Somministrazione in dose singola di alfa-1 antitripsina per il miglioramento del danno d'organo in pazienti sottoposti a cardiochirurgia

3 Contesto L'uso del bypass cardiopolmonare (CPB) durante la cardiochirurgia provoca una sindrome da risposta infiammatoria sistemica non specifica generalizzata (SIRS) e la successiva attivazione delle cascate delle citochine, del complemento e della coagulazione-fibrinolitica (1). In circa l'11% dei pazienti la SIRS può peggiorare fino a grave insufficienza multiorgano (MOF) con conseguente tasso di mortalità del 40-98%.

La modulazione infiammatoria mediante somministrazione intraoperatoria di sostanze antinfiammatorie è stata sostenuta per attenuare gli effetti della SIRS. I tentativi si sono successivamente concentrati sull'aprotinina che inibisce le proteasi che sono mediatori chiave nel complemento, nella coagulazione e nel sistema fibrinolitico. Le proprietà antinfiammatorie correlate dell'aprotinina includono l'inibizione delle piastrine, dei neutrofili e dell'attivazione della callicreina. La riduzione della perdita di sangue e la ridotta necessità di trasfusioni di sangue allogenico sono state proposte come meccanismi aggiuntivi mediante i quali l'aprotinina limita la risposta infiammatoria (2). L'uso di aprotinina durante la cardiochirurgia, tuttavia, è stato interrotto in seguito a risultati allarmanti in termini di tasso più elevato di occlusione del bypass e di esito postoperatorio complessivamente inferiore.

Meccanismo d'azione dell'AAT-1:

Simile all'aprotinina, l'α1-antitripsina (AAT) è un inibitore della serina proteasi circolante di 52 kDa classificato come proteina SERPIN. Oltre alla sua capacità di inibire le proteasi della serina, i dati accumulati suggeriscono che l'AAT-1 possiede effetti antinfiammatori e di protezione dei tessuti indipendenti (3). L'AAT-1 modifica la maturazione delle cellule dendritiche e promuove la differenziazione regolatoria delle cellule T, induce l'antagonista del recettore dell'interleuchina (IL)-1 e il rilascio di IL-10, protegge vari tipi di cellule dalla morte cellulare, inibisce le attività delle caspasi-1 e -3 e inibisce l'IL- 1 produzione e attività (4). Contrariamente ai classici immunosoppressori, l'AAT-1 consente risposte imperterrite dei linfociti T isolati (5). Questi effetti sono stati ripetutamente confermati.

A differenza dell'aprotinina, l'AAT-1 è prodotto dal plasma umano e non ha forti caratteristiche procoagulanti.

AAT-1 in diversi contesti clinici:

I livelli circolanti di AAT-1 aumentano di 4 volte durante la risposta della fase acuta (3). I pazienti con bassi livelli circolanti di AAT-1 sono a maggior rischio di malattie distruttive del polmone, del fegato e del pancreas, in particolare l'enfisema (3). Studi preclinici e clinici hanno dimostrato che la terapia di AAT-1 per individui non carenti è sicura e può modificare la progressione della malattia nel diabete di tipo 1 e di tipo 2, infarto miocardico acuto, artrite reumatoide, malattia infiammatoria intestinale, fibrosi cistica, rigetto del trapianto, rispetto alla malattia dell'ospite e alla sclerosi multipla (6-17, 32,33,37,38) . Il trattamento con AAT-1 è successivamente passato dalla terapia sostitutiva al potenziale trattamento per un ampio spettro di malattie infiammatorie e immuno-mediate. AAT-1 sembra anche essere antibatterico e un inibitore delle infezioni virali, come l'influenza e il virus dell'immunodeficienza umana (HIV) (18).

Dati di farmacocinetica umana:

Nei pazienti con deficit di AAT-1, la somministrazione endovenosa di AAT-1 a una dose di 60 mg per kg di peso corporeo mantiene i livelli plasmatici simili alla risposta della fase acuta immediatamente dopo la somministrazione e mantiene un livello appropriato di AAT sierico al di sopra della soglia protettiva (50 mg /dl) una settimana dopo (39).

Razionale del dosaggio di AAT-1:

Sulla base di studi precedenti e della pratica clinica, la somministrazione di dosi endovenose multiple di 60 mg per kg di peso corporeo di AAT-1 è sicura ed è associata a una bassa incidenza di effetti collaterali benigni.

Derivati ​​da studi di farmacocinetica (39), i livelli plasmatici di AAT-1 subito dopo la somministrazione di questo dosaggio esterno assomigliano alla risposta della fase acuta. Si prevede una riduzione del 30% dei livelli plasmatici di AAT-1 con un graduale ritorno ai livelli preoperatori dopo la cessazione del CPB (40).

Rischio/beneficio dello studio:

È stato stabilito il ruolo di AAT-1 nel mitigare la risposta infiammatoria. Il CPB è un potente stimolatore di cascate infiammatorie e associato a diatesi emorragiche, anomalie della coagulazione, che potenzialmente portano a disfunzione d'organo. Ad oggi, la somministrazione di AAT-1 in pazienti sottoposti a cardiochirurgia con CPB non è stata esplorata. Si può ipotizzare che gli effetti intrinseci dell'AAT-1 possano compensare gli effetti deleteri del CPB. Ciò può determinare clinicamente una migliore conservazione della funzione degli organi, una riduzione del sanguinamento postoperatorio e una riduzione della degenza ospedaliera. I benefici di altri inibitori della proteasi in contesti corrispondenti sono stati recentemente dimostrati (41-43).

Come accennato in precedenza, la somministrazione di AAT-1 in vari contesti clinici è considerata sicura con un basso tasso di effetti collaterali (vedere paragrafo 6.1 - rischi potenziali).

4 Metodi 4.1 Obiettivo primario

1. Per valutare l'efficacia e la sicurezza della somministrazione preoperatoria di AAT-1 in pazienti sottoposti a CABG con CPB.
2. Saranno valutate la perdita di sangue postoperatoria e la funzione degli organi.

Ad oggi, non esistono dati relativi agli effetti AAT-1 nelle impostazioni di CPB. Gli obiettivi primari di questo studio sono valutare gli effetti antinfiammatori, la conservazione della funzione d'organo (1-2) e la riduzione della perdita di sangue postoperatoria dopo la somministrazione di AAT-1 in pazienti sottoposti a cardiochirurgia con CPB.

4.2 Determinazione dell'idoneità allo studio 4.2.1 Criteri di inclusione

1. Pazienti maschi/femmine di età compresa tra 40 e 70 anni.
2. Candidati per CABG isolato con CPB.
3. Stratificazione del rischio Euroscore logistico calcolato pari o inferiore al 5%.
4. Consenso informato scritto del paziente firmato.

4.2.2 Criteri di esclusione

Condizioni coesistenti tra cui:

10. Anomalie della coagulazione 11. Malattia polmonare grave definita da saturazione di ossigeno nel sangue del 90% o inferiore o FEV1 inferiore al 60% del previsto.

12. Disfunzione renale definita come livelli di creatinina sierica superiori o uguali a 1,8 mg%, 13. Test di funzionalità epatica anormali 14. Diabete mellito non controllato, 15. Malattia vascolare periferica grave 16. Pregresso evento neurologico cerebrovascolare. 17. Funzione ventricolare destra o sinistra anomala. 18. Trattamento con warfarin o classe di agenti antipiastrinici tienopiridinici. 4.2.3 Criteri di ritiro I pazienti conserveranno il diritto di ritirarsi dallo studio in qualsiasi momento durante il trattamento senza pregiudizio.

Se indicato dal punto di vista medico, il ricercatore principale o il chirurgo si riservano il diritto di interrompere l'arruolamento dei pazienti in qualsiasi fase dello studio.

L'interruzione (mancato completamento dello studio) sarà documentata. Il motivo dell'interruzione sarà registrato.

Le potenziali cause che possono portare all'interruzione includono:

• Evento/i avverso/i
• Violazione del protocollo
• Il paziente ha ritirato il consenso
• Problemi amministrativi 4.3 Arruolamento Prima di partecipare a questo studio, lo sperimentatore otterrà l'approvazione scritta appropriata per il protocollo e il consenso informato dal Comitato etico (CE) e da altre organizzazioni locali di regolamentazione. Il modulo di consenso approvato riporterà chiaramente la data di approvazione CE.

Il mancato ottenimento di un consenso informato firmato e datato a mano prima della procedura costituisce una violazione del protocollo e successivamente segnalabile alla CE.

4.4 Screening del soggetto I pazienti che sono già stati programmati per un intervento di CABG isolato saranno indirizzati da un membro del gruppo di ricerca durante il periodo di attesa preoperatorio (presso il Dipartimento di Chirurgia Cardiotoracica, il Dipartimento di Cardiologia o il Dipartimento di Medicina Interna). L'obiettivo dello studio, la procedura e l'incentivo saranno spiegati da un membro del personale di ricerca a ciascun potenziale partecipante. Ai soggetti consenzienti verrà chiesto di fornire il consenso scritto.

4.4.1 Randomizzazione I partecipanti allo studio saranno randomizzati per ricevere una singola dose di AAT-1 60 mg per kg o placebo.

4.4.2 Somministrazione del farmaco di prova: la preparazione e il dosaggio di AAT-1 saranno eseguiti da un farmacista non cieco. Il farmaco sarà diluito appena prima della somministrazione. La soluzione placebo comprenderà albumina umana che ricorda il colore e la consistenza della soluzione AAT-1. Il farmaco verrà somministrato 3-5 ore prima dell'intervento chirurgico (incisione cutanea). La velocità di somministrazione del farmaco non supererà 0,04 ml per kg al minuto (circa 60-80 minuti). I segni vitali tra cui la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e la temperatura corporea saranno monitorati di conseguenza.

I pazienti, il personale di ricerca, il personale di laboratorio e gli analisti di dati rimarranno ciechi rispetto all'identità del trattamento dal momento della randomizzazione e fino al blocco del database. Lo smascheramento dei dati inizierà in caso di emergenza del paziente.

Un elenco di randomizzazione sarà prodotto dal farmacista, tuttavia, sarà protetto e riservato fino al momento dello smascheramento.

4.4.3 Tecnica chirurgica Coerentemente con la nostra politica di routine, fentanil citrato (20-50 mcg/kg), midazolam (2-3 mg) e isoflurano (0,5-2%) saranno utilizzati per l'induzione e il mantenimento dell'anestesia.

La sternotomia mediana standard sarà seguita dall'acquisizione dei condotti. Verrà somministrata una dose di carico di eparina per raggiungere un tempo di coagulazione attivato dal caolino (ACT). Aorta ascendente: verrà eseguita la cannulazione atriale destra per istituire CPB e ACT sarà monitorato a 480 secondi o più. Per la circolazione extracorporea (bypass cardiopolmonare) verranno utilizzate una pompa centrifuga standard e un ossigenatore a membrana. Compatibile con la tecnica standard, il raffreddamento attivo sistemico sarà evitato e la temperatura interna dei pazienti rimarrà compresa tra 32 e 37˚C. Le anastomosi distali saranno eseguite durante il cross-clamp aortico singolo e l'arresto cardioplegico del sangue. Le anastomosi prossimali saranno eseguite durante il cross-clamp aortico. La soluzione cardioplegica a sangue freddo (10˚C) verrà erogata in un rapporto 4:1. La cardioplegia verrà erogata anterograda attraverso la radice aortica con o senza ulteriore somministrazione retrograda attraverso il seno coronarico. Dopo l'induzione cardioplegica (10 ml/Kg), verranno somministrate dosi intermittenti (300 - 500 ml) dopo il completamento di ciascuna anastomosi distale. L'eparina sarà invertita usando protamina solfato in un rapporto di 1:1 dopo lo svezzamento dal CPB.

4.4.4 Raccolta dei dati Dati preoperatori: verranno registrati descrittori demografici, morfologici e clinici tra cui età, sesso, indice di massa corporea (BMI), comorbilità della superficie corporea (BSA), stratificazione del rischio Euroscore, farmaci, ecc. L'analisi di laboratorio preoperatoria includerà emocromo completo, profilo di coagulazione, livelli di creatinina sierica e clearance della creatinina, test di funzionalità epatica e test dei gas nel sangue arterioso e sierologia per HIV, HCV, HBC. Compatibilmente con la nostra politica di routine, tutti i pazienti saranno sottoposti a ecocardiografia preoperatoria, angiografia coronarica, radiografia del torace, test di funzionalità polmonare (spirometria) e studio duplex dell'arteria carotidea.

I partecipanti allo studio saranno assegnati a sottoporsi a risonanza magnetica cerebrale preoperatoria; sottoposto al protocollo descritto di seguito.

Intraoperatorio: il tipo di intervento chirurgico sarà classificato. Verranno registrati i seguenti dati: dose di eparina somministrata prima dell'inizio del bypass; conteggio del tempo di coagulazione attivato (ACT) durante l'operazione (prima, durante e dopo il CPB); tempo operatorio, tempo di cross-clamp e tempo di CPB; numero di prove per lo svezzamento dal CPB, tipo di inotropi e dosaggio utilizzato durante lo svezzamento dal CPB; utilizzo di emoderivati ​​durante l'intervento chirurgico. Verranno documentate le reazioni allergiche o gli eventi avversi osservati dal chirurgo o dall'anestesista. Verrà registrata l'impressione del singolo chirurgo in merito alla tendenza al sanguinamento.

Funzione d'organo postoperatoria e valutazione della perdita di sangue:

L'insorgenza e l'entità della risposta infiammatoria sistemica e della disfunzione d'organo saranno registrate e quantificate mediante marcatori di laboratorio. I relativi marcatori di laboratorio saranno monitorati quotidianamente durante il periodo di recupero (nell'unità di terapia intensiva e in reparto). Saranno monitorati i seguenti organi e marcatori corrispondenti:

Funzione polmonare: la funzione polmonare sarà valutata misurando il tempo complessivo di ventilazione meccanica, le pressioni inspiratorie di picco (PIP), le pressioni di plateau, lo spazio morto fisiologico e la compliance polmonare statica e dinamica. Il lavaggio broncoalveolare (BAL) verrà eseguito 3 ore dopo l'operazione (mentre il paziente è anestetizzato e intubato) e il fluido estratto verrà analizzato per i marcatori infiammatori. Il calcolo A-a DO2 [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] sarà misurato giornalmente.

Il test di funzionalità polmonare completo verrà eseguito prima e 4 giorni dopo l'operazione. Le radiografie del torace saranno valutate e quantificate da un radiologo indipendente per il verificarsi di atelettasia, edema polmonare o alterazioni pleuriche.

Funzionalità renale: misurazioni giornaliere della produzione di urina, dei livelli di creatinina sierica, della clearance della creatinina e dei livelli di albumina urinaria. I marcatori di danno renale acuto (AKI) saranno campionati in terapia intensiva.

Valutazione della lesione cerebrale: il grado di insulto al cervello sarà misurato dai livelli di proteina S-100 nel plasma. La valutazione del danno alla barriera emato-encefalica (BBB) ​​sarà eseguita mediante modalità di risonanza magnetica (MRI) (vedere il protocollo tecnico di seguito).

Funzionalità epatica: misurazioni giornaliere dei livelli sierici degli enzimi epatici. Funzionalità cardiaca: Monitoraggio dei livelli degli enzimi cardiaci; necessità e entità del trattamento inotropo richiesto; insorgenza di sindrome da bassa gittata cardiaca (definita come pressione arteriosa sistolica di 90 mmHg o inferiore associata a pressione venosa centrale (CVP) di 15 mmHg o superiore) e incidenza di aritmie cardiache. L'esame ecocardiografico transtoracico verrà eseguito il quinto giorno postoperatorio e valutato da un cardiologo indipendente.

Perdita di sangue: la perdita di sangue operatoria e postoperatoria sarà monitorata così come i livelli giornalieri di emoglobina. Verranno eseguiti conte piastriniche giornaliere e tromboelastogrammi. Giornalmente verrà registrata la distribuzione degli emoderivati ​​e il totale somministrato. I livelli postoperatori di CRP saranno valutati giornalmente.

Prelievo di sangue e metodi di analisi di laboratorio per i livelli di citochine:

Verranno prelevati dieci ml di campioni di sangue intero venoso EDTA dal catetere dell'arteria radiale in cinque occasioni specificate: prima dell'induzione dell'anestesia, 30 minuti dopo il posizionamento del cross-clamp aortico e 3, 6 e 9 ore dopo il posizionamento del cross-clamp aortico. I campioni di sangue saranno successivamente centrifugati a 4 °C per 15 min e il siero conservato a -70 °C. I campioni saranno analizzati per i seguenti marcatori: elastasi neutrofila polimorfonucleare (PMNE), interleuchina-1α (IL-1α), interleuchina-1ß (IL-1ß), interleuchina-2 (IL-2), interleuchina-4 (IL-4 ), interleuchina-6 (IL-6), interleuchina-8 (IL-8), interleuchina-10 (IL-10), interferone-γ (IFN-γ), fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α), vascolare Fattore di crescita endoteliale (VEGF), proteina monocitica chemoattrattante-1 (MCP-1) e fattore di crescita endoteliale (EGF).

Dopo l'intervento verranno raccolti campioni di sangue giornalieri per conta piastrinica, funzionalità renale, funzionalità epatica, livelli di proteina CRP S-100 e troponina.

Gli eventi avversi postoperatori precoci saranno documentati. Questi includono mortalità a 30 giorni, nuovi eventi neurologici, infarto miocardico, disfunzione renale, necessità di riesplorazione per sanguinamento e infezione profonda della ferita sternale.

Valutazione della barriera emato-encefalica (BBB) ​​mediante risonanza magnetica La modalità di imaging utilizzata per la valutazione della BBB sarà lo scanner MRI (Philips 3T o General Electric 1.5T). Il formato dell'esame includerà un FOV di 24 cm, 35 sezioni interfogliate contigue, spesse 3,5-4 mm e co-localizzate tra le serie. Le immagini DWI pesate in traccia saranno ottenute a b=1000 da una sequenza DTI a 13-15 direzioni con una risoluzione nel piano di 2,5×2,5 mm e TR/TE=10s/58ms a 3T o TR/TE=10s/72ms a 1.5 T. Le immagini T2-FLAIR saranno ottenute con una risoluzione nel piano di 0.94×0.94 mm, TR/TE=9000/120 ms e TI=2600 ms a 3T o TR/TE=9000/140 ms e TI=2200 ms a 1.5T. (25)