Correlazione tra pressione intra-addominale, biomarcatori di traslocazione batterica e danno alla parete intestinale nella sindrome da disfunzione di più organi.

Lo scopo del progetto è valutare l'impatto dell'ipertensione intra-addominale, dei biomarcatori di traslocazione batterica e dei biomarcatori di danno della parete intestinale sul decorso e sugli esiti della malattia in pazienti con disfunzione multiorgano.

Oggi la traslocazione della microflora intestinale è considerata uno dei meccanismi chiave di una risposta infiammatoria sistemica potenziata che porta a disfunzioni di più organi. Nel reparto di terapia intensiva, nei pazienti in gravi condizioni si sviluppano alterazioni in vari sistemi corporei, compreso il sistema immunitario, che reagisce con la produzione di mediatori proinfiammatori endogeni e, a causa di disturbi del microcircolo, ischemia e ipossia della parete intestinale, aggravate da un aumento della pressione intra-addominale, aumenta la sua permeabilità, la sua funzione barriera è compromessa. Di conseguenza, i batteri e/o le loro endotossine penetrano nella barriera intestinale danneggiata e migliorano ulteriormente la risposta immunitaria, che diventa sistemica e alla fine porta a disfunzioni di più organi. Quando si verificano i processi descritti, la valutazione del flusso sanguigno splancnico diventa particolarmente rilevante.

sCD14-ST (presepsina) e LBP (proteina legante i lipopolisaccaridi) sono in fase di studio come biomarcatori di traslocazione batterica, mentre I-FABP (proteina legante gli acidi grassi intestinali), REG3α (proteina-3α derivata dalle isole rigeneranti) e Zonulina (proteina legante gli acidi grassi) ) sono studiati come biomarcatori di danno alla parete intestinale.

L'interazione della proteina CD14 della membrana dei macrofagi con i peptidoglicani gram-positivi e i lipopolisaccaridi delle pareti dei batteri gram-negativi porta alla produzione di sCD14-ST. La presepsina è un biomarcatore della fase iniziale della sepsi e un predittore dell'esito nei pazienti settici.

LBP aumenta la sensibilizzazione dei recettori delle cellule del sistema immunitario: macrofagi, monociti, neutrofili al lipopolisaccaride batterico, che porta all'attivazione della risposta immunitaria rilasciando mediatori proinfiammatori. Il LBP sembra essere un biomarcatore efficace per la traslocazione batterica e lo sviluppo di complicanze settiche.

I-FABP è una proteina che si trova sui villi degli enterociti maturi. Un aumento del livello di I-FABP nel siero del sangue è associato a una violazione della permeabilità della parete intestinale, come dimostrato in numerosi studi.

Le cellule di Paneth secernono nell'intestino la proteina antimicrobica REG3α che, in caso di danno alla parete intestinale, entra nel flusso sanguigno. Questa proteina è un biomarcatore affidabile del danno alla parete intestinale.

La zonulina è una proteina che svolge un ruolo significativo nella permeabilità della parete intestinale. Apre le giunzioni strette intracellulari tra le cellule del duodeno e dell'intestino tenue, che porta ad un aumento della permeabilità della parete intestinale. Pertanto, la zonulina sierica è un indicatore di disfunzione e aumento della permeabilità della barriera intestinale.

Nei database delle pubblicazioni (Scopus, Web of Science) non erano presenti articoli sullo studio della relazione tra il livello dei biomarcatori della traslocazione intestinale, il livello dei biomarcatori del danno alla parete intestinale e il livello della pressione intra-addominale nei pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano. Questo studio consentirà uno studio più approfondito della patogenesi della traslocazione della microflora intestinale in pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano e consentirà inoltre di utilizzare i risultati ottenuti per prevedere il decorso di questa condizione.

Nell'ambito di questo Progetto, per la prima volta, verranno studiati i livelli dei biomarcatori di traslocazione della microflora intestinale, dei biomarcatori del danno della parete intestinale e della pressione intra-addominale in pazienti con diagnosi di sindrome da disfunzione multiorgano. Il rilevamento dei biomarcatori sierici sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α e Zonulina sarà eseguito mediante dosaggio immunoenzimatico. Il livello di pressione intra-addominale sarà misurato con il metodo della tonometria nella vescica attraverso un catetere uretrale utilizzando un misuratore portatile invasivo a bassa pressione (IIND - 500/75) della Triton-Electronics LLC.

I risultati scientifici attesi dallo studio della relazione tra pressione intra-addominale, fenomeno della traslocazione della microflora intestinale nella circolazione sistemica con la patogenesi e la dinamica dello sviluppo della sindrome da disfunzione multiorgano avranno un impatto sull'ulteriore miglioramento delle tattiche di trattamento di questa patologia. Metodi innovativi per diagnosticare il fenomeno della traslocazione della microflora intestinale avranno un effetto positivo sullo sviluppo della diagnostica di laboratorio e della scienza in Kazakistan.

La scoperta delle relazioni tra biomarcatori di traslocazione della microflora intestinale, biomarcatori del danno della parete intestinale e cambiamenti nella pressione intra-addominale consentirà uno studio più approfondito dei meccanismi patogenetici nello sviluppo e nel decorso della sindrome da disfunzione multiorgano, a seconda della sua genesi , che consentirà di utilizzare i risultati ottenuti per prevedere gli esiti di questa sindrome.

2.2. Lo scopo del progetto è valutare l'impatto dell'ipertensione intra-addominale, dei biomarcatori di traslocazione batterica e dei biomarcatori del danno della parete intestinale sul decorso e sugli esiti della malattia in pazienti con disfunzione multiorgano.

2.3. Obiettivi di progetto:

1. Valutare gli indicatori dei biomarcatori di traslocazione della microflora intestinale e dei biomarcatori del danno della parete intestinale nella circolazione sistemica durante lo sviluppo e il decorso della sindrome da disfunzione multiorgano. Sulla base dei livelli critici ottenuti dei marcatori di traslocazione della microflora intestinale e dei marcatori del danno della parete intestinale, sarà possibile prevedere esiti avversi nei pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano.
2. Identificare le differenze nel livello dei marcatori di traslocazione batterica della microflora intestinale e nel livello dei marcatori del danno della parete intestinale in pazienti con ipertensione intra-addominale. Nei pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano, i livelli dei biomarcatori della traslocazione batterica della microflora intestinale e dei biomarcatori del danno alla parete intestinale nel siero del sangue sono correlati agli indicatori della pressione intra-addominale, indipendentemente dall'eziologia dell'ipertensione intra-addominale.
3. Valutare l'impatto del livello di pressione intra-addominale sullo sviluppo e sul decorso della sindrome da disfunzione multiorgano. Per valutare il decorso della sindrome da disfunzione multiorgano, un ulteriore indicatore prognostico è la determinazione del livello critico della pressione intra-addominale.
4. Determinare i livelli critici dei biomarcatori della traslocazione della microflora intestinale e dei biomarcatori del danno alla parete intestinale per prevedere l'esito di malattie accompagnate dallo sviluppo della sindrome da disfunzione multiorgano. I livelli critici ottenuti dei biomarcatori di traslocazione della microflora intestinale e dei biomarcatori del danno della parete intestinale saranno indicatori significativi nella sindrome da disfunzione multiorgano per predire un esito sfavorevole.

3. Novità scientifica e significato del progetto La sindrome da disfunzione di organi multipli (MODS) è un disturbo fisiologico potenzialmente reversibile che coinvolge due o più sistemi di organi non coinvolti nel processo che porta al ricovero in unità di terapia intensiva (UTI). La MODS comporta degenze in terapia intensiva più lunghe e, nei casi più gravi, porta a un'elevata mortalità (27% -100%).

Oggi, la traslocazione del microbiota intestinale è considerata un meccanismo chiave per una maggiore risposta infiammatoria sistemica che porta a disfunzioni di più organi. La traslocazione della microflora intestinale è la penetrazione dei batteri intestinali attraverso la mucosa intestinale in organi e tessuti interni normalmente sterili [5]. Nel reparto di terapia intensiva, nei pazienti in gravi condizioni si sviluppano alterazioni in vari sistemi corporei, compreso il sistema immunitario, che reagisce con la produzione di mediatori proinfiammatori endogeni e, a causa di disturbi del microcircolo, ischemia e ipossia della parete intestinale, aggravate da un aumento della pressione intra-addominale, aumenta la sua permeabilità, la sua funzione barriera è compromessa. Di conseguenza, i batteri e/o le loro endotossine penetrano nella barriera intestinale danneggiata e migliorano ulteriormente la risposta immunitaria, che diventa sistemica e alla fine porta a disfunzioni di più organi.

Un aumento della pressione intra-addominale colpisce il diaframma, aumentando così la pressione intratoracica e contribuisce allo sviluppo di insufficienza respiratoria, aumento della CVP e della pressione del cuneo, con conseguente stasi venosa nei vasi degli arti inferiori, che riduce la gittata cardiaca e il ritorno venoso, aumenta la pressione intracranica e diminuisce il flusso sanguigno viscerale nell'intestino, nei polmoni, nel cuore, nei reni e nel cervello, il che contribuisce allo sviluppo della sindrome da insufficienza multiorgano.

Lo sviluppo di una reazione infiammatoria sistemica del corpo, la sepsi, è dovuto a una diminuzione dell'apporto di sangue viscerale all'intestino, dovuto alla traslocazione batterica della microflora intestinale nella circolazione sistemica, che porta alla disfunzione degli organi interni. A questo proposito è importante determinare la traslocazione della microflora intestinale, nonché i cambiamenti nella permeabilità della parete intestinale causati dall'ipertensione intra-addominale.

In questo progetto scientifico si prevede di studiare i livelli dei biomarcatori di traslocazione batterica (sCD14-ST, LBP), i livelli di biomarcatori di danno della parete intestinale (I-FABP, REG3α e Zonulina) e la pressione intra-addominale in pazienti con patologia multiorgano sindrome da disfunzione.

L'interazione della proteina CD14 della membrana dei macrofagi con i peptidoglicani dei batteri gram-positivi e i lipopolisaccaridi delle pareti dei batteri gram-negativi porta alla produzione di sCD14-ST [11]. La presepsina è un biomarcatore della fase iniziale della sepsi e un predittore dell'esito nei pazienti settici.

LBP aumenta la sensibilizzazione dei recettori delle cellule del sistema immunitario: macrofagi, monociti, neutrofili al lipopolisaccaride batterico, che porta all'attivazione della risposta immunitaria rilasciando mediatori proinfiammatori [14]. Il LBP sembra essere un biomarcatore efficace per la traslocazione batterica e lo sviluppo di complicanze settiche.

I-FABP è una proteina che si trova sui villi degli enterociti maturi. Un aumento del livello di I-FABP nel siero del sangue è associato a una violazione della permeabilità della parete intestinale, come dimostrato in numerosi studi.

Le cellule di Paneth secernono nell'intestino la proteina antimicrobica REG3α che, in caso di danno alla parete intestinale, entra nel flusso sanguigno. Questa proteina è un biomarcatore affidabile del danno alla parete intestinale e della traslocazione batterica.

Zonulina descritta per la prima volta nel 2000 da Fasano et al. è una proteina che svolge un ruolo significativo nella permeabilità della parete intestinale. Apre le giunzioni strette intracellulari tra le cellule del duodeno e dell'intestino tenue, che porta ad un aumento della permeabilità della parete intestinale. Pertanto, la zonulina sierica è un indicatore di disfunzione e aumento della permeabilità della barriera intestinale.

Nei database delle pubblicazioni (Scopus, Web of Science) non erano presenti articoli sullo studio della relazione tra il livello dei biomarcatori della traslocazione intestinale, il livello dei biomarcatori del danno alla parete intestinale e il livello della pressione intra-addominale nei pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano. Questo studio consentirà uno studio più approfondito della patogenesi della traslocazione della microflora intestinale in pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano e consentirà inoltre di utilizzare i risultati ottenuti per prevedere il decorso di questa condizione. I risultati scientifici attesi dallo studio della relazione tra pressione intra-addominale, fenomeno della traslocazione della microflora intestinale nella circolazione sistemica con la patogenesi e la dinamica dello sviluppo della sindrome da disfunzione multiorgano avranno un impatto sull'ulteriore miglioramento delle tattiche di trattamento di questa patologia. Metodi innovativi per diagnosticare il fenomeno della traslocazione della microflora intestinale avranno un effetto positivo sullo sviluppo della diagnostica di laboratorio e della scienza in Kazakistan.

Background scientifico sul tema di ricerca. La traslocazione batterica della microflora intestinale è stata studiata dal nostro team scientifico per un lungo periodo, sia in studi sperimentali che in studi clinici. Ad esempio, i biomarcatori di traslocazione sono stati valutati in modelli animali (ratti) di ostruzione intestinale acuta ostruttiva e di strangolamento. Si è riscontrato che il marcatore LBP aumentava al massimo il primo giorno di ileo ostruttivo con una diminuzione della dinamica il terzo giorno, il quinto giorno il livello di LBP nell’ostruzione intestinale ostruttiva era molto più alto rispetto al gruppo di controllo (p =0,01). Inoltre, esiste una relazione di correlazione diretta tra LBP e marcatori della risposta infiammatoria sistemica (rsp=0,434, p=0,000). Valutando l'aumento della pressione intra-addominale nei ratti da laboratorio, è stato rivelato un aumento statisticamente significativo della sCD14-ST nel siero sanguigno dei ratti con tutti i gradi di ipertensione intra-addominale (p<0,01). Inoltre, un aumento di qualsiasi entità della pressione intraddominale provoca cambiamenti patologici negli organi interni (da cambiamenti patologici minori dopo 3 ore, come edema pericellulare e pletora capillare, a cambiamenti macroscopici dopo 12 e 24 ore, come focolai di necrosi nell'addome). cervello, fegato, reni, polmoni e cuore).

Negli studi clinici su 100 pazienti con malattie chirurgiche acute degli organi addominali (ostruzione intestinale acuta, pancreatite acuta e colecistite), sono stati valutati i livelli dei marcatori di traslocazione microbica. Allo stesso tempo, è stata trovata una correlazione tra il livello di sCD14-ST e l'aumento della pressione intra-addominale sia prima dell'intervento (r=0,199; p=0,047) e 24 ore dopo (r=0,246; p=0,014). Inoltre, i livelli di sCD14-ST aumentavano in base al grado di ipertensione intra-addominale, raggiungendo valori massimi al 4° grado. Il mantenimento a lungo termine di una pressione intra-addominale elevata nei pazienti con patologia chirurgica acuta contribuisce alla progressione dell'insufficienza multisistemica e allo sviluppo della sepsi addominale.

È in corso una valutazione clinica dell'effetto dei marcatori di traslocazione della microflora intestinale sullo sviluppo di complicanze infiammatorie generalizzate in pazienti con cancro del colon-retto. Come risultato dello studio, è stato riscontrato che il livello di LBP nei pazienti con cancro del colon-retto diminuisce dinamicamente il 3o giorno del periodo postoperatorio. La massima diminuzione della concentrazione di LBP, osservata il 3o giorno dopo l'intervento chirurgico, consente di prevedere lo sviluppo di una sindrome da risposta infiammatoria sistemica e di disfunzione multiorgano. Il livello di sCD14-ST nei pazienti sottoposti a trattamento chirurgico per il cancro del colon-retto, a sua volta, aumentava significativamente in caso di complicanze dell'ostruzione intestinale. È stata riscontrata una relazione diretta tra l'aumento del livello di questo indicatore prima dell'intervento chirurgico e la probabilità di sviluppare gravi complicanze, come disfunzione multiorgano, risposta infiammatoria sistemica e altre complicanze infettive e infiammatorie. Precedenti studi del nostro gruppo di ricerca su questo argomento hanno suggerito una relazione tra il significato prognostico dei marcatori di traslocazione microbica e la pressione intra-addominale in una coorte di pazienti con disfunzione multiorgano.

4. Metodi di ricerca e questioni etiche Il tipo di ricerca condotta è la ricerca fondamentale. Il disegno dello studio è conforme ai principi della Dichiarazione di Helsinki della World Medical Association ed è stato approvato dalla Commissione locale di bioetica della NJSC KMU (protocollo n. 2 dell'11 ottobre 2022, assegnato numero n. 12). Basi cliniche a Karaganda, dove verrà prelevato il materiale biologico: Ospedale multidisciplinare n. 1, Ospedale clinico regionale, Clinica dell'Università di Medicina. La ricerca di laboratorio sarà condotta sulla base del Laboratorio di ricerca dell'Istituto di scienze della vita del NJSC KMU.

Principali ipotesi scientifiche del progetto:

1. Il livello dei marcatori di traslocazione della microflora intestinale e dei biomarcatori di danno alla parete intestinale nel siero del sangue è correlato al livello della pressione intra-addominale, indipendentemente dalla genesi dell'ipertensione intra-addominale.
2. I livelli critici dei marcatori di traslocazione della microflora intestinale e dei biomarcatori del danno della parete intestinale possono essere utilizzati per prevedere un esito sfavorevole nella sindrome da disfunzione multiorgano.
3. Il livello critico rilevato della pressione intraddominale è un ulteriore segno prognostico nella valutazione del decorso della sindrome da disfunzione multiorgano.

Materiale di ricerca. Si prevede di studiare i biomarcatori di traslocazione batterica (sCD14-ST, LBP), i biomarcatori di danno alla parete intestinale (I-FABP, REG3α e Zonulina) nel siero del sangue e misurare la pressione intra-addominale in 180 pazienti con sindrome da disfunzione d'organo multipla.

Quindi i pazienti verranno divisi in base all'esito in gruppi con e senza esito fatale.

Criteri di inclusione: pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano di varia genesi, di età superiore a 18 anni.

Criteri di esclusione: età inferiore a 18 anni, donne incinte, pazienti con infezione da HIV. La sindrome da disfunzione multiorgano sarà stabilita secondo le scale MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) e SOFA (Sequential Organ Failure Assessment).

Per rilevare i biomarcatori della traslocazione microbica nel siero sanguigno, il prelievo di sangue venoso verrà eseguito nei pazienti tre volte: quando vengono rilevati segni di disfunzione multiorgano e al 3° e 7° giorno del suo sviluppo. I livelli sierici di sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α e Zonulina saranno determinati mediante ELISA sul sistema robotico ELISA EVOLIS utilizzando kit commerciali per ciascuno dei marcatori studiati.

La misurazione della pressione intra-addominale verrà effettuata nei pazienti con sindrome da disfunzione multiorgano attraverso un catetere uretrale utilizzando un dispositivo elettronico portatile "ILPM - 500/75" (misuratore invasivo di bassa pressione) prodotto da LLC "Triton - ElectronicS", Ekaterinburg , RF.

Tecnica di misurazione della pressione intraddominale: 50 ml di soluzione isotonica calda sterile di cloruro di sodio vengono iniettati nella vescica precedentemente svuotata attraverso un catetere di Foley con palloncino gonfiato utilizzando una siringa senza ago. Il catetere uretrale è collegato al dispositivo di misurazione. Con la valvola del catetere uretrale chiusa si imposta un valore zero, dopodiché si apre la valvola del catetere e si registra la pressione intraddominale secondo l'indicazione sul display del dispositivo Elaborazione dei risultati ottenuti con metodi statistici sarà effettuato utilizzando il programma IBM “SPSS Statistics v.23.0” con il calcolo per ciascun indicatore di mediana (Me), deviazione standard (SD), quartili inferiore e superiore (Q25-Q75), nonché della proporzione e della frequenza della comparsa di caratteristiche qualitative. Verranno utilizzati i test non parametrici di Wilcoxon e Mann-Whitney per variabili quantitative, il test dei 2 quadrati e il test esatto di Fisher per variabili qualitative. Per identificare le relazioni, verrà utilizzato il coefficiente di correlazione di Spearman e l'equivalente quantitativo della vicinanza della relazione dei segni studiati con gli esiti della disfunzione multiorgano sarà determinato calcolando l'odds ratio (OR). I livelli soglia dei biomarcatori per prevedere il decorso della malattia e l'insorgenza di complicanze saranno calcolati utilizzando l'analisi ROC e la costruzione di modelli matematici utilizzando l'equazione di regressione. Allo stesso tempo, α=0,05, 1-β=80%, la significatività dei risultati è p <0,05.

Rischi e loro soluzioni:

1. Con un aumento dei prezzi per i reagenti e i materiali necessari dovuto alla costante variazione del tasso di cambio, la maggior parte dell'acquisto verrà effettuato nel primo anno di attuazione del progetto. Ridurre il numero di studi condotti mantenendo la significatività statistica senza perdite significative per il progetto.
2. In caso di modifica del luogo e delle date di congressi e convegni con variazione dei costi di viaggio, si verificheranno variazioni nel numero dei viaggiatori d'affari.

Problemi etici. I partecipanti a questo progetto si impegnano a rispettare i principi dell'etica scientifica, gli standard di onestà intellettuale, la prevenzione della fabbricazione o falsificazione dei dati, l'uso del plagio, la falsa co-paternità. Il disegno dello studio è conforme ai principi della Dichiarazione di Helsinki della World Medical Association.

L'inclusione nello studio sarà effettuata solo dopo aver ottenuto il consenso informato scritto del paziente. Il modulo di consenso informato del paziente per lo studio è stato redatto in conformità con le raccomandazioni della Commissione Locale di Bioetica del NJSC KMU. Prima di ogni sondaggio, ai partecipanti verranno spiegati lo scopo e gli obiettivi del sondaggio, nonché la procedura per condurlo. In conformità con i principi di buona pratica clinica, i pazienti potenzialmente idonei a partecipare allo studio saranno informati della loro possibilità di rifiutarsi di partecipare in qualsiasi fase dello studio. Inoltre, uno dei criteri di esclusione sarà una violazione o limitazione della sanità mentale e delle capacità del paziente. La raccolta e l'archiviazione delle informazioni sullo studio saranno effettuate in formato scritto ed elettronico utilizzando i programmi "Statistiche", Excel, nonché su copie fisiche nel registro di registrazione. L'accesso al database dei partecipanti allo studio sarà consentito solo al responsabile e agli esecutori del Progetto. La riservatezza dei dati sarà tutelata crittografando i dati personali dell'interessato con un numero di identificazione digitale.

La pubblicazione dei risultati dello studio nell'ambito del Progetto sarà effettuata con un riferimento obbligatorio alla fonte di finanziamento, indicando il numero di registrazione del progetto. Per un'ulteriore diffusione e divulgazione dei risultati scientifici dello studio, sarà sviluppata una pagina web sul sito web della NJSC "Karaganda Medical University", con una descrizione dei dati di base sul Progetto, con regolari aggiornamenti dei contenuti. È prevista inoltre la diffusione dei risultati del Progetto sui social network.

Tutti i risultati della ricerca, i testi delle relazioni saranno controllati da un gruppo scientifico in sistemi antiplagio autorizzati. Dopo aver confermato la relazione tra disfunzione multiorgano con il livello dei marcatori biologici e il livello di pressione intra-addominale, si prevede di ottenere certificati di proprietà intellettuale presso l'Istituto Nazionale di Proprietà Intellettuale e l'inclusione nel registro statale dei diritti sugli oggetti protetto dal diritto d'autore. I diritti d'autore saranno condivisi tra i membri del gruppo di ricerca in base ai loro contributi.