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Arrêt cardiaque Nouveautés thérapeutiques : Epo et ciclosporine Alain Cariou Pôle Réanimations Urgences : Hôpital Cochin Université Paris Descartes INSERM U970

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Arrêt cardiaque

Nouveautés thérapeutiques :

Epo et ciclosporine

Alain Cariou Pôle Réanimations – Urgences : Hôpital Cochin

Université Paris Descartes – INSERM U970

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ARRET CARDIAQUE :

1 VIE = 3 GESTES

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Cardiac arrest management: hope and fears

Comparison of published VF OHCA survival percentages in various US cities before (white bars) and after (black bars) an EMS–based early defibrillation program was instituted

New cases/yr in the US

Thurman D et al. JAMA 1999 Engdahl et al. Resuscitation 2002

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Pre-hospital period

Post-resuscitation:

Post-cardiac arrest shock

Brain damages

≈ 30.000 SCA/yrs

60% CPR

15-20% ROSC…

…and ICU admission

3-5% survivors

3% no or minor sequel

Outcome of cardiac arrest victims

Long-term

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Immediate

Early

Intermediate

Recovery

Rehabilitation

Phase ROSC

20 min

6-12 hours

72 hours

Discharge

Post-cardiac arrest disease

ILCOR Consensus Statement

Post-cardiac arrest disease

Post-CA myocardial dysfunction

Systemic ischemia-

reperfusion

Treatment targets

Post-anoxic brain injury

Persistent precipitating

pathology

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Spectre des conséquences neurologiques après arrêt cardiaque

Temps

Eveil / Conscience

Conscience Eveil

Coma

Mort cérébrale

EV persistant EV permanent

Séquelles majeures

ECM ECM permanent

Adapté de Stevens RD et al. Crit Care Med 2006

Conscience normale

Arrêt

cardiaque

?

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134

(34)113

(31)

137

(34)

86

(22)81

(23)

102

(25)

169

(43)163

(46)

167

(41)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2000-2003 2004-2006 2007-2009

Deaths to neurological injury

Deaths related to post cardiac

arrest shock

Survivors

ICU mortality after cardiac arrest: the relative contribution of shock and brain injury in a large cohort Lemiale V, Dumas F, Mongardon N, Giovanetti O, Charpentier J, Chiche JD, Carli P, Mira JP, Nolan J, Cariou A.

Submitted

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Time-course of brain injury caused by transient

cardiac arrest

Stop cerebral circulation

Depletion in neuronal O2 stores Loss of consciousness

20 secondes

No Flow

Low Flow

ROSC Reoxygenation-induced reactions

Reperfusion

Free radical trigerred injury & excito-toxicity: • lipid peroxydation • primary necrosis • apoptosis

4-6 minutes

Complete loss of in brain glucose and ATP stores

Neuronal membrane and pumps dysfunction: • influx of calcium • lactate acidosis • glutamate release • free fatty acids occurrence • oxydative stress • inflammatory response

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Polderman K et al. Crit Care Med 2005

First minutes First hours First days First weeks

Ion homeostasis / neuroexcitotoxic cascade

Free radical production / reperfusion injury

Coagulation activation / microthrombi

Apoptosis

Permeability of the BBB / oedema / cellular mb permeability

Mitochondrial injury - dysfunction

Inflammatory response

Cerebral thermopooling

Time-course of injury mechanisms after CA

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Neuroprotection after cardiac arrest: what’s new?

• Calcium channel antagonists

• NMDA receptor antagonists

• Dexanabinol

• Lubeluzole (Nitrous oxide modulator)

• CDP-choline

• Tirilizad (free radical scavenger)

• Anti-ICAM-1 antibody

• GM-1 ganglioside

• Clomethiazole

• Fosphenytoin

• Piracetam

Erythropoietin Ciclosporine

?

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NEJM 2009

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Piot C et al. NEJM 2008

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Myocardial Reperfusion Injury Yellon DM, Hausenloy DJ. N Engl J Med 2007

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Brain injury: secondary injury cascade Cook AM et al. Exp Opinion Drug Safety 2009

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Neuroprotection after cardiac arrest: what’s new?

• Calcium channel antagonists

• NMDA receptor antagonists

• Dexanabinol

• Lubeluzole (Nitrous oxide modulator)

• CDP-choline

• Tirilizad (free radical scavenger)

• Anti-ICAM-1 antibody

• GM-1 ganglioside

• Clomethiazole

• Fosphenytoin

• Piracetam

Erythropoietin Ciclosporine

?

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Paul Carnot (1869-1957)

« Sur l’activité hémopoïétique du sérum au cours de la régénération du sang »

C R Acad Sci Paris 1906; 143: 432-435

« A humoral factor regulates the red blood cell production (…) »

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Antiapoptotic

Antioxidant

Glutamate-inhibitor

Anti-inflammatory

Neurotrophic

Stem cell–modulatory

Angiogenic

Potential mechanisms of Epo cytoprotection

Clinical effects?

-

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Infarct size (cardiac magnetic resonance)

Najjar SS et al. JAMA 2011

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Epo ? Epo-R ?

Epo and the Epo-receptor (Epo-R) are expressed

constitutively in neurons

Chong. J Neurosc Res 2003; 71:659-669

Epo Epo-R

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Spandou et al. Brain Res 2004

Hypoxia–ischemia only marginally affected EPO expression

In contrast, EPOR was dramatically upregulated within 24 h after hypoxia–ischemia

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Erythropoietin and the hypoxic brain

Marti et al. J Exp Biol 2004

EPO EPO receptor

Rodents Humans Rodents Humans

Cell types In vitro In vivo In vitro In vivo In vitro In vivo In vitro In vivo

Neurones + + - + + + + +

Astrocytes + + + + + + + +

Microglial cells NA NA - NA NA NA + NA

Oligodendrocytes + NA - NA + NA - NA

Endothelial cells - ? NA ? + + + +

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Brines et al. PNAS 2000

Systemic administration of rhEpo

attenuates injury after blunt trauma or

cerebral artery occlusion

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Erythropoïetine : perspectives en réanimation

SRLF 2005

Contrôles Ischémie

Epo post

Ischémie

Epo pré

Ischémie

Junk et al. PNAS 2002

ERG

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Maiese et al. JAMA 2005

Experimental models with EPO

Clinical condition Animal Function

Neurones Cerebral ischemia Rat, mouse,

gerbil Neuronal survival increased, learning ability improved; ischemic tolerance developed

Retinal ischemia Rat, mouse Photoreceptor and retinal ganglion cell apoptosis decreased

Spinal cord injury Rat Motor neuronal apoptosis and inflammation decreased; neuronal function improved

Subarachnoid hemorrhage Rabbit Neuronal function and blood flow Improved

Peripheral nerve injury Rat Spinal neuronal apoptosis decreased; neuronal myelin repair fostered

Oxidative stress injury Rat DNA fragmentation, PS exposure, free radical production, and caspase activity decreased

Glutamate toxicity Rat Glutamate release decreased; neuronal survival increased

Development and maturation

Mouse Apoptosis decreased; neuronal progenitor stem cell number increased

Microglia Cerebral inflammation Rat Cellular inflammation decreased; cytokine release diminished

Vascular cells

Oxidative stress injury

Rat DNA fragmentation, PS exposure, free radical production, and caspase activity decreased; EC survival increased

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EPO: Different actions

antiapoptotic

antioxidant

glutamate-inhibitor

anti-inflammatory

neurotrophic

stem cell–modulatory

angiogenic

?

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Epo : perspectives thérapeutiques

en neuroprotection

Souffrance cérébrale néo-natale

Traumatisme

Médullaire

Cérébral

Hémorragie méningée

Pathologies neuro-dégénératives

Ischémie-reperfusion

Focale : accident ischémique

Globale : arrêt cardiaque réanimé

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“In OHCA patients treated by Epo and hypothermia, we observed a high survival rate with no or minor cerebral sequels but we observed potential hematological side effects. Future efficacy studies of Epo in OHCA patients should pay a particular attention to these events.”

Epo-ACR 02

Early high-dose erythropoietin therapy and

hypothermia after out-of-hospital cardiac arrest:

a matched control study Cariou et al. Resuscitation 2008

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Essai Epo-ACR-02 : Dessin

Évaluation par

médecin indépendant

Score CPC

Groupe contrôle

Groupe interventionnel À 12h d’intervalle

Durée de participation d’un patient : 60 jours

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Essai Epo-ACR-02 : Calendrier & état d’avancement

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Erythropoïetine : perspectives en réanimation

SRLF 2005