Toediening van een enkele dosis van alfa-1-antitrypsine voor de verbetering van orgaanschade bij patiënten die een hartoperatie ondergaan

3 Achtergrond Het gebruik van cardiopulmonale bypass (CPB) tijdens hartchirurgie veroorzaakt gegeneraliseerd niet-specifiek systemisch inflammatoir responssyndroom (SIRS) en daaropvolgende activering van de cytokine-, complement- en coagulatie-fibrinolytische cascades (1). Bij ongeveer 11% van de patiënten kan SIRS verslechteren tot ernstig multi-orgaanfalen (MOF), resulterend in een sterftecijfer van 40-98%.

Ontstekingsmodulatie door intraoperatieve toediening van ontstekingsremmende stoffen is aanbevolen om de effecten van SIRS te verzachten. Pogingen hebben zich vervolgens gericht op aprotinine, dat proteasen remt die sleutelmediatoren zijn in het complement-, stollings- en fibrinolytische systeem. Gerelateerde ontstekingsremmende eigenschappen van aprotinine omvatten de remming van bloedplaatjes, neutrofielen en activering van kallikreïne. Vermindering van bloedverlies en verminderde behoefte aan allogene bloedtransfusies zijn voorgesteld als aanvullende mechanismen waarmee aprotinine de ontstekingsreactie beperkt (2). Het gebruik van aprotinine tijdens hartchirurgie werd echter stopgezet na alarmerende resultaten in termen van hogere mate van bypass-transplantaatocclusie en algehele inferieure postoperatieve uitkomst.

AAT-1 werkingsmechanisme:

Net als aprotinine is α1-antitrypsine (AAT) een circulerende serineproteaseremmer van 52 kDa die is geclassificeerd als een SERPIN-eiwit. Naast het vermogen om serineproteasen te remmen, suggereren steeds meer gegevens dat AAT-1 onafhankelijke ontstekingsremmende en weefselbeschermende effecten bezit (3). AAT-1 modificeert dendritische celrijping en bevordert regulatoire T-celdifferentiatie, induceert interleukine (IL)-1-receptorantagonist en IL-10-afgifte, beschermt verschillende celtypen tegen celdood, remt caspases-1- en -3-activiteiten en remt IL- 1 productie en activiteit (4). In tegenstelling tot klassieke immunosuppressiva, maakt AAT-1 onverschrokken geïsoleerde T-lymfocytenresponsen mogelijk (5). Deze effecten zijn herhaaldelijk bevestigd.

In tegenstelling tot aprotinine wordt AAT-1 geproduceerd uit menselijk plasma en heeft het geen sterke stollingsbevorderende eigenschappen.

AAT-1 in verschillende klinische settings:

Circulerende AAT-1-spiegels nemen met een factor 4 toe tijdens de acutefaserespons (3). Patiënten met lage circulerende niveaus van AAT-1 lopen een verhoogd risico op destructieve long-, lever- en alvleesklieraandoeningen, met name emfyseem (3). Preklinische en klinische onderzoeken hebben aangetoond dat AAT-1-therapie voor niet-deficiënte personen veilig is en de ziekteprogressie bij type 1- en type 2-diabetes, acuut myocardinfarct, reumatoïde artritis, inflammatoire darmaandoeningen, cystische fibrose, afstoting van transplantaten, versus gastheerziekte en multiple sclerose (6-17, 32,33,37,38). AAT-1-behandeling is vervolgens geëvolueerd van vervangende therapie naar potentiële behandeling voor een breed spectrum van ontstekings- en immuungemedieerde ziekten. AAT-1 lijkt ook antibacterieel te zijn en een remmer van virale infecties, zoals influenza en het humaan immunodeficiëntievirus (HIV) (18).

Farmacokinetische gegevens bij de mens:

Bij patiënten met AAT-1-deficiëntie zorgt intraveneuze toediening van AAT-1 in een dosis van 60 mg per kg lichaamsgewicht ervoor dat plasmaspiegels worden gehandhaafd die gelijk zijn aan de acute fase-respons onmiddellijk na toediening, en dat een passend AAT-serumgehalte boven de beschermende drempel (50 mg /dl) een week daarna (39).

Rationeel van AAT-1-dosering:

Op basis van eerdere studies en klinische praktijk is de toediening van meervoudige intraveneuze doseringen van 60 mg per kg lichaamsgewicht van AAT-1 veilig en gaat het gepaard met een lage incidentie van goedaardige bijwerkingen.

Afgeleid van farmacokinetische onderzoeken (39), lijken de AAT-1-plasmaspiegels onmiddellijk na toediening van deze externe dosering op acute fase-respons. Er wordt een verlaging van 30% van de AAT-1-plasmaspiegels verwacht met een geleidelijke terugkeer naar preoperatieve niveaus na beëindiging van de CPB (40).

Risico/voordeel van het onderzoek:

De rol van AAT-1 bij het verminderen van de ontstekingsreactie is vastgesteld. CPB is een krachtige stimulator van inflammatoire cascades en geassocieerd met bloedingsdiathesen, stollingsafwijkingen, mogelijk leidend tot orgaandisfunctie. Tot op heden is de toediening van AAT-1 bij patiënten die een hartoperatie met CPB ondergaan niet onderzocht. Er kan worden gepostuleerd dat inherente AAT-1-effecten schadelijke CPB-effecten kunnen compenseren. Dit kan klinisch resulteren in een beter behoud van de orgaanfunctie, minder postoperatieve bloedingen en een korter ziekenhuisverblijf. De voordelen van andere proteaseremmers in overeenkomstige omstandigheden zijn onlangs aangetoond (41-43).

Zoals hierboven vermeld, wordt toediening van AAT-1 in verschillende klinische settings als veilig beschouwd met een laag aantal bijwerkingen (zie rubriek 6.1 - mogelijke risico's).

4 Methoden 4.1 Hoofddoel

1. Om de werkzaamheid en veiligheid van preoperatieve AAT-1-toediening te evalueren bij patiënten die CABG met CPB ondergaan.
2. Postoperatief bloedverlies en orgaanfunctie worden beoordeeld.

Tot op heden zijn er geen gegevens met betrekking tot AAT-1-effecten in de instellingen van het CPB. De primaire doelen van deze studie zijn het evalueren van ontstekingsremmende effecten, behoud van orgaanfunctie (1-2) en vermindering van postoperatief bloedverlies na toediening van AAT-1 bij patiënten die een hartoperatie met CPB ondergaan.

4.2 Bepaling van geschiktheid voor onderzoek 4.2.1 Inclusiecriteria

1. Mannelijke/vrouwelijke patiënten van 40-70 jaar.
2. Kandidaten voor geïsoleerde CABG bij CPB.
3. Berekende logistieke Euroscore risicostratificatie van 5% of minder.
4. Ondertekende schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënt.

4.2.2 Uitsluitingscriteria

Naast elkaar bestaande aandoeningen, waaronder:

10. Stollingsafwijkingen 11. Ernstige longziekte gedefinieerd door bloedzuurstofverzadiging van 90% of minder of FEV1 van minder dan 60% van voorspeld.

12. Nierdisfunctie gedefinieerd als serumcreatininespiegels hoger of gelijk aan 1,8 mg%, 13. Abnormale leverfunctietesten 14. Ongecontroleerde diabetes mellitus, 15. Ernstige perifere vaatziekte 16. Voorafgaande cerebrovasculaire neurologische gebeurtenis. 17. Abnormale linker- of rechterventrikelfunctie. 18. Behandeling met warfarine of thiënopyridine klasse van bloedplaatjesaggregatieremmers. 4.2.3 Terugtrekkingscriteria Patiënten behouden het recht om zich op elk moment tijdens de behandeling terug te trekken uit het onderzoek, zonder vooroordelen.

Indien medisch geïndiceerd, heeft de hoofdonderzoeker of de chirurg het recht om de inschrijving van patiënten in elk stadium van het onderzoek stop te zetten.

Stopzetting (het niet voltooien van de studie) zal worden gedocumenteerd. De reden van stopzetting wordt geregistreerd.

Mogelijke oorzaken die kunnen leiden tot stopzetting zijn:

• Bijwerking(en)
• Protocolschending
• Patiënt heeft toestemming ingetrokken
• Administratieve problemen 4.3 Inschrijving Voorafgaand aan deelname aan dit onderzoek zal de onderzoeker de juiste schriftelijke goedkeuring verkrijgen voor het protocol en de geïnformeerde toestemming van de ethische commissie (EC) en andere lokale regelgevende organisaties. Het goedgekeurde toestemmingsformulier geeft duidelijk de EG-goedkeuringsdatum weer.

Het niet verkrijgen van een ondertekende en met de hand gedateerde geïnformeerde toestemming voorafgaand aan de procedure vormt een schending van het protocol en moet vervolgens worden gerapporteerd aan de EC.

4.4 Proefpersoonscreening Patiënten die al zijn ingepland voor een geïsoleerde CABG-operatie worden tijdens de preoperatieve wachtperiode aangesproken door een lid van het onderzoeksteam (ofwel op de afdeling Cardiothoracale Chirurgie, op de afdeling Cardiologie of op de afdeling Interne Geneeskunde). Het doel van het onderzoek, de procedure en de stimulans worden door een onderzoeksmedewerker aan elke potentiële deelnemer toegelicht. Toestemming onderwerpen zal worden gevraagd om schriftelijke toestemming te geven.

4.4.1 Randomisatie De studiedeelnemers zullen worden gerandomiseerd om ofwel een enkelvoudige dosis AAT-1 60 mg per kg ofwel een placebo te krijgen.

4.4.2 Proefmedicatietoediening: Bereiding en dosering van AAT-1 wordt uitgevoerd door een ongeblindeerde apotheker. Het medicijn wordt vlak voor toediening verdund. De placebo-oplossing zal humaan albumine bevatten dat lijkt op de kleur en consistentie van de AAT-1-oplossing. De medicatie wordt 3-5 uur voorafgaand aan de operatie (incisie in de huid) gegeven. De toedieningssnelheid van het medicijn zal niet hoger zijn dan 0,04 ml per kg per minuut (ongeveer 60-80 minuten). Vitale functies, waaronder bloeddruk, hartslag en lichaamstemperatuur, worden dienovereenkomstig gecontroleerd.

De patiënten, het onderzoekspersoneel, het laboratoriumpersoneel en de data-analisten blijven blind voor de identiteit van de behandeling vanaf het moment van randomisatie tot aan het vergrendelen van de database. Het deblinderen van gegevens begint in het geval van een noodsituatie voor de patiënt.

De apotheker zal een randomisatielijst opstellen, maar deze zal beveiligd en vertrouwelijk blijven tot het moment van deblindering.

4.4.3 Chirurgische techniek In overeenstemming met ons routinebeleid zullen fentanylcitraat (20-50mcg/kg), midazolam (2-3mg) en isofluraan (0,5-2%) worden gebruikt voor inductie en onderhoud van anesthesie.

Standaard mediane sternotomie zal worden gevolgd door aanschaf van de leidingen. Er zal een oplaaddosis heparine worden toegediend om een ​​door kaolien geactiveerde coagulatietijd (ACT) te bereiken. Oplopende aorta - rechter atriale canulatie zal worden uitgevoerd om CPB in te stellen en ACT zal gedurende 480 seconden of meer worden gecontroleerd. Standaard centrifugaalpomp en een membraanoxygenator zullen worden gebruikt voor extracorporale circulatie (cardiopulmonale bypass). Compatibel met de standaardtechniek, wordt systemische actieve koeling vermeden en blijft de kerntemperatuur van de patiënt tussen 32 en 37˚C. Distale anastomosen zullen worden uitgevoerd tijdens enkelvoudige aorta-kruisklem en bloedcardioplegische arrestatie. Proximale anastomosen worden uitgevoerd tijdens aorta-kruisklem. Cardioplegische oplossing met koud (10˚C) bloed wordt toegediend in een verhouding van 4:1. Cardioplegie wordt antegrade toegediend via de aortawortel met of zonder aanvullende retrograde toediening via de coronaire sinus. Na cardioplegische inductie (10 ml / kg), zullen intermitterende doses (300 - 500 ml) worden toegediend na voltooiing van elke distale anastomose. Heparine zal worden teruggedraaid met protaminesulfaat in een verhouding van 1:1 na het spenen van CPB.

4.4.4 Gegevensverzameling Preoperatieve gegevens: Demografische, morfologische en klinische descriptoren waaronder leeftijd, geslacht, body mass index (BMI), lichaamsoppervlak (BSA), co-morbiditeit, Euroscore risicostratificatie, medicatie, etc. zullen worden geregistreerd. Preoperatieve laboratoriumanalyse omvat volledig bloedbeeld, stollingsprofiel, serumcreatininespiegels en creatinineklaring, leverfunctietest en arteriële bloedgassentest en serologie voor HIV, HCV, HBC. In overeenstemming met ons routinebeleid ondergaan alle patiënten preoperatieve echocardiografie, coronaire angiografie, thoraxfoto's, longfunctietesten (spirometrie) en duplexonderzoek van de halsslagader.

Studiedeelnemers zullen worden toegewezen om preoperatieve hersen-MRI te ondergaan; onderworpen aan het hieronder beschreven protocol.

Intraoperatief: het type operatie wordt geclassificeerd. De volgende gegevens worden geregistreerd: dosis heparine gegeven voorafgaand aan de start van de bypass; geactiveerde stollingstijd (ACT)-tellingen tijdens de operatie (voor, tijdens en na CPB); operatietijd, kruisklemtijd en CPB-tijd; aantal proeven om te ontwennen van CPB, type inotropen en gebruikte dosering tijdens ontwenning van CPB; gebruik van bloedproducten tijdens de operatie. Allergische reacties of bijwerkingen waargenomen door de chirurg of anesthesioloog zullen worden gedocumenteerd. De indruk van de individuele chirurg met betrekking tot bloedingsneiging zal worden geregistreerd.

Postoperatieve orgaanfunctie en evaluatie van bloedverlies:

Het optreden en de omvang van systemische ontstekingsreactie en orgaandisfunctie zal worden geregistreerd en gekwantificeerd door middel van laboratoriummarkers. Gerelateerde laboratoriummarkers zullen tijdens de herstelperiode dagelijks worden gecontroleerd (op de intensive care en op de afdeling). De volgende organen en bijbehorende markers worden gecontroleerd:

Longfunctie: De longfunctie wordt beoordeeld aan de hand van gemeten totale mechanische ventilatietijd, piekinademingsdruk (PIP), plateaudruk, fysiologische dode ruimte en statische en dynamische longcompliantie. Bronchoalveolaire lavage (BAL) zal 3 uur na de operatie worden uitgevoerd (terwijl de patiënt is verdoofd en geïntubeerd) en het geëxtraheerde vocht zal worden geanalyseerd op ontstekingsmarkers. A-a DO2 berekening [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] wordt dagelijks gemeten.

Voor en 4 dagen na de operatie wordt een volledige longfunctietest uitgevoerd. Röntgenfoto's van de borst zullen door een onafhankelijke radioloog worden beoordeeld en gekwantificeerd op het optreden van atelectase, longoedeem of pleurale veranderingen.

Nierfunctie: dagelijkse metingen van urineproductie, serumcreatininespiegels, creatinineklaring en urinaire albuminespiegels. Markers voor acuut nierletsel (AKI) zullen worden bemonsterd op de ICU.

Beoordeling van hersenletsel: De mate van beschadiging van de hersenen wordt gemeten aan de hand van S-100-eiwitniveaus in het plasma. Beoordeling van schade aan de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​zal worden uitgevoerd door middel van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) (zie onderstaand techniekprotocol).

Leverfunctie: dagelijkse metingen van serum leverenzymen. Hartfunctie: controle van cardiale enzymniveaus; behoefte aan en omvang van de vereiste inotrope behandeling; optreden van low cardiale outputsyndroom (gedefinieerd als systolische bloeddruk van 90 mmHg of minder gekoppeld aan centrale veneuze druk (CVP) van 15 mmHg of meer) en incidentie van hartritmestoornissen. Transthoracaal echocardiografisch onderzoek wordt uitgevoerd op postoperatieve dag 5 en beoordeeld door een onafhankelijke cardioloog.

Bloedverlies: operatief en postoperatief bloedverlies zal worden gecontroleerd, evenals de dagelijkse hemoglobinewaarden. Dagelijks worden bloedplaatjes en trombo-elastogrammen uitgevoerd. Dagelijks wordt de verdeling van de bloedproducten en het toegediende totaal geregistreerd. Postoperatieve CRP-niveaus zullen dagelijks worden geëvalueerd.

Methoden voor bloedafname en laboratoriumanalyse voor cytokineniveaus:

Tien ml volbloed veneuze EDTA-monsters worden verzameld uit de radiale slagaderkatheter op vijf gespecificeerde gelegenheden: vóór inductie van anesthesie, 30 minuten na positionering van de aortakruisklem en 3, 6 en 9 uur na positionering van de kruisklem van de aorta. De bloedmonsters worden vervolgens gedurende 15 minuten bij 4 °C gecentrifugeerd en het serum wordt bij -70 °C bewaard. Monsters worden geanalyseerd op de volgende markers: Polimorphonuclear Neutrophil Elastase (PMNE), Interleukin-1α (IL-1α), Interleukin-1ß (IL-1ß), Interleukin-2 (IL-2), Interleukin-4 (IL-4). ), Interleukine-6 ​​(IL-6), Interleukine-8 (IL-8), Interleukine-10 (IL-10), Interferon-γ (IFN-γ), Tumor Necrose Factor-α (TNF-α), Vasculair Endotheliale groeifactor (VEGF), Monocyt Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) en endotheliale groeifactor (EGF).

Dagelijkse bloedmonsters zullen postoperatief worden verzameld voor het aantal bloedplaatjes, nierfunctie, leverfunctie, CRP-niveaus S-100-eiwit en troponine.

Vroege postoperatieve bijwerkingen zullen worden gedocumenteerd. Deze omvatten 30-dagen mortaliteit, nieuwe neurologische gebeurtenissen, myocardinfarct, nierdisfunctie, noodzaak van heronderzoek voor bloedingen en diepe sternale wondinfectie.

Blood-Brain Barrier (BBB) ​​beoordeling door MRI De beeldvormende modaliteit die wordt gebruikt voor de beoordeling van de BBB is een MRI-scanner (Philips 3T of General Electric 1.5T). Het onderzoeksformaat omvat 24 cm FOV, 35 aaneengesloten interleaved plakjes, 3,5-4 mm dik en co-gelokaliseerd over series. Trace-gewogen DWI-beelden worden verkregen bij b=1000 uit een DTI-reeks in 13-15 richtingen met een resolutie in het vlak van 2,5×2,5 mm en TR/TE=10s/58ms bij 3T of TR/TE=10s/72ms bij 1.5T. T2-FLAIR-afbeeldingen worden verkregen met een resolutie in het vlak van 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms en TI=2600 ms bij 3T of TR/TE=9000/140 ms en TI=2200 ms bij 1,5T. (25)