Podání jednorázové dávky alfa-1 anti-trypsinu ke zmírnění poranění orgánů u pacientů podstupujících kardiochirurgický výkon

3 Pozadí Použití kardiopulmonálního bypassu (CPB) během kardiochirurgie vyvolává generalizovaný syndrom nespecifické systémové zánětlivé odpovědi (SIRS) a následnou aktivaci cytokinových, komplementových a koagulačno-fibrinolytických kaskád (1). Přibližně u 11 % pacientů se může SIRS zhoršit na závažné multiorgánové selhání (MOF), což má za následek úmrtnost 40–98 %.

Pro zmírnění účinků SIRS se doporučuje modulace zánětu intraoperačním podáváním protizánětlivých látek. Pokusy se následně zaměřily na aprotinin, který inhibuje proteázy, které jsou klíčovými mediátory v komplementovém, koagulačním a fibrinolytickém systému. Související protizánětlivé vlastnosti aprotininu zahrnují inhibici krevních destiček, neutrofilů a aktivaci kalikreinu. Snížení krevních ztrát a snížení potřeby alogenních krevních transfuzí byly navrženy jako další mechanismy, kterými aprotinin omezuje zánětlivou odpověď (2). Užívání aprotininu při kardiochirurgických výkonech však bylo ukončeno po alarmujících výsledcích ve smyslu vyšší míry okluze bypassového štěpu a celkově horších pooperačních výsledků.

Mechanismus účinku AAT-1:

Podobně jako aprotinin je al-Antitrypsin (AAT) 52-kDa inhibitor cirkulující serinové proteázy klasifikovaný jako protein SERPIN. Kromě své schopnosti inhibovat serinové proteázy nashromážděné údaje naznačují, že AAT-1 má nezávislé protizánětlivé účinky a účinky na ochranu tkání (3). AAT-1 modifikuje zrání dendritických buněk a podporuje diferenciaci regulačních T-buněk, indukuje antagonistu receptoru interleukinu (IL)-1 a uvolňování IL-10, chrání různé typy buněk před buněčnou smrtí, inhibuje aktivity kaspáz-1 a -3 a inhibuje IL- 1 výroba a činnost (4). Na rozdíl od klasických imunosupresiv umožňuje AAT-1 neodrazitelné izolované reakce T-lymfocytů [5]. Tyto účinky byly opakovaně potvrzeny.

Na rozdíl od aprotininu se AAT-1 vyrábí z lidské plazmy a nemá silné prokoagulační vlastnosti.

AAT-1 v různých klinických podmínkách:

Hladiny cirkulujícího AAT-1 se během reakce akutní fáze zvyšují čtyřnásobně (3). Pacienti s nízkými hladinami cirkulujícího AAT-1 jsou vystaveni zvýšenému riziku destruktivních onemocnění plic, jater a pankreatu, zejména emfyzému (3). Preklinické a klinické studie prokázaly, že terapie AAT-1 u jedinců bez deficitu je bezpečná a může modifikovat progresi onemocnění u diabetu 1. a 2. typu, akutního infarktu myokardu, revmatoidní artritidy, zánětlivého onemocnění střev, cystické fibrózy, rejekce transplantátu, štěpu proti hostitelské nemoci a roztroušené skleróze (6-17, 32,33,37,38). Léčba AAT-1 následně pokročila od substituční terapie k potenciální léčbě širokého spektra zánětlivých a imunitně zprostředkovaných onemocnění. AAT-1 se také zdá být antibakteriální a inhibitor virových infekcí, jako je chřipka a virus lidské imunodeficience (HIV) (18).

Farmakokinetické údaje u člověka:

U pacientů s deficitem AAT-1 intravenózní podání AAT-1 v dávce 60 mg na kg tělesné hmotnosti udržuje plazmatické hladiny připomínající odpověď akutní fáze bezprostředně po podání a udržuje vhodnou hladinu sérového AAT nad ochranným prahem (50 mg /dl) týden poté (39).

Zdůvodnění dávkování AAT-1:

Na základě předchozích studií a klinické praxe je podávání vícenásobných intravenózních dávek 60 mg na kg tělesné hmotnosti AAT-1 bezpečné a je spojeno s nízkým výskytem benigních vedlejších účinků.

Na základě farmakokinetických studií (39) se plazmatické hladiny AAT-1 bezprostředně po podání této externí dávky podobají odpovědi akutní fáze. Předpokládá se 30% snížení plazmatických hladin AAT-1 s postupným návratem k předoperačním hladinám po ukončení CPB (40).

Rizika/přínos studie:

Byla prokázána úloha AAT-1 při zmírňování zánětlivé reakce. CPB je silný stimulátor zánětlivých kaskád a je spojen s krvácivými diatézami, koagulačními abnormalitami, což může vést k dysfunkci orgánů. Dosud nebylo zkoumáno podávání AAT-1 u pacientů podstupujících kardiochirurgický výkon s CPB. Lze předpokládat, že inherentní účinky AAT-1 mohou kompenzovat škodlivé účinky CPB. To může klinicky vést ke zlepšení zachování funkce orgánů, snížení pooperačního krvácení a zkrácení doby hospitalizace. Výhody jiných inhibitorů proteázy v odpovídajících podmínkách byly nedávno prokázány [41-43].

Jak bylo uvedeno výše, podávání AAT-1 v různých klinických podmínkách je považováno za bezpečné s nízkou mírou nežádoucích účinků (viz bod 6.1 – potenciální rizika).

4 Metody 4.1 Primární cíl

1. Zhodnotit účinnost a bezpečnost předoperačního podávání AAT-1 u pacientů podstupujících CABG s CPB.
2. Posoudí se pooperační krevní ztráta a funkce orgánů.

K dnešnímu dni neexistují žádná data týkající se účinků AAT-1 v nastavení CPB. Primárními cíli této studie je vyhodnotit protizánětlivé účinky, zachování orgánových funkcí (1-2) a snížení pooperačních krevních ztrát po podání AAT-1 u pacientů podstupujících kardiochirurgický výkon s CPB.

4.2 Určení způsobilosti studie 4.2.1 Kritéria pro zařazení

1. Pacienti muži/ženy ve věku 40-70 let.
2. Kandidáti na izolovanou CABG s CPB.
3. Vypočítaná logistická stratifikace rizika Euroscore 5 % nebo méně.
4. Podepsaný písemný informovaný souhlas pacienta.

4.2.2 Kritéria vyloučení

Současné podmínky včetně:

10. Abnormality koagulace 11. Těžké plicní onemocnění definované saturací krve kyslíkem 90 % nebo méně nebo FEV1 méně než 60 % předpokládané hodnoty.

12. Renální dysfunkce definovaná jako hladiny kreatininu v séru vyšší nebo rovné 1,8 mg %, 13. Abnormální jaterní testy 14. Nekontrolovaný diabetes mellitus, 15. Těžké onemocnění periferních cév 16. Předchozí cerebrovaskulární neurologická příhoda. 17. Abnormální funkce levé nebo pravé komory. 18. Léčba warfarinem nebo thienopyridinovou skupinou protidestičkových látek. 4.2.3 Kritéria odstoupení Pacienti si zachovají právo kdykoli během léčby bez předsudků odstoupit ze studie.

Je-li to z lékařského hlediska indikováno, hlavní zkoušející nebo chirurg má právo ukončit zařazování pacientů v kterékoli fázi studie.

Přerušení (nedokončení studie) bude zdokumentováno. Důvod přerušení bude zaznamenán.

Mezi možné příčiny, které mohou vést k přerušení, patří:

• Nežádoucí událost(y)
• Porušení protokolu
• Pacient odvolal souhlas
• Administrativní problémy 4.3 Zápis Před účastí v této studii získá zkoušející písemný souhlas s protokolem a informovaný souhlas od Etické komise (EK) a dalších místních regulačních organizací. Schválený formulář souhlasu bude jasně odrážet datum schválení ES.

Nezískání podepsaného a vlastnoručně datovaného informovaného souhlasu před zahájením procedury představuje porušení protokolu a následně podléhá hlášení EK.

4.4 Subjektový screening Pacienty, kteří jsou již naplánováni na izolovanou operaci CABG, osloví člen řešitelského týmu v předoperační čekací době (buď na Klinice kardiotorakální chirurgie, Klinice kardiologie nebo Interní kliniky). Cíl studie, postup a podnět každému potenciálnímu účastníkovi vysvětlí pracovník výzkumu. Souhlasící subjekty budou požádány o poskytnutí písemného souhlasu.

4.4.1 Randomizace Účastníci studie budou randomizováni tak, aby dostali buď jednu dávku AAT-1 60 mg na kg, nebo placebo.

4.4.2 Podávání zkušebních léků: Přípravu a dávkování AAT-1 provede nezaslepený lékárník. Lék bude naředěn těsně před podáním. Roztok placeba bude obsahovat lidský albumin, který se barvou a konzistencí podobá roztoku AAT-1. Lék bude podán 3-5 hodin před operací (kožní řez). Rychlost podávání léčiva nepřesáhne 0,04 ml na kg za minutu (přibližně 60-80 minut). Odpovídajícím způsobem budou monitorovány vitální funkce včetně krevního tlaku, tepové frekvence a tělesné teploty.

Pacienti, výzkumný personál, laboratorní personál a analytici dat zůstanou zaslepeni vůči identitě léčby od okamžiku randomizace až do uzamčení databáze. Odslepování dat bude zahájeno v případě nouze pacienta.

Randomizační seznam vypracuje lékárník, avšak bude zabezpečen a důvěrný až do doby odslepení.

4.4.3 Chirurgická technika V souladu s naší rutinní politikou budou k navození a udržení anestezie použity fentanylcitrát (20-50 mcg/kg), midazolam (2-3 mg) a isofluran (0,5-2 %).

Po standardní střední sternotomii bude následovat pořízení konduitů. Nasycovací dávka heparinu bude podána k dosažení kaolinem aktivovaného koagulačního času (ACT). Ascendentní aorta – kanylace pravé síně bude provedena k zahájení CPB a ACT bude monitorována po 480 sekundách nebo déle. Pro mimotělní oběh (kardiopulmonální bypass) bude použito standardní odstředivé čerpadlo a membránový oxygenátor. Kompatibilní se standardní technikou, zabrání se systémovému aktivnímu chlazení a teplota jádra pacienta zůstane v rozmezí 32 až 37˚C. Distální anastomózy budou provedeny během jediné aortální zkřížené svorky a krevní kardioplegické zástavy. Proximální anastomózy budou provedeny během zkřížené svorky aorty. Studený (10˚C) krevní kardioplegický roztok bude podáván v poměru 4:1. Kardioplegie bude dodána antegrádně přes kořen aorty s nebo bez dodatečného retrográdního podání přes koronární sinus. Po kardioplegické indukci (10 ml / kg) budou po dokončení každé distální anastomózy podávány intermitentní dávky (300 - 500 ml). Heparin bude po odvykání od CPB reverzován pomocí protaminsulfátu v poměru 1:1.

4.4.4 Sběr dat Předoperační údaje: Budou zaznamenány demografické, morfologické a klinické deskriptory včetně věku, pohlaví, indexu tělesné hmotnosti (BMI), komorbidity tělesného povrchu (BSA), stratifikace rizika Euroscore, léků atd. Předoperační laboratorní analýza bude zahrnovat kompletní krevní obraz, koagulační profil, sérové ​​hladiny kreatininu a clearance kreatininu, jaterní test a test arteriálních krevních plynů a sérologii na HIV, HCV, HBC. V souladu s naší rutinní politikou všichni pacienti podstoupí předoperační echokardiografii, koronarografii, rentgen hrudníku, funkční testy plic (spirometrii) a studii duplexu karotid.

Účastníci studie budou přiděleni k předoperační MRI mozku; podrobeny níže popsanému protokolu.

Intraoperační: Bude klasifikován typ operace. Budou zaznamenány následující údaje: dávka heparinu podaná před zahájením bypassu; počet aktivovaného koagulačního času (ACT) během operace (před, během a po CPB); operační čas, čas křížového sevření a čas CPB; počet pokusů o odvykání od CPB, typ inotropů a dávkování použité během odvykání od CPB; využití krevních produktů během operace. Alergické reakce nebo nežádoucí účinky pozorované chirurgem nebo anesteziologem budou zdokumentovány. Bude zaznamenán individuální dojem chirurga ohledně sklonu ke krvácení.

Pooperační funkce orgánů a hodnocení krevních ztrát:

Výskyt a rozsah systémové zánětlivé odpovědi a orgánové dysfunkce bude zaznamenán a kvantifikován laboratorními markery. Související laboratorní markery budou v době rekonvalescence sledovány denně (na jednotce intenzivní péče a na oddělení). Budou monitorovány následující orgány a odpovídající markery:

Plicní funkce: Plicní funkce bude hodnocena na základě naměřené celkové doby mechanické ventilace, špičkových inspiračních tlaků (PIP), plateau tlaků, fyziologického mrtvého prostoru a statické a dynamické poddajnosti plic. Bronchoalveolární laváž (BAL) bude provedena 3 hodiny po operaci (zatímco je pacient anestezován a intubován) a extrahovaná tekutina bude analyzována na zánětlivé markery. Výpočet A-a DO2 [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] bude měřen denně.

Kompletní plicní funkční test bude proveden před operací a 4 dny po operaci. Rentgenové snímky hrudníku budou vyhodnoceny a kvantifikovány nezávislým radiologem na výskyt atelektázy, plicního edému nebo pleurálních změn.

Renální funkce: Denní měření výdeje moči, hladiny kreatininu v séru, clearance kreatininu a hladiny albuminu v moči. Markery akutního poškození ledvin (AKI) budou odebrány na JIP.

Hodnocení poranění mozku: Stupeň poškození mozku bude měřen hladinou proteinu S-100 v plazmě. Posouzení poškození hematoencefalické bariéry (BBB) ​​bude provedeno pomocí metody zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) (viz technický protokol níže).

Jaterní funkce: Denní měření hladin jaterních enzymů v séru. Srdeční funkce: Monitorování hladin srdečních enzymů; potřeba a velikost požadované inotropní úpravy; výskyt syndromu nízkého srdečního výdeje (definovaný jako systolický krevní tlak 90 mmHg nebo méně spojený s centrálním žilním tlakem (CVP) 15 mmHg nebo více) a výskyt srdečních arytmií. Transtorakální echokardiografické vyšetření bude provedeno 5. pooperační den a posouzeno nezávislým kardiologem.

Krevní ztráta: Budou monitorovány operační a pooperační krevní ztráty, stejně jako denní hladiny hemoglobinu. Denně budou prováděny počty krevních destiček a tromboelastogramy. Distribuce krevních produktů a celková podaná dávka budou zaznamenávány denně. Pooperační hladiny CRP budou vyhodnocovány denně.

Odběr krve a laboratorní metody analýzy hladin cytokinů:

Z katetru radiální tepny bude odebráno 10 ml vzorků plné krve žilní EDTA při pěti specifických příležitostech: před indukcí anestezie, 30 minut po umístění aortální křížové svorky a 3, 6 a 9 hodin po umístění křížové svorky aorty. Vzorky krve budou následně centrifugovány při 4 °C po dobu 15 minut a sérum skladováno při -70 °C. Vzorky budou analyzovány na následující markery: polymorfonukleární neutrofilní elastáza (PMNE), interleukin-1α (IL-1α), interleukin-1ß (IL-1ß), interleukin-2 (IL-2), interleukin-4 (IL-4 ), Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Interleukin-10 (IL-10), Interferon-γ (IFN-γ), Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α), Vaskulární Endoteliální růstový faktor (VEGF), monocytový chemoatraktantový protein-1 (MCP-1) a endoteliální růstový faktor (EGF).

Denně budou po operaci odebírány vzorky krve pro zjištění počtu krevních destiček, funkce ledvin, jaterních funkcí, hladiny CRP proteinu S-100 a troponinu.

Časné pooperační nežádoucí příhody budou dokumentovány. Patří mezi ně 30denní mortalita, nové neurologické příhody, infarkt myokardu, renální dysfunkce, potřeba opětovného vyšetření krvácení a infekce hluboké rány hrudní kosti.

Hodnocení hematoencefalické bariéry (BBB) ​​pomocí MRI Zobrazovací modalitou použitou pro hodnocení BBB bude MRI skener (Philips 3T nebo General Electric 1,5T). Formát vyšetření bude zahrnovat 24 cm FOV, 35 souvislých prokládaných řezů, tloušťky 3,5-4 mm a společně lokalizovaných napříč sériemi. Stopově vážené snímky DWI budou získány při b=1000 ze sekvence DTI 13–15 směrů s rozlišením v rovině 2,5×2,5 mm a TR/TE=10s/58ms při 3T nebo TR/TE=10s/72ms při 1,5T. Snímky T2-FLAIR budou získány s rozlišením v rovině 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms a TI=2600 ms při 3T nebo TR/TE=9000/140 ms a TI=2200 ms při 1,5T. (25)