Terapia guidata dal monitor cerebrale sugli esiti cerebrali dopo cardiochirurgia

Il declino neurologico e cognitivo rimangono complicanze comuni che influenzano negativamente l'esito dei pazienti dopo la cardiochirurgia. Incorporando un monitor cerebrale che misura il contenuto di ossigeno cerebrale nella nostra gestione perioperatoria, miriamo a ridurre i deficit neurologici e cognitivi postoperatori e migliorare la qualità della vita in questa popolazione di pazienti. Miriamo anche a scoprire come il cervello compromesso altera il suo metabolismo in risposta al danno ischemico e come queste nuove informazioni possono guidare nuovi metodi di trattamento preventivo per i pazienti vulnerabili.

In breve, la spettroscopia cerebrale nel vicino infrarosso (NIRS) o ossimetria cerebrale è un monitor non invasivo che stima l'ossigenazione cerebrale attraverso misurazioni della saturazione venosa regionale. Si basa sulla misurazione della frazione di ossiemoglobina intravascolare in un piccolo campione di corteccia cerebrale attraverso il cranio utilizzando la spettroscopia della luce nel vicino infrarosso. L'ossimetria cerebrale esamina tutta la luce riflessa, sia dal sangue arterioso pulsatile che da quello venoso non pulsatile, senza richiedere la pulsatilità, quindi l'ossimetria cerebrale può continuare a monitorare l'ossigenazione cerebrale sia durante il CPB che durante l'arresto circolatorio. Con questo vantaggio, l'ossimetria cerebrale è ampiamente utilizzata nella nostra pratica quotidiana di anestesia cardiaca, di routine per interventi chirurgici che richiedono arresto circolatorio e per altri interventi di CABG elettivi e di sostituzione/riparazione di valvole in alcune istituzioni. Nonostante il suo ampio utilizzo, esiste ancora controversia sulla sua interpretazione e capacità di ottimizzare l'esito cerebrale dopo un intervento di cardiochirurgia. Le domande chiave a cui rispondere sono: 1) la soglia di desaturazione associata a prognosi infausta; 2) il valore di desaturazione assoluto al quale aumenta l'esito clinico avverso, e 3); se la tendenza relativa è più importante per segnalare l'avvicinarsi del deterioramento. Tutte queste domande sono rilevanti per la nostra pratica clinica ma rimangono senza risposta. Il nostro studio di ricerca mira a compiere un primo passo verso l'identificazione del metodo ideale di utilizzo dell'ossimetria cerebrale negli interventi di cardiochirurgia per migliorare l'esito neurologico attraverso una maggiore precisione nella gestione dei valori emodinamici e di laboratorio attraverso un algoritmo di trattamento.

La seconda componente di questo studio incorpora la profilazione metabolomica mentre perfezioniamo la gestione perioperatoria del paziente cardiochirurgico per migliorare il loro esito cerebrale. Nonostante gli enormi sforzi di ricerca degli ultimi decenni, attualmente non esiste un biomarcatore neurologico specifico e singolo (o pannelli di biomarcatori) che sia stato convalidato per l'uso clinico. Nel frattempo, la neuro-imaging (TC e MRI) rimane il gold standard per la diagnosi di danno cerebrale. I biomarcatori organo-specifici, se identificati, hanno il potenziale per essere un metodo affidabile ed economico per diagnosticare, guidare la gestione, classificare la gravità dell'ictus, anticipare la funzione cognitiva e prevedere le complicanze. Recentemente, la profilazione metabolomica ha consentito analisi complete dei cambiamenti nella selezione del combustibile metabolico in una varietà di modelli, incluso l'arresto cardioplegico. I progressi nella tecnologia analitica hanno consentito l'analisi quantitativa di diverse centinaia di metaboliti in un'unica misurazione con elevata produttività e sensibilità.

La profilazione metabolomica comporta la quantificazione di metaboliti di piccole molecole da fluidi o tessuti corporei in un unico passaggio e possiede il potenziale per la diagnosi precoce, il monitoraggio della terapia e lo studio della patogenesi di varie malattie. Questo rilevamento di biomarcatori viene condotto in cellule, tessuti o biofluidi mediante spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) o spettrometria di massa (MS) che viene quindi sottoposta ad analisi di dati multivariata. Jung et al., utilizzando la spettroscopia 1H-NMR combinata con l'analisi statistica multivariata hanno valutato i pazienti colpiti da ictus. In questo studio è stato valutato il pattern metabolico perturbato sia nel plasma che nelle urine di pazienti con noti episodi di infarto cerebrale per identificare uno specifico proteoma associato all'ictus. Un'indagine simile è stata condotta con una quantificazione più ampia della neuroproteomica utilizzando un modello di roditore. È stato studiato anche il biomarcatore prognostico di danno renale acuto in pazienti sottoposti a bypass cardiopolmonare (CPB). Nonostante il suo potenziale per un'ampia applicazione, la profilazione metabolomica non ha visto il suo utilizzo per guidare la gestione neuroprotettiva nei pazienti sottoposti a cardiochirurgia. Riteniamo che la combinazione unica di questi due metodi rappresenti una preziosa opportunità non solo per migliorare l'esito neurocognitivo del paziente, ma anche per ottenere informazioni su quali biomarcatori rappresentano l'ischemia cerebrale o altri segni di lesione cerebrale.

I nostri obiettivi specifici sono: 1. Valutare il profilo metabolomico transcerebrale e l'esito neurocognitivo in risposta al danno cerebrale nei pazienti monitorati e trattati secondo l'ossimetria cerebrale (NIRS) e quelli che sono appena monitorati con NIRS.

Sulla base della letteratura disponibile, la nostra ipotesi di lavoro è che rispetto ai soli pazienti monitorati, l'utilizzo del carburante cerebrale sarà influenzato in modo differenziale nei pazienti monitorati e trattati seguendo rigorosamente uno specifico algoritmo neuroprotettivo.

1.a. Testare le concentrazioni plasmatiche dei metaboliti che rappresentano le vie di aminoacidi, carboidrati, energia, lipidi e nucleotidi utilizzando la risonanza magnetica nucleare (NMR) e la spettrometria di massa.

1.b. Confronta la funzione neurocognitiva dei pazienti trattati e non trattati utilizzando una batteria di test completa composta da 5 modalità di valutazione al basale, al momento della dimissione e 6 settimane dopo l'intervento.