Altas dosis de N-acetilcisteína en cirugía cardíaca

Fondo

La insuficiencia renal después de la circulación extracorpórea es común. Del 11,4 % (1) al 42 % (2) de los pacientes con una función renal previamente normal muestran un aumento posoperatorio de la creatinina sérica. Si bien la mayoría de estos pacientes no requieren reemplazo renal a corto o largo plazo, la mortalidad de los pacientes con insuficiencia renal aguda es sustancialmente mayor que la de aquellos que no desarrollan disfunción renal1.

El bypass cardiopulmonar activa componentes del sistema inmunitario no específico, lo que conduce a la generación de compuestos que contienen radicales libres de oxígeno. Un estudio de 14 pacientes sometidos a cirugía cardíaca encontró niveles elevados de productos de peroxidación de lípidos séricos (sustancias reactivas del ácido tiobarbitúrico) dentro de los 15 minutos posteriores al comienzo de la circulación extracorpórea, que volvieron a los niveles preoperatorios a la mañana siguiente. La capacidad antioxidante sérica total disminuyó correspondientemente durante la operación y permaneció disminuida a las 24 horas después de la operación (3). Un estudio similar del estado antioxidante total del plasma mostró niveles reducidos hasta 72 horas después de la operación (4). Está claro que el bypass cardiopulmonar provoca estrés oxidativo y agotamiento de la capacidad antioxidante.

La N-acetilcisteína se utiliza habitualmente en el tratamiento de la sobredosis de paracetamol. El paracetamol es metabolizado por el hígado por el citocromo p450 para formar un compuesto de oxígeno reactivo tóxico. Este metabolito normalmente se desintoxica por conjugación con glutatión reducido hepático (GSH). En caso de sobredosis, las reservas de GSH se agotan, lo que lleva a la necrosis de las células hepáticas a través del daño oxidativo. La N-acetilcisteína es un donante del grupo sulfhidrilo, que permite la regeneración de GSH, aumentando así la defensa antioxidante del hígado. El tratamiento de la sobredosis de paracetamol es actualmente la única indicación aprobada para la N-acetilcisteína. Las posibles reacciones adversas incluyen erupción urticaria, náuseas y vómitos, y una reacción anafilactoide (que implica hipotensión, taquicardia, broncoespasmo y edema facial). Estas reacciones ocurren con mayor frecuencia durante o al final del período de infusión de la dosis de carga y pueden estar relacionadas con la concentración (5).

El estrés oxidativo se puede producir experimentalmente utilizando glicerol hipertónico. La inyección intramuscular de glicerol hipertónico en ratas precipitó insuficiencia renal aguda asociada con una marcada disminución en los niveles renales de glutatión reducido (GSH). El pretratamiento con N-acetilcisteína evitó en gran medida estos cambios (6). Durante la reperfusión después de la isquemia renal en ratas, el flujo sanguíneo renal se redujo en comparación con los valores previos a la isquemia. También se redujo la TFG y se incrementó el peroxinitrito plasmático (un marcador de la síntesis de óxido nítrico, un componente del estrés oxidativo). El pretratamiento con N-acetilcisteína previno parcialmente estos cambios (7). La N-acetilcisteína (combinada con un donante de óxido nítrico y un inhibidor de la enzima convertidora de endotelina) también disminuyó el efecto de la isquemia renal/lesión por reperfusión en perros, en términos de mejora de la función renal y reducción de las citocinas proinflamatorias intersticiales y la óxido nítrico sintasa inducible. (8).

El radiocontraste comúnmente causa disfunción renal, en parte debido al estrés oxidativo en el riñón. Si bien no es una indicación aprobada, la N-acetilcisteína intravenosa se ha utilizado con éxito para atenuar la nefropatía inducida por contraste radiológico y fue más eficaz que la profilaxis con líquidos intravenosos estándar (riesgo relativo 0,28) (9). Si bien no es una indicación de producto aprobada, la N-acetilcisteína se usa actualmente en nuestro hospital para este propósito.

La reparación del aneurisma de la aorta abdominal infrarrenal suele causar lesión por isquemia/reperfusión en el riñón, lo que produce un estrés oxidativo similar al del contraste radiológico. Una mezcla de antioxidantes que incluía N-acetilcisteína administrada a pacientes sometidos a reparación de aneurisma aórtico abdominal infrarrenal produjo un aclaramiento de creatinina significativamente mejor (en comparación con los controles de placebo) 48 horas después de la operación (10).

Si bien nunca se investigaron sus efectos sobre la función renal después de la cirugía cardíaca, se estudió el efecto de la N-acetilcisteína perioperatoria en otros sistemas. La respuesta de explosión oxidativa de los neutrófilos de pacientes sometidos a circulación extracorpórea se atenuó significativamente mediante la infusión de N-acetilcisteína en el circuito de derivación (11).

Un estudio de perros sometidos a circulación extracorpórea encontró que el trabajo de brazada reclutable por precarga se mantuvo en los niveles previos a la derivación en aquellos animales que recibieron N-acetilcisteína, mientras que disminuyó en los animales de control. La N-acetilcisteína mejoró significativamente la resolución del edema de miocardio y evitó el aumento del 8-isoprostano en plasma (un marcador de estrés oxidativo) observado en los animales de control (12). Se encontraron resultados similares en un estudio de 40 pacientes sometidos a cirugía cardíaca: las muestras de biopsia del ventrículo izquierdo mostraron menos contenido de 8-isoprostano y menos nitrotirosina (un marcador de la producción de óxido nítrico; el óxido nítrico puede actuar como un radical libre de oxígeno). No se observaron diferencias en la hemodinámica o los resultados clínicos, pero desafortunadamente los índices de función renal no se examinaron en este estudio (13).

El ascorbato es un antioxidante del que se podría esperar que tenga una acción similar a la N-acetilcisteína. Se administró ascorbato suplementario a 43 pacientes antes y durante 5 días después de la cirugía de derivación de la arteria coronaria. Los pacientes que recibieron ascorbato tuvieron una incidencia de FA posoperatoria del 16,3 %, en comparación con el 34,9 % de los sujetos de control, quizás al reducir el daño oxidativo del miocardio (14).

La vasodilatación dependiente del endotelio pulmonar suele verse afectada después de la derivación cardiopulmonar, un proceso que se cree que está relacionado con las especies reactivas de oxígeno. La vasodilatación pulmonar inducida por la acetilcolina después de la circulación extracorpórea se mantuvo mejor en 12 pacientes que recibieron un cóctel de antioxidantes (incluida la N-acetilcisteína) en comparación con los 10 pacientes de control (15).

Por lo tanto, existe evidencia de que en los sistemas inmunológico, cardiovascular y respiratorio, la N-acetilcisteína puede ser beneficiosa para los pacientes que se someten a cirugía cardíaca.

La sepsis clínica o la exposición experimental a lipopolisacáridos estimulan las células del sistema inflamatorio para formar radicales libres de oxígeno. La N-acetilcisteína disminuye la expresión génica de citocinas y moléculas de adhesión y la activación de NF-kB in vitro. En modelos animales de sepsis, la N-acetilcisteína reduce la quimiotaxis de células inflamatorias y mejora la supervivencia (como se revisa en la referencia 16). En pacientes que sufren estrés oxidativo debido a sepsis, la N-acetilcisteína da como resultado una menor activación de NF-kB y una menor producción de IL-8 (16).

Hipótesis La N-acetilcisteína administrada desde el momento de la inducción de la anestesia antes de la cirugía cardíaca y durante las 24 horas posteriores a la operación da como resultado una disminución del cambio en la creatinina sérica desde el nivel inicial hasta el nivel máximo dentro de los primeros 5 días posteriores a la operación.

Otros resultados secundarios que se medirán incluyen:

• mejor aclaramiento de creatinina durante el primer día postoperatorio;
• estancia más corta en la UCI;
• estancia hospitalaria más corta;
• niveles más bajos de creatinina sérica en el día 2 después de la operación;
• mayor actividad antioxidante plasmática;
• menos estrés oxidativo;
• menor activación de NF-kB en los componentes celulares de la sangre;
• menor respuesta de citocinas proinflamatorias; y
• menor activación de la vía de la óxido nítrico sintasa.

Diseño del estudio: descripción general y justificación

Los pacientes serán aleatorizados para recibir N-acetilcisteína desde la inducción de la anestesia hasta 24 horas después de la operación, o un placebo (glucosa al 5%).

La creatinina sérica es el indicador clínico más utilizado de la función renal junto con la diuresis. Ambos se medirán durante las 48 horas posteriores a la operación, el período de tiempo durante el cual es más probable que se desarrolle una insuficiencia renal. Un indicador más sensible de disfunción renal es el aclaramiento de creatinina. Esto se medirá durante las primeras 24 horas después de la operación y formará el criterio principal de valoración del estudio. Dado que a los pacientes de nuestra unidad de cuidados intensivos se les administra de forma rutinaria furosemida para mantener una diuresis posoperatoria > 0,5 ml/kg/h (una vez que el volumen de líquido, el inotropismo y el tono vascular se han manipulado en lo que se considera rangos aceptables), la dosis de La furosemida requerida también es un indicador de la función renal. Rara vez se administran otros diuréticos, aunque en este caso también se indicará.

La eficacia de la N-acetilcisteína en la prevención del estrés oxidativo se evaluará utilizando una medida de la actividad antioxidante plasmática total (ensayo de batocuproína) (17) y mediante la cuantificación de los niveles de 8-isoprostano (18). Se ha demostrado previamente que la actividad antioxidante total y el 8-isoprostano se ven afectados por la cirugía cardíaca y la N-acetilcisteína.

Cualquier efecto renal de la N-acetilcisteína se correlacionará con los niveles de citocinas proinflamatorias en plasma (IL-1, IL-6 y TNF-alfa), que se sabe que están asociadas con la insuficiencia renal inducida por el estrés oxidativo (19, 20) . La activación de la producción inducible de óxido nítrico también está asociada con la insuficiencia renal (21), y el efecto de la N-acetilcisteína sobre la expresión del ARNm de la óxido nítrico sintasa en los componentes celulares de la sangre se evaluará mediante PCR en tiempo real. La producción de óxido nítrico se evaluará mediante la medición de la concentración de nitrotirosina en plasma. El ensayo de nitrotirosina es superior a la reacción de Greiss tradicional (que mide nitrato y nitrito derivados del óxido nítrico), ya que el nitrato y el nitrito se excretan por los riñones y muchos de estos pacientes tendrán una función renal alterada.

A nivel molecular, muchos de los genes responsables de estimular el estrés oxidativo están regulados por el promotor NF-kB. Los componentes celulares de la sangre se analizarán para detectar NF-kB utilizando una técnica ELISA establecida (22) que se cree que es más sensible que el ensayo de cambio de movilidad electroforético utilizado para demostrar un efecto de la N-acetilcisteína en la sepsis humana (16). El NF-kB en los componentes celulares de la sangre también se analizará mediante PCR en tiempo real.

Aleatorización La aleatorización se basará en números aleatorios generados por ordenador. Una vez obtenido el consentimiento, una persona independiente (farmacéutico de ensayos clínicos) organizará la asignación del tratamiento con N-acetilcisteína o placebo y dispensará las bolsas de perfusión codificadas. Esto se entregará al personal de anestesia que atiende al paciente en el quirófano y a la enfermera de la UCI que atiende al paciente en el posoperatorio.

Protocolo detallado Inmediatamente después de la inducción de la anestesia, antes de la primera incisión quirúrgica, se administrará N-acetilcisteína en una dosis de 150 mg/kg IV en 200 ml de glucosa al 5% durante 15 minutos, seguido de una infusión IV continua de 50 mg/kg. en 500 mL de glucosa al 5% durante 4 horas, luego 100 mg/kg en 1 L de glucosa al 5% durante 20 horas (dosis total 300 mg/kg en 24 horas). Esta es la dosis estándar de N-acetilcisteína usada clínicamente en sobredosis de paracetamol (5). Los pacientes aleatorizados para recibir placebo recibirán un volumen equivalente de glucosa al 5%. La apariencia de las soluciones de glucosa al 5 % y N-acetilcisteína es similar, y no habrá ninguna marca en la bolsa de infusión que no sea un número de estudio de identificación.

Una recolección de orina de 24 horas comenzará inmediatamente al llegar a la UCI, para permitir la determinación del aclaramiento de creatinina. Esto se medirá en el laboratorio de patología clínica del hospital. El aclaramiento de creatinina será el criterio principal de valoración del estudio.

Los investigadores o la enfermera de investigación de la UCI registrarán los datos clínicos como se detalla a continuación.

Se tomarán cuatro muestras de 20 ml de sangre heparinizada de la línea arterial para análisis molecular y de citoquinas. Las muestras se tomarán inmediatamente después de la inducción de la anestesia, a la llegada a la unidad de cuidados intensivos ya las 6 y 24 horas del postoperatorio. Inmediatamente después de la recolección, la sangre se centrifugará a baja velocidad para separar el plasma de los componentes celulares, los cuales se almacenarán en alícuotas a -70 grados antes del análisis por lotes.

El análisis de la actividad antioxidante total en plasma y las concentraciones de 8-isoprostano, IL-1, IL-6, TNF-alfa y nitrotirosina se realizará utilizando kits de reactivos ELISA disponibles comercialmente (Oxford Biomedical Research, Oxis Research, BioCore). Los componentes celulares de la sangre se analizarán para determinar la concentración de NF-kB utilizando un kit ELISA disponible en el mercado (Oxford Biomedical Research) y los ARNm de iNOS y NF-kB utilizando una máquina de PCR en tiempo real y reactivos de ensayo predesarrollados de Applied Biosystems con 18S. como control endógeno. El investigador principal tiene experiencia en estas técnicas o similares.

Estadísticas y cálculo de potencia Usando los datos disponibles de nuestra base de datos de cirugía cardíaca de más de 2500 pacientes en los últimos 5 años, esperamos un aumento medio en la creatinina sérica desde el inicio hasta un valor máximo de 50 micromol/L en el grupo de control, con una desviación estándar de 30 micromol/L. Dados estos cambios, se necesitan 60 pacientes para tener un poder del 90 % para detectar una diferencia de 30 micromol/L entre el grupo de control y el grupo de intervención con un alfa de 0,05.

Recolección de datos La recolección de datos será realizada por el investigador principal, la enfermera de investigación de la UCI y el personal de enfermería de la UCI.

Se obtendrán las siguientes variables:

Nombre sexo, edad y número de historia clínica Fecha de ingreso a la UCI Procedimiento quirúrgico y tiempo en circulación extracorpórea Evaluación preoperatoria de la función ventricular izquierda Creatinina sérica y urea en el preoperatorio, en el postoperatorio inmediato y cada 24 horas a partir de entonces (medidas con fines clínicos) Dosis de furosemida administrada (o tasa de infusión de furosemida) Uso de inotrópicos Gasto cardíaco siempre que se mida con fines clínicos en las primeras 24 horas después de la operación Gasto urinario en cada período de 6 horas durante las 24 horas después de la operación Fecha de alta de la UCI y del hospital o muerte

Violaciones del protocolo Se registrarán todas las violaciones del protocolo. Luego se decidirá si la naturaleza de tal violación ha sido tal que el paciente debe ser excluido del análisis de datos primarios. Tal evaluación será cegada al tratamiento.