Inflammatorisk respons og oxidativ stress i hjertekirurgi: Min. Invasiv vs. konventionel ekstrakorporal cirkulation

Det overordnede projektmål er at udvikle en nøjagtig og enkel analytisk metode(r) til kvantificering af specificerede oxidativ stress-biomarkører i biologiske prøver, som vil give lettere diagnose, prognose og terapeutisk design hos patienter, der gennemgår åben hjertekirurgi og en mulig sammenligning mellem forskellige terapeutiske strategier til at reducere oxidativt stress.

For at nå dette mål vil projektet blive opdelt i specifikke mål:

• Sortiment af specifikke reaktive oxidative arter og udvikling af analytiske protokoller for disse oxidative stress-biomarkører ved hjælp af sofistikeret analytisk udstyr.
• Kvantificering af specifikke oxidativ stress biomarkører som indikatorer for oxidativ stress før og efter åben hjertekirurgi med brug af kardiopulmonal bypass.
• Forudsigelse af niveauet af oxidativ stress med specifikke biomarkører for oxidativ stress hos patienter, der gennemgår hjertestop-hjerte-lunge-bypass-operation
• Statistisk bearbejdning af de opnåede data og implementering i klinisk praksis skræddersyet den ekstrakorporale cirkulation til en individuel patient.
• Sammenligning af oxidativt stress hos patienter, der gennemgår åben hjerteoperation, med brug af to forskellige typer kardiopulmonale bypass-teknikker.

State-of-the-art inden for det foreslåede forskningsfelt og undersøgelse af den relevante litteratur. Nyere undersøgelser af oxidativ stress-status har identificeret biomarkører som potentialet til at revolutionere lægevidenskaben med hensyn til diagnose, prognose og terapi. Der er identificeret biomarkører for forskellige sygdomme og lidelser, for eksempel stofskifteforstyrrelser, hjerte-kar-sygdomme, myokardieinfarkter, neurologiske lidelser mv. De specifikke biomarkører kan hjælpe med at diagnosticere stress, når de prognostiske biomarkører udforskes for at studere progressionen eller resultatet af denne stress-sygdomskaskade og kan forudsige sandsynligheden for forekomst af sygdom. For nylig har mange forfattere offentliggjort anmeldelser om oxidativ stress og dets biomarkører, såvel som deres kvantitative bestemmelse, der er også nogle kliniske undersøgelser, men ofte involverer disse én type biomarkører. Bestemmelse af disse forbindelser ud fra serum og plasma er udfordrende for enhver analytisk teknik og kræver særlige forholdsregler på det præanalytiske stadium. For nylig er forskellige kromatografiske metoder blevet anvendt til at erstatte konventionelle spektrofotometriske metoder. Hidtil har højtryksvæskekromatografi (HPLC), væskekromatografi med tandem massespektrometri (LC-MS/MS) og gaskromatografi-massespektrometri (GC-MS) metoder vist sig at være specifikke og mere følsomme for de fleste oxidative stress (OS). ) biomarkører fra biologisk materiale, men der er stadig ingen metode, der er specifik, nøjagtig, følsom og kvantitativ nok til at måle biomarkører i biologiske prøver og kan bruges i klinisk diagnostik. Da identifikationen af ​​biomarkører er mere pålidelig, kan der gøres flere korrelationer til visse sygdomme eller lidelser, især inden for hjerte-kar-sygdomme, hvor litteraturen er knap eller ikke. I denne undersøgelse vil robuste og specifikke analytiske metoder til specifikke OS-biomarkører blive udviklet og valideret, og dermed forstå mekanismerne og tidslinjen for OS-biomarkørniveauer efter hjertekirurgi.

Kardiopulmonal bypass er blevet identificeret som en uafhængig faktor for systemisk inflammatorisk respons, som potentielt fører til hæmodynamisk ustabilitet, multipel organdysfunktion og forskellige komplikationer, der resulterer i en forlænget intensivafdeling (ICU) og hospitalsophold. En af strategierne til at reducere det inflammatoriske respons har været MiECC. Med hensyn til Minimal invasive Extra-Corporeal Technologies International Society (MiECTiS) for at karakterisere et kredsløb som MiECC, skal det omfatte et lukket kredsløb; biologisk inerte blodkontaktflader; reduceret spædevolumen; en centrifugalpumpe; en membranoxygenator; en varmeveksler; et system til kardioplegi levering; en venøs boblefælde/enhed til fjernelse af veneluft og et system til håndtering af udgydt blod. Der er publiceret adskillige undersøgelser, der måler og sammenligner det inflammatoriske respons hos patienter, der gennemgår åben hjerteoperation med enten konventionel kardiopulmonal bypass (CCPB) eller MiECC. Nylige undersøgelser, der sammenlignede MiECC-gruppen med konventionel CPB, viste lavere niveauer af C-reaktivt protein (CRP) og interleukin 6 og interleukin 8 i MiECC-gruppen. En undersøgelse, der målte oxidative stress-markører hos patienter, som gennemgik en koronararterie-bypass-operation med enten MiECC, CCPB eller uden brug af ekstrakorporalt kredsløb (off-pump coronary artery bypass - OPCAB) afslørede statistisk signifikant fald i malondialdehyd-niveauer i MiECC og OPCAB, når sammenlignet med CCPB, som viste lovende resultater på 30 patienter inkluderet i deres undersøgelse. Også malondialdehydniveauer topper efter et par timer efter operationen, hvilket gør sammenligningen af ​​immunrespons på MiECC eller CCPB endnu mere interessant. Ved at øge antallet af blodprøver, en større studiekohorte og nye teknikker til malondialdehydanalyse, mener efterforskerne, at potentielle prognostiske værdier kunne identificeres. I de senere år er isoprostan blevet identificeret som en lovende biomarkør for lipidperoxidation. I en nylig undersøgelse af børn med medfødte hjertefejl, der gennemgår hjertekirurgi, var en hurtig clearance af isoprostaner forbundet med et bedre klinisk resultat. Der er ikke fundet nogen opdaterede undersøgelser, der sammenligner resultaterne af isoprostaner hos patienter, der gennemgår CCPB eller MiECC. Endocan, en potentiel immunoinflammatorisk markør, som afspejler endothelial dysfunktion, kunne også bruges som en potentiel prognostisk markør til at identificere grupper af patienter, som ville have mest gavn af MiECC. Op til dato er der udført to studier, der studerer kinetikken af ​​endocan efter CCPB. Sammenligning af vores resultater med andre undersøgelser og tilføjelse af MiECC til ligningen kan vise sig nyttig for fremtidige undersøgelser, der bruger endocan som en prognostisk markør.

VIGTIGHEDEN AF DE FORVENTEDE RESULTATER:

Forskningsprojektet med titlen Oxidativt stress og systemisk inflammatorisk respons efter hjertekirurgi: minimalt invasiv ekstrakorporal cirkulation vs. konventionel ekstrakorporal cirkulation vil effektivt bidrage til forbedring af livskvaliteten, da dets fokus vil være på påvisning af specifikke OS-biomarkører og forståelse af mekanismerne og tidslinje for OS-biomarkørniveauer efter hjertekirurgi. Så vidt efterforskernes viden er, vil dette være den første så omfattende undersøgelse, der vil inkludere adskillige biomarkører i forudsigelsen af ​​niveauet af oxidativt stress hos patienter, der gennemgår hjertestop-hjerte-lunge-bypass-operation og sammenligne to typer kardiopulmonale bypass-kredsløb. For at etablere denne forudsigelse vil OS-biomarkører blive kvantificeret ved hjælp af forskellige kromatografiske metoder i tandem med massespektrometri til selektiv og effektiv bestemmelse af disse biomarkører. Udviklede og validerede analysemetoder vil være robuste og effektive til metodeoverførsel i et klinisk miljø. Indhentede data vil blive statistisk behandlet og implementeret i klinisk praksis skræddersyet til den enkelte patients ekstrakorporale cirkulation.