De rol van door ischemie gemodificeerd albumine bij patiënten met COVID-19

Endotheliale activering en disfunctie worden in verband gebracht met de ernst van COVID-19. Epidemiologische studies suggereren dat ernstige gevallen of sterfgevallen als gevolg van COVID-19 vaak gepaard gaan met onderliggende comorbiditeiten, zoals gevorderde leeftijd, hypertensie, diabetes en hart- en vaatziekten. Endotheliale disfunctie, met het daaropvolgende gebruik van het complement, de hypercoaguleerbare toestand en de productie van trombine lijken de gemeenschappelijke noemer te zijn van verschillende klinische tekenen en symptomen van COVID-19, die rechtstreeks verband houden met trombo-embolische gebeurtenissen. Bevindingen van necropsie bij patiënten met COVID-19 hebben catastrofaal microvasculair letsel aangetoond, waarbij pulmonale endotheliitis, trombose en angiogenese verschillende pathofysiologische kenmerken zijn van de longen bij patiënten met COVID-19 in vergelijking met H1N1-patiënten en niet-geïnfecteerde controles.

Veneuze trombo-embolische ziekte, die zich kan manifesteren als diepe veneuze trombose (DVT) of longembolie (PE), komt vaak voor bij patiënten met ernstige COVID-19, ondanks profylactische antistolling. PE is gevonden bij bijna 20% van de patiënten, ondanks een antistollingsbehandeling. In een ander onderzoek werd necropsie uitgevoerd bij 12 patiënten met COVID-19, van wie anticoagulantia kregen. DVT werd gedetecteerd bij 7 (58%) patiënten, hoewel geen van hen een klinisch vermoeden had. PE was de belangrijkste doodsoorzaak bij 4 patiënten. Veneuze trombose komt in bijzonder hoge percentages voor (14-81%) bij ernstig zieke COVID-19-patiënten die zijn opgenomen op Intensive Care Units (ICU). In feite is PE geregistreerd als de meest voorkomende trombotische complicatie bij deze patiënten met een frequentie tot 81%. Bij gehospitaliseerde patiënten met COVID-19 komt veneuze trombose minder vaak voor (3-21%), terwijl er voor poliklinische patiënten onvoldoende gegevens zijn. Naast DVT zijn gevallen van acute ischemie van de bovenste of onderste extremiteit met een mogelijke noodzaak van een operatie ook gemeld als een minder vaak voorkomende arteriële trombotische complicatie bij COVID-19.

Bovendien is acute myocardischemie de meest gemelde cardiovasculaire complicatie van COVID-19. De prevalentie van myocardischemie varieert van 7% tot 28%. Studies hebben de toename van troponine bij gehospitaliseerde patiënten in verband gebracht met een ernstiger klinisch beloop en een slechtere prognose.

Ischemische beroerte is een andere veel voorkomende extrapulmonale trombo-embolische complicatie van COVID-19. Er zijn meldingen van ischemische beroerte als het eerste symptoom van infectie (vooral als trombose van de middenhersenslagader, zelfs bij jonge patiënten) en als complicatie tijdens ziekenhuisopname. In retrospectieve observationele studies varieert de prevalentie van ischemische beroerte in deze populatie van 1,3% tot 46%. Het meest waarschijnlijke mechanisme van beroertes tijdens COVID-19 wordt beschouwd als daaropvolgende hypercoagulabiliteit en vasculaire endotheliale disfunctie door activering van inflammatoire cytokines.

Humaan serumalbumine is een peptide dat bestaat uit 585 aminozuren die bij mensen in een specifieke volgorde zijn gebonden. Het door ischemie gemodificeerde albumine (IMA) -molecuul werd begin jaren 2000 geïdentificeerd, toen werd waargenomen dat door hypoxie geïnduceerde ischemie resulteerde in een wijziging in het circulerende albuminemolecuul. Onder ischemische omstandigheden wordt het N-uiteinde van albumine gedifferentieerd, mogelijk als gevolg van hypoxie, oxidatie, vrije radicalen en energieafhankelijke veranderingen in membranen. Deze modificatie aan de N-terminus van albumine kan indirect worden geëvalueerd. Wanneer kobalt (in vitro) wordt toegevoegd aan een ischemisch monster, zullen normale albuminemoleculen eraan binden, waardoor een klein percentage vrij blijft, terwijl IMA niet kan binden aan het toegevoegde kobalt vanwege de modificatie op de bindingsplaats. Verhoogde IMA-percentages resulteren in meer ongebonden kobalt, dat kan worden gedetecteerd door toevoeging van een chromatografisch middel, zoals dithiothreitol, en fotospectrometrisch kan worden geëvalueerd. De toename van IMA is omgekeerd evenredig met de hoeveelheid kobalt, wat zorgt voor een toename van het kleurproduct. Dit is de basis van de Albumine Kobalt - Bindingstest, ACB-test.

IMA is onderzocht als een indicator van cardiale ischemie, maar is ook toegenomen bij patiënten met endotheliale disfunctie, infecties en sepsis. Het neemt ook toe bij patiënten met cerebrale ischemie, longembolie, diepe veneuze trombose, hartfalen, intestinale ischemie enz. IMA-waarden hebben een normale verdeling in de controlepopulatie en zijn niet gerelateerd aan leeftijd of geslacht. IMA, de enige biomarker voor ischemie die het niveau van klinische evaluatie heeft bereikt, stijgt binnen enkele minuten na het begin van ischemie, ongeacht het aangetaste orgaanweefsel.

SuPAR (Soluble urokinase Plasminogen Activating Receptor) is de oplosbare vorm van uPAR, een eiwit dat voornamelijk tot expressie wordt gebracht in cellen van het immuunsysteem, waaronder neutrofielen, geactiveerde T-lymfocyten en macrofagen. De uPAR bindt zich aan het celmembraan met een glycosylfosfatidyl-inositol (GPI). Wanneer uPAR vrijkomt uit het celmembraan, wordt het oplosbaar (SuPAR) en kan het worden gemeten als een stabiel eiwit in verschillende biologische vloeistoffen, zoals plasma, urine en cerebrospinale vloeistof. SuPAR-waarden bij gezonde mensen zijn redelijk stabiel in het bloed en de urine. Verhoogde niveaus van SuPAR weerspiegelen de activering van het immuunsysteem en zijn geëvalueerd als een indicator van ontsteking en orgaanschade bij enkele ziekten, waaronder COVID-19. Studies naar de concentratie van SuPAR bij 57 patiënten met COVID-19-pneumonie toonden aan dat de SuPAR-concentraties hoger waren bij patiënten die uiteindelijk ernstige ademhalingsinsufficiëntie ontwikkelden en mechanische beademing nodig hadden, in vergelijking met patiënten die geen ernstige ademhalingsinsufficiëntie ontwikkelden. Meer specifiek hadden concentraties groter dan of gelijk aan 6 ng/ml een gevoeligheid van 85,7% om de nadelige uitkomst te voorspellen, zelfs 12 dagen voordat deze plaatsvond. SuPAR lijkt een belangrijk hulpmiddel voor risicostratificatie bij patiënten met COVID-19, omdat het patiënten kan identificeren die ernstig ademhalingsfalen zullen ontwikkelen of die mechanische beademing nodig hebben.

Aangezien dit de eerste studie is van IMA bij patiënten met COVID-19, is het primaire doel van de studie om te onderzoeken of IMA-niveaus bij opname of op dag 10 vanaf het begin van de symptomen (piek van symptomen) hoger zullen zijn bij patiënten met COVID-19 longontsteking in vergelijking met gezonde personen. Het secundaire doel is om te beoordelen of IMA ernstige respiratoire insufficiëntie en het risico op verslechtering kan voorspellen en of de combinatie met SuPAR de nauwkeurigheid ervan zal vergroten.

Deelnemers: Er zullen 2 studiegroepen worden opgenomen:

i) 128 patiënten met bevestigde ziekte van COVID-19 (onderzoeksgroep, groep 1) ii) 64 gezonde vrijwilligers zonder een van de uitsluitingscriteria (controlegroep, groep 2) Patiënten uit de onderzoeksgroep zullen worden verdeeld in twee subgroepen, die met ernstige respiratoire insufficiëntie (PaO2/FiO2 <150 mmHg) en degenen zonder ernstige respiratoire insufficiëntie (PaO2/FiO2 >150 mmHg). Bovendien zullen ze worden onderverdeeld in degenen met of zonder risico op verslechtering, gedefinieerd als behoefte aan een high-flow neuscanule, mechanische beademing, IC-opname of dood.

Type studie: Dit zal een prospectieve observationele studie zijn die zal worden uitgevoerd op de afdeling Longziekten/Covid-19 van het Universitair Algemeen Ziekenhuis van Larissa.

Poweranalyse: Voor een statistische power van 90% met een kans op α-fout van 0,05 en groep 1/groep 2 ratio 2:1, werd geschat dat er 64 mensen nodig zijn in de controlegroep (groep 2) en 128 in de studiegroep (groep 1).

Interventies: Bloedmonsters worden afgenomen bij opname voor meting van IMA- en SuPAR-niveaus en op dag 10 vanaf het begin van de symptomen (piek van symptomen) voor IMA-niveau.

Afname van bloedmonsters: Monsters worden afgenomen in buisjes voor bloedafname die K2EDTA als antistollingsmiddel en serumscheidingsgelbuisjes bevatten voor respectievelijk SuPAR- en IMA-assays. De monsters worden binnen de eerste 3 uur na monstername gecentrifugeerd (bij 3000 x g gedurende 10 minuten). Vervolgens worden zowel plasma- als serummonsters in Eppendorf-buisjes geplaatst en bij -80oC bewaard.

IMA- en SuPAR-metingen: IMA-niveaus zullen worden bepaald volgens de principes van de ACB-assay, met behulp van de in de handel verkrijgbare "Ischemia Modified Albumin Assay Kit"-methode (Abbexa LTD, Cambridge, UK), op het Architect c8000 automatisch analytisch systeem (Abbott, VERENIGDE STATEN VAN AMERIKA). SuPAR-niveaus zullen worden bepaald door de suPARnostic TurbiLatex kwantitatieve turbidimetrische immunoassay (ViroGates A/S, Denemarken), ook op het Architect c8000 automatische analysesysteem.

Monitoring/registratie: demografische gegevens (leeftijd, geslacht, nationaliteit), opnamedatum, comorbiditeit, medicatie, symptomen, vitale functies (hartslag, temperatuur, bloeddruk, ademhalingsfrequentie, arteriële bloedzuurstofverzadiging en PaO2/FiO2-ratio), arterieel bloed gassen (PaO2, PaCO2, pH, HCO3), melkzuur, virale belasting van RT-PCR voor SARS-COV2 en de bevindingen van de beeldvormende en laboratoriumtest (hemoglobine, hematocriet, witte bloedcellen, neutrofielen, lymfocyten, bloedplaatjes, PT, INR, aPTT, fibrinogeen, d-dimeren, CRP, ferritine, LDH, troponine, ureum, creatinine, AST, ALT, ALP, CPK, kalium, natrium, calcium, totaal eiwit, albumine, totaal bilirubine) worden geregistreerd bij opname.

Vitale functies (hartslag, temperatuur, bloeddruk, ademhalingsfrequentie, arteriële bloedzuurstofverzadiging en PaO2/FiO2-verhouding), laboratoriumbevindingen (zoals hierboven vermeld) en de aanwezigheid van eventuele complicaties (pneumonie, ARDS, longembolie, beroerte, acuut nierfalen). falen, multi-orgaanfalen, aritmieën, shock, pseudomembraneuze colitis, enz.) zullen dagelijks worden geregistreerd.

Verwachte resultaten: i) IMA-waarden zullen naar verwachting hoger zijn bij patiënten met COVID-19 in vergelijking met gezonde vrijwilligers ii) IMA-waarden bij opname zullen naar verwachting hoger zijn bij patiënten die ernstig respiratoir falen zullen ontwikkelen of met een risico op verslechtering iii) IMA-waarden bij dag 10 vanaf het begin van de symptomen zijn naar verwachting hoger bij patiënten met ernstige respiratoire insufficiëntie en voorspellen het risico op verslechtering met een grotere nauwkeurigheid iv) SuPAR-waarden zijn naar verwachting hoger bij patiënten met COVID-19 in vergelijking met gezonde vrijwilligers v) SuPAR-waarden bij opname zijn zal naar verwachting hoger zijn bij patiënten die ernstige respiratoire insufficiëntie zullen ontwikkelen of met risico op verslechtering vi) Combinatie van IMA en SuPAR zal naar verwachting de voorspellende nauwkeurigheid van SuPAR verhogen

Voor zover wij weten, zal dit de eerste studie zijn van Ischemie Modified Albumin bij patiënten met COVID-19. Prognose is een belangrijke drijfveer voor klinische besluitvorming. Als de correlatie tussen IMA-niveaus en slechte prognose wordt bewezen, wordt het een nuttig hulpmiddel voor de risicostratificatie van COVID-19-patiënten. Bovendien zou de combinatie van een ischemie-biomarker, zoals IMA, met een inflammatoire biomarker, zoals SuPAR, de sleutel kunnen zijn tot deze aanpak.