Ulinastatiini vähentää sydänleikkauksen jälkeisiä keuhkosairauksia

Vaihe Ⅰ: Retrospektiivinen kohorttitutkimus intraoperatiivisen ulinastatiinin ja PPC-riskin välistä yhteyttä Tutkimuksen tämä osa on suunniteltu retrospektiiviseksi, monikeskukselliseksi observaatiotutkimukseksi, joka kattaa aikuispotilaat, jotka suorittivat valikoivan sydänleikkauksen kolmessa sairaalassa - erityisesti Tongji Guanggu -sairaalassa, Tongji Zhongfa -sairaalassa ja Tongji Hankou -sairaalassa, jotka kaikki sijaitsevat Wuhanissa, Kiinassa - tammikuun 2014 ja joulukuun 2022 välisenä aikana. Tutkimuksen retrospektiivisen luonteen vuoksi otoskoko oli ennalta määritetty[14].

Osallistujat Aikuispotilaat, joille tehtiin valikoiva sydänleikkaus, mukaan lukien avosydänhoidolliset läppäkorjaukset, läppäkorvaukset sydän-keuhkokoneella sekä ilman koneistusta tehdyt sepelvaltimoiden ohitusleikkaukset, seulottiin peräkkäin kelpoisuuden perusteella. Pois sulkemiskriteerit olivat seuraavat: (1) ikä < 18 vuotta; (2) raskaana olevat naiset; (3) aiempi sydänleikkaushistoria ennen nykyistä sairaalahoitoa; (4) akuuttien hengitystie- tai keuhkosairauksien esiintyminen ennen leikkausta, kuten hengitystieinfektiot, hengitysvaikeudet, keuhkopussin neste, atelektaasi, pneumotoraksi, keuhkoputkien spasmi ja keuhkokuume; (5) ulinastatiinihoidon antaminen ennen sydänleikkausta nykyisen sairaalahoidon aikana; (6) Lääkettä ulinastatiinia käytettiin leikkauksen aikana, ja kokonaisannos leikkauksen aikana oli alle 50 000 U; (7) pahanlaatuisen kasvaimen tai luuydinsiirron historia.

Muuttujat Pääaltistus oli leikkauksen aikainen ulinastatiinin antaminen, määritelty seuraavasti: (1) annostus: leikkauksen aikainen kokonaisannos (≥50 000 U); (2) ajoitus: ensimmäinen annos anestesian induktiovaiheessa vs. sydän-keuhkokoneen käytön aikana; (3) antotapa: laskimonsisäinen tippa.

Demografiset ominaisuudet sisälsivät iän, sukupuolen ja tupakointistatuksen, jotka kaikki selvitettiin sairaalahoidon alkaessa. Kliiniset sairaudet dokumentoitiin perustuen lääketieteellisiin diagnooseihin potilastiedoissa, mukaan lukien korkea verenpaine, diabetes, keuhkosairaudet (krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus, astma, krooninen keuhkoputkentulehdus, keuhkojen laajentuma) ja krooninen munuaisten vajaatoiminta. Ennen leikkausta otetut laboratorioindikaattorit potilaille koostuivat laskimoverikokeiden tuloksista, jotka saatiin 24 tunnin kuluessa sairaalaan otosta, mukaan lukien valkosolujen määrä ja hemoglobiinipitoisuus.

Perustuen aiempaan kirjallisuuteen ja biologiseen uskottavuuteen, mitatut sekoittavat tekijät sisälsivät muuttujia, jotka tiedetään tai oletetaan vaikuttavan PPC-riskiin. Nämä kovariaatit sisälsivät iän, sukupuolen, painoindeksin (BMI), leikkausta edeltävän hemoglobiinitason, leikkausta edeltävän valkosolumäärän, leikkausta edeltävän verenpaineen ja sairauksia. Kaikki kovariaatit oli ennalta määritelty ja sisällytetty monimuuttujaan säätömalliin kohdatakseen perustasapainon epätasapainot ja lieventääkseen sekoittavaa harhaa kliinisten lopputulosten arvioinnissa.

Lopputulokset Päälopputulos oli PPC-oireyhtymän kehittyminen 7 vuorokauden kuluessa leikkauksesta tai ennen sairaalasta kotiutumista. PPC-oireyhtymän diagnostiset kriteerit perustuivat Eurooppalaisen anestesiologian seuran ja Eurooppalaisen teho-hoidon seuran yhdessä vuonna 2015 julkaisemiin määritelmiin. Tässä tutkimuksessa PPC-oireyhtymään kuuluivat hengitystieinfektiot, hengitysvaikeudet, keuhkopussin neste, atelektaasi, keuhkoputkien spasmi ja aspiraatiokeuhkokuume. Huomionarvoista on, että koska rintakehän avaaminen on vakio-osa sydänleikkausta ja leikkauksen jälkeinen pneumotoraksi on näin ollen yleinen toimenpideperäinen seuraus, leikkauksen jälkeinen pneumotoraksi jätettiin tässä tutkimuksessa pois PPC-oireyhtymän määritelmästä.

Sivulopputulokset sisälsivät leikkauksen jälkeisen deliriumin ja sairaalakuolleisuuden kaikista syistä. Leikkauksen jälkeisen deliriumin diagnosoinnissa sovellettiin kahta kriteeriä: (1) dokumentoitu leikkauksen jälkeinen deliriumdiagnoosi katsottiin vahvistetuksi ja hyväksyttiin päteväksi; (2) ilman alkuperäistä leikkauksen jälkeistä deliriumdiagnoosia tutkijat tarkastelivat retrospektiivisesti kliinisiä tietoja deliriumin merkeistä. Retrospektiivisen leikkauksen jälkeisen deliriumin diagnoosikriteerit olivat linjassa mukautettujen lisädiagnoosikriteerien kanssa DSM-5:stä (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 5th Edition) deliriumia varten[7]. Sairaalakuolleisuus kaikista syistä määriteltiin sairaalassa tapahtuneeksi kuoleeksi mistä tahansa syystä leikkauksen jälkeen.

Harha Koko tutkimuksen ajan toteutettiin useita strategioita mahdollisen harhan lieventämiseksi. Kliininen tietojen keruu suoritettiin kahden koulutetun tutkijan toimesta itsenäisesti standardoidun protokollan mukaisesti hyödyntäen sähköisistä potilastiedoista noudettua tietoa. Erimielisyydet ratkaisi kolmas vanhempi arvioija varmistaakseen tiedon johdonmukaisuuden ja tarkkuuden. Kliiniset lopputulokset varmisti riippumaton kliininen tutkimusryhmä, joka ei tiennyt altistustiedoista, lieventäen näin entisestään informaatiota. Ennalta määritellyt sekoittavat muuttujat, jotka tunnistettiin biologisen uskottavuuden ja aiemman näytön perusteella, sisällytettiin monimuuttujamalleihin sekoittavan harhan hallitsemiseksi.

Vaihe Ⅱ: Verkkofarmakologiaan perustuva ennuste ja molekyylidokkaussimulaatiot Tutkiakseen ulinastatiinin PPC-oireyhtymän vähentämisen molekyylimekanismeja sydänleikkauspotilaissa, tämä osa omaksuu integroidun lähestymistavan, joka yhdistää verkkofarmakologian ja molekyylidokkauksen.

Sairauskohdekeräys ja standardisointi

Nämä kohteet käsittivät kuusi keskeistä PPC-oireyhtymään liittyvää kliinistä tilaa, vastaavilla kohdemäärillä seuraavasti: Hengitystieinfektiot (n = 14 411); Aspiraatiokeuhkokuume (n = 4 033); Keuhkojen atelektaasi (n = 1 107); Keuhkopussin neste (n = 2 282); Keuhkoputkien spasmi (n = 7 293); ja Hengitysvaikeudet (n = 12 467). Varmistaakseen kohdenimien johdonmukaisuuden, kaikki kohdegeenien nimet standardoitiin käyttäen UniProt-tietokantaa. Seulaamalla päällekkäisiä geenejä edellä mainituissa aineistoissa tunnistettiin yhteisilmaantuneita geenejä, joita pidettiin molekyylisina välittäjinä, jotka yhdistävät ulinastatiinin PPC-oireyhtymän mahdollisiin patofysiologisiin mekanismeihin.

Toiminnallinen rikastusanalyysi Selvittääkseen yhteisilmaantuneiden geenien biologisia toimintoja ja niiden osallistumista signalointikaskadeihin, Geeniontologian (GO) rikastusanalyysi ja KEGG-reittianalyysi suoritettiin rinnakkain[17, 18]. Sovellettiin tilastollista kynnysarvoa säädetty P-arvo < 0,05 varmistaakseen rikastustulosten luotettavuuden ja toiminnallisen merkityksellisyyden.

Mahdollisten kohdeproteiinien lokalisointi Solunulkoiset erittyneet proteiinit valittiin, koska ulinastatiini, laajakirjoisena proteaasin estäjänä, vaikuttaa biologisesti pääasiassa solunulkoisessa tilassa; näin ollen vain solunulkoisia kohteita pidettiin biologisesti uskottavina ulinastatiinin ja sen kohdeproteiinien välillä. Solunulkoisten erittyneiden proteiinien aineisto saatiin Human Proteome Atlas -tietokannasta, ja sydänleikkaukseen liittyvät kohteet saatiin GeneCards-tietokannasta (Sydänleikkausmenettelyt, n = 5 931). Mahdolliset kohdeproteiinit tunnistettiin tarkasti ottamalla leikkauksen jälkeisiin keuhkosairauksiin liittyvien kohdeproteiinien, sydänleikkaukseen liittyvien kohdeproteiinien ja solunulkoisten erittyneiden proteiinien aineiston leikkauspiste.

Proteiini-proteiini -vuorovaikutusverkon rakentaminen Samanaikaisesti toiminnallisen analyysin kanssa proteiini-proteiini -vuorovaikutusverkko rakennettiin käyttäen STRING-tietokantaa, rajoittaen analyysin Venn-kaaviossa tunnistettuihin päällekkäisiin kohteisiin. Varmistaakseen vuorovaikutusten korkean luotettavuuden, laji määriteltiin Homo sapiensiksi ja sovellettiin tiukkaa vuorovaikutuspistekynnystä (≥0,9).

Ulinastatiinin keskeisten kohdegeenien tunnistaminen Systemaattinen lähestymistapa käytettiin tunnistamaan ulinastatiinin keskeiset molekyylikohteet: ensin yhdisteen tarkka nimi ja molekyylikaava noudettiin PubChem-tietokannasta ja tuotiin Swiss-Target Prediction -alustalle ennustamaan ja noutamaan mahdollisia kohdemolekyylejä. Seuraavaksi suoritettiin leikkauspisteanalyysi integroidakseen ulinastatiinin kohdemolekyylit edellä mainittuun yhteisilmaantuneiden geenien aineistoon, seuloten molekyylit, jotka täyttävät samanaikaisesti kriteerit "ulinastatiinin säätelemiä", "solunulkoisesti erittyneitä asiaankuuluvissa biologisissa konteksteissa" ja "yhteisilmaantuneita". Geenien vuorovaikutusverkko rakennettiin sitten Friends-analyysiä käyttäen jatkooptimoimista varten, ja kunkin geenin tärkeys arvioitiin perustuen verkkotopologisiin mittareihin, kuten kytkentävyyteen ja keskeisyyteen. Lopulta tunnistettiin keskeiset solmupistegeenit, jotka välittävät ulinastatiinin mahdollisia biologisia vaikutuksia.

Molekyylidokkaus ja dynamiikkasimulaatiot Pienmolekyylisen ligandin ulinastatiinin kolmiulotteinen rakenne noudettiin PubChem-tietokannasta (PubChem CID: 105102), kun taas proteiinin MMP3 rakenne (PDB ID: 4g9l) saatiin RCSB PDB -tietokannasta. Ensisijaisesti valittiin ihmisproteiinin konformaatiosta korkeimman rakennetarkkuuden omaava seuraavia analyysejä varten. Kohdeproteiinin ennen dokkausta tehty esikäsittely suoritettiin PyMOL-ohjelmistolla: ensin tarpeettomat vesimolekyylit ja endogeeniset ligandit poistettiin rakenteesta poistamaan epäspesifisten vuorovaikutusten aiheuttamaa häiriötä; sen jälkeen vetyatomit lisättiin proteiinin runkoon ja sivuhaaroihin varmistaaksemme protonoitumistilan täydellisyyden sitoutumiskohdassa, parantaen näin dokkauslaskelmien tarkkuutta. Molekyylidokkaussimulaatiot suoritettiin käyttäen CB-Dock2 verkkopalvelua (https://cadd.labshare.cn/cb-dock2/index.php). Dokkauksen jälkeen LIGPLOT-ohjelmistoa käytettiin luomaan proteiini-ligandi -vuorovaikutuskaavioita, jotka havainnollistavat visuaalisesti keskeisiä sitoutumisjäännöksiä ja molekyylien välistä voimia (mukaan lukien vetysidokset, hydrofobiset vuorovaikutukset ja van der Waalsin voimat). Tämä prosessi selventää ligandin ja kohdeproteiinin välistä spesifiä sitoutumistapaa.

Vaihe III: Validointi kliinisissä näytteissä Kliinisen validointikohortin tutkimussuunnittelu ja osallistujat Tämä on prospektiivinen observaatiotutkimus. Kliinisestä validointikohortista kerätyt plasmanäytteet kerättiin aikuispotilailta, jotka suorittivat valikoivan sydänleikkauksen huhtikuun 2023 ja syyskuun 2024 välisenä aikana, mukaan lukien avosydänhoidolliset läppäkorjaukset, sydän-keuhkokoneavusteiset läppäkorvaukset ja ilman koneistusta tehdyt sepelvaltimoiden ohitusleikkaukset. Sovellettiin samoja pois sulkemiskriteerejä kuin tämän tutkimuksen ensimmäisessä osassa käytettiin. Tämän tutkimuksen päälopputulos on PPC-oireyhtymän esiintyminen 7 vuorokauden kuluessa leikkauksesta tai ennen kotiutumista.

Otoskoko Pienin otoskoko laskettiin perustuen PPC-oireyhtymän esiintyvyyteen ulinastatiini- ja ei-ulinastatiiniryhmissä. Kuten tutkimuksen ensimmäisestä osasta johdettiin, PPC-oireyhtymän esiintyvyydet olivat 22,8 % ulinastatiiniryhmässä ja 2,7 % ei-ulinastatiiniryhmässä. Otoskoko laskettiin käyttäen PASS-ohjelmistoa seuraavien parametrien asetuksilla: merkitsevyystaso (α) = 0,05 ja tilastollinen voima (1-β) = 0,80. Otoskoko koostui aluksi 168 tapauksesta, ja lisäksi otettiin huomioon 15 %:n keskeytysprosentti, mikä johti vähimmäisvaadittuun otoskokoon 193 tapausta.

Verinäytteiden keräys ja testaus Laskimoverinäytteitä kerättiin potilailta kolmessa ennalta määritetyssä leikkauksen aikaiseen vaiheeseen liittyvässä ajankohdassa: (1) ennen leikkausta (ennen leikkausviiltoa); (2) välittömästi leikkauksen jälkeen (teho-osastolle otettaessa); ja (3) 24 tuntia leikkauksen jälkeen. Näytteenkäsittelymenettely: Veri kerättiin EDTA-antikoagulanttiputkiin, sekoitettiin varovasti kääntämällä ja kuljetettiin jäällä. Plasma erotettiin nopealla sentrifugoinnilla seuraavin ehdoin: [3000 × g, 4℃, 10 min]. Aliquotoidut plasmanäytteet varastoitiin välittömästi -80°C:ssa omistetussa biopankissa myöhempää erätestausta varten. Määritys suoritettiin entsyymikytkentäisellä immunosorbenttitestillä (ELISA) käyttäen kittiä HM10736 (Bio-swamp Company, Wuhan, Kiina), noudattaen tarkasti valmistajan protokollaa.

Tilastolliset menetelmät Shapiro-Wilkin testiä käytettiin arvioimaan jatkuvien muuttujien normaalijakaumaa. Normaalijakautuneet muuttujat ilmaistiin keskiarvona ± keskihajontana (x̄ ± s), ja ryhmien välistä vertailuja suoritettiin käyttäen yksisuuntaista varianssianalyysiä (ANOVA). Jos Levenen testi osoitti erisuuruiset varianssit, käytettiin Welchin ANOVA:ta sen sijaan. Vinojakautuneet jatkuvat muuttujat esitettiin mediaanina (kvartiiliväli) [M (P25, P75)], ja ryhmien välistä vertailuja suoritettiin käyttäen Kruskal-Wallisin testiä. Kategoriset muuttujat ilmaistiin lukumäärinä (prosentteina) [n (%)], ja ryhmien välistä vertailuja suoritettiin käyttäen khiin neliö -testiä tai Fisherin tarkkaa testiä riippuen otoskoosta ja odotetusta frekvenssijakaumasta.

Koska PPC-oireyhtymä esiintyy pääasiassa 7 vuorokauden kuluessa leikkauksesta ja kaikkia potilaita seurattiin kotiutumiseen asti, käytettiin logistista regressiota. Monimuuttujaisia logistisia regressiomalleja käytettiin tutkimaan plasman MMP3-pitoisuuden muutosten ja kliinisten lopputulosten välistä yhteyttä. Ennalta määritellyt kovariaatit, jotka valittiin kliinisen merkityksellisyyden ja aiemman kirjallisuuden perusteella, sisällytettiin malleihin säätöä varten. Tulokset raportoitiin odds-suhteina (OR) 95 %:n luottamusvälillä (95 % CI), heijastaen yhteyden voimakkuutta ja tilastollista tarkkuutta. Kaksisuuntaiseksi tilastollisesti merkitseväksi kynnysarvoksi asetettiin P < 0,05.

Vuorovaikutustermit sisällytettiin logistisiin regressiomalleihin tutkimaan tekijöiden, kuten sukupuolen ja sairauksien, modifioivia vaikutuksia pääyhteyteen. Todennäköisyyssuhdetestiä käytettiin vertailemaan malleja, joissa oli ja joissa ei ollut vuorovaikutustermejä, ja vuorovaikutuksen P-arvot laskettiin arvioimaan näiden vaikutusten tilastollista merkitsevyyttä. Lisäksi suoritettiin alaryhmäanalyysejä edellä mainittujen tekijöiden perusteella tunnistaaksemme erilaiset yhteyden vaikutukset alaryhmien välillä.