Enkeltdosisadministration af Alpha-1 Anti-Trypsin til forbedring af organskade hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi

3 Baggrund Brugen af ​​kardiopulmonal bypass (CPB) under hjertekirurgi fremkalder generaliseret ikke-specifikt systemisk inflammatorisk responssyndrom (SIRS) og efterfølgende aktivering af cytokin-, komplement- og koagulationsfibrinolytiske kaskader (1). Hos cirka 11 % af patienterne kan SIRS forværres til alvorlig multiorgansvigt (MOF), hvilket resulterer i en dødelighed på 40-98 %.

Inflammatorisk modulering ved intraoperativ administration af antiinflammatoriske stoffer er blevet anbefalet for at dæmpe virkningerne af SIRS. Forsøg har efterfølgende fokuseret på aprotinin, som hæmmer proteaser, som er nøglemediatorer i komplement-, koagulations- og fibrinolytiske system. Beslægtede antiinflammatoriske egenskaber af aprotinin omfatter hæmning af blodplader, neutrofiler og kallikreinaktivering. Reduktion af blodtab og reduceret behov for allogene blodtransfusioner er blevet foreslået som yderligere mekanismer, hvorved aprotinin begrænser det inflammatoriske respons (2). Brugen af ​​aprotinin under hjertekirurgi blev imidlertid afbrudt efter alarmerende resultater i form af højere frekvens af bypass-transplantatokklusion og generelt dårligere postoperativt resultat.

AAT-1 virkningsmekanisme:

I lighed med aprotinin er α1-Antitrypsin (AAT) en 52-kDa cirkulerende serinproteaseinhibitor klassificeret som et SERPIN-protein. Udover dets evne til at hæmme serinproteaser, tyder akkumulerende data på, at AAT-1 har uafhængige antiinflammatoriske og vævsbeskyttende virkninger (3). AAT-1 modificerer dendritiske cellemodning og fremmer regulatorisk T-celledifferentiering, inducerer interleukin (IL)-1 receptorantagonist og IL-10 frigivelse, beskytter forskellige celletyper mod celledød, hæmmer caspases-1 og -3 aktiviteter og hæmmer IL- 1 produktion og aktivitet (4). I modsætning til klassiske immunsuppressiva tillader AAT-1 uforstyrrede isolerede T-lymfocytresponser (5). Disse virkninger er gentagne gange blevet bekræftet.

I modsætning til aprotinin er AAT-1 fremstillet af humant plasma og har ikke stærke pro-koagulerende egenskaber.

AAT-1 i forskellige kliniske omgivelser:

Cirkulerende AAT-1-niveauer stiger 4 gange under akut-faserespons (3). Patienter med lave cirkulerende niveauer af AAT-1 har øget risiko for lunge-, lever- og bugspytkirtel destruktive sygdomme, især emfysem (3). Prækliniske og kliniske undersøgelser har vist, at AAT-1-behandling til ikke-mangelfulde individer er sikker og kan modificere sygdomsprogression ved type 1- og type 2-diabetes, akut myokardieinfarkt, leddegigt, inflammatorisk tarmsygdom, cystisk fibrose, transplantatafstødning, graft versus værtssygdom og dissemineret sklerose (6-17, 32,33,37,38). AAT-1-behandling har efterfølgende udviklet sig fra erstatningsterapi til potentiel behandling for et bredt spektrum af inflammatoriske og immunmedierede sygdomme. AAT-1 ser også ud til at være antibakteriel og en hæmmer af virusinfektioner, såsom influenza og humant immundefektvirus (HIV) (18).

Humane farmakokinetiske data:

Hos patienter med AAT-1-mangel opretholdes intravenøs administration af AAT-1 i en dosis på 60 mg pr. kg legemsvægt plasmaniveauer, der ligner akut faserespons umiddelbart efter administration, og bibeholder et passende niveau af serum-AAT over den beskyttende tærskel (50 mg). /dl) en uge efter (39).

Rationel for AAT-1-dosering:

Baseret på tidligere undersøgelser og klinisk praksis er administration af multipel intravenøs dosis på 60 mg pr. kg kropsvægt af AAT-1 sikker og er forbundet med lav forekomst af godartede bivirkninger.

Afledt af farmakokinetiske undersøgelser (39) ligner AAT-1-plasmaniveauer umiddelbart efter administration af denne eksterne dosis akut faserespons. En 30 % reduktion i AAT-1 plasmaniveauer forventes med gradvis tilbagevenden til præoperative niveauer efter ophør af CPB (40).

Risiko/fordel ved undersøgelsen:

AAT-1's rolle i at mildne inflammatorisk respons er blevet fastslået. CPB er en potent stimulator af inflammatoriske kaskader og er forbundet med blødende diateser, koagulationsabnormiteter, der potentielt kan føre til organdysfunktion. Til dato er administrationen af ​​AAT-1 hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi med CPB, ikke blevet undersøgt. Det kan postuleres, at iboende AAT-1-effekter kan opveje skadelige CPB-effekter. Dette kan klinisk resultere i forbedret bevarelse af organfunktionen, reduceret postoperativ blødning og reduceret hospitalsophold. Fordelene ved andre proteasehæmmere i tilsvarende indstillinger er for nylig blevet påvist (41-43).

Som nævnt ovenfor anses administration af AAT-1 i forskellige kliniske omgivelser for at være sikker med lav forekomst af bivirkninger (se pkt. 6.1 - potentielle risici).

4 Metoder 4.1 Primært mål

1. At evaluere effektiviteten og sikkerheden af ​​præoperativ AAT-1 administration hos patienter, der gennemgår CABG med CPB.
2. Postoperativt blodtab og organfunktion vil blive vurderet.

Til dato findes der ingen data med hensyn til AAT-1-effekter i indstillingerne af CPB. De primære mål med denne undersøgelse er at evaluere anti-inflammatoriske virkninger, bevarelse af organfunktion (1-2) og postoperativ reduktion af blodtab efter AAT-1 administration hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi med CPB.

4.2 Bestemmelse af studieberettigelse 4.2.1 Inklusionskriterier

1. Mandlige/kvindelige patienter i alderen 40-70 år.
2. Kandidater til isoleret CABG med CPB.
3. Beregnet logistisk Euroscore-risikostratificering på 5 % eller mindre.
4. Underskrevet patientens skriftlige informerede samtykke.

4.2.2 Eksklusionskriterier

Sameksisterende forhold, herunder:

10. Koagulationsabnormiteter 11. Alvorlig lungesygdom defineret ved iltmætning i blodet på 90 % eller mindre eller FEV1 på mindre end 60 % af forventet.

12. Renal dysfunktion defineret ved serumkreatininniveauer højere eller lig med 1,8 mg%, 13. Unormale leverfunktionsprøver 14. Ukontrolleret diabetes mellitus, 15. Alvorlig perifer vaskulær sygdom 16. Tidligere cerebrovaskulær neurologisk hændelse. 17. Unormal venstre eller højre ventrikelfunktion. 18. Behandling med warfarin eller thienopyridin klasse af anti-blodplademidler. 4.2.3 Tilbagetrækningskriterier Patienter vil bevare retten til at trække sig fra undersøgelsen på et hvilket som helst tidspunkt under behandlingen uden fordomme.

Hvis det er medicinsk indiceret, har den primære investigator eller kirurgen ret til at afbryde patientregistrering på et hvilket som helst tidspunkt af undersøgelsen.

Seponering (manglende gennemførelse af undersøgelsen) vil blive dokumenteret. Årsagen til afbrydelsen vil blive registreret.

Potentielle årsager, der kan føre til seponering omfatter:

• Uønskede hændelser
• Protokolbrud
• Patienten trak samtykket tilbage
• Administrative problemer 4.3 Tilmelding Forud for deltagelse i denne undersøgelse vil investigator indhente skriftlig passende godkendelse af protokollen og det informerede samtykke fra den etiske komité (EC) og andre lokale regulatoriske organisationer. Den godkendte samtykkeerklæring vil tydeligt afspejle EF-godkendelsesdatoen.

Manglende opnåelse af et underskrevet og hånddateret informeret samtykke forud for proceduren udgør en protokolovertrædelse og skal efterfølgende rapporteres til EU.

4.4 Forsøgsscreening Patienter, der allerede er planlagt til isoleret CABG-operation, vil blive behandlet af et medlem af forskerteamet i den præoperative venteperiode (enten i Hjerte-thoraxkirurgisk Afdeling, Kardiologisk Afdeling eller Intern Medicinsk Afdeling). Målet med undersøgelsen, proceduren og incitamentet vil blive forklaret af en forskningsmedarbejder til hver potentiel deltager. Personer, der giver samtykke, vil blive bedt om at give skriftligt samtykke.

4.4.1 Randomisering Studiedeltagerne vil blive randomiseret til at modtage enten enkeltdosis AAT-1 60 mg pr. kg eller placebo.

4.4.2 Forsøgsmedicinering: Forberedelse og dosering af AAT-1 vil blive udført af en ublindet farmaceut. Medicinen vil blive fortyndet lige før administration. Placeboopløsningen vil omfatte humant albumin, der ligner farven og konsistensen af ​​AAT-1-opløsningen. Medicinen gives 3-5 timer før operationen (hudsnit). Administrationshastigheden af ​​lægemidlet vil ikke overstige 0,04 ml pr. kg pr. minut (ca. 60-80 minutter). Vitale tegn inklusive blodtryk, puls og kropstemperatur vil blive overvåget tilsvarende.

Patienterne, forskningspersonalet, laboratoriepersonalet og dataanalytikerne vil forblive blinde for behandlingens identitet fra randomiseringstidspunktet og indtil databaselåsning. Afblænding af data vil begynde i tilfælde af patientens nødsituation.

En randomiseringsliste vil blive udarbejdet af apoteket, men vil være sikret og fortrolig indtil tidspunktet for afblindning.

4.4.3 Kirurgisk teknik I overensstemmelse med vores rutinepolitik vil fentanylcitrat (20-50mcg/kg), midazolam (2-3mg) og isofluran (0,5-2%) blive brugt til induktion og vedligeholdelse af anæstesi.

Standard median sternotomi vil blive efterfulgt af indkøb af ledningerne. Heparin loading dosis vil blive administreret for at opnå en kaolin aktiveret koagulationstid (ACT). Ascenderende aorta - højre atriel kanylering vil blive udført for at påbegynde CPB, og ACT vil blive overvåget efter 480 sekunder eller mere. Standard centrifugalpumpe og en membranoxygenator vil blive brugt til ekstrakorporal cirkulation (kardiopulmonal bypass). Kompatibel med standardteknikken, systemisk aktiv køling vil blive undgået, og patientens kernetemperatur vil forblive i området mellem 32 og 37˚C. Distale anastomoser vil blive udført under enkelt aorta krydsklem og blodkardioplegisk standsning. Proksimale anastomoser vil blive udført under aorta krydsklem. Kold (10˚C) blodkardioplegisk opløsning vil blive leveret i forholdet 4:1. Kardioplegi vil blive leveret antegrad via aortaroden med eller uden yderligere retrograd administration via sinus coronary. Efter kardioplegisk induktion (10 ml / kg) vil intermitterende doser (300 - 500 ml) blive administreret efter afslutning af hver distal anastomose. Heparin vil blive reverseret ved hjælp af protaminsulfat i forholdet 1:1 efter fravænning fra CPB.

4.4.4 Dataindsamling Præoperative data: Demografiske, morfologiske og kliniske deskriptorer inklusive alder, køn, body mass index (BMI), kropsoverfladeareal (BSA) co-morbiditet, Euroscore risiko-stratificering, medicin osv. vil blive registreret. Præoperativ laboratorieanalyse vil omfatte komplet blodtælling, koagulationsprofil, serumkreatininniveauer og kreatininclearance, leverfunktionstest og arteriel blodgastest og serologi for HIV,HCV,HBC. I overensstemmelse med vores rutinepolitik vil alle patienter gennemgå præoperativ ekkokardiografi, koronar angiografi, røntgen af ​​thorax, lungefunktionstest (spirometri) og carotisarterie dupleksundersøgelse.

Undersøgelsesdeltagere vil blive tildelt til at gennemgå præoperativ hjerne-MR; underlagt protokollen beskrevet nedenfor.

Intraoperativ: Operationstypen vil blive klassificeret. Følgende data vil blive registreret: heparindosis givet før bypass-initiering; aktiveret koagulationstid (ACT) tæller under operationen (før, under og efter CPB); operationstid, krydsklemmetid og CPB-tid; antal forsøg til fravænning fra CPB, type inotroper og dosering anvendt under fravænning fra CPB; brug af blodprodukter under operationen. Allergiske reaktioner eller bivirkninger observeret af kirurgen eller anæstesiologen vil blive dokumenteret. Den enkelte kirurgs indtryk af blødningstendens vil blive registreret.

Postoperativ organfunktion og blodtabsevaluering:

Forekomsten og omfanget af systemisk inflammatorisk respons og organdysfunktion vil blive registreret og kvantificeret af laboratoriemarkører. Relaterede laboratoriemarkører vil blive overvåget dagligt i restitutionsperioden (på intensivafdelingen og på afdelingen). Følgende organer og tilsvarende markører vil blive overvåget:

Lungefunktion: Lungefunktionen vil blive evalueret ved målt overordnet mekanisk ventilationstid, maksimale inspiratoriske tryk (PIP), plateautryk, fysiologisk dødrum og statisk og dynamisk lungecompliance. Bronchoalveolær lavage (BAL) vil blive udført 3 timer efter operationen (mens patienten er bedøvet og intuberet), og udvundet væske vil blive analyseret for inflammatoriske markører. A-a DO2 beregning [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] vil blive målt dagligt.

Fuldstændig lungefunktionstest vil blive udført før og 4 dage efter operationen. Røntgenbilleder af thorax vil blive evalueret og kvantificeret af en uafhængig radiolog for forekomsten af ​​atelektase, lungeødem eller pleuraforandringer.

Nyrefunktion: Daglige målinger af urinproduktion, serumkreatininniveauer, kreatininclearance og albuminniveauer i urinen. Akut nyreskade (AKI) markører vil blive udtaget på intensivafdelingen.

Vurdering af hjerneskade: Graden af ​​fornærmelse af hjernen vil blive målt ved plasma S-100 proteinniveauer. Vurdering af skade på blod-hjerne-barrieren (BBB) ​​vil blive udført ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) modalitet (se teknikprotokol nedenfor).

Leverfunktion: Daglige målinger af serumniveauer af leverenzymer. Hjertefunktion: Overvågning af hjertets enzymniveauer; behov og størrelsen af ​​den påkrævede inotrope behandling; forekomst af lavt hjertevolumensyndrom (defineret som systolisk blodtryk på 90 mmHg eller mindre koblet med centralt venetryk (CVP) på 15 mmHg eller mere) og forekomst af hjertearytmier. Transthorax ekkokardiografi undersøgelse vil blive udført på postoperativ dag 5 og vurderet af en uafhængig kardiolog.

Blodtab: Operativt og postoperativt blodtab vil blive overvåget samt daglige hæmoglobinniveauer. Der vil blive udført daglige blodpladetællinger og tromboelastogrammer. Fordelingen af ​​blodprodukter og total indgivet vil blive registreret dagligt. Postoperative CRP-niveauer vil blive evalueret dagligt.

Blodprøvetagning og laboratorieanalysemetoder for cytokinniveauer:

Ti mL venøse EDTA-prøver af fuldblod vil blive indsamlet fra det radiale arteriekateter ved fem specificerede lejligheder: før induktion af anæstesi, 30 minutter efter aortakrydsklemmepositionering og 3, 6 og 9 timer efter aortakrydsklemmepositionering. Blodprøverne centrifugeres efterfølgende ved 4 °C i 15 minutter, og serumet opbevares ved -70 °C. Prøver vil blive analyseret for følgende markører: Polimorphonuclear Neutrophil Elastase (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-y (IFN-y), Tumor Necrosis Factor-a (TNF-α), Vaskulær Endothelial Growth Factor (VEGF), Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) og Endothelial Growth Factor (EGF).

Daglige blodprøver vil blive indsamlet postoperativt for blodpladetal, nyrefunktion, leverfunktion, CRP-niveauer S-100 protein og troponin.

Tidlige postoperative bivirkninger vil blive dokumenteret. Disse omfatter 30-dages dødelighed, nye neurologiske hændelser, myokardieinfarkt, nyreinsufficiens, behov for genudforskning for blødning og dyb sternale sårinfektion.

Blood-Brain Barrier (BBB) ​​vurdering ved MR Billeddannelsesmetoden, der bruges til BBB-vurdering, vil være MR-scanner (Philips 3T eller General Electric 1.5T). Undersøgelsesformatet vil omfatte 24 cm FOV, 35 sammenhængende interleaved skiver, 3,5-4 mm tykke og co-lokaliseret på tværs af serier. Sporvægtede DWI-billeder vil blive opnået ved b=1000 fra en 13-15 retnings DTI-sekvens med en opløsning i planet på 2,5×2,5 mm og TR/TE=10s/58ms ved 3T eller TR/TE=10s/72ms ved 1,5T. T2-FLAIR-billeder opnås med en opløsning i planet på 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms og TI=2600 ms ved 3T eller TR/TE=9000/140 ms og TI=2200 ms ved 1,5T. (25)