hochachka, J.L. Rupert, C. Monge: Adaptation and conservation of physiological systems in the evolution of human hypoxia tolerance, 1999. [Online]. Available: www.elsevier.com/locate/cbpa.
• 10. P.W. Hochachka, C. Monge: Evolution of human hypoxia tolerance physiology.
• 11. C. Jeong et al.: Long-term genetic stability and a high-altitude East Asian origin for the peoples of the high valleys of the Himalayan arc, Proc Natl Acad Sci USA, 113(27), 2016, 7485–7490, doi: 10.1073/pnas.1520844113.
• 12. P. Brugger, M. Regard, T. Landis, O. Oelz: Hallucinatory experiences in extreme-altitude climbers, Neuropsychiatry Neuropsychol Behav Neurol, 12, 1999, 67–71.
• 13. J.H. Jeong, J.C. Kwon, J.H. Chin, S.J. Yoon, D.L. Na: Globus Pallidus Lesions Associated with High Mountain Climbing, J Korean Med Sci, 17(6), 2002, 861–863.
• 14. E. Garrido, A. Castelló, L. Ventura, A. Capdevila, F.A. Rodriguez: Cortical Atrophy and Other Brain Magnetic Resonance Imaging (MR1) Changes After Extremely High-Altitude Climbs Without Oxygen.
• 15. M. Anooshiravani, L. Dumont, C. Mardirosoff, G. Soto-Debeuf, J. Delavelle: Brain magnetic resonance imaging (MRI) and neurological changes after a single high altitude climb, Med Sci Sports Exerc, 31(7), 1999, 969–972.
• 16. A.N. Issa, N.M. Herman, R.J. Wentz, B.J. Taylor, D.C. Summerfield, B.D. Johnson: Association of Cognitive Performance with Time at Altitude, Sleep Quality, and Acute Mountain Sickness Symptoms, Wilderness Environ Med, 27(3), 2016, 371–378, doi: 10.1016/j.wem.2016.04.008.
• 17. T.M. Merz et al.: Cognitive performance in high-altitude climbers: A comparative study of saccadic eye movements and neuropsychological tests, Eur J Appl Physiol, 113(8), 2013, 2025–2037, doi: 10.1007/s00421-013-2635-6.
• 18. N. Fayed, P.J. Modrego, H. Morales: Evidence of brain damage after high-altitude climbing by means of magnetic resonance imaging, American Journal of Medicine, 119(2), 2006, 168.e1-168. e6, doi: 10.1016/j.amjmed.2005.07.062.
• 19. N. Fayed, L. Diaz, J. Dávila, J. Medrano: Hematological indices, mountain sickness and MRI brain abnormalities in professional and amateur mountain climbers after altitude exposure, Neurol Res, 32(2), 2010, 144–147, doi: 10.1179/174313209X414551.
• 20. J. ping Zhao, R. Zhang, Q. Yu, J. xing Zhang: Characteristics of EEG activity during high altitude hypoxia and lowland reoxygenation, Brain Res, 1648, 2016, 243–249, Oct., doi: 10.1016/j.brainres. 2016.07.013.
• 21. D.S. Atkinson Jr., B. Abou-Khalil, P.D. Charles, L. Welch: Midsagittal corpus callosum area, intelligence, and language dominance in epilepsy, J Neuroimaging, 6(4), 1996, 235–239, doi: 10.1111/jon199664235.
• 22. P.W. Hochachka et al.: Effects on regional brain metabolism of high-altitude hypoxia: a study of six US marines Effects on regional brain metabolism of high-altitude hyp-oxia: a study of six US marines, 1999.
• 23. D.M. Bailey, P. Bärtsch, M. Knauth, R.W. Baumgartner: Emerging concepts in acute mountain sickness and high-altitude cerebral edema: from the molecular to the morphological, Cellular and Molecular Life Sciences, 66(22), 2009, 3583–3594, doi: 10.1007/s00018-009-0145-9.
• 24. B.M. Kious, D.G. Kondo, P.F. Renshaw: Living High and Feeling Low: Altitude, Suicide, and Depression, Harv Rev Psychiatry, 26(2), 2018, 43–56, doi: 10.1097/hrp.0000000000000158.
• 25. M. Cichocka, A. Urbanik: Widmo protonowej spektroskopii rezonansu magnetycznego (1H MRS) mózgu dorosłego człowieka, Inżynier i Fizyk Medyczny, 6(3), 2017, 193–196.
• 26. H. Zhu, P.B. Barker: MR spectroscopy and spectroscopic imaging of the brain, Methods Mol Biol, 711, 2011, 203–226, doi: 10.1007/978-1-61737-992-5_9.
• 27. A. Prescot et al.: Effect of moderate altitude on human cerebral metabolite levels: A preliminary, multi-site, proton magnetic resonance spectroscopy investigation, Psychiatry Res Neuroimaging, 314, 2021, doi: 10.1016/j.pscychresns.2021.111314.
• 28. R. Kreis, E. Arcinue, T. Ernst, T.K. Shonk, R. Flores, B.D. Ross: Hypoxic encephalopathy after near-drowning studied by quantitative 1H-magnetic resonance spectroscopy, J Clin Invest, 97(5), 1996, 1142–1154.
• 29. D.J. Dubowitz, S. Bluml, E. Arcinue, R.B. Dietrich: MR of hypoxic encephalopathy in children after near drowning – correlation with quantitative proton MR spectroscopy and clinical outcome, American Journal of Neuroradiology, 19(9), 1998, 1617–1627.
• 30. R.E. Moon, R.J. Long: Drowning and near-drowning, Emerg Med. (N Y), 14, 2002, 377–386.
• 31. R.V. Rijn, M. Ariadne, J. van der Grond, L.S. de Vries, F. Groenendaal: Value of 1H-MRS using different echo times in neonates with cerebral hypoxia-ischemia, Pediatr Res, 49(3), 2001, 356–362.
• 32. L. Guo, D. Wang, G. Bo, H. Zhang, W. Tao, Y. Shi: Early identification of hypoxic-ischemic encephalopathy by combination of magnetic resonance (MR) imaging and proton MR spectroscopy, Exp Ther Med, 12(5), 2016, 2835–2842, doi: 10.3892/etm.2016.3740.
• 33. A.M. Lucke et al.: Early proton magnetic resonance spectroscopy during and after therapeutic hypothermia in perinatal hypoxic–ischemic encephalopathy, Pediatr Radiol, 49(7), 2019, 941–950, doi: 10.1007/s00247-019-04383-8.