Mitokondrioiden toiminta perioperatiivisessa ympäristössä: Havaintotutkimus (MITOSIS)

Leikkauksen jälkeinen kuolleisuus on kolmanneksi suurin kuolinsyy maailmanlaajuisesti. Leikkauksen jälkeinen sairastuvuus on jopa 17 kertaa suurempi kuin kuolleisuus. Sen lisäksi, että leikkauksen jälkeiset komplikaatiot ovat taakka potilaille, ne aiheuttavat kymmenien tuhansien dollarien (USA) ylimääräisiä kustannuksia potilasta kohti. Komplikaatiot korreloivat myös vahvasti eurooppalaisten tutkimusten kokonaiskustannuksiin. Kasvava näyttö viittaa siihen, että yleisanestesiatekniikoiden yleiset mutta olennaiset osat, kuten lisähapen antaminen, voivat liittyä näihin postoperatiivisiin tuloksiin. Ryhmämme työ on osoittanut, että muutokset mitokondrioiden aktiivisuudessa ovat keskeisiä muuttuneille hapen käsittelylle korkealla, ja epäsuorasti ehdotti, että tämä voi muuttua suuren vatsaleikkauksen aikana. Muutokset mitokondrioiden aktiivisuudessa on myös jo osoitettu eroavan selviytyneiden ja ei-eloon jääneiden välillä tehohoidon kohortteissa. Varhaiset julkaisemattomat tiedot ovat myös osoittaneet, että luurankolihasten mitokondriosignaalissa saattaa esiintyä jonkin verran muutoksia kirurgisilla potilailla leikkauksen lopussa, ja leikkauksen kesto on keskimäärin noin 6 tuntia. Siksi hypoteesimme on, että mitokondrioiden toiminta/aktiivisuus muuttuu suuren vatsaleikkauksen aikana ja siitä toipumisen aikana liikeradoilla, jotka liittyvät erilaisiin postoperatiivisiin komplikaatioihin. Tämän toteaminen voi auttaa meitä ennustamaan potilaan alttiutta postoperatiivisille komplikaatioille. Tämä olisi erittäin tehokas mahdollistamaan potilaan valinnan, valmistelun ja ennustamisen optimoinnin. Se voi myös johtaa muutoksiin intra- ja postoperatiivisessa hallinnassa. Kaikki nämä tekijät voivat vähentää postoperatiivisia komplikaatioita ja niihin liittyviä sairastuvuutta ja kuolleisuutta.

Tämän hypoteesin testaamiseksi on suunniteltu kaksivaiheinen prospektiivinen havainnointikohorttitutkimus. Ensimmäinen vaihe on pilotti, johon osallistuu jopa 10 aikuista potilasta, jotka on suunniteltu elektiiviseen suureen avoimeen vatsaleikkaukseen, joka edellyttää valtimoiden ja keskuslaskimolinjojen paikantamista ja leikkausta edeltävänä päivänä. Tässä keskitytään tutkimaan multimodaalisen mitokondrioanalyysin toteutettavuutta kirurgisilla potilailla ja kartoittamaan mitokondriomarkkerien muutosten kehityskulkua perioperatiivisen ajanjakson aikana. Veri otetaan leikkauksen alussa ja leikkauksen jälkeisinä päivinä 1 ja 7. Lihasbiopsiat otetaan leikkauksen alussa ja leikkauksen lopussa tai 12 tuntia leikkauksen alkamisen jälkeen sen mukaan, kumpi on aikaisin. Uloshengityshengitysnäytteet otetaan leikkausta edeltävänä päivänä ja leikkauksen jälkeisenä päivänä 7. Korkean resoluution respirometriaa käytetään luurankolihasten ja verihiutaleiden analysointiin ex vivo kyllästetyillä substraatti- ja happimäärillä. 13C-ketoisokaproaatti (13C-KICA) -hengitystesteillä (BT) mitataan maksan ja luustolihasten mitokondrioiden toimintaa, mikä edustaa substraattipitoisuuksia in vivo ja väliaikainen happipitoisuus. Lisäksi kerätään kliinisiä tietoja ja tuloksia rutiininomaisista verikokeista ja verikaasuanalyysistä.

Enintään 10 potilaan pilottivaiheen jälkeen suoritetaan väliaikainen data-analyysi. Tämä mahdollistaa prosessin optimoinnin toteutettavuusvaiheen jälkeen. Se voi myös tarjota mahdollisuuden vähentää potilaan näytteenottotaakkaa. Jos esimerkiksi todetaan, että joko tarvitaan vähemmän näytteenottopisteitä tai jos lihas- ja verihiutaleiden respirometriatiedot korreloivat, lihasbiopsian tarve saattaa olla mahdollista poistaa toisessa vaiheessa.

Toiseen vaiheeseen kuuluu enintään 40 potilaan kohortti, joka rekrytoidaan samalla tavalla ja otetaan näytteitä samassa järjestelmässä kuin pilottivaiheessa, ellei näytetaakkaa ole voitu vähentää pilottivaiheen tietojen avulla. Tässä vaiheessa pyritään selvittämään, liittyvätkö mitokondrioiden aktiivisuuden muutokset kliinisiin tuloksiin.

Pilottivaiheen ensisijainen tavoite on: Tutkia multimodaalisen mitokondrioanalyysin toteutettavuutta potilailla, joille tehdään suuri elektiivinen vatsaleikkaus. Tämä sisältää seulottujen ja hyväksyttyjen potilaiden lukumäärän, näytteenottoaikapisteiden optimoinnin ja kliinisen tiedon keräämisen.

Toissijaisia ​​tavoitteita ovat:

• Selvitetään, liittyykö verihiutaleista ja luurankolihaksista mitattu mitokondrioaktiivisuus toisiinsa leikkauspotilailla ja miten.
• Leikkauksen jälkeisten komplikaatioiden suhde mitattuna päivän 7 Postoperative Morbidity Survey (POMS) -tutkimuksella verihiutaleiden mitokondrioiden aktiivisuuden muutokseen leikkauksen alusta 1. päivään leikkauksen jälkeen mitattuna korkearesoluutioisella respirometrialla.
• Kuvaus hengityskapasiteetin/mitokondrioiden toiminnan muutoksen kehityksestä perioperatiivisen jakson aikana mitattuna verihiutaleiden ja luustolihasten respirometrialla sekä 13C-KICA-hengitystestillä.
• Leikkauksen jälkeisten komplikaatioiden suhde muutokseen luurankolihasten mitokondrioiden aktiivisuudessa ja hengityskapasiteetissa mitattuna korkearesoluutioisella respirometrialla leikkauksen alusta 12 tuntiin leikkaukseen/leikkauksen loppuun.
• Leikkauksen jälkeisten komplikaatioiden suhde verihiutaleiden mitokondrioiden aktiivisuuden ja hengityskapasiteetin muutokseen korkearesoluutioisella respirometrialla mitattuna leikkauksen alusta 7 päivään leikkauksen jälkeen.
• Leikkauksen jälkeisten komplikaatioiden suhde muutokseen maksan ja luustolihasten mitokondrioiden toiminnassa mitattuna 13C-KICA-hengitystestillä lähtötasosta 7 päivään leikkauksen jälkeen.

• Muutos seuraavissa mitokondrioiden toimintaan/aktiivisuuteen liittyvissä kriteereissä mitattuna millä tahansa yllä olevista:

  • Hapetusparametrit (esim. Inspiroidun hapen osuus (FiO2), hapen osapaine valtimoveressä (PaO2))
  • Oleskelun kesto ICU/HDU-ympäristössä ennen osastolta eroamista
  • Leikkauksen jälkeisen invasiivisen mekaanisen ventilaation kesto
  • Leikkauksen jälkeinen delirium päivänä 7 mitattuna sekavuusarviointimenetelmällä (CAM)
  • Potilas ilmoitti leikkauksen jälkeisestä kivusta (pistemäärä 10:stä)
  • Charlestonin komorbiditeettiindeksi

Enintään 10 potilaan pilottivaiheen jälkeen suoritetaan väliaikainen data-analyysi. Tämä mahdollistaa prosessin optimoinnin toteutettavuusvaiheen jälkeen. Se voi myös tarjota mahdollisuuden vähentää potilaan näytteenottotaakkaa. Jos esimerkiksi todetaan, että joko tarvitaan vähemmän näytteenottopisteitä tai jos lihas- ja verihiutaleiden respirometriatiedot korreloivat, lihasbiopsian tarve saattaa olla mahdollista poistaa toisessa vaiheessa.

Toiseen vaiheeseen kuuluu enintään 40 potilaan kohortti, joka rekrytoidaan samalla tavalla ja otetaan näytteitä samassa järjestelmässä kuin pilottivaiheessa, ellei näytetaakkaa ole voitu vähentää pilottivaiheen tietojen avulla. Tässä vaiheessa pyritään selvittämään, liittyvätkö mitokondrioiden aktiivisuuden muutokset kliinisiin tuloksiin.

Toisen vaiheen ensisijainen tavoite on: määrittää mikä tahansa suhde postoperatiivisten komplikaatioiden määrään mitattuna päivän 7 Postoperative Morbidity Survey (POMS) -tutkimuksella, mitokondrioiden aktiivisuuden muutokseen perioperatiivisen jakson aikana korkearesoluutioisella respirometrialla mitattuna.

Toissijaisiin tavoitteisiin kuuluu osa pilottivaiheen tavoitteista, jotka määritetään välianalyysin perusteella.

Veri-/lihas-/hengitysnäytteen ottamisen ja tiedonkeruun suorittavat Good Clinical Practice (GCP) -koulutetut tutkijat tai hoitavan kliinisen tiimin jäsenet. Tutkimuksen päämäärä määritellään, kun kaikki lopullisen näytteen analyysi on suoritettu. Odotamme, että tämän tutkimuksen tuloksia levitetään julkaisemalla vertaisarvioidussa lehdessä ja konferenssiesitelmien kautta. Julkaistut tulokset toimitetaan osallistujille pyynnöstä.