Interazione dello stato di cobalamina con il protossido di azoto in relazione ai cambiamenti cognitivi postoperatori negli anziani

Disegno dello studio:

• Studio randomizzato in doppio cieco su pazienti anziani sottoposti a chirurgia elettiva in anestesia generale.
• Informazioni mediche, relative alla cobalamina e demografiche;
• Esami del sangue dello stato metabolico correlato alla cobalamina e genotipizzazione per 4 mutazioni rilevanti;
• Valutazione psiconeurologica prima dell'intervento chirurgico;
• Randomizzazione per ricevere un regime anestetico standard con protossido di azoto (N2O) o lo stesso regime senza N2O;
• Vengono raccolti i dati intraoperatori e perioperatori;
• Test per il delirio 2-3 ore dopo l'intervento chirurgico.
• Tutti gli studi preoperatori vengono ripetuti dopo 2 settimane e 4 settimane.
• I pazienti con uno stato cognitivo anormale che persiste a 4 settimane ricevono cobalamina e vengono riesaminati a 3 mesi.

Criterio di inclusione:

• Età >60 anni;
• Durata prevista dell'anestesia generale >1 ora;
• Buona comprensione dell'inglese.

Criteri di esclusione:

• Chirurgia che coinvolge il cervello, l'afflusso di sangue alla testa e al collo o al cuore;
• Demenza, psicosi o malattia del cervello;
• Controindicazione all'uso di N2O;
• Stato clinico diverso dalla classe ASA 1 o 2;
• Malattia polmonare broncospastica o ostruttiva;
• Esposizione a N2O negli ultimi 6 mesi;
• Iniezione di cobalamina negli ultimi 6 mesi;
• Volume corpuscolare medio RBC >95 fl;
• Creatinina >1,8 mg/dl.
• Anamnesi o evidenza di parestesie, intorpidimento dei piedi o delle mani, problemi di deambulazione e di equilibrio, problemi di memoria e di pensiero.

Se il test cognitivo preoperatorio produce un risultato sospetto (due o più risultati di test non correlati >1,5 volte la deviazione standard al di sotto della media normale), viene eseguita una revisione immediata per decidere sull'esclusione del paziente dallo studio.

Tutti i ricercatori e i tester sono accecati dall'esposizione a N2O (eccetto l'anestesista) e dallo stato di cobalamina.

Numeri dei soggetti: l'analisi statistica della potenza da parte del nostro statistico ha previsto la necessità per 386 soggetti di raggiungere una potenza dell'80% con errore di tipo I di 0,05. Sulla base di un possibile tasso di perdita del soggetto del 15%, sono previsti 444 soggetti.

Il questionario informativo per il paziente include:

• Informazione demografica;
• Storia medica rilevante;
• Storia correlata alla cobalamina;
• Fattori di esclusione.

Randomizzazione:

• Sistema numerico generato da computer;
• Reso noto poco prima dell'intervento solo all'anestesista.

Protocollo anestetico:

• Uno dei due protocolli di regimi anestetici efficaci e comunemente usati;
• Vengono applicati monitor ASA standard, un analizzatore di ossigeno e un capnografo di anidride carbonica.
• L'anestesia generale è indotta in entrambi i gruppi N2O e non-N2O con fentanyl (2-5 µg/kg) e propofol (1-3 mg/kg), che consente un'appropriata titolazione fino al punto finale desiderato senza reazioni avverse. Il cisatracurio (0,15 mg/kg) viene somministrato per il rilassamento muscolare.
• L'anestesia viene quindi mantenuta con il 40% di ossigeno/60% di N2O (braccio dello studio N2O) o il 40% di ossigeno nell'aria (braccio senza N2O), con desflurano per entrambi i gruppi di studio, titolato fino alla profondità dell'anestesia. Il fentanil è utilizzato in entrambi i gruppi (1 µg/kg/ora) come narcotico primario fino a poco prima della fine dell'intervento;
• Dopo l'intubazione, la ventilazione monitorata mantiene la normocapnea e un'adeguata ossigenazione. La temperatura, la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca vengono mantenute con metodi standard prescritti.
• Al termine dell'intervento chirurgico, desflurano e N2O (o, nell'altro braccio dello studio, desflurano e O2/aria della stanza) vengono interrotti, il blocco neuromuscolare residuo viene antagonizzato farmacologicamente, il dolasetron viene somministrato come profilassi contro nausea e vomito e viene fornita analgesia postoperatoria con oppioidi, se necessario.
• I protocolli consentono modifiche clinicamente indicate in qualsiasi momento.
• Tutto quanto sopra assicura che la gestione dell'anestesia non sia compromessa, consente l'inclusione di N2O (rispetto all'aria della stanza) come unica differenza tra i due bracci e non utilizza agenti noti per influenzare la cobalamina diversi dall'N2O.

Raccolta dati intraoperatoria:

• Durata dell'esposizione a N2O;
• Dosi di tutti gli anestetici;
• Chirurgia effettivamente eseguita;
• Saturazione dell'ossigeno, monitorata in continuo;
• CO2 di fine espirazione;
• Desflurano di fine espirazione;
• Perdite di sangue e trasfusioni;
• Temperatura all'uscita dall'anestesia e temperatura minima;
• Intervallo di pressioni arteriose perioperatorie;
• Presenza di delirio di emergenza;
• Eventi postoperatori avversi;
• Farmaci richiesti dopo l'intervento.

Analisi del sangue dello stato della cobalamina e test correlati:

• Livelli sierici di cobalamina e folato;
• Omocisteina mediante dosaggio immunologico di plasma anticoagulato con EDTA separato entro 1 ora nel laboratorio del PI;
• Acido metilmalonico sierico (MMA) mediante gascromatografia-spettrometria di massa;
• Metaboliti plasmatici (metionina, glutatione, S-adenosilmetionina, S-adenosilomocisteina, cisteina e cisteinilglicina; vedere più avanti);
• Creatinina sierica, emocromo completo e striscio di sangue.

La diagnosi di deficit subclinico di cobalamina viene fatta se sono soddisfatti ENTRAMBI i seguenti criteri:

• Due o più delle seguenti 3 anomalie: bassi livelli di cobalamina, alti livelli di omocisteina o alti livelli di MMA. Tutti gli investigatori rimangono ciechi rispetto a questi risultati, che non richiedono alcuna azione.
• La carenza clinicamente evidente di cobalamina è esclusa. Questo è sempre noto agli investigatori prima dell'intervento chirurgico, consentendo l'immediata esclusione del paziente dallo studio se positivo.

Dosaggio dei metaboliti dell'omocisteina e della metionina:

• Il plasma viene separato entro 15 minuti dalla venipuntura, tenuto in ghiaccio fino alla centrifugazione e conservato in aliquote a -80°C.
• Le aliquote non scongelate vengono spedite su ghiaccio secco all'Università dell'Arkansas per l'analisi mediante HPLC con rilevamento coulometrico.
• Poiché alcuni metaboliti sono influenzati dallo stato renale, viene effettuato un aggiustamento per la creatinina.
• Le analisi si concentrano sui risultati dei metaboliti in relazione a (a) l'uno con l'altro; (b) stato originario di cobalamina; (c) livelli di folato; (d) esposizione a N2O, sia in relazione allo stato originario della cobalamina che ai polimorfismi genici; (e) presenza di polimorfismi genici (comprese le combinazioni); e (f) comparsa di disfunzione cognitiva vs nessuna. Vengono esaminati i cambiamenti metabolici longitudinali durante l'intero periodo di follow-up.

Analisi del polimorfismo genico:

• Il DNA viene estratto dai campioni di sangue preoperatori e il DNA purificato viene conservato a -80°C.
• Le mutazioni 677C-T e 1298A-C di MTHFR sono determinate mediante tecniche standard;
• La mutazione metionina sintasi 2756A-G (D919G) viene identificata utilizzando HaeIII e la mutazione MTRR 66A-G (I22M) utilizzando NdeI.
• L'analisi prenderà in considerazione gli stati di mutazione omozigote e l'eterozigosi combinata che produce un'attività enzimatica compromessa, le mutazioni combinate dei diversi enzimi, così come le frequenze alleliche.
• Le analisi dello studio si concentrano su queste domande: (a) L'effetto metabolico o clinico dell'N2O varia con il genotipo? (b) I polimorfismi influenzano la comparsa del deficit subclinico di cobalamina? (c) In che modo le modifiche del metabolita sono influenzate da ciascuna mutazione?

Test della funzione cognitiva e della depressione:

• Fatto da un tester esperto in un ufficio tranquillo privo di distrazioni;
• Viene somministrata una batteria mirata di test neuropsicologici che richiede 1,5 ore.

• I test valutano:

  • Attenzione/Concentrazione: (a) Test di addizione seriale stimolato, che richiede attenzione attiva e una rapida elaborazione delle informazioni; (b) California Computerized Assessment Package misura le prestazioni sensibili all'attenzione e al processo decisionale.
  • La flessibilità cognitiva è testata da Letter-Number Sequencing, un subtest della Wechsler Adult Intelligence Scale-III.
  • La memoria e l'apprendimento sono testati con il California Verbal Learning Test-2.
  • La depressione viene valutata con il Beck Depression Inventory.

Tutti i test vengono valutati entro 48 ore e rivisti con il neuropsicologo, entrambi all'oscuro dello stato dei pazienti. Ci si aspetta che tutte le misure mostrino un "effetto di pratica (familiarizzazione)" sulle 3 amministrazioni, e vengono apportate le opportune correzioni e analisi.

Se i risultati di qualsiasi test in due delle quattro categorie di test sono >1,5 SD al di sotto della media normale nella valutazione preoperatoria, viene eseguita una revisione immediata per la possibile esclusione dallo studio. Un calo dei risultati dei test postoperatori di > 1,5 x SD della media normale rispetto al risultato precedente in 2 test individuali viene anche portato all'attenzione del PI e del monitor per la sicurezza per una decisione relativa al trattamento con cobalamina.

La valutazione del delirium viene effettuata 2-3 ore dopo l'intervento con il Mini-Mental State Examination e il test CAM-ICU. Nell'analisi vengono presi in considerazione potenziali fattori confondenti come farmaci, ipossia e infezione.

Il follow-up a lungo termine oltre le 4 settimane viene eseguito in quei pazienti con qualsiasi funzione cognitiva (incluso il test della depressione) significativamente peggiore al test di 4 settimane rispetto a prima dell'intervento. Un calo in qualsiasi test equivalente a 1 DS della media normale per quel test viene utilizzato come parametro decisionale.

Analisi dei dati:

• La domanda principale è se i pazienti con deficit subclinico mostrino un danno neuropsicologico dopo l'esposizione a N2O maggiore rispetto ai pazienti senza deficit. L'analisi di queste differenze include il confronto tra pazienti con deficit e senza deficit assegnati al braccio non-N2O. I fattori confondenti vengono affrontati aggiustando le variabili rilevanti.
• Lo statistico conduce tutte le analisi e si consulta su base continuativa durante lo studio. Prima dell'analisi, le variabili continue sono sottoposte a trasformazione logaritmica. Le analisi univariate, seguite da analisi multivariate selezionate, includono la durata dell'esposizione all'anestetico, il livello di deficit metabolici preoperatori e postoperatori, nonché i disturbi coesistenti. La regolazione di Bonferroni viene utilizzata per confronti multipli ove appropriato. La regressione logica multipla viene utilizzata per valutare predittori indipendenti significativi di risultati anomali.
• Un'analisi ad interim verrà effettuata dopo 3,5 anni, utilizzando un alfa di 0,005.
• Le analisi dei risultati metabolici e genetici saranno effettuate mediante analisi univariate, seguite da analisi multivariate per determinare gli effetti delle mutazioni.

Rischi per i soggetti:

• Tutti i soggetti sono sottoposti a chirurgia elettiva clinicamente indicata in anestesia generale. Nessun aspetto della loro gestione chirurgica sarà influenzato dalla loro partecipazione. L'unico cambiamento correlato allo studio nella loro gestione clinica sarà l'assegnazione casuale all'omissione o all'inclusione di N2O da regimi di anestesia standard quasi identici.
• Le uniche altre manipolazioni sono il prelievo di sangue e il sottoporsi a test neuropsicologici diversi giorni prima dell'intervento e in 3-4 occasioni dopo l'intervento (tranne i test genetici, che vengono eseguiti una sola volta).
• La raccolta di informazioni mediche rilevanti per lo studio è soggetta alla protezione della riservatezza in tutti gli aspetti imposti dall'HIPAA.
• I rischi correlati alla cobalamina/N2O sono in realtà minori nei partecipanti rispetto ai non partecipanti. Diversi livelli di protezione contro i piccoli rischi associati allo studio includono la valutazione correlata alla cobalamina che altrimenti non viene eseguita di routine prima dell'anestesia con N2O per identificare i pazienti a rischio noto da N2O; monitoraggio postoperatorio continuato per cambiamenti nello stato di cobalamina e significativo declino cognitivo; intervento con terapia a base di cobalamina nei pazienti eventualmente affetti; istituzione di un piano di monitoraggio della sicurezza dei dati con un monitor di sicurezza indipendente; e analisi ad interim dei risultati dello studio.

Monitoraggio della sicurezza:

• La scoperta preoperatoria della disfunzione dei test cognitivi esclude i pazienti dallo studio prima di qualsiasi esposizione al rischio.
• Un declino postoperatorio superiore all'equivalente di 1,5 x DS della media normale in due misure non correlate della funzione cognitiva viene portato all'attenzione immediata del PI, del neuropsicologo collaboratore e di uno scienziato-clinico indipendente che non fa parte del nostro studio.