Ontstekingsreactie en oxidatieve stress bij hartchirurgie: Min. Invasieve versus conventionele extracorporale circulatie

De algemene doelstelling van het project is het ontwikkelen van nauwkeurige en eenvoudige analytische methode(s) voor de kwantificering van gespecificeerde biomarkers voor oxidatieve stress in biologische monsters die een eenvoudigere diagnose, prognose en therapeutisch ontwerp zullen opleveren bij patiënten die een openhartoperatie ondergaan en een mogelijke vergelijking tussen verschillende therapeutische behandelingen. strategieën voor het verminderen van oxidatieve stress.

Om dit doel te bereiken, zal het project worden onderverdeeld in specifieke doelstellingen:

• Assortiment van specifieke reactieve oxidatieve soorten en ontwikkeling van analytische protocollen voor deze oxidatieve stress-biomarkers met behulp van geavanceerde analytische apparatuur.
• Kwantificering van specifieke oxidatieve stress-biomarkers als indicatoren voor oxidatieve stress voor en na openhartoperaties met behulp van cardiopulmonale bypass.
• Voorspelling van het niveau van oxidatieve stress met specifieke oxidatieve stress-biomarkers bij patiënten die een cardiopulmonale bypass-operatie ondergaan met een hartstilstand
• Statistische verwerking van de verkregen gegevens en implementatie in de klinische praktijk waarbij de extracorporale circulatie wordt afgestemd op een individuele patiënt.
• Vergelijking van oxidatieve stress bij patiënten die een openhartoperatie ondergaan met behulp van twee verschillende soorten cardiopulmonale bypass-technieken.

State-of-the-art op het voorgestelde onderzoeksgebied en overzicht van de relevante literatuur Recente onderzoeken naar de status van oxidatieve stress hebben biomarkers geïdentificeerd als het potentieel om de medische wetenschap te revolutioneren in termen van diagnose, prognose en therapie. Er zijn biomarkers geïdentificeerd voor verschillende ziekten en aandoeningen, bijvoorbeeld stofwisselingsstoornissen, hart- en vaatziekten, hartinfarcten, neurologische aandoeningen, enz. De specifieke biomarkers kunnen helpen bij het diagnosticeren van de stress wanneer de prognostische biomarkers worden onderzocht voor het bestuderen van de progressie of het resultaat van deze cascade van stress-ziekten en kunnen de waarschijnlijkheid van het optreden van ziekte voorspellen. Onlangs hebben veel auteurs recensies gepubliceerd over oxidatieve stress en de biomarkers ervan, evenals hun kwantitatieve bepaling. Er zijn ook enkele klinische onderzoeken, maar vaak gaat het om één type biomarker. De bepaling van deze verbindingen uit serum en plasma is een uitdaging voor elke analysetechniek en vereist speciale voorzorgsmaatregelen in de pre-analytische fase. Onlangs zijn verschillende chromatografische methoden gebruikt ter vervanging van conventionele spectrofotometrische methoden. Tot nu toe is gebleken dat hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC), vloeistofchromatografie met tandemmassaspectrometrie (LC-MS/MS) en gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) specifiek en gevoeliger zijn voor de meeste oxidatieve stress (OS). ) biomarkers uit biologisch materiaal, maar er is nog steeds geen methode die specifiek, nauwkeurig, gevoelig en kwantitatief genoeg is om biomarkers in biologische monsters te meten en in de klinische diagnostiek te gebruiken. Omdat de identificatie van biomarkers betrouwbaarder is, kunnen er meer correlaties met bepaalde ziekten of aandoeningen worden gedaan, vooral op het gebied van hart- en vaatziekten, waar de literatuur schaars of niet is. In deze studie zullen robuuste en specifieke analytische methoden voor specifieke OS-biomarkers worden ontwikkeld en gevalideerd, waardoor inzicht wordt verkregen in de mechanismen en de tijdlijn van OS-biomarkerniveaus na hartchirurgie.

Cardiopulmonale bypass is geïdentificeerd als een onafhankelijke factor voor systemische ontstekingsreacties, die mogelijk leidt tot hemodynamische instabiliteit, disfunctie van meerdere organen en verschillende complicaties die resulteren in een langdurig verblijf op de intensive care (ICU) en in het ziekenhuis. Een van de strategieën om de ontstekingsreactie te verminderen is MiECC. Wat betreft de Minimal invasieve Extra-Corporeal Technologies International Society (MiECTiS) om een ​​circuit als MiECC te karakteriseren, moet het een gesloten circuit omvatten; biologisch inerte bloedcontactoppervlakken; verminderd aanzuigvolume; een centrifugaalpomp; een membraanoxygenator; een warmtewisselaar; een systeem voor cardioplegie-afgifte; een veneuze bellenvanger/apparaat voor het verwijderen van veneuze lucht en een systeem voor bloedbeheer. Er zijn verschillende onderzoeken gepubliceerd waarin de ontstekingsreactie wordt gemeten en vergeleken bij patiënten die een openhartoperatie ondergaan met conventionele cardiopulmonale bypass (CCPB) of MiECC. Recente onderzoeken, waarbij de MiECC-groep werd vergeleken met conventionele CPB, lieten lagere C-reactief proteïne (CRP) en interleukine 6- en interleukine 8-niveaus zien in de MiECC-groep. Een onderzoek waarbij markers van oxidatieve stress werden gemeten bij patiënten die een coronaire bypass-operatie ondergingen met MiECC, CCPB of zonder het gebruik van een extracorporaal circuit (off-pump coronary artery bypass - OPCAB), onthulde een statistisch significante afname van de malondialdehyde-niveaus in MiECC en OPCAB wanneer vergeleken met CCPB, dat veelbelovende resultaten liet zien bij 30 patiënten die in hun onderzoek waren opgenomen. Ook de malondialdehydespiegels pieken een paar uur na de operatie, waardoor de vergelijking van de immuunrespons met MiECC of CCPB nog interessanter wordt. Door het aantal bloedmonsters te vergroten, een groter onderzoekscohort en nieuwe technieken voor malondialdehyde-analyse te gebruiken, zijn de onderzoekers van mening dat potentiële prognostische waarden kunnen worden geïdentificeerd. De afgelopen jaren is isoprostaan ​​geïdentificeerd als een veelbelovende biomarker voor lipideperoxidatie. In een recent onderzoek bij kinderen met aangeboren hartafwijkingen die een hartoperatie ondergingen, werd een snelle klaring van isoprostanen geassocieerd met een beter klinisch resultaat. Er zijn geen actuele onderzoeken gevonden waarin de resultaten van isoprostanen worden vergeleken bij patiënten die CCPB of MiECC ondergaan. Endocan, een potentiële immuno-inflammatoire marker, die endotheeldisfunctie weerspiegelt, zou ook kunnen worden gebruikt als een potentiële prognostische marker voor het identificeren van groepen patiënten die het meeste baat zouden hebben bij MiECC. Tot nu toe zijn er twee onderzoeken uitgevoerd naar de kinetiek van endocan na CCPB. Het vergelijken van onze resultaten met andere onderzoeken en het toevoegen van MiECC aan de vergelijking zou nuttig kunnen zijn voor toekomstige onderzoeken waarbij endocan als prognostische marker wordt gebruikt.

BELANG VAN DE VERWACHTE RESULTATEN:

Het onderzoeksproject getiteld Oxidatieve stress en systemische ontstekingsreactie na hartchirurgie: minimaal invasieve extracorporale circulatie vs. conventionele extracorporale circulatie zal op efficiënte wijze bijdragen aan de verbetering van de kwaliteit van leven, omdat de focus zal liggen op de detectie van specifieke OS-biomarkers en het begrijpen van de mechanismen en tijdlijn van OS-biomarkerniveaus na hartchirurgie. Voor zover de onderzoekers weten, zal dit de eerste uitgebreide studie zijn die verschillende biomarkers zal omvatten bij de voorspelling van het niveau van oxidatieve stress bij patiënten die een cardiopulmonale bypass-operatie ondergaan, waarbij twee soorten cardiopulmonale bypass-circuits worden vergeleken. Om deze voorspelling vast te stellen zullen OS-biomarkers worden gekwantificeerd met behulp van verschillende chromatografische methoden in combinatie met massaspectrometrie voor de selectieve en efficiënte bepaling van deze biomarkers. Ontwikkelde en gevalideerde analytische methoden zullen robuust en efficiënt zijn voor methodeoverdracht in een klinische omgeving. De verkregen gegevens zullen statistisch worden verwerkt en geïmplementeerd in de klinische praktijk, afgestemd op de extracorporale circulatie van de individuele patiënt.