Blutplättchen als Entzündungsregulatoren in der Herzchirurgie (PRICS)

Verletzungen entfernter Organe sind eine häufige Folge von Herz-Kreislauf-Operationen mit Herz-Lungen-Bypass. Akute Nierenschädigung (AKI), die häufigste Komplikation, tritt bei 30–40 % der Patienten mit Herzoperationen auf und erhöht selbst bei mäßiger Schädigung die Sterblichkeit und die Gesundheitskosten erheblich. Obwohl Organverletzungen mit Entzündungen in Verbindung gebracht werden, sind die Mechanismen, die diese Ereignisse auslösen und verbreiten, noch unklar. Da das Durchschnittsalter und die medizinische Komplexität von Herzpatienten steigen, liegt die Herausforderung – und Chance – zur Verbesserung des Organschutzes in der Identifizierung veränderbarer Ziele.

Die Vorarbeiten der Forscher liefern primäre Beweise dafür, dass aktivierte Blutplättchen eine neuartige Rolle bei der Auslösung von gewebeschädigenden und entzündlichen Reaktionen an der mikrovaskulären Schnittstelle spielen. Daher aggregieren Blutplättchen in unmittelbarer Nähe zu perivaskulären Mastzellen, einem Zelltyp, der durch die Freisetzung vorgeformter Effektoren schnell starke Entzündungsreaktionen auslösen kann. Die Aktivierung der Blutplättchen allein reicht aus, um diese Mastzellen in vitro zu stimulieren, während umgekehrt die pharmakologische Hemmung der Blutplättchen mastzellabhängige Entzündungen und Endorganschäden nach einem Kreislaufstillstand der Ratte reduziert.

Basierend auf überzeugenden experimentellen Daten und Beweisen für den Menschen haben die Forscher unsere zentrale Hypothese aufgestellt, dass die Aktivierung von Blutplättchen ein wichtiger Auslöser von entzündlichen und gewebeschädigenden Reaktionen nach einem kardiopulmonalen Bypass durch Stimulation perivaskulärer Mastzellen ist. Ziel ist es, die pathophysiologische Relevanz der Blutplättchen-Mastzell-Interaktion für die Beendigung von Organverletzungen zu definieren und Ziele für neue Strategien zum Organschutz bei Patienten mit Herzchirurgie zu identifizieren.

Spezifisches Ziel: Definition der Thrombozytenaktivierung als Risikofaktor für Endorganverletzungen bei Patienten mit Herzchirurgie.

Die vorläufigen Daten der Forscher deuten stark darauf hin, dass Thrombozytopenie nach einer Herzoperation mit AKI und erhöhter Mortalität verbunden ist. In einer prospektiven Studie an 100 Patienten, die sich einer Koronararterien-Bypass-Operation (CAGB) unterziehen, werden die Forscher die Aktivierung und den Verbrauch von Blutplättchen als wahrscheinliche Ursache dieser Thrombozytopenie definieren und den Zusammenhang zwischen der Blutplättchenaktivierung im Allgemeinen und Markern der Mastzellaktivierung, systemisch, feststellen Entzündung und AKI.

Ansatz:

Ziel dieses Ziels ist es, den Zusammenhang zwischen perioperativer Thrombozytenaktivierung, systemischen Entzündungsreaktionen und unerwünschten Endorganergebnissen zu untersuchen.

Die Forscher werden eine prospektive Beobachtungsstudie an 100 Patienten durchführen, um den Zusammenhang zwischen perioperativer Thrombozytenaktivierung, systemischen Entzündungsreaktionen und Endorganverletzungen nach einer Herzoperation zu untersuchen. Die Patienteneinschlusskriterien für diese Studie basieren auf den Ergebnissen unserer retrospektiven Studie mit 4201 Patienten, die sich einer CABG-Operation an CPB unterziehen. Hier stellten die Forscher eine signifikante Inzidenz von Thrombozytopenie und einen Zusammenhang zwischen Thrombozytopenie und einem erhöhten Risiko für die Entwicklung eines postoperativen AKI fest. Daher soll mit der vorgeschlagenen Studie ermittelt werden, ob die postoperative Thrombozytenaktivierung zu einer systemischen Entzündungsreaktion beiträgt und somit einen ursächlichen Einfluss auf Endorganverletzungen hat.

Probenentnahme und -verarbeitung: 15 ml venöses Blut werden vor der Inzision und 10 Minuten sowie 6, 24, 48 und 72 Stunden nach der Trennung vom kardiopulmonalen Bypass (CPB) in den ACD-Puffer gezogen.

Messungen: Die Forscher werden Serumplättchenmarker durch einen enzymgebundenen Immunosorbens-Assay (ELISA) analysieren und die charakteristischen Veränderungen in der Membranproteinexpression durch mehrfarbige fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS). Die entsprechenden Thrombozytenzahlen werden zu jedem Zeitpunkt bestimmt. Aspirin-Medikamente werden bis zum Tag der Operation und erneut ab dem zweiten postoperativen Tag als Standardbehandlung verabreicht. Da eine Aspirinresistenz unsere Ergebnisse beeinflussen kann, werden die Forscher den Urinspiegel von 11-Dehydrothromboxan B2 messen. Die anschließende Subgruppenanalyse wird die Relevanz der Aspirinresistenz für unsere Beobachtungen feststellen. Systemische Entzündungen werden durch Bestimmung der Plasmazytokinspiegel mittels ELISA untersucht. Als zusätzlicher Untersuchungszweig werden die Forscher Patienten-DNA und Thrombozyten-RNA sammeln, um die genomischen Eigenschaften und Thrombozyten-Genexpressionsprofile weiter zu untersuchen, die mit einer verstärkten Thrombozytenaktivierung während der Operation verbunden sind. Diese Daten werden in weitere Studien zur personalisierten Identifizierung von Risikofaktoren für Patienten einfließen, die sich einer Herzoperation unterziehen.

Primärer Endpunkt: AKI ist eine klinisch relevante Manifestation einer Endorganverletzung und wird als unser primärer Endpunkt dienen. Bei einer Inzidenz von 30–40 % nach einer Herzoperation gehen die Forscher davon aus, eine ausreichende Anzahl von AKI-Fällen zu beobachten, um eine angemessene statistische Analyse zu ermöglichen. Die Forscher definieren AKI gemäß den Kriterien „Kidney Disease: Improving Global Outcomes“ (KDIGO) und zeichnen AKI auf, indem sie sowohl die vorgeschlagenen Stadien als auch die Änderung der Serumkreatininwerte von 3 Tagen vor bis 10 Tage nach dem Operationsdatum verwenden.

Sekundäre Ergebnisse: Die Forscher werden die Zytokinexpression und die Thrombozytenaktivierung als sekundäre Ergebnisse messen. Darüber hinaus werden die Forscher auch etablierte Messwerte für das klinische Ergebnis sammeln, wie z. B. Krankenhausaufenthaltsdauer, Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation, Dauer der postoperativen mechanischen Beatmung und schwerwiegende unerwünschte kardiale Ereignisse (MACE), definiert als Gesamtmortalität, auftretende Revaskularisation, Vorhofflimmern , Schlaganfall und nicht tödlicher Myokardinfarkt.

Patientenmerkmale und -zahlen, Leistungsanalyse und Patientendatenerfassung: Variablen werden aus Patientenakten erfasst: 1) präoperativ: Alter, Geschlecht, Rasse, Risikofaktoren der Society of Thoracic Surgery, EUROScore, Datum der Einwilligung und präoperative Medikamente; 2) intraoperativ: Anzahl der Bypass-Transplantate der Koronararterien, Dauer des kardiopulmonalen Bypasses, Dauer der Aortenkreuzklemme, kumulative Dosis des verabreichten Heparins, Blutprodukte und kumulative Dosis von Sympathomimetika und Vasopressoren; 3) postoperativ: Zeitpunkt der Komplikationen, Ursache und Zeitpunkt des Todes, Aufenthaltsdauer im Krankenhaus und auf der Intensivstation, Dauer der postoperativen mechanischen Beatmung, Dosis der inotropen oder vasoaktiven Unterstützung. Die Thrombozytenzahl und der Kreatininspiegel sowie die Thrombozytenaggregationshemmung werden 3 Tage vor bis 10 Tage nach der Operation aufgezeichnet.

Erwartete Ergebnisse. In diesem Ziel erwarten die Forscher neue Einblicke in die Ursprünge systemischer Entzündungen und Endorganverletzungen nach Herzoperationen. Unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass eine postoperative Thrombopenie mit AKI und Mortalität verbunden ist. Die Forscher erwarten den Nachweis, dass eine solche Thrombozytopenie bei anhaltender Thrombozytenaktivierung auftritt und mit systemischen Entzündungen und letztendlich Endorganschäden verbunden ist. Zusammen werden diese Untersuchungen den Grundstein für neuartige Organschutzstrategien in der Herzchirurgie legen.

Statistische Analyse. Beschreibende Vergleiche werden je nach Bedarf mithilfe des Kruskal-Wallis-Tests oder des Chi-Quadrat-Tests durchgeführt. Gegebenenfalls werden univariable und multivariable lineare oder logistische Regressionsanalysen angewendet, um den Zusammenhang zwischen den primären und sekundären Ergebnissen sowie den prä-, intra- und postoperativen Variablen zu bewerten. R2 für lineare Regressionsanalysen, Quotenverhältnisse und die entsprechenden 95 %-Konfidenzgrenzen für logistische Regressionsanalysen werden gemeldet.