심장 수술에서의 고용량 N-아세틸시스테인

배경

심폐 우회술 후 신기능 장애가 흔히 발생합니다. 이전에 정상 신장 기능을 가졌던 환자의 11.4%(1)~42%(2)는 수술 후 혈청 크레아티닌 상승을 보입니다. 이들 환자의 대부분은 단기 또는 장기 신대체술이 필요하지 않지만, 급성 신부전 환자의 사망률은 신기능 장애가 발생하지 않는 환자보다 상당히 높습니다1.

심폐 바이패스는 비특이적 면역 체계의 구성 요소를 활성화하여 활성산소를 포함하는 화합물을 생성합니다. 심장 수술을 받는 14명의 환자를 대상으로 한 연구에서 심폐 우회술을 시작한 지 15분 이내에 혈청 지질 과산화 생성물(티오바르비투르산 반응성 물질) 수치가 증가했으며 다음날 아침에는 수술 전 수치로 돌아갔습니다. 총 혈청 항산화능은 수술 중 상응하게 감소했고, 수술 후 24시간 동안 감소된 상태를 유지했습니다(3). 전체 혈장 항산화제 상태에 대한 유사한 연구에서 수술 후 최대 72시간까지 수치가 감소한 것으로 나타났습니다(4). 심폐 바이패스가 산화 스트레스와 항산화 능력의 고갈을 유발한다는 것은 분명합니다.

N-아세틸시스테인은 파라세타몰 과다 복용의 치료에 일상적으로 사용됩니다. 파라세타몰은 시토크롬 p450에 의해 간에서 대사되어 독성 활성 산소 화합물을 형성합니다. 이 대사산물은 일반적으로 간 환원 글루타티온(GSH)과 결합하여 해독됩니다. 과다 복용 시 GSH 저장소가 고갈되어 산화적 손상을 통해 간 세포 괴사를 일으킵니다. N-아세틸시스테인은 GSH의 재생을 가능하게 하는 설피드릴기 기증자로서 간의 항산화 방어를 강화합니다. 파라세타몰 과다 복용의 치료는 현재 N-아세틸시스테인에 대해 승인된 유일한 적응증입니다. 가능한 부작용으로는 두드러기 발진, 메스꺼움 및 구토, 아나필락시스양 반응(저혈압, 빈맥, 기관지 경련 및 안면 부종 포함)이 있습니다. 이러한 반응은 부하 용량 주입 기간 동안 또는 주입 기간이 끝날 때 가장 일반적으로 발생하며 농도와 관련될 수 있습니다(5).

고장성 글리세롤을 사용하여 실험적으로 산화 스트레스를 생성할 수 있습니다. 쥐에 고장성 글리세롤을 근육 내 주사하면 신장의 감소된 글루타티온(GSH) 수치의 현저한 감소와 관련된 급성 신부전이 촉진되었습니다. N-아세틸시스테인으로 전처리하면 이러한 변화가 크게 방지됩니다(6). 쥐의 신장 허혈 후 재관류 동안 허혈 전 값과 비교하여 신장 혈류가 감소했습니다. GFR도 감소했고 혈장 퍼옥시니트라이트(산화질소 합성의 지표, 산화 스트레스의 구성 요소)가 증가했습니다. N-아세틸시스테인으로 전처리하면 이러한 변화가 부분적으로 방지됩니다(7). N-아세틸시스테인(산화질소 공여체 및 엔도텔린 전환 효소 억제제와 결합)은 또한 개에서 신장 기능 개선, 간질 전 염증성 사이토카인 및 유도성 산화질소 합성 효소 감소 측면에서 신장 허혈/재관류 손상의 영향을 감소시켰습니다. (8).

방사선 조영제는 일반적으로 부분적으로 신장의 산화 스트레스를 통해 신장 기능 장애를 유발합니다. 승인된 적응증은 아니지만 정맥 주사 N-아세틸시스테인은 방사선 조영제로 유발된 신병증을 약화시키는 데 성공적으로 사용되었으며 표준 정맥 주사액 예방보다 더 효과적이었습니다(상대 위험도 0.28)(9). 승인된 제품 적응증은 아니지만 N-아세틸시스테인은 현재 이러한 목적으로 저희 병원에서 사용됩니다.

신장하 복부 대동맥류 수리는 일반적으로 신장에 허혈/재관류 손상을 일으켜 방사선 조영제와 유사한 산화 스트레스를 생성합니다. N-아세틸시스테인을 포함한 항산화제 혼합물을 신장하 복부 대동맥류 복구를 받는 환자에게 투여하면 수술 후 48시간 후에 크레아티닌 청소율이 훨씬 더 좋아졌습니다(위약 대조군과 비교하여)(10).

심장 수술 후 신장 기능에 미치는 영향에 대해 조사된 적은 없지만 수술 전후 N-아세틸시스테인이 다른 시스템에 미치는 영향은 연구되었습니다. 심폐 우회술을 받는 환자의 호중구의 산화 폭발 반응은 N-아세틸시스테인을 우회 회로에 주입함으로써 상당히 약화되었습니다(11).

심폐 우회술을 받는 개에 대한 연구에서 N-아세틸시스테인을 투여한 동물에서는 사전 부하 모집 가능한 뇌졸중 작업이 사전 우회 수준으로 유지된 반면 대조 동물에서는 감소한 것으로 나타났습니다. N-아세틸시스테인은 심근 부종 해결을 상당히 향상시켰고 대조군 동물에서 볼 수 있는 혈장 8-이소프로스탄(산화 스트레스의 마커)의 증가를 방지했습니다(12). 심장 수술을 받는 40명의 환자에 대한 연구에서도 유사한 결과가 발견되었습니다. 좌심실 생검 표본은 8-이소프로스테인 함량이 적고 니트로티로신(산화질소 생산의 지표; 산화질소는 산소 자유 라디칼로 작용할 수 있음)이 적었습니다. 혈역학이나 임상 결과에는 차이가 없었지만 불행하게도 이 연구에서는 신장 기능 지표를 조사하지 않았습니다(13).

Ascorbate는 N-acetylcysteine과 유사한 작용을 할 것으로 예상되는 항산화제입니다. 43명의 환자에게 관상동맥 우회로 수술 전과 수술 후 5일 동안 아스코르브산 보충제를 투여했습니다. 아스코르브산염을 투여받은 환자는 수술 후 심방세동 발생률이 16.3%로 대조군의 34.9%와 비교하여 아마도 심근에 대한 산화적 손상을 줄였기 때문일 것입니다(14).

폐 내피 의존성 혈관 확장은 일반적으로 활성 산소 종과 관련이 있는 것으로 생각되는 과정인 심폐 우회 후 손상됩니다. 심폐 우회 후 아세틸콜린에 의해 유도된 폐 혈관 확장은 10명의 대조군 환자(15)와 비교하여 항산화제 칵테일(N-아세틸시스테인 포함)을 제공한 12명의 환자에서 더 잘 유지되었습니다.

따라서 면역, 심혈관 및 호흡계에서 N-아세틸시스테인이 심장 수술을 받는 환자에게 도움이 될 수 있다는 증거가 있습니다.

임상적 패혈증 또는 지질다당류에 대한 실험적 노출은 염증 시스템의 세포를 자극하여 산소 자유 라디칼을 형성합니다. N-아세틸시스테인은 시험관 내에서 사이토카인 및 부착 분자 유전자 발현 및 NF-kB 활성화를 감소시킵니다. 패혈증 동물 모델에서 N-아세틸시스테인은 염증 세포 주화성을 감소시키고 생존율을 향상시킵니다(참조 16에서 검토). 패혈증으로 인해 산화 스트레스를 겪는 환자에서 N-아세틸시스테인은 NF-kB 활성화를 감소시키고 IL-8 생성을 감소시킵니다(16).

심장 수술 전 마취 유도 시점부터 수술 후 24시간 동안 N-아세틸시스테인을 투여하면 수술 후 첫 5일 이내에 기준선에서 최고 수준까지 혈청 크레아티닌의 변화가 감소한다는 가설이 있습니다.

측정될 기타 2차 결과는 다음과 같습니다.

• 수술 후 첫 날에 더 나은 크레아티닌 청소율;
• 더 짧은 ICU 체류;
• 짧은 입원기간;
• 수술 후 2일째에 더 낮은 혈청 크레아티닌 수치;
• 더 큰 혈장 항산화 활성;
• 산화 스트레스 감소;
• 혈액의 세포 성분에서 NF-kB 활성화 감소;
• 덜 전염증성 사이토카인 반응; 그리고
• 산화질소 합성 효소 경로의 활성화가 적습니다.

연구 설계 - 개요 및 근거

환자는 마취 유도부터 수술 후 24시간까지 N-아세틸시스테인을 받거나 위약(5% 포도당)을 받도록 무작위 배정됩니다.

혈청 크레아티닌은 소변 배출과 함께 신장 기능의 가장 일반적으로 사용되는 임상 지표입니다. 둘 다 수술 후 48시간 동안 측정됩니다. 이 기간은 신장 손상이 발생할 가능성이 가장 높은 기간입니다. 신기능 장애의 보다 민감한 지표는 크레아티닌 청소율입니다. 이것은 수술 후 첫 24시간 동안 측정될 것이며 연구의 주요 종점을 형성할 것입니다. 중환자실의 환자는 수술 후 소변량을 0.5ml/kg/hr 이상으로 유지하기 위해 정기적으로 프루세마이드를 투여받으므로(일단 체액량, 근수축 및 혈관 긴장도가 허용 가능한 범위로 판단되는 수준으로 조정되면), 필요한 frusemide는 또한 신장 기능의 지표입니다. 다른 이뇨제를 투여하는 경우는 드물지만 이러한 경우에도 주의해야 합니다.

산화 스트레스를 예방하는 N-아세틸시스테인의 효능은 총 혈장 항산화 활성 측정(bathocuproine 분석)(17)과 8-isoprostane 수준(18)의 정량화를 사용하여 평가됩니다. 총 항산화 활성과 8-isoprostane은 이전에 심장 수술과 N-acetylcysteine의 영향을 받는 것으로 나타났습니다.

N-아세틸시스테인의 모든 신장 효과는 산화 스트레스로 인한 신부전과 관련이 있는 것으로 알려진 혈장 전염증성 사이토카인(IL-1, IL-6 및 TNF-알파)의 수준과 관련이 있습니다(19, 20). . 유도성 산화질소 생성의 활성화는 또한 신부전과 관련이 있으며(21), 혈액의 세포 구성 요소에서 산화질소 합성 효소 mRNA 발현에 대한 N-아세틸시스테인의 효과는 실시간 PCR로 분석됩니다. 산화질소 생산은 혈장 니트로티로신 농도 측정으로 평가됩니다. 니트로티로신 분석은 질산염과 아질산염이 신장 배설을 거치기 때문에 기존의 Greiss 반응(질산염 및 산화질소의 아질산염 유도체 측정)보다 우수하며 이러한 환자 중 많은 수가 신장 기능이 변경됩니다.

분자 수준에서 산화 스트레스를 자극하는 많은 유전자는 프로모터 NF-kB에 의해 조절됩니다. 혈액의 세포 성분은 인간 패혈증에서 N-아세틸시스테인의 효과를 입증하는 데 사용되는 전기 영동 이동성 이동 분석보다 더 민감한 것으로 생각되는 확립된 ELISA 기술(22)을 사용하여 NF-kB에 대해 분석됩니다(16). 혈액의 세포 성분에 있는 NF-kB도 실시간 PCR을 사용하여 분석됩니다.

무작위화 무작위화는 컴퓨터에서 생성된 난수를 기반으로 합니다. 동의를 얻으면 코딩된 주입 백을 분배할 독립된 사람(임상 시험 약사)이 N-아세틸시스테인 또는 위약을 사용한 치료 할당을 구성합니다. 이것은 수술실에서 환자를 돌보는 마취 스태프와 수술 후 환자를 돌보는 ICU 간호사에게 전달됩니다.

상세 프로토콜 마취 유도 직후, 첫 번째 수술 절개 전에 N-아세틸시스테인을 200mL 5% 포도당에 150mg/kg IV 용량으로 15분 동안 투여한 후 50mg/kg을 지속적으로 IV 주입합니다. 500mL 5% 포도당에서 4시간 동안, 그런 다음 1L 5% 포도당에서 20시간 동안 100mg/kg(24시간 동안 총 용량 300mg/kg). 이것은 파라세타몰 과다 복용에서 임상적으로 사용되는 N-아세틸시스테인의 표준 용량입니다. 5% 포도당 및 N-아세틸시스테인 용액의 모양은 비슷하며 식별 연구 번호 외에는 주입 백에 표시가 없습니다.

크레아티닌 청소율을 결정할 수 있도록 ICU에 도착하는 즉시 24시간 소변 수집이 시작됩니다. 이것은 병원 임상 병리 실험실에서 측정됩니다. 크레아티닌 청소율은 연구의 1차 종점이 될 것입니다.

임상 데이터는 조사자 또는 ICU 연구 간호사에 의해 아래에 설명된 대로 기록됩니다.

사이토카인 및 분자 분석을 위해 동맥 라인에서 4개의 20ml 헤파린 처리된 혈액 샘플을 채취합니다. 마취 유도 직후, 중환자실 도착 시, 수술 후 6시간 및 24시간 후에 샘플을 채취합니다. 수집 직후 혈액은 저속으로 원심분리되어 세포 성분에서 혈장을 분리합니다. 둘 다 배치 분석 전에 -70도에서 분취량으로 저장됩니다.

혈장 총 항산화 활성 및 8-이소프로스탄, IL-1, IL-6, TNF-알파 및 니트로티로신 농도의 분석은 상용 ELISA 시약 키트(Oxford Biomedical Research, Oxis Research, BioCore)를 사용하여 수행됩니다. 혈액의 세포 성분은 상업적으로 이용 가능한 ELISA 키트(Oxford Biomedical Research)를 사용하여 NF-kB 농도에 대해 분석하고 실시간 PCR 기계와 Applied Biosystems가 사전 개발한 18S 분석 시약을 사용하여 iNOS 및 NF-kB mRNA에 대해 분석합니다. 내인성 통제로. 수석 조사관은 이러한 기술 또는 유사한 기술에 대한 경험이 있습니다.

통계 및 전력 계산 지난 5년 동안 2,500명 이상의 환자에 대한 심장 수술 데이터베이스에서 사용할 수 있는 데이터를 사용하여 표준 편차가 있는 대조군에서 혈청 크레아티닌이 베이스라인에서 최대 50μmol/L까지 증가할 것으로 예상합니다. 30마이크로몰/L. 이러한 변화를 고려할 때 알파 0.05에서 대조군과 중재군 사이의 30 micromol/L 차이를 감지하는 90% 검정력을 갖기 위해서는 60명의 환자가 필요합니다.

데이터 수집 데이터 수집은 주임 조사관, ICU 연구 간호사 및 ICU 간호 직원이 수행합니다.

다음 변수를 얻을 수 있습니다.

이름 성별, 연령 및 의무 기록 번호 ICU 입원 날짜 수술 절차 및 심폐 우회술 시간 좌심실 기능의 수술 전 평가 수술 전, 수술 직후 및 이후 24시간마다 혈청 크레아티닌 및 요소(임상 목적으로 측정) 프루세마이드 투여(또는 프루세마이드 주입 속도) 수축촉진제 사용 수술 후 첫 24시간 동안 임상 목적으로 측정될 때마다 심박출량 수술 후 24시간 동안 매 6시간 동안의 소변량 중환자실 퇴원일 및 병원 또는 사망일

프로토콜 위반 모든 프로토콜 위반은 기록됩니다. 그런 다음 그러한 위반의 성격이 환자를 1차 데이터 분석에서 제외해야 하는지 여부를 결정합니다. 이러한 평가는 치료에 대해 눈이 멀게 됩니다.