Antagonismo del recettore della bradichinina durante il bypass cardiopolmonare (BRAC)

Morbilità da bypass cardiopolmonare. Ogni anno più di un milione di pazienti in tutto il mondo si sottopongono a cardiochirurgia. Quasi tutti gli interventi chirurgici cardiaci vengono eseguiti su cuori imbattibili supportati da CPB. Sebbene l'uso di procedure chirurgiche di bypass coronarico off-pump sia in aumento, le preoccupazioni relative alla rivascolarizzazione incompleta e alla ridotta pervietà dell'innesto venoso limitano l'uso di questa tecnica a pazienti specifici. Il CPB attiva varie cascate umorali tra cui la cascata della coagulazione, il KKS, la cascata fibrinolitica e provoca una sindrome da risposta infiammatoria sistemica. L'attivazione di questi sistemi può portare a ipotensione, febbre, coagulazione intravascolare disseminata, edema tissutale diffuso o, in casi estremi, insufficienza multiorgano. L'attivazione del KKS contribuisce alle perturbazioni emodinamiche, alla fibrinolisi e alla risposta infiammatoria osservate nei pazienti sottoposti a CPB. L'aprotinina, un inibitore non specifico della serina proteasi, che agisce in parte diminuendo la generazione di bradichinina, diminuisce la fibrinolisi, l'ipotensione e la risposta infiammatoria sistemica associata al CPB. L'aprotinina riduce la perdita di sangue e il fabbisogno di trasfusioni, tuttavia, il suo uso è principalmente limitato alla chirurgia cardiaca ripetuta a causa del costo. Altri fattori che possono limitare l'uso diffuso di aprotinina includono un aumento del rischio di disfunzione renale, reazione allergica e non specificità del farmaco. La bradichinina media la maggior parte degli effetti del KKS. Pertanto, l'antagonismo del recettore della bradichinina ha il potenziale per modulare gli effetti dell'attivazione di KKS durante il CPB. Lo scopo di questa proposta è testare l'ipotesi che la bradichinina endogena contribuisca alla risposta emodinamica, fibrinolitica e infiammatoria al CPB e che l'antagonismo del recettore della bradichinina riduca l'ipotensione, l'infiammazione e la necessità di trasfusioni. Gli studi proposti promettono di portare a nuove terapie per ridurre la morbilità associata al CPB.

Il bypass cardiopolmonare attiva il sistema callicreina-chinina (KKS). Diversi gruppi, incluso il nostro, hanno riferito che le concentrazioni di bradichinina aumentano durante il CPB. Ad esempio, Campbell et al hanno dimostrato che i livelli di bradichinina aumentano da 10 a 20 volte durante i primi 10 minuti di CPB, ritornano ai livelli basali entro 70 minuti di CPB e rimangono elevati da 1,7 a 5,2 volte dopo CPB. La callicreina plasmatica e tissutale si è ridotta rispettivamente dell'80 e del 60% durante il primo minuto di CPB. Allo stesso modo, abbiamo dimostrato che la bradichinina aumenta significativamente durante il CPB e che l'inibizione dell'ACE e il fumo potenziano la risposta della chinina durante il CPB.

Risposta fibrinolitica al bypass cardiopolmonare. Il CPB aumenta l'antigene t-PA e l'attività in modo dipendente dal tempo. La risposta fibrinolitica durante il CPB è eterogenea, con livelli di t-PA che variano fino a 250 volte. Il meccanismo del rilascio di t-PA durante il CPB è probabilmente multifattoriale. Come delineato sopra, noi e altri abbiamo dimostrato che il CPB aumenta la bradichinina, un potente stimolo al rilascio di t-PA. Inoltre, la trombina o il complemento generati durante il CPB possono stimolare il rilascio di t-PA dall'endotelio. Oltre ai cambiamenti nelle concentrazioni di t-PA durante il CPB, l'attività di PAI-1 diminuisce a causa dell'emodiluizione e dell'aumento del rilascio di t-PA che consuma PAI-1 attivo. La generazione di plasmina aumenta di oltre 100 volte mentre la generazione di D-dimero aumenta di 200 volte entro 5 minuti dall'inizio del CPB. Per il resto del CPB, i livelli medi di plasmina e D-dimero rimangono da 20 a 30 volte superiori ai livelli basali. Il periodo postoperatorio è caratterizzato da una risposta infiammatoria sistemica causata da una combinazione di CPB e chirurgia che produce una risposta di fase acuta che si traduce in un aumento della produzione di PAI-1. I livelli di PAI-1 iniziano a salire circa 2 ore dopo l'intervento. Una volta terminato il CPB, i livelli di PAI-1 continuano a salire e raggiungere il picco durante le prime 12-36 ore postoperatorie e tornano alla normalità entro il secondo giorno postoperatorio. Pertanto, la risposta fibrinolitica al CPB è caratterizzata da una fase iperfibrinolitica iniziale che inizia con un rapido aumento delle concentrazioni di t-PA, plasmina e D-dimero, seguita da una fase ipofibrinolitica postoperatoria associata a un aumento della secrezione di PAI-1 e a una diminuzione nelle concentrazioni di t-PA.

Interazione tra il sistema renina-angiotensina (RAS), il KKS e il sistema fibrinolitico. Ci sono prove che l'equilibrio fibrinolitico è regolato dal RAS e dal KKS. L'ACE è strategicamente pronto a controllare l'equilibrio fibrinolitico promuovendo la scomposizione della bradichinina e la conversione dell'Ang I in Ang II. Ang II provoca il rilascio di PAI-1 inibendo così la fibrinolisi. La bradichinina stimola il rilascio di t-PA attraverso il suo recettore B2. L'inibizione dell'ACE riduce i livelli di antigene PAI-1 e aumenta il rilascio endoteliale di t-PA attraverso la bradichinina endogena. Inoltre, l'inibizione dell'ACE migliora la vasodilatazione esogena mediata dalla bradichinina e il rilascio di t-PA. L'aumento della vasodilatazione indotta dalla bradichinina, l'aumento del t-PA e la diminuzione del PAI-1 descritti con l'inibizione dell'ACE nei pazienti con cardiopatia ischemica possono contribuire al meccanismo primario degli effetti anti-ischemici associati alla terapia cronica con ACE-inibitore. Abbiamo dimostrato che i pazienti ricoverati sottoposti a bypass coronarico (CABG) che richiedono CPB, non solo l'inibizione dell'ACE ha aumentato l'attività fibrinolitica diminuendo l'antigene PAI-1 e aumentando l'attività t-PA, ma ha anche migliorato la risposta chinina. L'aumento delle concentrazioni di PAI-1 nel periodo perioperatorio è associato a trombosi acuta dell'innesto venoso. Pertanto, gli ACE-inibitori hanno il potenziale per ridurre il rischio di trombosi acuta del trapianto attraverso i loro effetti sulla generazione di Ang II attenuando la risposta PAI-1 dopo CABG. Contrariamente agli effetti benefici dell'ACE-inibizione sul PAI-1, l'aumento della risposta chinina durante il CPB può avere effetti dannosi tra cui un aumento della fibrinolisi con conseguente sanguinamento e ipotensione. L'effetto dell'antagonista del recettore dell'angiotensina II tipo 1 (AT1) sulla risposta fibrinolitica al CPB non è noto. Pazienti con ipertensione essenziale L'antagonista del recettore AT1 diminuisce l'antigene PAI-1 in alcuni ma non in altri studi. Nell'obiettivo specifico 1 testeremo l'ipotesi che gli inibitori dell'enzima di conversione dell'angiotensina e l'antagonista del recettore AT1 modulino la risposta fibrinolitica e infiammatoria al CPB in modo diverso.

L'antagonismo del recettore della bradichinina potrebbe ridurre la risposta ipotensiva al CPB. Una bassa resistenza vascolare sistemica (SVR) si verifica comunemente durante e subito dopo il CPB. Di solito è transitorio e facile da trattare. Occasionalmente, i pazienti hanno una riduzione più grave e persistente della SVR, riferita a shock vasodilatatorio postoperatorio. I fattori di rischio per lo shock vasodilatatorio includono l'uso preoperatorio di ACE-inibitori, bassa frazione di eiezione ventricolare sinistra e sindrome da scompenso cardiaco. Il trattamento è spesso necessario per mantenere un'adeguata pressione di perfusione durante il CPB e per stabilire un'emodinamica soddisfacente quando si è pronti a separare il paziente dal bypass. Questo di solito comporta contrastare l'effetto dei mediatori vasodilatatori mediante la somministrazione di farmaci come noradrenalina o fenilefrina. Sebbene solitamente efficaci e sicuri, questi farmaci possono ridistribuire il flusso sanguigno in modo tale da compromettere la circolazione splancnica e renale. Si ritiene che diversi mediatori siano responsabili della produzione di shock postoperatorio, compresa la bradichinina. Ad esempio, esiste una correlazione inversa tra le concentrazioni di bradichinina e la pressione arteriosa media durante il CPB, suggerendo che la bradichinina è un importante mediatore nella diminuzione della SVR. Noi e altri abbiamo dimostrato che la bradichinina induce vasodilatazione attraverso il suo recettore B2. Nel contratto, la stimolazione del recettore B1 non provoca vasodilatazione. Come delineato in STUDI PRELIMINARI, abbiamo dimostrato che la bradichinina endogena contribuisce all'ipotensione correlata alla protamina dopo CPB e che l'antagonismo del recettore della bradichinina somministrato appena prima della protamina attenua questa risposta ipotensiva. Nell'Obiettivo Specifico 2 testeremo l'ipotesi che l'antagonismo del recettore della bradichinina moduli i cambiamenti emodinamici osservati durante il CPB.

L'antagonismo del recettore della bradichinina potrebbe ridurre l'iperfibrinolisi e la perdita di sangue associata al CPB. L'inibizione dell'iperfibrinolisi durante il CPB riduce la perdita di sangue e il fabbisogno di emoderivati. D'altra parte, la modulazione della fase ipofibrinolitica dopo il CPB ha il potenziale per ridurre le complicanze trombotiche. Noi e altri abbiamo dimostrato che la bradichinina stimola il rilascio di t-PA dalla vascolarizzazione dell'avambraccio umano e dalla circolazione coronarica attraverso un percorso indipendente dalla NO sintasi e dalla cicloossigenasi. Come per la vasodilatazione, il rilascio di t-PA stimolato dalla bradichinina è mediato dal recettore B2. Diversi gruppi hanno riferito che le concentrazioni di bradichinina aumentano durante il CPB. Abbiamo dimostrato una correlazione diretta tra le concentrazioni di bradichinina e t-PA durante il CPB, suggerendo che la bradichinina svolge un ruolo importante nell'attivazione della risposta fibrinolitica durante il CPB. Come delineato in STUDI PRELIMINARI, abbiamo dimostrato che HOE 140 (un antagonista del recettore B2) somministrato prima del CPB attenua l'aumento del D-dimero simile all'acido e-aminocaproico. Pertanto, l'antagonismo del recettore B2 ha il potenziale per ridurre la fibrinolisi mediata dalla bradichinina durante il CPB. Nell'obiettivo specifico 2 testeremo l'ipotesi che l'antagonismo del recettore della bradichinina moduli la risposta fibrinolitica osservata durante il CPB.

L'antagonismo del recettore della bradichinina potrebbe ridurre la risposta infiammatoria al CPB. Durante il CPB, l'esposizione del sangue a superfici bioincompatibili del circuito extracorporeo, così come l'ischemia tissutale e la riperfusione associate alla procedura, inducono l'attivazione di diverse principali vie umorali dell'infiammazione. La bradichinina produce molte delle caratteristiche dello stato infiammatorio, come i cambiamenti della pressione sanguigna locale, l'edema e il dolore, con conseguente vasodilatazione e aumento della permeabilità dei microvasi. La bradichinina attiva NF-kB e aumenta la produzione di interleuchina (IL)-1b e di IL-8 stimolata da TNFa attraverso il recettore B2. Inoltre, la bradichinina stimola il rilascio di IL-6 da una varietà di cellule. La crescente conoscenza del ruolo biologico delle chinine, in particolare nell'infiammazione, ha alimentato lo sviluppo di potenti e selettivi antagonisti del recettore delle chinine come potenziali terapie. Ad esempio, l'antagonista della bradichinina, deltibant (CP-0127) ha mostrato un miglioramento significativo nella sopravvivenza aggiustata per il rischio a 28 giorni dei pazienti con sepsi da Gram-negativi. In un modello animale di danno da ischemia-riperfusione intestinale, l'antagonismo del recettore B2 ha inibito l'aumento indotto dalla riperfusione della permeabilità vascolare, il reclutamento dei neutrofili e l'espressione dell'mRNA del recettore B1. Il ruolo dell'antagonista del recettore B2 nel danno da ischemia-riperfusione del miocardio è più controverso. Kumari et al hanno dimostrato un effetto protettivo di HOE 140 durante il danno da ischemia-riperfusione in vivo, mentre in studi isolati sul cuore di coniglio, CP-0127 ha compromesso il recupero dall'ischemia coronarica acuta. Questi risultati contraddittori possono essere il risultato di diversi antagonisti utilizzati, differenze nella sensibilità delle specie o diversi protocolli sperimentali. Il ruolo dell'antagonista del recettore B1 nell'infiammazione non è chiaro. In contrasto con il recettore della bradichinina B2 costitutivamente espresso, l'espressione del recettore della bradichinina B1 è sovraregolata a seguito di un insulto infiammatorio o di un danno da ischemia-riperfusione. Sembra che ogni sottotipo di recettore della chinina media diversi aspetti della risposta infiammatoria. Tuttavia, l'antagonismo del recettore B1 somministrato prima del CPB può essere dannoso. Ad esempio, Siebeck et al. hanno dimostrato che il blocco del recettore B2 attenua la mortalità indotta da endotossina nei suini, mentre un ulteriore blocco del recettore B1 sembrava invertire questi effetti benefici. Presi insieme, l'antagonismo del recettore B2 può ridurre la risposta infiammatoria acuta, mentre un ulteriore blocco del recettore B1 può essere dannoso. Questi studi, e anche il fatto che l'aprotinina eserciti parte dei suoi effetti benefici attraverso una riduzione delle concentrazioni di bradichinina, suggeriscono l'ipotesi che le strategie farmacologiche per bloccare il recettore B2 della bradichinina possano essere superiori alla riduzione delle concentrazioni di bradichinina nel modulare la risposta infiammatoria al CPB.

RAS, KKS e infiammazione. L'attivazione della RAS esercita effetti proinfiammatori. Ad esempio, l'Ang II attiva il fattore nucleare del fattore di trascrizione (NF)-kB, che a sua volta regola i geni coinvolti nel reclutamento cellulare e nella cascata infiammatoria delle citochine. Ang II induce la sintesi e la secrezione dell'interleuchina infiammatoria (IL)-6. Come accennato in precedenza, la bradichinina produce molte delle caratteristiche dello stato infiammatorio e sovraregola l'IL-1b e l'IL-8 stimolata dal TNFa e stimola il rilascio di IL-6. Pertanto, sia l'Ang II che la bradichinina stimolano il rilascio di IL-6. Il trattamento con ACE-inibitore è associato a una riduzione della risposta di IL-6 al CPB. In uno studio randomizzato non in cieco, Trevelyan e colleghi20 hanno dimostrato che l'inibizione dell'ACE ha prodotto una diminuzione altamente significativa del 51% nel rilascio di IL-6 in pazienti identificati come alti produttori di IL-6 dal polimorfismo -174 G/C, mentre il losartan ha avuto un effetto simile ma meno marcato. I potenziali meccanismi per questa variazione nella risposta di IL-6 tra ACE-inibitori e bloccanti del recettore dell'angiotensina possono essere dovuti al loro effetto differenziale sulla formazione di Ang II e sulla degradazione della bradichinina. Inoltre, gli aumenti indotti dalla bradichinina nella proteina IL-6 e nell'mRNA totale sono inibiti dall'antagonista selettivo del recettore B2 HOE-140 ma non da un antagonista selettivo del recettore B1. Nell'obiettivo specifico 1 testeremo l'ipotesi che gli inibitori dell'enzima di conversione dell'angiotensina e l'antagonista del recettore dell'angiotensina II tipo 1 (AT1) modulino diversamente la risposta fibrinolitica e infiammatoria al CPB.