Oxidatieve stress en chirurgisch herstel

Dit is een gerandomiseerde, dubbelblinde, placebogecontroleerde interventionele pilootstudie bij 20 patiënten die voor het eerst een totale heupartroplastiek (THA) ondergingen voor chronische artrose bij Stanford Medicine. De onderzoekers zullen biologische en gedragsgegevens van 20 deelnemers screenen, inschrijven en verzamelen, zoals uiteengezet in eerdere observationele en interventionele klinische onderzoeken die zijn uitgevoerd in nauwe samenwerking met de afdeling Orthopedische Chirurgie. Er zijn met name standaardprocedures voor screening, werving, laboratoriumbeoordelingen en verzameling van klinische gegevens, waaronder geschiktheidsscreening via EPIC (EPD) voorafgaand aan het preoperatieve bezoek van de patiënt, gecoördineerde werving en toestemming tijdens het preoperatieve bezoek, inclusief studiegerelateerde laboratoriumwerk, verdere preoperatieve beoordelingen na het bezoek (bijv. invullen van vragenlijsten op afstand en directe import van resultaten in REDCap), en realtime volgen van het gegevensverzamelings- en opslagproces (bijv. inclusief telefoon-/e-mailherinneringen als er gegevens ontbreken).

Herhaalde beoordelingen van pijn, fysiek functioneren en pijnstillende medicatie zullen vóór de operatie worden uitgevoerd, dagelijks op postoperatieve dagen 1-3, en vervolgens tweemaal per week in postoperatieve weken 1 - 6. Delirium zal worden gemeten op dagen 1-3 terwijl in- ziekenhuis. Aanvullende gegevens omvatten demografische gegevens (leeftijd, BMI, geslacht, ras en etniciteit), chirurgische/anesthesiegegevens (bijv. duur) en medische/medicatiegeschiedenis.

Perifere bloedmonsters zullen worden verzameld vóór de operatie en 1 uur en 24 uur na de operatie op basis van onze eerdere studie die aantoont dat activering van monocyten (inclusief STAT3-, CREB- en NFkB-signaleringsreacties in CD14+CD16-monocyten) vroeg na de operatie sterk correleert met vertraagde pijnoplossing en functionele beperking. Uitgeademde ademmonsters zullen intraoperatief worden verzameld voorafgaand aan de incisie en bij het sluiten van de wond, evenals 1 en 24 uur na de operatie.

N-acetylcysteïne-infusie: een oplaaddosis van 50 mg/kg wordt gestart als een 1 uur durende infusie vóór de chirurgische incisie en wordt gevolgd door een onderhoudsdosis van 50 mg/kg toegediend gedurende 4 uur. Dit is een standaard doseringsparadigma dat veilig is bij intraoperatief gebruik en zelden significante bijwerkingen veroorzaakt (voornamelijk allergische reacties).

Chirurgie en anesthesie: Deelnemers ondergaan een eenzijdige heupartroplastiek uitgevoerd door drie chirurgen met dezelfde aanpak. Het anesthesie- en perioperatieve beheer van patiënten is gestandaardiseerd en volgt op ERAS gebaseerde aanbevelingen.

Maatregelen: Er zullen goed gevalideerde instrumenten worden gebruikt om pijn, pijninterferentie en functie van het aangetaste en geopereerde gewricht te beoordelen, waaronder de Western Ontario en McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), aangepast voor patiënten die een gewrichtsoperatie aan de onderste ledematen ondergaan, de Brief Pain Inventory (BPI). ) en de Surgical Recovery Scale (SRS). Het gebruik van opioïden zal worden gekwantificeerd als intraveneuze hydromorfon-equivalenten (milligram/dag) met behulp van algemeen aanvaarde opioïdenconversietabellen.

Monsteranalyse: Bloed en plasma worden verzameld en verwerkt voor analyse met massacytometrie zoals eerder beschreven. Er zal een humaan CyTOF-antilichaampanel met 39 parameters worden toegepast dat de gelijktijdige analyse mogelijk maakt van 1) alle belangrijke immuuncelfenotypes 2) endogene intracellulaire signaalresponsen (inclusief het pSTAT3-, pCREB- en pNF-kB-signaal) en 3) intracellulaire markers van reactieve aldehyden (d.w.z. 4-HNE en MDA-signaal).

Ademmonsters zullen worden geanalyseerd op aldehyden, waaronder formaldehyde, crotenaldehyde en benzaldehyde met behulp van massaspectroscopie in het laboratorium van Dr. Gross.

Plasmamonsters zullen worden geanalyseerd op vrij MDA en 4-HNE in basislijn-, 1- en 24-uurs plasmamonsters in het laboratorium van Dr. Clark.

Analyse en modellering van uitkomstgegevens: zelfgerapporteerde uitkomsten zullen worden geanalyseerd met behulp van de gevalideerde modellen die bij elke uitkomst horen om een ​​gekwantificeerd en genormaliseerd getal te extraheren dat verband houdt met herstel. De 60Hz-actigrafiegegevens worden eerst gemined voor patronen die verband houden met dagelijkse activiteiten (bijv. aantal stappen) en intensiteitsniveaus. Vervolgens wordt voor elke variabele een basislijn bepaald met behulp van de gegevens die tijdens en voorafgaand aan de operatie zijn verzameld. Alle variabelen worden genormaliseerd naar deze basislijn om rekening te houden met patiëntspecifieke effecten. Ten slotte zal een multivariaat lineair model (met dagen verstreken sinds de operatie als responsvariabele) worden gebruikt om de volledige actigrafiedataset te modelleren. Het gebied onder de respectieve herstelcurve van elke patiënt volgens dit model zal worden gebruikt als een objectief herstelresultaat. In onze voorbereidende onderzoeken (gegevens niet getoond) is gevonden dat dit resultaat gecorreleerd is met verschillende aspecten van het immuunsysteem.

Analyse en modellering van CyTOF-gegevens: het grote aantal gegevenspunten (miljoenen cellen per patiënt) en gemeten variabelen (tientallen signaalroutes in honderden celtypen) vormen unieke rekenuitdagingen die niet kunnen worden aangepakt met traditionele bio-informatica-tools. De onderzoekers zullen een Bayesiaans raamwerk ontwikkelen dat a priori kennis van het immuunsysteem combineert met state-of-the-art massacytometrieprofilering om een ​​voorspellend model te bouwen van aangeboren en adaptieve immuuncelsignaleringsreacties voor elk van de herstelresultaten.