Wechselwirkung des Cobalamin-Status mit Lachgas in Bezug auf postoperative kognitive Veränderungen bei älteren Menschen

Studiendesign:

• Doppelblinde, randomisierte Studie mit älteren Patienten, bei denen eine elektive Operation unter Vollnarkose geplant ist.
• Medizinische, Cobalamin-bezogene und demografische Informationen;
• Bluttests des Cobalamin-bezogenen Stoffwechselstatus und Genotypisierung für 4 relevante Mutationen;
• Psychoneurologische Untersuchung vor der Operation;
• Randomisierung, um ein Standard-Anästhesieschema mit Lachgas (N2O) oder das gleiche Schema ohne N2O zu erhalten;
• Es werden intraoperative und perioperative Daten erhoben;
• Test auf Delirium 2-3 Stunden nach der Operation.
• Alle präoperativen Studien werden nach 2 Wochen und 4 Wochen wiederholt.
• Patienten mit abnormem kognitivem Status, der nach 4 Wochen anhält, erhalten Cobalamin und werden nach 3 Monaten erneut getestet.

Einschlusskriterien:

• Alter >60 Jahre;
• Voraussichtliche Dauer der Vollnarkose > 1 Stunde;
• Gutes Englischverständnis.

Ausschlusskriterien:

• Operationen, die das Gehirn, die Blutversorgung von Kopf und Hals oder das Herz betreffen;
• Demenz, Psychose oder Gehirnerkrankung;
• Kontraindikation für die Verwendung von N2O;
• Klinischer Status anders als ASA-Klasse 1 oder 2;
• Bronchospastische oder obstruktive Lungenerkrankung;
• N2O-Exposition in den letzten 6 Monaten;
• Cobalamin-Injektion in den letzten 6 Monaten;
• RBC mittleres korpuskuläres Volumen > 95 fl;
• Kreatinin >1,8 mg/dl.
• Vorgeschichte oder Anzeichen von Parästhesien, Taubheitsgefühl in Füßen oder Händen, Gang- und Gleichgewichtsstörungen, Gedächtnis- und Denkstörungen.

Wenn der präoperative kognitive Test ein verdächtiges Ergebnis liefert (zwei oder mehr unabhängige Testergebnisse >1,5 x Standardabweichung unter dem normalen Mittelwert), erfolgt eine sofortige Überprüfung, um über den Ausschluss des Patienten aus der Studie zu entscheiden.

Alle Untersucher und Tester sind bezüglich der N2O-Exposition (mit Ausnahme des Anästhesisten) und des Cobalamin-Status blind.

Probandenzahlen: Die statistische Power-Analyse unseres Statistikers prognostizierte die Notwendigkeit von 386 Probanden, um eine Power von 80 % mit einem Typ-I-Fehler von 0,05 zu erreichen. Ausgehend von einer möglichen Probandenverlustrate von 15 % sind 444 Probanden geplant.

Der Patienteninformationsfragebogen umfasst:

• Demographische Information;
• Relevante Krankengeschichte;
• Cobalamin-bezogene Geschichte;
• Ausschlussfaktoren.

Randomisierung:

• Computergeneriertes Zahlensystem;
• Wird nur kurz vor der Operation dem Anästhesisten mitgeteilt.

Anästhesieprotokoll:

• Eines von zwei effektiven, häufig verwendeten Anästhesieprotokollen;
• Es werden Standard-ASA-Monitore, ein Sauerstoffanalysator und ein Kohlendioxid-Kapnograph verwendet.
• Sowohl in der N2O- als auch in der Nicht-N2O-Gruppe wird eine Allgemeinanästhesie mit Fentanyl (2-5 µg/kg) und Propofol (1-3 mg/kg) eingeleitet, was eine angemessene Titration bis zum gewünschten Endpunkt ohne Nebenwirkungen ermöglicht. Cisatracurium (0,15 mg/kg) wird zur Muskelentspannung verabreicht.
• Die Anästhesie wird dann entweder mit 40 % Sauerstoff/60 % N2O (N2O-Studienarm) oder 40 % Sauerstoff in Luft (Nicht-N2O-Arm) mit Desfluran für beide Studiengruppen aufrechterhalten, titriert auf die Tiefe der Anästhesie. Fentanyl wird in beiden Gruppen (1 µg/kg/h) als primäres Narkotikum bis kurz vor Ende der Operation verwendet;
• Nach der Intubation hält die überwachte Beatmung die Normokapnoe und eine angemessene Oxygenierung aufrecht. Temperatur, Blutdruck und Herzfrequenz werden durch vorgeschriebene Standardmethoden aufrechterhalten.
• Am Ende der Operation werden Desfluran und N2O (bzw. im anderen Studienarm Desfluran und O2/Raumluft) abgesetzt, eine verbleibende neuromuskuläre Blockade pharmakologisch antagonisiert, Dolasetron zur Prophylaxe gegen Übelkeit und Erbrechen gegeben und eine postoperative Analgesie bereitgestellt bei Bedarf mit Opioiden.
• Die Protokolle lassen jederzeit klinisch indizierte Modifikationen zu.
• All dies stellt sicher, dass das Anästhesiemanagement nicht beeinträchtigt wird, dass die Einbeziehung von N2O (gegenüber Raumluft) der einzige Unterschied zwischen den beiden Armen ist, und dass keine anderen Wirkstoffe als N2O verwendet werden, von denen bekannt ist, dass sie Cobalamin beeinflussen.

Intraoperative Datenerhebung:

• Dauer der N2O-Exposition;
• Dosen aller Anästhetika;
• Tatsächlich durchgeführte Operation;
• Sauerstoffsättigung, wie kontinuierlich überwacht;
• Endtidales CO2;
• Endtidales Desfluran;
• Blutverlust und Transfusionen;
• Temperatur beim Aufwachen aus der Anästhesie und minimale Temperatur;
• Bereich der perioperativen Blutdruckwerte;
• Vorhandensein eines Deliriums;
• Unerwünschte postoperative Ereignisse;
• Medikamente, die postoperativ benötigt werden.

Bluttests des Cobalamin-Status und verwandte Tests:

• Serum-Cobalamin- und Folsäurespiegel;
• Homocystein durch Immunoassay von EDTA-antikoaguliertem Plasma getrennt innerhalb von 1 Stunde im Labor des PI;
• Serum-Methylmalonsäure (MMA) durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie;
• Plasmametaboliten (Methionin, Glutathion, S-Adenosylmethionin, S-Adenosylhomocystein, Cystein und Cysteinylglycin; siehe später);
• Serumkreatinin, großes Blutbild und Blutausstrich.

Die Diagnose eines subklinischen Cobalaminmangels wird gestellt, wenn BEIDE der folgenden Kriterien erfüllt sind:

• Zwei oder mehr der folgenden 3 Anomalien: niedriger Cobalamin-, hoher Homocystein- oder hoher MMA-Spiegel. Alle Ermittler bleiben gegenüber diesen Erkenntnissen blind, die keine Maßnahmen erfordern.
• Ein klinisch erkennbarer Cobalaminmangel ist ausgeschlossen. Dies ist den Prüfärzten vor der Operation immer bekannt, sodass der Patient im positiven Fall sofort aus der Studie ausgeschlossen werden kann.

Assay von Metaboliten von Homocystein und Methionin:

• Das Plasma wird innerhalb von 15 Minuten nach der Venenpunktion abgetrennt, bis zur Zentrifugation auf Eis gehalten und in Aliquots bei –80°C gelagert.
• Nicht aufgetaute Aliquots werden auf Trockeneis an die University of Arkansas versandt, um sie unter Verwendung von HPLC mit coulometrischer Detektion zu untersuchen.
• Da einige Metaboliten vom Nierenstatus beeinflusst werden, wird eine Anpassung für Kreatinin vorgenommen.
• Die Analysen konzentrieren sich auf Metabolitenergebnisse in Bezug auf (a) einander; (b) ursprünglicher Cobalaminstatus; (c) Folsäurespiegel; (d) N2O-Exposition, sowohl in Bezug auf den ursprünglichen Cobalaminstatus als auch auf Genpolymorphismen; (e) Vorhandensein von Genpolymorphismen (einschließlich Kombinationen); und (f) Auftreten einer kognitiven Dysfunktion gegenüber keiner. Untersucht werden longitudinale metabolische Veränderungen über den gesamten Nachbeobachtungszeitraum.

Genpolymorphismus-Analysen:

• DNA wird aus präoperativen Blutproben extrahiert und gereinigte DNA wird bei -80 °C gelagert.
• Die 677C-T- und 1298A-C-Mutationen von MTHFR werden durch Standardtechniken bestimmt;
• Die Mutation der Methioninsynthase 2756A-G (D919G) wird mit HaeIII und die Mutation MTRR 66A-G (I22M) mit NdeI identifiziert.
• Die Analyse berücksichtigt homozygote Mutationszustände und kombinierte Heterozygotie, die eine beeinträchtigte Enzymaktivität hervorruft, kombinierte Mutationen der verschiedenen Enzyme sowie Allelfrequenzen.
• Studienanalysen konzentrieren sich auf folgende Fragen: (a) Variiert der metabolische oder klinische N2O-Effekt je nach Genotyp? (b) Beeinflussen die Polymorphismen das Auftreten eines subklinischen Cobalaminmangels? (c) Wie werden Metabolitenveränderungen durch jede Mutation beeinflusst?

Kognitive Funktions- und Depressionstests:

• Durchgeführt von einem geschulten Tester in einem ruhigen Büro ohne Ablenkungen;
• Es wird eine fokussierte Reihe neuropsychologischer Tests durchgeführt, die 1,5 Stunden benötigt.

• Die Tests bewerten:

  • Aufmerksamkeit/Konzentration: (a) Paced Serial Addition Test, der aktive Aufmerksamkeit und schnelle Informationsverarbeitung erfordert; (b) Das California Computerized Assessment Package misst die Leistung, die für Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung sensibel ist.
  • Die kognitive Flexibilität wird durch die Buchstaben-Zahlen-Sequenzierung getestet, einem Untertest der Wechsler Adult Intelligence Scale-III.
  • Gedächtnis und Lernen werden mit dem California Verbal Learning Test-2 getestet.
  • Depressionen werden mit dem Beck-Depressionsinventar erfasst.

Alle Tests werden innerhalb von 48 Stunden ausgewertet und mit dem Neuropsychologen überprüft, die beide den Status des Patienten nicht kennen. Von allen Maßnahmen wird erwartet, dass sie einen gewissen „Übungs(gewöhnungs-)effekt“ über die 3 Verwaltungen zeigen, und es werden entsprechende Anpassungen und Analysen vorgenommen.

Wenn die Ergebnisse in einem Test in zwei der vier Testkategorien bei der präoperativen Bewertung > 1,5 SD unter dem normalen Mittelwert liegen, erfolgt eine sofortige Überprüfung auf einen möglichen Ausschluss aus der Studie. Ein Rückgang der postoperativen Testergebnisse um >1,5 x SD des normalen Mittelwerts vom vorherigen Ergebnis in 2 Einzeltests wird dem PI und dem Sicherheitsmonitor ebenfalls zur Entscheidung über die Cobalaminbehandlung zur Kenntnis gebracht.

Die Beurteilung des Delirs erfolgt 2-3 Stunden postoperativ mit der Mini-Mental State Examination und dem CAM-ICU-Test. Potenzielle Confounder wie Medikamente, Hypoxie und Infektionen werden in der Analyse berücksichtigt.

Langzeit-Follow-up über 4 Wochen hinaus wird bei jenen Patienten durchgeführt, bei denen jegliche kognitive Funktion (einschließlich Depressionstests) beim 4-Wochen-Test signifikant schlechter war als vor der Operation. Als Entscheidungsmaßstab wird ein Abfall in einem beliebigen Test verwendet, der 1 SD des normalen Mittelwerts für diesen Test entspricht.

Datenanalyse:

• Die primäre Frage ist, ob Patienten mit subklinischem Mangel eine stärkere neuropsychologische Beeinträchtigung nach N2O-Exposition aufweisen als Patienten ohne Mangel. Die Analyse dieser Unterschiede umfasst einen Vergleich zwischen Patienten mit und ohne Mangel, die dem Nicht-N2O-Arm zugeordnet wurden. Confounder werden durch Anpassung an relevante Variablen adressiert.
• Der Statistiker führt während der gesamten Studie alle Analysen und Konsultationen durch. Kontinuierliche Variablen werden vor der Analyse einer logarithmischen Transformation unterzogen. Univariate Analysen, gefolgt von ausgewählten multivariaten Analysen, umfassen die Dauer der Narkosemittelexposition, das Ausmaß der prä- und postoperativen Stoffwechseldefizite sowie Begleiterkrankungen. Die Bonferroni-Anpassung wird gegebenenfalls für Mehrfachvergleiche verwendet. Multiple logitische Regression wird verwendet, um signifikante unabhängige Prädiktoren für abnormale Ergebnisse zu bewerten.
• Eine Zwischenanalyse erfolgt nach 3,5 Jahren mit einem Alpha von 0,005.
• Analysen von metabolischen und genetischen Befunden werden durch univariate Analysen durchgeführt, gefolgt von multivariaten Analysen, um die Auswirkungen der Mutationen zu bestimmen.

Risiken für Probanden:

• Alle Probanden werden einer klinisch indizierten, elektiven Operation unter Vollnarkose unterzogen. Kein Aspekt ihres chirurgischen Managements wird durch ihre Teilnahme beeinträchtigt. Die einzige studienbezogene Änderung in ihrem klinischen Management wird die zufällige Zuordnung zum Weglassen oder Einschließen von N2O aus nahezu identischen Standardanästhesieschemata sein.
• Die einzigen anderen Manipulationen sind Blutentnahmen und neuropsychologische Tests mehrere Tage vor der Operation und 3-4 Mal postoperativ (mit Ausnahme von Gentests, die nur einmal durchgeführt werden).
• Die Sammlung medizinischer Informationen, die für die Studie relevant sind, unterliegt dem Schutz der Vertraulichkeit in allen von HIPAA vorgeschriebenen Aspekten.
• Cobalamin/N2O-bezogene Risiken sind bei Teilnehmern tatsächlich geringer als bei Nichtteilnehmern. Mehrere Schutzebenen gegen die mit der Studie verbundenen geringen Risiken umfassen die Cobalamin-bezogene Bewertung, die sonst nicht routinemäßig vor der N2O-Anästhesie durchgeführt wird, um Patienten zu identifizieren, bei denen ein bekanntes N2O-Risiko besteht; fortgesetzte postoperative Überwachung auf Veränderungen des Cobalamin-Status und signifikanten kognitiven Rückgang; Intervention mit Cobalamin-Therapie bei möglicherweise betroffenen Patienten; Einrichtung eines Datensicherheitsüberwachungsplans mit einem unabhängigen Sicherheitsüberwacher; und Zwischenanalyse der Studienergebnisse.

Sicherheitsüberwachung:

• Die präoperative Entdeckung einer kognitiven Teststörung schließt Patienten von der Studie aus, bevor sie einem Risiko ausgesetzt werden.
• Ein postoperativer Rückgang, der das Äquivalent von 1,5 x Standardabweichung des normalen Mittelwerts in zwei unabhängigen Messungen der kognitiven Funktion übersteigt, wird dem PI, dem kooperierenden Neuropsychologen und einem unabhängigen Wissenschaftler und Kliniker, der nicht an unserer Studie teilnimmt, unverzüglich zur Kenntnis gebracht.