Biological Interventions to Improve Cognition in Children with Sickle Cell Disease

Washington University, Saint Louis MO

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

ABSTRACT    Children with sickle cell disease (SCD) experience widespread cognitive deficits along with numerous other  medical consequences including stroke, acute chest syndrome, pulmonary hypertension, chronic kidney  disease, and premature death. Although it is clear that molecule changes within the sickled cell greatly  reduces the oxygen-­carrying capacity of the blood, our understanding of SCD pathophysiology is  inadequate. Therefore, the specific mechanisms by which cognitive deficits occur are not yet fully  understood. Currently, there are no biological interventions aimed at improving cognition in children with  SCD. There are, however, biological interventions that improve health and disease outcomes in SCD. Blood  transfusion is an intervention that is an essential and life-­saving component of clinical care in SCD and is  the major focus of preventing incidence and recurrence of cerebral vascular accidents such as stroke and  silent infarct. Blood transfusion increases oxygen carrying capacity, replaces rigid, sickle-­shaped red blood  cells with normal cells, and restores blood flow. Another biological intervention is hydroxyurea therapy,  which is a commonly used disease modifying treatment for SCD that increases overall blood flow through its  ability to boost levels of fetal hemoglobin. Because blood transfusion and hydroxyurea therapy increase the  availability of oxygen rich blood in the body, including the metabolically active brain, this project proposes  that the blood transfusion and hydroxyurea therapy are interventions through which improvements in  cognition could be achieved for children with SCD. In the proposed project, we will first test cognition in a  cohort of children with SCD at two time points, after a blood transfusion and 4 ? 6 weeks later before their  next transfusion. This methodology will allow us to determine if cognition worsens the farther away children  are from the oxygen improving transfusion. Results will be compared to a cohort of children receiving  hydroxyurea therapy (hydroxyurea group) and to a group of children not receiving transfusion or  hydroxyurea (control group). We will relate findings to blood biomarkers of SCD. Given that after transfusion  (high oxygen delivery) there is a recent increased availability of oxygen rich blood to the brain, we  hypothesize that the transfusion group will have improved cognition compared to the hydroxyurea group  and control group. We further hypothesize that because hydroxyurea improves blood flow, the hydroxyurea  group will have improved cognition compared to the control group. The findings will have important  implications for functional and academic outcomes for children with SCD and will provide information that  could influence the development of future treatment options tailored to the specific cognitive and clinical  needs of this population struggling with SCD.