Korrelation mellem intraabdominalt tryk, biomarkører for bakteriel translokation og tarmvægsskade i multipelt organdysfunktionssyndrom.

Formålet med projektet er at evaluere indvirkningen af ​​intraabdominal hypertension, biomarkører for bakteriel translokation og biomarkører for tarmvægsbeskadigelse på sygdommens forløb og udfald hos patienter med multiorgan dysfunktion.

I dag betragtes translokationen af ​​tarmmikrofloraen som en af ​​nøglemekanismerne for en forbedret systemisk inflammatorisk respons, der fører til dysfunktion af flere organer. På intensivafdelingen udvikler der hos patienter i alvorlig tilstand ændringer i forskellige kropssystemer, herunder immunsystemet reagerer med produktionen af ​​endogene pro-inflammatoriske mediatorer, og på grund af mikrocirkulationsforstyrrelser, iskæmi og hypoxi i tarmvæggen, forværret af en stigning i det intraabdominale tryk, dets permeabilitet øges, dets barrierefunktion er svækket. Som et resultat trænger bakterier og/eller deres endotoksiner ind i den beskadigede tarmbarriere og forstærker yderligere immunreaktionen, som bliver systemisk og i sidste ende fører til dysfunktion af flere organer. Når de beskrevne processer opstår, bliver vurderingen af ​​splanchnisk blodgennemstrømning særlig relevant.

sCD14-ST (prezepsin) og LBP (lipopolysaccharid-bindende protein) bliver undersøgt som biomarkører for bakteriel translokation, og I-FABP (intestinalt fedtsyrebindende protein), REG3α (regenererende ø-afledt protein-3α) og Zonulin (zonulin) ) bliver undersøgt som biomarkører for tarmvægsskade.

Interaktionen mellem makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglycaner af gram-positive og lipopolysaccharider i væggene af gram-negative bakterier fører til produktionen af ​​sCD14-ST. Presepsin er en biomarkør for den tidlige fase af sepsis og en prædiktor for udfald hos septiske patienter.

LBP øger sensibiliseringen af ​​receptorer af celler i immunsystemet: makrofager, monocytter, neutrofiler til bakterielt lipopolysaccharid, hvilket fører til aktivering af immunresponset ved at frigive pro-inflammatoriske mediatorer. LBP ser ud til at være en effektiv biomarkør for bakteriel translokation og udvikling af septiske komplikationer.

I-FABP er et protein, der er placeret på villi af modne enterocytter. En stigning i niveauet af I-FABP i blodserum er forbundet med en krænkelse af permeabiliteten af ​​tarmvæggen, hvilket er blevet bevist i en række undersøgelser.

Paneth-celler udskiller det antimikrobielle protein REG3α i tarmen, og i tilfælde af tarmvægsskaden bevæger det sig ud i blodbanen. Dette protein er en pålidelig biomarkør for tarmvægsskader.

Zonulin er et protein, der spiller en væsentlig rolle i tarmvæggen permeabilitet. Det åbner de intracellulære tætte forbindelser mellem cellerne i duodenum og tyndtarmen, hvilket fører til en stigning i tarmvæggens permeabilitet. Derfor er serumzonulin en markør for dysfunktion og øget permeabilitet af tarmbarrieren.

I publikationsdatabaserne (Scopus, Web of Science) var der ingen artikler om undersøgelsen af ​​forholdet mellem niveauet af biomarkører for tarmtranslokation, niveauet af biomarkører for tarmvægsskaden og niveauet af intraabdominalt tryk hos patienter med multipel organ dysfunktion syndrom. Denne undersøgelse vil muliggøre en mere dybtgående undersøgelse af patogenesen af ​​intestinal mikroflora-translokation hos patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom og vil også gøre det muligt at bruge de opnåede resultater til at forudsige forløbet af denne tilstand.

Inden for rammerne af dette projekt vil for første gang niveauerne af biomarkører for translokation af tarmmikroflora, biomarkører for tarmvægsbeskadigelse og intraabdominalt tryk hos patienter diagnosticeret med multipelt organ dysfunktionssyndrom blive undersøgt. Påvisning af blodserumbiomarkører sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α og Zonulin vil blive udført ved enzymimmunoassay. Niveauet af det intraabdominale tryk vil blive målt ved metoden med tonometri i blæren gennem et urethral kateter ved hjælp af en bærbar invasiv lavtryksmåler (IIND - 500/75) af Triton-Electronics LLC.

De forventede videnskabelige resultater af at studere forholdet mellem intra-abdominalt tryk, fænomenet translokation af tarmmikroflora til det systemiske kredsløb med patogenesen og dynamikken i udviklingen af ​​multipelt organ dysfunktionssyndrom vil have en indvirkning på den yderligere forbedring af behandlingstaktikken af denne patologi. Innovative metoder til diagnosticering af fænomenet tarmmikrofloratranslokation vil have en positiv effekt på udviklingen af ​​laboratoriediagnostik og -videnskab i Kasakhstan.

Afsløring af sammenhænge mellem intestinale mikroflora-translokationsbiomarkører, biomarkører for tarmvægsskaden og ændringer i det intraabdominale tryk vil muliggøre en mere dybdegående undersøgelse af de patogenetiske mekanismer i udviklingen og forløbet af multipelorgandysfunktionssyndromet, afhængigt af dets tilblivelse. , hvilket vil gøre det muligt at bruge de opnåede resultater til at forudsige resultaterne af dette syndrom.

2.2. Formålet med projektet er at evaluere indvirkningen af ​​intraabdominal hypertension, biomarkører for bakteriel translokation og biomarkører for tarmvægsskaden på sygdommens forløb og udfald hos patienter med multiorgan dysfunktion.

2.3. Projektets mål:

1. At evaluere indikatorerne for biomarkører for translokation af tarmmikrofloraen og biomarkører for tarmvægsskader i den systemiske cirkulation under udviklingen og forløbet af syndromet af multipel organdysfunktion. Baseret på de opnåede kritiske niveauer af markører for translokation af tarmmikrofloraen og markører for tarmvægsskaden, vil det være muligt at forudsige uønskede udfald hos patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom.
2. At identificere forskelle i niveauet af markører for bakteriel translokation af tarmmikrofloraen og niveauet af markører for tarmvægsskade hos patienter med intraabdominal hypertension. Hos patienter med multipelt organdysfunktionssyndrom korrelerer niveauerne af biomarkører for bakteriel translokation af tarmmikrofloraen og biomarkører for tarmvægsbeskadigelse i blodserumet med intraabdominale trykindikatorer, uanset ætiologien af ​​intraabdominal hypertension.
3. Vurder indvirkningen af ​​niveauet af intra-abdominalt tryk på udviklingen og forløbet af syndromet af multipel organ dysfunktion. For at vurdere forløbet af syndromet af multipel organdysfunktion er en yderligere prognostisk markør bestemmelsen af ​​det kritiske niveau af intraabdominalt tryk.
4. Bestem de kritiske niveauer af biomarkører for tarmmikrofloratranslokation og biomarkører for tarmvægsbeskadigelse for at forudsige udfaldet af sygdomme ledsaget af udviklingen af ​​multipel organ dysfunktionssyndrom. De opnåede kritiske niveauer af biomarkører for translokation af tarmmikrofloraen og biomarkører for tarmvægsbeskadigelse vil være væsentlige indikatorer i syndromet af multiorgan dysfunktion til at forudsige et ugunstigt resultat.

3. Videnskabelig nyhed og betydning af projektet Multiple Organ Dysfunction Syndrome (MODS) er en potentielt reversibel fysiologisk lidelse, der involverer to eller flere organsystemer, der ikke er involveret i processen, hvilket resulterer i intensiv afdeling (ICU) hospitalsindlæggelse. MODS resulterer i længere intensivophold og fører i alvorlige tilfælde til høj dødelighed (27%-100%).

I dag betragtes translokationen af ​​tarmmikrobiotaen som en nøglemekanisme for en forbedret systemisk inflammatorisk respons, der fører til dysfunktion af flere organer. Translokation af tarmmikroflora er indtrængning af tarmbakterier gennem tarmslimhinden ind i normalt sterile indre organer og væv [5]. På intensivafdelingen udvikler der hos patienter i alvorlig tilstand ændringer i forskellige kropssystemer, herunder immunsystemet reagerer med produktionen af ​​endogene pro-inflammatoriske mediatorer, og på grund af mikrocirkulationsforstyrrelser, iskæmi og hypoxi i tarmvæggen, forværret af en stigning i det intraabdominale tryk, dets permeabilitet øges, dets barrierefunktion er svækket. Som et resultat trænger bakterier og/eller deres endotoksiner ind i den beskadigede tarmbarriere og forstærker yderligere immunreaktionen, som bliver systemisk og i sidste ende fører til dysfunktion af flere organer.

En stigning i det intraabdominale tryk påvirker mellemgulvet og øger derved det intrathoraxale tryk og bidrager til udviklingen af ​​respirationssvigt, øget CVP og kiletryk, hvilket resulterer i venøs stase i karrene i underekstremiteterne, hvilket reducerer hjertevolumen og venøst ​​tilbageløb, øger det intrakranielle tryk og mindsker visceral blodgennemstrømning i tarm, lunger, hjerte, nyrer, hjerne, hvilket bidrager til udviklingen af ​​multipel organsvigt syndrom.

Udviklingen af ​​en systemisk inflammatorisk reaktion i kroppen, sepsis, skyldes et fald i den viscerale blodforsyning til tarmen, hvilket skyldes bakteriel translokation af tarmmikrofloraen til den systemiske cirkulation, hvilket fører til dysfunktion af indre organer. I denne forbindelse er det vigtigt at bestemme translokationen af ​​tarmmikrofloraen samt ændringer i tarmvæggens permeabilitet forårsaget af intraabdominal hypertension.

I dette videnskabelige projekt er det planlagt at studere niveauerne af biomarkører for bakteriel translokation (sCD14-ST, LBP) niveauer af biomarkører for tarmvægsskade (I-FABP, REG3α og Zonulin) og intraabdominalt tryk hos patienter med flere organer dysfunktionssyndrom.

Interaktionen af ​​makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglycaner af gram-positive og lipopolysaccharider i væggene af gram-negative bakterier fører til produktionen af ​​sCD14-ST [11]. Presepsin er en biomarkør for den tidlige fase af sepsis og en prædiktor for udfald hos septiske patienter.

LBP øger sensibiliseringen af ​​receptorer af celler i immunsystemet: makrofager, monocytter, neutrofiler over for bakterielt lipopolysaccharid, hvilket fører til aktivering af immunresponset ved at frigive pro-inflammatoriske mediatorer [14]. LBP ser ud til at være en effektiv biomarkør for bakteriel translokation og udvikling af septiske komplikationer.

I-FABP er et protein, der er placeret på villi af modne enterocytter. En stigning i niveauet af I-FABP i blodserum er forbundet med en krænkelse af permeabiliteten af ​​tarmvæggen, hvilket er blevet bevist i en række undersøgelser.

Paneth-celler udskiller det antimikrobielle protein REG3α i tarmen, og i tilfælde af tarmvægsskaden bevæger det sig ud i blodbanen. Dette protein er en pålidelig biomarkør for tarmvægsskader og bakteriel translokation.

Zonulin blev først beskrevet i 2000 af Fasano et al. det er et protein, der spiller en væsentlig rolle i tarmvæggen permeabilitet. Det åbner de intracellulære tætte forbindelser mellem cellerne i duodenum og tyndtarmen, hvilket fører til en stigning i tarmvæggens permeabilitet. Derfor er serumzonulin en markør for dysfunktion og øget permeabilitet af tarmbarrieren.

I publikationsdatabaserne (Scopus, Web of Science) var der ingen artikler om undersøgelsen af ​​forholdet mellem niveauet af biomarkører for tarmtranslokation, niveauet af biomarkører for tarmvægsskaden og niveauet af intraabdominalt tryk hos patienter med multipel organ dysfunktion syndrom. Denne undersøgelse vil muliggøre en mere dybtgående undersøgelse af patogenesen af ​​intestinal mikroflora-translokation hos patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom og vil også gøre det muligt at bruge de opnåede resultater til at forudsige forløbet af denne tilstand. De forventede videnskabelige resultater af at studere forholdet mellem intra-abdominalt tryk, fænomenet translokation af tarmmikroflora til det systemiske kredsløb med patogenesen og dynamikken i udviklingen af ​​multipelt organ dysfunktionssyndrom vil have en indvirkning på den yderligere forbedring af behandlingstaktikken af denne patologi. Innovative metoder til diagnosticering af fænomenet tarmmikrofloratranslokation vil have en positiv effekt på udviklingen af ​​laboratoriediagnostik og -videnskab i Kasakhstan.

Videnskabelig baggrund om forskningsemnet. Bakteriel translokation af tarmmikrofloraen er blevet undersøgt af vores videnskabelige team i en lang periode, både i eksperimentelle undersøgelser og i kliniske undersøgelser. For eksempel blev translokationsbiomarkører evalueret i dyremodeller (rotter) af obstruktiv, stranguleringsakut intestinal obstruktion. Det blev fundet, at LBP-markøren steg til det maksimale på den første dag af obstruktiv ileus med et fald i dynamikken på den tredje dag, på den femte dag var niveauet af LBP i obstruktiv tarmobstruktion meget højere end i kontrolgruppen (p. = 0,01). Derudover er der en direkte sammenhæng mellem LBP og systemiske inflammatoriske responsmarkører (rsp=0,434, p=0,000). Ved vurdering af stigningen i det intraabdominale tryk hos laboratorierotter blev en statistisk signifikant stigning i sCD14-ST i blodserumet hos rotter med alle grader af intraabdominal hypertension (p<0,01) afsløret. Derudover forårsager en stigning i det intraabdominale tryk af enhver grad patologiske ændringer i indre organer (fra mindre patologiske ændringer efter 3 timer, såsom pericellulært ødem og kapillær overflod, til store ændringer efter 12 og 24 timer, såsom foci af nekrose i hjerne, lever, nyrer, lunger og hjerter).

I kliniske undersøgelser med 100 patienter med akutte kirurgiske sygdomme i abdominale organer (akut tarmobstruktion, akut pancreatitis og cholecystitis) blev niveauerne af mikrobielle translokationsmarkører vurderet. Samtidig blev der fundet en sammenhæng mellem niveauet af sCD14-ST og øget intraabdominalt tryk begge før operationen (r=0,199; p=0,047) og 24 timer efter det (r=0,246; p=0,014). Niveauerne af sCD14-ST steg også i overensstemmelse med graden af ​​intra-abdominal hypertension og nåede maksimale værdier ved 4. grad af det. Langsigtet vedligeholdelse af forhøjet intraabdominalt tryk hos patienter med akut kirurgisk patologi bidrager til progression af multisystemsvigt og udvikling af abdominal sepsis.

En klinisk evaluering af effekten af ​​translokationsmarkører for tarmmikroflora på udviklingen af ​​generaliserede inflammatoriske komplikationer hos patienter med kolorektal cancer er ved at blive udført. Som et resultat af undersøgelsen blev det fundet, at niveauet af LBP hos patienter med kolorektal cancer falder dynamisk på den 3. dag i den postoperative periode. Det maksimale fald i koncentrationen af ​​LBP, som observeres på den 3. dag efter operationen, gør det muligt at forudsige udviklingen af ​​et systemisk inflammatorisk responssyndrom og multiorgan dysfunktion. sCD14-ST-niveauet hos patienter, der modtog kirurgisk behandling for kolorektal cancer, steg til gengæld signifikant i tilfælde af komplikationer af tarmobstruktion. Der var en direkte sammenhæng mellem en stigning i niveauet af denne indikator før operation og sandsynligheden for at udvikle alvorlige komplikationer, såsom dysfunktion af flere organer, systemisk inflammatorisk respons og andre infektiøse og inflammatoriske komplikationer. Tidligere undersøgelser udført af vores forskerhold om dette emne antydede en sammenhæng mellem den prognostiske betydning af markører for mikrobiel translokation og intra-abdominalt tryk i en kohorte af patienter med dysfunktion af flere organer.

4. Forskningsmetoder og etiske problemstillinger Den type forskning, der udføres, er grundforskning. Designet af undersøgelsen er i overensstemmelse med principperne i Helsinki-erklæringen fra World Medical Association og blev godkendt af den lokale kommission for bioetik i NJSC KMU (protokol nr. 2 dateret 11. oktober 2022, tildelt nummer 12). Kliniske baser i Karaganda, hvor biologisk materiale vil blive taget: Tværfagligt hospital nr. 1, Regionalt Klinisk Hospital, Klinik for Medicinsk Universitet. Laboratorieforskning vil blive udført på grundlag af forskningslaboratoriet fra Institute of Life Sciences i NJSC KMU.

Projektets vigtigste videnskabelige hypoteser:

1. Niveauet af tarmmikrofloratranslokationsmarkører og biomarkører for tarmvægsskade i blodserumet korrelerer med niveauet af intraabdominalt tryk, uanset opståen af ​​intraabdominal hypertension.
2. De kritiske niveauer af tarmmikroflora-translokationsmarkører og biomarkører for tarmvægsskaden kan bruges til at forudsige et ugunstigt resultat i multipelorgandysfunktionssyndromet.
3. Det afslørede kritiske niveau af intraabdominalt tryk er et yderligere prognostisk tegn ved vurdering af forløbet af multipelorgandysfunktionssyndromet.

Forskningsmateriale. Det er planlagt at studere bakterielle translokationsbiomarkører (sCD14-ST, LBP), biomarkører for tarmvægsskade (I-FABP, REG3α og Zonulin) i blodserum og måle det intraabdominale tryk hos 180 patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom.

Derefter vil patienterne blive opdelt afhængigt af udfaldet i grupper med og uden dødelig udgang.

Inklusionskriterier: patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom af forskellig tilblivelse, over 18 år.

Eksklusionskriterier: alder under 18, gravide kvinder, patienter med HIV-infektion. Syndromet med multipel organ dysfunktion vil blive etableret i henhold til MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) og SOFA (Sequential Organ Failure Assessment) skalaerne.

For at påvise biomarkører for mikrobiel translokation i blodserum, vil venøse blodprøver blive udført hos patienter tre gange: når tegn på multiorgan dysfunktion detekteres og på den 3. og 7. dag af dets udvikling. Serum sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α og Zonulin vil blive bestemt ved ELISA på ELISA-robotsystemet EVOLIS ved hjælp af kommercielle kits til hver af de undersøgte markører.

Måling af intra-abdominalt tryk vil blive udført hos patienter med multipelt organ dysfunktionssyndrom gennem et urethral kateter ved hjælp af en bærbar elektronisk enhed "ILPM - 500/75" (invasiv lavtryksmåler) fremstillet af LLC "Triton - ElectronicS", Yekaterinburg RF.

Teknik til måling af det intraabdominale tryk: 50 ml varm steril isotonisk natriumchloridopløsning injiceres i den tidligere tømte blære gennem et Foley-kateter med en oppustet ballon ved hjælp af en sprøjte uden nål. Urethralkateteret er fastgjort til måleapparatet. Med ventilen på urinrørskateteret lukket indstilles en nulværdi, hvorefter kateterets ventil åbnes, og det intraabdominale tryk registreres i henhold til indikationen på displayet på enheden Behandling af de opnåede resultater ved statistiske metoder vil blive udført ved hjælp af IBM "SPSS Statistics v.23.0"-programmet med beregningen for hver indikator af median (Me), standardafvigelse (SD), nedre og øvre kvartiler (Q25-Q75), samt andel og frekvens forekomst af kvalitative træk. De ikke-parametriske Wilcoxon- og Mann-Whitney-tests for kvantitative variable og 2-kvadrat-testen og Fishers eksakte test for kvalitative variabler vil blive brugt. For at identificere sammenhænge vil Spearman-korrelationskoefficienten blive brugt, og den kvantitative ækvivalent af tætheden af ​​sammenhængen mellem de undersøgte tegn og resultaterne af multiple organ dysfunktion vil blive bestemt ved at beregne odds ratio (OR). Tærskelniveauer af biomarkører til forudsigelse af sygdomsforløbet og forekomsten af ​​komplikationer vil blive beregnet ved hjælp af ROC-analyse, og konstruktion af matematiske modeller - ved hjælp af regressionsligningen. Samtidig, α=0,05, 1-β=80%, er signifikansen af ​​resultaterne ved p <0,05.

Risici og deres løsninger:

1. Med en stigning i priserne på de nødvendige reagenser og materialer på grund af den konstante ændring i valutakursen, vil det meste af købet blive udført i det 1. år af projektgennemførelsen. Reduktion af antallet af udførte undersøgelser og samtidig opretholdelse af statistisk signifikans uden væsentlige tab for projektet.
2. Ved ændring af sted og datoer for kongresser og konferencer med ændring i rejseomkostninger vil der ske ændringer i antallet af forretningsrejsende.

Etiske problemer. Deltagerne i dette projekt forpligter sig til at overholde principperne for videnskabelig etik, standarder for intellektuel ærlighed, forebyggelse af fremstilling eller forfalskning af data, brug af plagiat, falsk medforfatterskab. Designet af undersøgelsen er i overensstemmelse med principperne i Helsinki-erklæringen fra World Medical Association.

Inkludering i undersøgelsen vil kun blive udført efter at have indhentet skriftligt informeret samtykke fra patienten. Patientens informerede samtykkeformular til undersøgelsen blev udarbejdet i overensstemmelse med anbefalingerne fra den lokale kommission for bioetik i NJSC KMU. Inden hver undersøgelse vil deltagerne blive forklaret formålet med og formålene med undersøgelsen samt proceduren for gennemførelsen af ​​den. I overensstemmelse med principperne for god klinisk praksis vil patienter, der potentielt er kvalificerede til at deltage i undersøgelsen, blive informeret om deres evne til at nægte at deltage på et hvilket som helst tidspunkt af undersøgelsen. Derudover vil et af udelukkelseskriterierne være en krænkelse eller begrænsning af patientens fornuft og kapacitet. Indsamling og opbevaring af oplysninger om undersøgelsen vil foregå i skriftligt og elektronisk format ved brug af "Statistik", Excel-programmer samt på fysiske kopier i registreringsloggen. Adgang til databasen over undersøgelsesdeltagere vil kun blive givet til lederen og udførerne af projektet. Datafortrolighed vil blive beskyttet ved at kryptere forsøgspersonens personlige data med et digitalt identifikationsnummer.

Offentliggørelse af resultaterne af undersøgelsen inden for projektets rammer vil ske med en obligatorisk henvisning til finansieringskilden med angivelse af projektets registreringsnummer. For yderligere formidling og popularisering af de videnskabelige resultater af undersøgelsen, vil der blive udviklet en webside på hjemmesiden for NJSC "Karaganda Medical University", med en beskrivelse af de grundlæggende data om projektet, med regelmæssige indholdsopdateringer. Det er også planlagt at distribuere resultaterne af projektet i sociale netværk.

Alle forskningsresultater, tekster til rapporter vil blive kontrolleret af en videnskabelig gruppe i licenserede anti-plagiatsystemer. Efter bekræftelse af forholdet mellem dysfunktion af flere organer med niveauet af biologiske markører og niveauet af intraabdominalt tryk er det planlagt at opnå certifikater for intellektuel ejendomsret på National Institute of Intellectual Property og optagelse i det statslige register over rettigheder til genstande beskyttet af ophavsret. Ophavsrettigheder vil blive delt mellem medlemmerne af forskerholdet baseret på deres bidrag.