Zánětlivá odezva a oxidační stres v kardiochirurgii: min. Invazivní vs. konvenční mimotělní oběh

Celkovým cílem projektu je vyvinout přesnou a jednoduchou analytickou metodu (metody) pro kvantifikaci specifikovaných biomarkerů oxidačního stresu v biologických vzorcích, která umožní snadnější diagnostiku, prognózu a terapeutický návrh u pacientů podstupujících otevřenou operaci srdce a možné srovnání mezi různými terapeutickými strategie snižování oxidačního stresu.

K dosažení tohoto cíle bude projekt rozdělen na konkrétní cíle:

• Sortiment specifických reaktivních oxidačních látek a vývoj analytických protokolů pro tyto biomarkery oxidačního stresu pomocí sofistikovaného analytického vybavení.
• Kvantifikace specifických biomarkerů oxidačního stresu jako indikátorů oxidačního stresu před a po operaci na otevřeném srdci s využitím kardiopulmonálního bypassu.
• Predikce úrovně oxidačního stresu pomocí specifických biomarkerů oxidačního stresu u pacientů podstupujících kardiopulmonální bypass se zástavou srdce
• Statistické zpracování získaných dat a implementace do klinické praxe přizpůsobení mimotělního oběhu na míru jednotlivému pacientovi.
• Srovnání oxidačního stresu u pacientů podstupujících operaci na otevřeném srdci s použitím dvou různých typů kardiopulmonálních bypassů.

Současný stav v navrhované oblasti výzkumu a přehled relevantní literatury Nedávné studie o stavu oxidativního stresu identifikovaly biomarkery jako potenciál pro revoluci v lékařské vědě, pokud jde o diagnostiku, prognózu a terapii. Biomarkery byly identifikovány pro různá onemocnění a poruchy, například metabolické poruchy, kardiovaskulární onemocnění, infarkty myokardu, neurologické poruchy atd. Specifické biomarkery mohou pomoci při diagnostice stresu, když jsou prognostické biomarkery zkoumány pro studium progrese nebo výsledku této kaskády stres-onemocnění a mohou předpovídat pravděpodobnost výskytu onemocnění. V poslední době řada autorů publikovala přehledy oxidačního stresu a jeho biomarkerů, stejně jako jejich kvantitativní stanovení, existují i ​​některé klinické studie, které se však často týkají jednoho typu biomarkerů. Stanovení těchto sloučenin ze séra a plazmy je náročné pro každou analytickou techniku ​​a vyžaduje zvláštní opatření v předanalytické fázi. V poslední době se používají různé chromatografické metody jako náhrada konvenčních spektrofotometrických metod. Metody vysokotlaké kapalinové chromatografie (HPLC), kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS) a plynové chromatografie-hmotnostní spektrometrie (GC-MS) se zatím ukázaly jako specifické a citlivější pro většinu oxidativního stresu (OS ) biomarkery z biologického materiálu, ale stále neexistuje metoda, která by byla dostatečně specifická, přesná, citlivá a kvantitativní pro měření biomarkerů v biologických vzorcích a byla by využitelná v klinické diagnostice. Protože je identifikace biomarkerů spolehlivější, lze provést více korelací s určitými chorobami nebo poruchami, zejména v oblasti kardiovaskulárních chorob, kde je literatura vzácná nebo neexistuje. V této studii budou vyvinuty a ověřeny robustní a specifické analytické metody pro specifické biomarkery OS, a tudíž pochopení mechanismů a časové osy hladin biomarkerů OS po srdeční operaci.

Kardiopulmonální bypass byl identifikován jako nezávislý faktor pro systémovou zánětlivou odpověď, která potenciálně vede k hemodynamické nestabilitě, dysfunkci více orgánů a různým komplikacím, které mají za následek prodlouženou dobu na jednotce intenzivní péče (JIP) a hospitalizaci. Jednou ze strategií ke snížení zánětlivé reakce byla MiECC. S ohledem na mezinárodní společnost pro minimální invazivní extra-korporální technologie (MiECTiS) musí okruh charakterizovat jako MiECC, musí zahrnovat uzavřený okruh; biologicky inertní krevní kontaktní povrchy; snížený objem plnění; odstředivé čerpadlo; membránový oxygenátor; výměník tepla; systém pro kardioplegii; lapač žilních bublin/zařízení pro odstraňování žilního vzduchu a systém řízení prolité krve. Bylo publikováno několik studií, které měří a srovnávají zánětlivou odpověď u pacientů podstupujících otevřenou operaci srdce buď konvenčním kardiopulmonálním bypassem (CCPB) nebo MiECC. Nedávné studie porovnávající MiECC skupinu s konvenční CPB ukázaly nižší hladiny C-reaktivního proteinu (CRP) a interleukinu 6 a interleukinu 8 ve skupině MiECC. Studie měřící markery oxidačního stresu u pacientů, kteří podstoupili bypass koronární tepny buď s MiECC, CCPB, nebo bez použití mimotělního okruhu (off-pump bypass koronární tepny - OPCAB) odhalila statisticky významný pokles hladin malondialdehydu v MiECC a OPCAB, když ve srovnání s CCPB, který ukázal slibné výsledky u 30 pacientů zařazených do jejich studie. Také hladiny malondialdehydu vrcholí po několika hodinách po operaci, takže srovnání imunitní odpovědi na MiECC nebo CCPB je ještě zajímavější. Zvýšením počtu krevních vzorků, větší studijní kohortou a novými technikami analýzy malondialdehydu vědci věří, že by mohly být identifikovány potenciální prognostické hodnoty. V posledních letech byl isoprostan identifikován jako slibný biomarker peroxidace lipidů. V nedávné studii u dětí s vrozenými srdečními vadami podstupujících srdeční operaci byla rychlá clearance isoprostanů spojena s lepším klinickým výsledkem. Nebyly nalezeny žádné aktuální studie srovnávající výsledky isoprostanů u pacientů podstupujících CCPB nebo MiECC. Endocan, potenciální imunozánětlivý marker, který odráží endoteliální dysfunkci, by mohl být také použit jako potenciální prognostický marker pro identifikaci skupin pacientů, kteří by měli z MiECC největší prospěch. Dosud byly provedeny dvě studie studující kinetiku endokanu po CCPB. Porovnání našich výsledků s jinými studiemi a přidání MiECC do rovnice by se mohlo ukázat jako užitečné pro budoucí studie využívající endokan jako prognostický marker.

VÝZNAM OČEKÁVANÝCH VÝSLEDKŮ:

Výzkumný projekt s názvem Oxidační stres a systémová zánětlivá odpověď po kardiochirurgické operaci: minimálně invazivní mimotělní oběh vs. konvenční mimotělní oběh účinně přispěje ke zlepšení kvality života, neboť se zaměří na detekci specifických biomarkerů OS a pochopení mechanismů a časová osa hladin biomarkerů OS po srdeční operaci. Pokud je vědcům známo, bude se jednat o první takto komplexní studii, která bude zahrnovat několik biomarkerů v predikci úrovně oxidačního stresu u pacientů podstupujících kardiopulmonální bypass se zástavou srdce a porovnávat dva typy kardiopulmonálních bypassů. Pro stanovení této predikce budou biomarkery OS kvantifikovány pomocí různých chromatografických metod v tandemu s hmotnostní spektrometrií pro selektivní a účinné stanovení těchto biomarkerů. Vyvinuté a ověřené analytické metody budou robustní a účinné pro přenos metod v klinickém prostředí. Získaná data budou statisticky zpracována a implementována do klinické praxe přizpůsobená mimotělnímu oběhu jednotlivého pacienta.