L'Ulinastatine réduit les complications pulmonaires postopératoires en chirurgie cardiaque

Étape Ⅰ : Étude de cohorte rétrospective sur l'ulinastatine peropératoire et le risque de CPP Cette partie de l'étude est conçue comme une investigation observationnelle rétrospective et multicentrique, englobant des patients adultes ayant subi une chirurgie cardiaque programmée dans trois centres médicaux - précisément l'hôpital Tongji Guanggu, l'hôpital Tongji Zhongfa et l'hôpital Tongji Hankou, tous situés à Wuhan, en Chine - entre janvier 2014 et décembre 2022. En raison de la conception rétrospective de l'étude, la taille de l'échantillon a été prédéterminée[14].

Participants Les patients adultes subissant une chirurgie cardiaque programmée, incluant la réparation valvulaire à cœur ouvert, le remplacement valvulaire avec circulation extracorporelle, et le pontage aorto-coronarien sans circulation extracorporelle, ont été consécutivement dépistés pour l'éligibilité. Les critères d'exclusion étaient les suivants : (1) âge < 18 ans ; (2) femmes enceintes ; (3) antécédents de chirurgie cardiaque avant l'hospitalisation actuelle ; (4) présence de maladies respiratoires aiguës avant la chirurgie, telles que des infections des voies respiratoires, une insuffisance respiratoire, un épanchement pleural, une atélectasie, un pneumothorax, un bronchospasme et une pneumonie ; (5) administration d'un traitement par ulinastatine avant la chirurgie cardiaque pendant l'hospitalisation actuelle ; (6) Le médicament ulinastatine a été utilisé pendant la chirurgie, avec une dose peropératoire totale inférieure à 50 000 U ; (7) antécédents de malignité ou de transplantation de moelle osseuse.

Variables L'exposition principale était l'administration peropératoire d'ulinastatine, définie par : (1) posologie : dose peropératoire totale (≥50 000 U) ; (2) moment : première administration à l'induction de l'anesthésie vs pendant la circulation extracorporelle ; (3) voie : perfusion intraveineuse.

Les caractéristiques démographiques incluaient l'âge, le sexe et le statut tabagique, tous déterminés à l'admission. Les comorbidités cliniques ont été documentées sur la base des diagnostics cliniques dans les dossiers médicaux, incluant l'hypertension, le diabète, les maladies pulmonaires chroniques (maladie pulmonaire obstructive chronique, asthme, bronchite chronique, bronchectasie) et l'insuffisance rénale chronique. Les indicateurs de laboratoire préopératoires pour les patients consistaient en les résultats des tests sanguins veineux obtenus dans les 24 heures suivant l'admission, incluant la numération des globules blancs et la concentration d'hémoglobine.

Sur la base de la littérature antérieure et de la plausibilité biologique, les facteurs de confusion mesurés incluaient des variables connues ou supposées affecter le risque de CPP. Ces covariables comprenaient l'âge, le sexe, l'indice de masse corporelle (IMC), le taux d'hémoglobine préopératoire, la numération des globules blancs préopératoire, la tension artérielle préopératoire et les comorbidités. Toutes les covariables étaient prédéfinies et incorporées dans un modèle d'ajustement multivarié pour traiter les déséquilibres de base et atténuer le biais de confusion dans l'évaluation des résultats cliniques.

Résultats Le critère de jugement principal était le développement de CPP dans les 7 jours postopératoires ou avant la sortie de l'hôpital. Les critères diagnostiques pour les CPP étaient basés sur les définitions décrites dans les définitions des résultats cliniques périopératoires européens, publiées conjointement par la Société Européenne d'Anesthésiologie et la Société Européenne de Médecine Intensive et de Réanimation en 2015. Dans la présente étude, les CPP incluaient les infections des voies respiratoires, l'insuffisance respiratoire, l'épanchement pleural, l'atélectasie, le bronchospasme et la pneumonie par aspiration. Notamment, étant donné que la thoracotomie est un composant standard de la chirurgie cardiaque et que le pneumothorax postopératoire est donc une séquelle procédurale commune, le pneumothorax postopératoire a été exclu de la définition des CPP dans cette étude.

Les critères de jugement secondaires incluaient le délirium postopératoire et la mortalité toutes causes confondues à l'hôpital. Pour le diagnostic du délirium postopératoire, deux critères étaient appliqués : (1) un diagnostic documenté de délirium postopératoire était considéré comme confirmé et accepté comme valide ; (2) en l'absence d'un diagnostic initial de délirium postopératoire, les extracteurs de données ont revu rétrospectivement les dossiers cliniques pour rechercher des signes de délirium. Les critères pour le diagnostic rétrospectif du délirium postopératoire étaient alignés sur les critères diagnostiques supplémentaires adaptés du Manuel Diagnostique et Statistique des Troubles Mentaux, 5e Édition (DSM-5) pour le délirium[7]. La mortalité toutes causes confondues à l'hôpital était définie comme le décès à l'hôpital de toute cause suivant la chirurgie.

Biais De multiples stratégies ont été mises en œuvre tout au long de l'étude pour atténuer les biais potentiels. L'extraction des données cliniques a été réalisée indépendamment par deux chercheurs formés conformément à un protocole standardisé, en utilisant les informations récupérées des dossiers médicaux électroniques. Les divergences étaient tranchées par un troisième examinateur senior pour assurer la cohérence et l'exactitude des données. Les résultats cliniques étaient déterminés par une équipe de recherche clinique indépendante en aveugle des données d'exposition, réduisant ainsi davantage le biais d'information. Les variables de confusion prédéfinies, identifiées sur la base de la plausibilité biologique et des preuves antérieures, ont été incorporées dans des modèles multivariés pour contrôler le biais de confusion.

Étape Ⅱ : Prédiction basée sur la pharmacologie des réseaux et simulations de docking moléculaire Pour étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la réduction des CPP par l'ulinastatine chez les patients de chirurgie cardiaque, cette partie adopte une approche intégrée combinant la pharmacologie des réseaux et le docking moléculaire.

Collecte et standardisation des cibles de la maladie

Ces cibles englobaient six conditions cliniques clés liées aux CPP, avec des nombres de cibles respectifs comme suit : Infections des voies respiratoires (n = 14 411) ; Pneumonie par aspiration (n = 4 033) ; Atélectasie pulmonaire (n = 1 107) ; Épanchement pleural (n = 2 282) ; Spasme bronchique (n = 7 293) ; et Insuffisance respiratoire (n = 12 467). Pour assurer la cohérence des noms des cibles, tous les noms de gènes cibles ont été standardisés en utilisant la base de données UniProt. En criblant les gènes chevauchants dans les ensembles de données mentionnés ci-dessus, les gènes co-exprimés ont été identifiés, qui étaient considérés comme des médiateurs moléculaires reliant l'ulinastatine aux mécanismes physiopathologiques potentiels des CPP.

Analyse d'enrichissement fonctionnel Pour clarifier les fonctions biologiques des gènes co-exprimés et leur participation dans les cascades de signalisation, une analyse d'enrichissement Gene Ontology (GO) et une analyse de voie Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ont été réalisées en parallèle[17, 18]. Un seuil statistique de valeur P ajustée < 0,05 a été appliqué pour assurer la robustesse et la pertinence fonctionnelle des résultats d'enrichissement.

Localisation des protéines cibles potentielles Les protéines sécrétées extracellulaires ont été sélectionnées car l'ulinastatine, en tant qu'inhibiteur de protéase à large spectre, exerce ses effets biologiques principalement dans l'espace extracellulaire ; ainsi, seules les cibles extracellulaires ont été considérées pour assurer la plausibilité biologique entre l'ulinastatine et ses cibles. L'ensemble de données des protéines sécrétées extracellulaires a été obtenu à partir de l'Atlas du Protéome Humain, et les cibles liées à la chirurgie cardiaque ont été obtenues à partir de la base de données GeneCards (Procédures Chirurgicales Cardiaques, n = 5 931). Les protéines cibles potentielles ont été précisément identifiées en prenant l'intersection des cibles liées aux complications pulmonaires postopératoires, des cibles liées à la chirurgie cardiaque et de l'ensemble de données des protéines sécrétées extracellulaires.

Construction du réseau d'interaction protéine-protéine Conjointement à l'analyse fonctionnelle, un réseau d'interaction protéine-protéine (PPI) a été construit en utilisant la base de données STRING, avec la portée analytique restreinte aux cibles chevauchantes identifiées dans le diagramme de Venn. Pour assurer une haute confiance dans les interactions, l'espèce a été spécifiée comme Homo sapiens, et un seuil strict de score d'interaction (≥0,9) a été appliqué.

Identification des gènes cibles clés de l'ulinastatine Une approche systématique a été employée pour identifier les cibles moléculaires clés de l'ulinastatine : premièrement, le nom précis et la formule moléculaire du composé ont été récupérés de la base de données PubChem et importés dans la plateforme Swiss-Target Prediction pour prédire et récupérer les molécules cibles potentielles. Subséquemment, une analyse d'intersection a été réalisée pour intégrer les molécules cibles de l'ulinastatine avec l'ensemble de données de gènes co-exprimés mentionné précédemment, criblant les molécules qui satisfont simultanément les critères de "régulées par l'ulinastatine", "sécrétées extracellulairement dans des contextes biologiques pertinents" et "co-exprimées". Un réseau d'interaction génique a ensuite été construit en utilisant l'analyse Friends pour une optimisation supplémentaire, avec l'importance de chaque gène évaluée sur la base de métriques topologiques du réseau telles que la connectivité et la centralité. Finalement, les gènes nœuds clés médiateurs des effets biologiques potentiels de l'ulinastatine ont été identifiés.

Simulations de docking moléculaire et de dynamique La structure tridimensionnelle du ligand à petite molécule ulinastatine a été récupérée de la base de données PubChem (PubChem CID : 105102), tandis que la structure de la protéine MMP3 (PDB ID : 4g9l) a été obtenue de la base de données RCSB PDB. La préférence a été donnée à la conformation protéique humaine avec la plus haute précision structurale pour les analyses subséquentes. Le prétraitement pré-docking de la protéine cible a été réalisé en utilisant le logiciel PyMOL : premièrement, les molécules d'eau redondantes et les ligands endogènes ont été retirés de la structure pour éliminer les interférences des interactions non spécifiques ; subséquemment, des atomes d'hydrogène ont été ajoutés au squelette protéique et aux chaînes latérales pour assurer l'exhaustivité de l'état de protonation au site de liaison, améliorant ainsi la précision des calculs de docking. Les simulations de docking moléculaire ont été conduites en utilisant la plateforme en ligne CB-Dock2 (https://cadd.labshare.cn/cb-dock2/index.php). Suite au docking, le logiciel LIGPLOT a été utilisé pour générer des schémas d'interaction protéine-ligand, qui illustrent visuellement les résidus de liaison clés et les forces intermoléculaires (incluant les liaisons hydrogène, les interactions hydrophobes et les forces de van der Waals). Ce processus clarifie le mode de liaison spécifique entre le ligand et la protéine cible.

Étape III : Validation dans des échantillons cliniques Conception de l'étude de cohorte de validation clinique et sujets Il s'agit d'une étude observationnelle prospective. Les échantillons de plasma de la cohorte de validation clinique ont été collectés auprès de patients adultes ayant subi une chirurgie cardiaque programmée entre avril 2023 et septembre 2024, incluant la réparation valvulaire à cœur ouvert, le remplacement valvulaire assisté par circulation extracorporelle et le pontage aorto-coronarien sans circulation extracorporelle. Appliquer les mêmes critères d'exclusion que ceux utilisés dans la première partie de cette étude. Le critère de jugement principal de cette étude est la survenue de CPP dans les 7 jours postopératoires ou avant la sortie.

Taille de l'échantillon La taille d'échantillon minimale a été calculée sur la base des taux d'incidence des CPP dans les groupes avec et sans ulinastatine. Comme dérivé de la première partie de l'étude, les taux d'incidence des CPP étaient de 22,8% dans le groupe ulinastatine et de 2,7% dans le groupe sans ulinastatine. Le calcul de la taille d'échantillon a été réalisé en utilisant le logiciel PASS avec les paramètres définis comme suit : niveau de significativité (α) = 0,05 et puissance statistique (1-β) = 0,80. La taille d'échantillon initiale consistait en 168 cas, avec un taux d'abandon supplémentaire de 15% pris en compte, conduisant à une taille d'échantillon minimale requise de 193 cas.

Collecte et test des échantillons sanguins Des échantillons de sang veineux ont été collectés auprès des patients à trois moments périopératoires prédéfinis : (1) préopératoire (avant l'incision chirurgicale) ; (2) immédiatement postopératoire (à l'admission en unité de soins intensifs) ; et (3) 24 heures postopératoire. Procédure de traitement des échantillons : Le sang était collecté dans des tubes anticoagulants EDTA, doucement retourné pour mélange, et transporté sur glace. Le plasma était séparé via centrifugation rapide dans les conditions suivantes : [3000 × g, 4℃, 10 min]. Les aliquotes d'échantillons de plasma étaient immédiatement stockées à -80°C dans une biobanque dédiée pour des tests ultérieurs en lot. Quantifié en utilisant un test immuno-enzymatique (ELISA) avec le kit HM10736 (Société Bio-swamp, Wuhan, Chine), en suivant strictement les protocoles du fabricant.

Méthodes statistiques Le test de Shapiro-Wilk a été utilisé pour évaluer la normalité des variables continues. Les variables distribuées normalement étaient exprimées en moyenne ± écart type (x̄ ± s), avec des comparaisons intergroupes réalisées en utilisant l'analyse de variance à un facteur (ANOVA). Si le test de Levene indiquait des variances inégales, l'ANOVA de Welch était appliquée à la place. Les variables continues asymétriques étaient présentées comme médiane (intervalle interquartile) [M (P25, P75)], et les comparaisons intergroupes étaient conduites en utilisant le test de Kruskal-Wallis. Les variables catégorielles étaient exprimées en effectifs (pourcentages) [n (%)], avec des comparaisons intergroupes utilisant le test du chi carré ou le test exact de Fisher, selon la taille de l'échantillon et la distribution des fréquences attendues.

Étant donné que les CPP surviennent principalement dans les 7 jours postopératoires et que tous les patients étaient suivis jusqu'à la sortie, la régression logistique a été employée. Des modèles de régression logistique multivariée ont été employés pour examiner l'association entre les changements de concentration plasmatique de MMP3 et les résultats cliniques. Des covariables prédéfinies, sélectionnées sur la base de la pertinence clinique et de la littérature antérieure, étaient incluses dans les modèles pour ajustement. Les résultats étaient rapportés en odds ratios (OR) avec des intervalles de confiance à 95% (IC 95%), reflétant la force de l'association et la précision statistique. Un P bilatéral < 0,05 était fixé comme seuil de significativité statistique.

Des termes d'interaction ont été incorporés dans les modèles de régression logistique pour explorer les effets modificateurs de facteurs tels que le sexe et les comorbidités sur l'association principale. Le test du rapport de vraisemblance était utilisé pour comparer les modèles avec et sans termes d'interaction, et les valeurs P d'interaction étaient calculées pour évaluer la significativité statistique de ces effets. Des analyses de sous-groupes supplémentaires ont été réalisées sur la base des facteurs mentionnés ci-dessus pour identifier des effets d'association différentiels à travers les sous-groupes.