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Hyperbaric oxygen therapy mobilized circulating stem cells and improved delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning with up-regulation of brain-derived neurotrophic factor - 24/03/21

Doi : 10.1016/j.ajem.2021.01.021 
Lina Zhang a, 1, Qing Sun a, b, 1, Qun Xin c, 1, Jiangnan Qin d, Lu Zhang b, Di Wu b, Guangkai Gao b, , Yujun Xia a,
a Department of Special Medicine, School of Basic Medicine, Qingdao University, Qingdao 266071, Shandong, China 
b Department of Military and Special Medicine, No.971 Hospital of The People's Liberation Army Navy, Qingdao 266071, Shandong, China 
c Department of General Surgery, No.971 Hospital of The People's Liberation Army Navy, Qingdao 266071, Shandong, China 
d Department of Clinical Laboratory, Weifang People's Hospital, Weifang 261000, Shandong, China 

Corresponding authors.

Abstract

Background

Delayed encephalopathy (DE) is the most severe complication after acute carbon monoxide (CO) poisoning, which seriously affects the outcome of patients and leads to a high disability rate. Prior studies have shown that hyperbaric oxygen (HBO2) therapy is therapeutic for DE due to reducing immune-mediated neuropathology and thus improving cognitive performance.

Methods

In our present perspective study, five DE patients were treated regularly with HBO2 therapy. The mini-mental state examination (MMSE) and Barthel index (BI) were intermittently collected during their hospitalization for mental and physical status evaluation, the peripheral bloods were serially sampled to determine the concentration changes of circulating stem cells, as well as corresponding BDNF and neural markers.

Results

MMSE and BI showed series of improvements after multiple HBO2 therapies. The CD34+/CD90+ and CD34+/CD133+ dual positive cells, which were categorized as circulating stem cells, were observed an overall up-regulation since the beginning of the DE onset upon the application of HBO2 therapy. Characteristic neurotrophin BDNF, neural markers such as nestin and synaptophysin (SYP) were also up-regulated after exposure of HBO2.

Conclusion

The application of HBO2 therapy is of significance in improving the cognition of DE patients, along with mobilized circulating stem cells. We primarily infer that the CD34+/CD90+ and CD34+/CD133+ cells were mobilized by HBO2 exposure and have played a positive role in cognition improvement on DE patients by up-regulation of BDNF, nestin and SYP. The altering amount of circulating stem cells mobilized in peripheral blood could be a potential marker on predicting the outcome of DE.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Acute carbon monoxide poisoning, Delayed encephalopathy, Hyperbaric oxygen therapy, Stem cells, Brain-derived neurotrophic factor, Cognition

Abbreviations : Delayed encephalopathy, carbon monoxide, hyperbaric oxygen, mini-mental state examination, Barthel index, Synaptophysin


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