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Effect of Acute Hypoxia Exposure on the Availability of A1 Adenosine Receptors and Perfusion in the Human Brain

Michno, M. und Schmitz, J. und Foerges, AL und Beer, S. und Jordan, J. und Neumaier, B. und Drzezga, A. und Aeschbach, D. und Bauer, A. und Tank, J. und Weis, H. und Elmenhorst, E.-M. und Elmenhorst, D. (2025) Effect of Acute Hypoxia Exposure on the Availability of A1 Adenosine Receptors and Perfusion in the Human Brain. Journal of Nuclear Medicine, 66 (1), Seiten 142-149. Society of Nuclear Medicine Inc.. doi: 10.2967/jnumed.124.268455. ISSN 0161-5505.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.2967/jnumed.124.268455

Kurzfassung

In animal studies it has been observed that the inhibitory neuromodulator adenosine is released into the cerebral interstitial space during hypoxic challenges. Adenosine’s actions on the A1 adenosine receptor (A1AR) protect the brain from oxygen deprivation and overexertion through adjustments in cerebral blood flow, metabolism, and electric activity. Methods: Using 8-cyclopentyl-3-(3-[18F]fluoropropyl)-1-propylxanthine ([18F]CPFPX), a PET tracer for the A1AR, we tested the hypothesis that hypoxia-induced adenosine release reduces A1AR availability in the human brain. Furthermore, we investigated whether this response is associated with altered brain perfusion and psychomotor vigilance. Ten healthy volunteers completed a 110-min bolus–plus–constant-infusion [18F]CPFPX PET/MRI hybrid experiment including a 30-min interval of normobaric hypoxia with peripheral oxygen saturation between 70% and 75%. We obtained blood samples to calculate metabolite-corrected steady-state A1AR distribution volumes and measured gray matter brain perfusion via arterial spin labeling in high temporal resolution. A 3-min psychomotor vigilance test was conducted every 10 min, and heart rate and peripheral blood oxygen saturation were continuously measured. Results: In all 7 examined brain regions, hypoxia reduced A1AR availability significantly (e.g., frontal lobe, 13.5%; P = 0.0144) whereas gray matter brain perfusion increased (e.g., frontal lobe, 42.5%; P = 0.0007). Heart rate increased by 19% (P = 0.0039). Mean reaction speed decreased by 4.3% (P = 0.0021). Conclusion: Our study is the first, to our knowledge, to demonstrate that acute hypoxia, corresponding to a mean altitude of 5,500 m (18,000 ft), reduces A1AR availability in the human brain. The finding is consistent with hypoxia-induced cerebral adenosine release leading to increased A1AR occupancy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211108/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Effect of Acute Hypoxia Exposure on the Availability of A1 Adenosine Receptors and Perfusion in the Human Brain
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Michno, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitz, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Foerges, ALNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beer, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jordan, J.Jens.Jordan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4518-0706NICHT SPEZIFIZIERT
Neumaier, B.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drzezga, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aeschbach, D.daniel.aeschbach (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tank, J.Jens.Tank (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5672-1187NICHT SPEZIFIZIERT
Weis, H.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Elmenhorst, E.-M.eva-maria.elmenhorst (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0336-6705NICHT SPEZIFIZIERT
Elmenhorst, D.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2025
Erschienen in:Journal of Nuclear Medicine
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:66
DOI:10.2967/jnumed.124.268455
Seitenbereich:Seiten 142-149
Verlag:Society of Nuclear Medicine Inc.
ISSN:0161-5505
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hypoxia, adenosine receptors, A1AR, [18F]CPFPX, PET, ASL
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Faktor Mensch
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Schlaf und Humanfaktoren
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Leitungsbereich ME
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Hinterlegt von: Sender, Alina
Hinterlegt am:13 Jan 2025 14:14
Letzte Änderung:13 Jan 2025 14:14

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