Korelace mezi intraabdominálním tlakem, biomarkery bakteriální translokace a poškozením střevní stěny u syndromu vícečetné orgánové dysfunkce.

Cílem projektu je zhodnotit vliv nitrobřišní hypertenze, biomarkery bakteriální translokace a biomarkery poškození střevní stěny na průběh a výsledky onemocnění u pacientů s mnohočetnou orgánovou dysfunkcí.

Translokace střevní mikroflóry je dnes považována za jeden z klíčových mechanismů zesílené systémové zánětlivé reakce, která vede k dysfunkci více orgánů. Na jednotce intenzivní péče se u pacientů ve vážném stavu rozvíjejí změny v různých tělesných systémech, včetně reakce imunitního systému produkcí endogenních prozánětlivých mediátorů a v důsledku poruch mikrocirkulace ischemie a hypoxie střevní stěny, zhoršená tzv. zvýšení nitrobřišního tlaku, zvyšuje se jeho propustnost, je narušena jeho bariérová funkce. V důsledku toho bakterie a/nebo jejich endotoxiny pronikají poškozenou střevní bariérou a dále posilují imunitní odpověď, která se stává systémovou a nakonec vede k dysfunkci více orgánů. Když nastanou popsané procesy, hodnocení splanchnického průtoku krve se stává obzvláště relevantní.

sCD14-ST (presepsin) a LBP (protein vázající lipopolysacharidy) jsou studovány jako biomarkery bakteriální translokace a I-FABP (intestinální protein vázající mastné kyseliny), REG3α (regenerující ostrůvkový protein-3α) a Zonulin (zonulin ) jsou studovány jako biomarkery poškození střevní stěny.

Interakce makrofágového membránového proteinu CD14 s peptidoglykany grampozitivních a lipopolysacharidů stěn gramnegativních bakterií vede k produkci sCD14-ST. Presepsin je biomarker pro časnou fázi sepse a prediktor výsledku u septických pacientů.

LBP zvyšuje senzibilizaci receptorů buněk imunitního systému: makrofágů, monocytů, neutrofilů na bakteriální lipopolysacharid, což vede k aktivaci imunitní odpovědi uvolněním prozánětlivých mediátorů. LBP se jeví jako účinný biomarker pro bakteriální translokaci a rozvoj septických komplikací.

I-FABP je protein, který se nachází na klcích zralých enterocytů. Zvýšení hladiny I-FABP v krevním séru je spojeno s porušením permeability střevní stěny, což bylo prokázáno v řadě studií.

Panethovy buňky vylučují do střeva antimikrobiální protein REG3α, který se v případě poškození střevní stěny dostává do krevního řečiště. Tento protein je spolehlivým biomarkerem poškození střevní stěny.

Zonulin je protein, který hraje významnou roli v propustnosti střevní stěny. Otevírá intracelulární těsné spoje mezi buňkami duodena a tenkého střeva, což vede ke zvýšení propustnosti střevní stěny. Sérový zoulin je proto markerem dysfunkce a zvýšené permeability střevní bariéry.

V databázích publikací (Scopus, Web of Science) nebyly žádné články o studiu vztahu mezi hladinou biomarkerů střevní translokace, hladinou biomarkerů poškození střevní stěny a hladinou nitrobřišního tlaku u pacientů. se syndromem multiorgánové dysfunkce. Tato studie umožní hlubší studium patogeneze translokace střevní mikroflóry u pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce a také umožní využít získané výsledky k predikci průběhu tohoto stavu.

V rámci tohoto Projektu budou poprvé studovány hladiny biomarkerů translokace střevní mikroflóry, biomarkerů poškození střevní stěny a nitrobřišního tlaku u pacientů s diagnózou syndromu multiorgánové dysfunkce. Detekce biomarkerů krevního séra sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α a Zonulin bude provedena enzymovou imunoanalýzou. Hladina nitrobřišního tlaku bude měřena metodou tonometrie v močovém měchýři přes uretrální katétr pomocí přenosného invazivního nízkotlakého měřiče (IIND - 500/75) společnosti Triton-Electronics LLC.

Očekávané vědecké výsledky studia vztahu mezi nitrobřišním tlakem, fenoménem translokace střevní mikroflóry do systémové cirkulace s patogenezí a dynamikou rozvoje syndromu vícečetné orgánové dysfunkce budou mít vliv na další zlepšování taktiky léčby. této patologie. Inovativní metody diagnostiky fenoménu translokace střevní mikroflóry budou mít pozitivní vliv na rozvoj laboratorní diagnostiky a vědy v Kazachstánu.

Odhalení vztahů mezi biomarkery translokace střevní mikroflóry, biomarkery poškození střevní stěny a změnami nitrobřišního tlaku umožní hlubší studium patogenetických mechanismů vzniku a průběhu syndromu mnohočetné dysfunkce v závislosti na jeho genezi. , což umožní využít získané výsledky k predikci výsledků tohoto syndromu.

2.2. Cílem projektu je zhodnotit vliv nitrobřišní hypertenze, biomarkery bakteriální translokace a biomarkery poškození střevní stěny na průběh a výsledky onemocnění u pacientů s víceorgánovou dysfunkcí.

2.3. Cíle projektu:

1. Vyhodnotit ukazatele biomarkerů translokace střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny v systémové cirkulaci při vzniku a průběhu syndromu víceorgánové dysfunkce. Na základě získaných kritických hladin markerů translokace střevní mikroflóry a markerů poškození střevní stěny bude možné predikovat nepříznivé výsledky u pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce.
2. Identifikovat rozdíly v hladině markerů bakteriální translokace střevní mikroflóry a hladině markerů poškození střevní stěny u pacientů s intraabdominální hypertenzí. U pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce korelují hladiny biomarkerů bakteriální translokace střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny v krevním séru s indikátory nitrobřišního tlaku bez ohledu na etiologii nitrobřišní hypertenze.
3. Posoudit vliv výše nitrobřišního tlaku na vznik a průběh syndromu víceorgánové dysfunkce. Pro posouzení průběhu syndromu mnohočetné orgánové dysfunkce je dalším prognostickým markerem stanovení kritické úrovně intraabdominálního tlaku.
4. Stanovit kritické hladiny biomarkerů translokace střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny pro predikci výsledku onemocnění doprovázených rozvojem syndromu multiorgánové dysfunkce. Získané kritické hladiny biomarkerů translokace střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny budou významnými indikátory syndromu víceorgánové dysfunkce pro predikci nepříznivého výsledku.

3. Vědecká novinka a význam projektu Syndrom vícečetné orgánové dysfunkce (MODS) je potenciálně reverzibilní fyziologická porucha zahrnující dva nebo více orgánových systémů nezapojených do procesu vedoucí k hospitalizaci na jednotce intenzivní péče (JIP). MODS má za následek delší pobyty na JIP a v těžkých případech vede k vysoké mortalitě (27 %-100 %).

Dnes je translokace střevní mikrobioty považována za klíčový mechanismus pro zesílenou systémovou zánětlivou odpověď vedoucí k dysfunkci více orgánů. Translokace střevní mikroflóry je průnik střevních bakterií přes střevní sliznici do normálně sterilních vnitřních orgánů a tkání [5]. Na jednotce intenzivní péče se u pacientů ve vážném stavu rozvíjejí změny v různých tělesných systémech, včetně reakce imunitního systému produkcí endogenních prozánětlivých mediátorů a v důsledku poruch mikrocirkulace ischemie a hypoxie střevní stěny, zhoršená tzv. zvýšení nitrobřišního tlaku, zvyšuje se jeho propustnost, je narušena jeho bariérová funkce. V důsledku toho bakterie a/nebo jejich endotoxiny pronikají poškozenou střevní bariérou a dále posilují imunitní odpověď, která se stává systémovou a nakonec vede k dysfunkci více orgánů.

Zvýšení nitrobřišního tlaku ovlivňuje bránici, tím zvyšuje nitrohrudní tlak a přispívá k rozvoji respiračního selhání, zvýšení CVP a tlaku v zaklínění, což má za následek žilní stázu v cévách dolních končetin, což snižuje srdeční výdej a žilní návrat, zvyšuje intrakraniální tlak a snižuje viscerální průtok krve střevem, plícemi, srdcem, ledvinami, mozkem, což přispívá k rozvoji syndromu multiorgánového selhání.

Rozvoj systémové zánětlivé reakce těla, sepse, je důsledkem snížení viscerálního prokrvení střeva, což je způsobeno bakteriální translokací střevní mikroflóry do systémového oběhu, což vede k dysfunkci vnitřních orgánů. V této souvislosti je důležité stanovit translokaci střevní mikroflóry a také změny propustnosti střevní stěny způsobené nitrobřišní hypertenzí.

V tomto vědeckém projektu je plánováno studium hladin biomarkerů bakteriální translokace (sCD14-ST, LBP), hladin biomarkerů poškození střevní stěny (I-FABP, REG3α a Zonulin) a nitrobřišního tlaku u pacientů s mnohočetnými orgány dysfunkční syndrom.

Interakce makrofágového membránového proteinu CD14 s peptidoglykany grampozitivních a lipopolysacharidů stěn gramnegativních bakterií vede k produkci sCD14-ST [11]. Presepsin je biomarker pro časnou fázi sepse a prediktor výsledku u septických pacientů.

LBP zvyšuje senzibilizaci receptorů buněk imunitního systému: makrofágů, monocytů, neutrofilů na bakteriální lipopolysacharid, což vede k aktivaci imunitní odpovědi uvolněním prozánětlivých mediátorů [14]. LBP se jeví jako účinný biomarker pro bakteriální translokaci a rozvoj septických komplikací.

I-FABP je protein, který se nachází na klcích zralých enterocytů. Zvýšení hladiny I-FABP v krevním séru je spojeno s porušením permeability střevní stěny, což bylo prokázáno v řadě studií.

Panethovy buňky vylučují do střeva antimikrobiální protein REG3α, který se v případě poškození střevní stěny dostává do krevního řečiště. Tento protein je spolehlivým biomarkerem poškození střevní stěny a bakteriální translokace.

Zonulin poprvé popsaný v roce 2000 Fasano et al. jde o protein, který hraje významnou roli v propustnosti střevní stěny. Otevírá intracelulární těsné spoje mezi buňkami duodena a tenkého střeva, což vede ke zvýšení propustnosti střevní stěny. Sérový zoulin je proto markerem dysfunkce a zvýšené permeability střevní bariéry.

V databázích publikací (Scopus, Web of Science) nebyly žádné články o studiu vztahu mezi hladinou biomarkerů střevní translokace, hladinou biomarkerů poškození střevní stěny a hladinou nitrobřišního tlaku u pacientů. se syndromem multiorgánové dysfunkce. Tato studie umožní hlubší studium patogeneze translokace střevní mikroflóry u pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce a také umožní využít získané výsledky k predikci průběhu tohoto stavu. Očekávané vědecké výsledky studia vztahu mezi nitrobřišním tlakem, fenoménem translokace střevní mikroflóry do systémové cirkulace s patogenezí a dynamikou rozvoje syndromu vícečetné orgánové dysfunkce budou mít vliv na další zlepšování taktiky léčby. této patologie. Inovativní metody diagnostiky fenoménu translokace střevní mikroflóry budou mít pozitivní vliv na rozvoj laboratorní diagnostiky a vědy v Kazachstánu.

Vědecké pozadí k tématu výzkumu. Bakteriální translokace střevní mikroflóry je naším vědeckým týmem dlouhodobě studována jak v experimentálních studiích, tak v klinických studiích. Například translokační biomarkery byly hodnoceny na zvířecích (krysách) modelech obstrukční, strangulační akutní střevní obstrukce. Bylo zjištěno, že marker LBP se zvýšil na maximum první den obstrukčního ileu s poklesem dynamiky třetí den, pátý den byla hladina LBP při obstrukční střevní neprůchodnosti mnohem vyšší než u kontrolní skupiny (p =0,01). Kromě toho existuje přímá korelace mezi LBP a markery systémové zánětlivé odpovědi (rsp=0,434, p=0,000). Při hodnocení zvýšení nitrobřišního tlaku u laboratorních potkanů ​​bylo zjištěno statisticky významné zvýšení sCD14-ST v krevním séru potkanů ​​se všemi stupni intraabdominální hypertenze (p<0,01). Navíc zvýšení nitrobřišního tlaku jakéhokoli stupně způsobuje patologické změny ve vnitřních orgánech (od drobných patologických změn po 3 hodinách, jako je pericelulární edém a kapilární plethora, až po velké změny po 12 a 24 hodinách, jako jsou ložiska nekrózy mozek, játra, ledviny, plíce a srdce).

V klinických studiích u 100 pacientů s akutním chirurgickým onemocněním břišních orgánů (akutní střevní obstrukce, akutní pankreatitida a cholecystitida) byly hodnoceny hladiny mikrobiálních translokačních markerů. Zároveň byla zjištěna korelace mezi hladinou sCD14-ST a zvýšeným nitrobřišním tlakem před operací (r=0,199; p=0,047) a 24 hodin po něm (r=0,246; p=0,014). Také hladiny sCD14-ST se zvyšovaly podle stupně nitrobřišní hypertenze a maximálních hodnot dosáhly na jejím 4. stupni. Dlouhodobé udržování zvýšeného intraabdominálního tlaku u pacientů s akutní chirurgickou patologií přispívá k progresi multisystémového selhání a rozvoji břišní sepse.

Probíhá klinické hodnocení vlivu translokačních markerů střevní mikroflóry na rozvoj generalizovaných zánětlivých komplikací u pacientů s kolorektálním karcinomem. Výsledkem studie bylo zjištění, že hladina LBP u pacientů s kolorektálním karcinomem dynamicky klesá 3. den pooperačního období. Maximální pokles koncentrace LBP, který je pozorován 3. den po operaci, umožňuje predikovat rozvoj syndromu systémové zánětlivé odpovědi a multiorgánové dysfunkce. Hladina sCD14-ST u pacientů, kteří podstoupili chirurgickou léčbu kolorektálního karcinomu, se naopak významně zvýšila v případě komplikací střevní obstrukce. Existovala přímá souvislost mezi zvýšením hladiny tohoto ukazatele před operací a pravděpodobností rozvoje závažných komplikací, jako je dysfunkce více orgánů, systémová zánětlivá odpověď a další infekční a zánětlivé komplikace. Předchozí studie našeho výzkumného týmu na toto téma naznačovaly vztah mezi prognostickým významem markerů mikrobiální translokace a nitrobřišním tlakem u kohorty pacientů s multiorgánovou dysfunkcí.

4. Metody výzkumu a etické otázky Typ prováděného výzkumu je základní výzkum. Návrh studie je v souladu s principy Helsinské deklarace Světové lékařské asociace a byl schválen Místní komisí pro bioetiku NJSC KMU (protokol č. 2 ze dne 11. října 2022, přidělené číslo č. 12). Klinické základny v Karagandě, kde bude odebírán biologický materiál: Multidisciplinární nemocnice č. 1, Krajská klinická nemocnice, Klinika LF. Laboratorní výzkum bude realizován na bázi Výzkumné laboratoře Ústavu biologických věd NJSC KMU.

Hlavní vědecké hypotézy projektu:

1. Hladina translokačních markerů střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny v krevním séru koreluje s hladinou intraabdominálního tlaku bez ohledu na genezi nitrobřišní hypertenze.
2. Kritické hladiny translokačních markerů střevní mikroflóry a biomarkerů poškození střevní stěny mohou být použity k predikci nepříznivého výsledku u syndromu multiorgánové dysfunkce.
3. Odhalená kritická hladina nitrobřišního tlaku je dalším prognostickým znakem při hodnocení průběhu syndromu mnohočetné orgánové dysfunkce.

Výzkumný materiál. Plánuje se studium bakteriálních translokačních biomarkerů (sCD14-ST, LBP), biomarkerů poškození střevní stěny (I-FABP, REG3α a Zonulin) v krevním séru a měření intraabdominálního tlaku u 180 pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce.

Poté budou pacienti rozděleni v závislosti na výsledku do skupin s fatálními následky a bez nich.

Kritéria zařazení: pacienti se syndromem multiorgánové dysfunkce různé geneze, starší 18 let.

Kritéria vyloučení: věk do 18 let, těhotné ženy, pacienti s HIV infekcí. Syndrom multiorgánové dysfunkce bude stanoven podle škál MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) a SOFA (Sequential Organ Failure Assessment).

K detekci biomarkerů mikrobiální translokace v krevním séru bude u pacientů proveden odběr žilní krve třikrát: při zjištění známek víceorgánové dysfunkce a 3. a 7. den jejího rozvoje. Sérové ​​sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α a Zonulin budou stanoveny metodou ELISA na robotickém systému ELISA EVOLIS za použití komerčních souprav pro každý ze studovaných markerů.

Měření nitrobřišního tlaku bude prováděno u pacientů se syndromem multiorgánové dysfunkce přes uretrální katétr pomocí přenosného elektronického přístroje „ILPM - 500/75“ (invazivní nízkotlaký měřič) výrobce LLC „Triton – ElectronicS“, Jekatěrinburg , RF.

Technika měření nitrobřišního tlaku: 50 ml teplého sterilního izotonického roztoku chloridu sodného se vstříkne do předem vyprázdněného močového měchýře Foleyovým katétrem s nafouknutým balónkem pomocí injekční stříkačky bez jehly. Uretrální katétr je připojen k měřicímu zařízení. Při zavřeném ventilu uretrálního katétru se nastaví nulová hodnota, po které se otevře ventil katétru a zaznamená se nitrobřišní tlak dle indikace na displeji přístroje Zpracování získaných výsledků statistickými metodami bude provedeno pomocí programu IBM "SPSS Statistics v.23.0" s výpočtem pro každý ukazatel mediánu (Me), směrodatné odchylky (SD), dolního a horního kvartilu (Q25-Q75), jakož i podílu a frekvence výskytu kvalitativních znaků. Bude použit neparametrický Wilcoxonův a Mann-Whitneyho test pro kvantitativní proměnné a 2-kvadrát test a Fisherův exaktní test pro kvalitativní proměnné. K identifikaci vztahů bude použit Spearmanův korelační koeficient a kvantitativní ekvivalent blízkosti vztahu studovaných znaků k výsledkům mnohočetné orgánové dysfunkce bude určen výpočtem odds ratio (OR). Prahové hladiny biomarkerů pro predikci průběhu onemocnění a výskytu komplikací budou vypočteny pomocí ROC-analýzy a konstrukce matematických modelů – pomocí regresní rovnice. Přitom α=0,05, 1-β=80 %, významnost výsledků je na p <0,05.

Rizika a jejich řešení:

1. S nárůstem cen potřebných činidel a materiálů v důsledku neustálé změny kurzu bude většina nákupu realizována v 1. roce realizace projektu. Snížení počtu provedených studií při zachování statistické významnosti bez významných ztrát pro projekt.
2. Při změně místa a termínu kongresů a konferencí se změnou cestovních nákladů dojde ke změnám v počtu obchodních cestujících.

Etické problémy. Účastníci tohoto projektu se zavazují dodržovat zásady vědecké etiky, standardy intelektuální poctivosti, předcházení falšování nebo falšování dat, používání plagiátorství, falešného spoluautorství. Design studie je v souladu s principy Helsinské deklarace Světové lékařské asociace.

Zařazení do studie bude provedeno až po získání písemného informovaného souhlasu pacienta. Informovaný souhlas pacienta se studií byl vypracován v souladu s doporučeními Místní komise pro bioetiku NJSC KMU. Před každým průzkumem bude účastníkům vysvětlen účel a cíle průzkumu a postup při jeho provádění. V souladu se zásadami správné klinické praxe budou pacienti potenciálně způsobilí k účasti ve studii informováni o své schopnosti odmítnout účast v jakékoli fázi studie. Kromě toho bude jedním z vylučovacích kritérií porušení nebo omezení duševního zdraví a schopnosti pacienta. Sběr a uchovávání informací o studiu bude probíhat v písemné i elektronické podobě pomocí programů "Statistika", Excel i na fyzických kopiích do registračního deníku. Přístup do databáze účastníků studia bude umožněn pouze vedoucímu a realizátorům Projektu. Důvěrnost údajů bude chráněna šifrováním osobních údajů subjektu digitálním identifikačním číslem.

Zveřejnění výsledků studie v rámci Projektu bude provedeno s povinným uvedením zdroje financování s uvedením registračního čísla projektu. Pro další šíření a popularizaci vědeckých výsledků studie bude na webu NJSC "Karaganda Medical University" vytvořena webová stránka s popisem základních údajů o Projektu s pravidelnou aktualizací obsahu. Plánuje se také distribuce výsledků Projektu na sociálních sítích.

Všechny výsledky výzkumu, texty zpráv budou kontrolovány vědeckou skupinou v licencovaných antiplagiátorských systémech. Po potvrzení vztahu víceorgánové dysfunkce s hladinou biologických markerů a mírou nitrobřišního tlaku se plánuje získání certifikátů duševního vlastnictví v Národním ústavu duševního vlastnictví a zařazení do státního rejstříku práv k věcem chráněna autorským právem. Autorská práva budou sdílena mezi členy výzkumného týmu na základě jejich příspěvků.