Enkeltdoseadministrasjon av Alpha-1 Anti-Trypsin for lindring av organskade hos pasienter som gjennomgår hjertekirurgi

3 Bakgrunn Bruk av kardiopulmonal bypass (CPB) under hjertekirurgi fremkaller generalisert ikke-spesifikt systemisk inflammatorisk responssyndrom (SIRS) og påfølgende aktivering av cytokin-, komplement- og koagulasjonsfibrinolytiske kaskader (1). Hos omtrent 11 % av pasientene kan SIRS forverres til alvorlig multiorgansvikt (MOF) som resulterer i en dødelighet på 40-98 %.

Inflammatorisk modulering ved intraoperativ administrering av betennelsesdempende stoffer har blitt foreslått for å dempe effekten av SIRS. Forsøk har senere fokusert på aprotinin som hemmer proteaser som er nøkkelmediatorer i komplement-, koagulasjons- og fibrinolytiske systemet. Beslektede antiinflammatoriske egenskaper til aprotinin inkluderer hemming av blodplater, nøytrofiler og kallikreinaktivering. Reduksjon i blodtap og redusert behov for allogene blodtransfusjoner har blitt foreslått som ytterligere mekanismer som aprotinin begrenser den inflammatoriske responsen (2). Bruken av aprotinin under hjertekirurgi ble imidlertid avbrutt etter alarmerende resultater i form av høyere frekvens av okklusjon av bypassgraft og generelt dårligere postoperativt resultat.

AAT-1 virkningsmekanisme:

I likhet med aprotinin er α1-Antitrypsin (AAT) en 52 kDa sirkulerende serinproteasehemmer klassifisert som et SERPIN-protein. Foruten sin evne til å hemme serinproteaser, tyder akkumulerende data på at AAT-1 har uavhengige antiinflammatoriske og vevsbeskyttende effekter (3). AAT-1 modifiserer dendrittiske cellemodning og fremmer regulatorisk T-celledifferensiering, induserer interleukin (IL)-1 reseptorantagonist og IL-10 frigjøring, beskytter ulike celletyper mot celledød, hemmer caspase-1 og -3 aktiviteter og hemmer IL- 1 produksjon og aktivitet (4). I motsetning til klassiske immunsuppressiva, tillater AAT-1 uavskrekkede isolerte T-lymfocyttresponser (5). Disse effektene har blitt bekreftet gjentatte ganger.

I motsetning til aprotinin, er AAT-1 produsert fra humant plasma, og har ikke sterke pro-koagulerende egenskaper.

AAT-1 i forskjellige kliniske omgivelser:

Sirkulerende AAT-1-nivåer øker med 4 ganger under akuttfaserespons (3). Pasienter med lave sirkulerende nivåer av AAT-1 har økt risiko for lunge-, lever- og bukspyttkjerteldestruktive sykdommer, spesielt emfysem (3). Prekliniske og kliniske studier har vist at AAT-1-behandling for ikke-mangelfulle individer er trygg, og kan endre sykdomsprogresjon ved type 1- og type 2-diabetes, akutt hjerteinfarkt, revmatoid artritt, inflammatorisk tarmsykdom, cystisk fibrose, transplantasjonsavvisning, graft versus vertssykdom og multippel sklerose (6-17, 32,33,37,38). AAT-1-behandling har senere avansert fra erstatningsterapi til potensiell behandling for et bredt spekter av inflammatoriske og immunmedierte sykdommer. AAT-1 ser også ut til å være antibakteriell og en hemmer av virusinfeksjoner, som influensa og humant immunsviktvirus (HIV) (18).

Humane farmakokinetiske data:

Hos pasienter med AAT-1-mangel opprettholder intravenøs administrering av AAT-1 i en dose på 60 mg per kg kroppsvekt plasmanivåer som ligner akuttfaserespons umiddelbart etter administrering, og opprettholder et passende nivå av serum-AAT over den beskyttende terskelen (50 mg). /dl) en uke etterpå (39).

Rasjonal for AAT-1-dosering:

Basert på tidligere studier og klinisk praksis, er administrering av multippel intravenøs dose på 60 mg per kg kroppsvekt av AAT-1 trygt og assosiert med lav forekomst av godartede bivirkninger.

Avledet fra farmakokinetiske studier (39), ligner AAT-1-plasmanivåer umiddelbart etter administrering av denne eksterne dosen akuttfaserespons. En 30 % reduksjon i AAT-1 plasmanivåer forventes med gradvis tilbakegang til preoperative nivåer etter seponering av CPB (40).

Risiko/nytte av studien:

Rollen til AAT-1 i å dempe inflammatorisk respons er etablert. CPB er en potent stimulator av inflammatoriske kaskader og assosiert med blødende diateser, koagulasjonsavvik, som potensielt kan føre til organdysfunksjon. Til dags dato har ikke administrering av AAT-1 hos pasienter som gjennomgår hjertekirurgi med CPB blitt utforsket. Det kan postuleres at iboende AAT-1-effekter kan oppveie skadelige CPB-effekter. Dette kan klinisk resultere i forbedret bevaring av organfunksjon, redusert postoperativ blødning og redusert sykehusopphold. Fordelene med andre proteasehemmere i tilsvarende settinger har nylig blitt demonstrert (41-43).

Som nevnt ovenfor anses administrering av AAT-1 i ulike kliniske settinger som trygt med lav forekomst av bivirkninger (se pkt. 6.1 - potensielle risikoer).

4 Metoder 4.1 Primært mål

1. For å evaluere effektiviteten og sikkerheten ved preoperativ AAT-1-administrasjon hos pasienter som gjennomgår CABG med CPB.
2. Postoperativt blodtap og organfunksjon vil bli vurdert.

Til dags dato finnes det ingen data med hensyn til AAT-1-effekter i innstillingene til CPB. De primære målene for denne studien er å evaluere antiinflammatoriske effekter, bevaring av organfunksjoner (1-2) og postoperativ blodtapsreduksjon etter AAT-1 administrering hos pasienter som gjennomgår hjertekirurgi med CPB.

4.2 Fastsettelse av studiekvalifikasjon 4.2.1 Inklusjonskriterier

1. Mannlige/kvinnelige pasienter 40-70 år.
2. Kandidater for isolert CABG med CPB.
3. Beregnet logistisk Euroscore risikostratifisering på 5 % eller mindre.
4. Signert pasients skriftlige informerte samtykke.

4.2.2 Eksklusjonskriterier

Sameksisterende forhold, inkludert:

10. Koagulasjonsavvik 11. Alvorlig lungesykdom definert av oksygenmetning i blodet på 90 % eller mindre eller FEV1 på mindre enn 60 % av forventet.

12. Nyredysfunksjon definert som serumkreatininnivåer høyere eller lik 1,8 mg%, 13. Unormale leverfunksjonstester 14. Ukontrollert diabetes mellitus, 15. Alvorlig perifer vaskulær sykdom 16. Tidligere cerebrovaskulær nevrologisk hendelse. 17. Unormal venstre eller høyre ventrikkelfunksjon. 18. Behandling med warfarin eller tienopyridin klasse av anti-blodplatemidler. 4.2.3 Tilbaketrekkingskriterier Pasienter vil forbeholde seg retten til å trekke seg fra studien når som helst under behandlingen uten fordommer.

Hvis det er medisinsk indisert, har hovedetterforskeren eller kirurgen rett til å avbryte pasientregistrering på ethvert stadium av studien.

Seponering (unnlatelse av å fullføre studien) vil bli dokumentert. Årsaken til seponering vil bli registrert.

Potensielle årsaker som kan føre til seponering inkluderer:

• Uønskede hendelser
• Protokollbrudd
• Pasienten trakk samtykke
• Administrative problemer 4.3 Påmelding Før deltakelse i denne studien vil etterforskeren innhente skriftlig godkjenning for protokollen og informert samtykke fra Etikkkomiteen (EC) og andre lokale regulatoriske organisasjoner. Det godkjente samtykkeskjemaet vil tydelig gjenspeile EF-godkjenningsdatoen.

Unnlatelse av å innhente et signert og hånddatert informert samtykke før prosedyren utgjør et brudd på protokollen, og rapporteres deretter til EF.

4.4 Emnescreening Pasienter som allerede er planlagt for isolert CABG-operasjon vil bli adressert av et medlem av forskerteamet i den preoperative ventetiden (enten i Hjerte- og thoraxkirurgisk avdeling, Hjerteavdelingen eller Indremedisinsk avdeling). Målet med studien, prosedyren og insentivet vil bli forklart av en forskningsmedarbeider til hver potensielle deltaker. Personer som samtykker, vil bli bedt om å gi skriftlig samtykke.

4.4.1 Randomisering Studiedeltakerne vil bli randomisert til å motta enten enkeltdose AAT-1 60 mg per kg eller placebo.

4.4.2 Prøvemedisinering: Tilberedning og dosering av AAT-1 vil bli utført av en ublindet farmasøyt. Medisinen vil bli fortynnet rett før administrering. Placeboløsningen vil omfatte humant albumin som ligner fargen og konsistensen til AAT-1-løsningen. Medisinen vil bli gitt 3-5 timer før operasjon (hudsnitt). Administrasjonshastighet av legemidlet vil ikke overstige 0,04 ml per kg per minutt (ca. 60-80 minutter). Vitale tegn inkludert blodtrykk, puls og kroppstemperatur vil bli overvåket tilsvarende.

Pasientene, forskningspersonell, laboratoriepersonell og dataanalytikere vil forbli blindet for identiteten til behandlingen fra randomiseringstidspunktet og til databaselåsing. Avblinding av data vil begynne i tilfelle pasientens nødsituasjon.

En randomiseringsliste vil bli laget av farmasøyten, men vil være sikret og konfidensiell frem til tidspunktet for avblinding.

4.4.3 Kirurgisk teknikk I samsvar med vår rutinepolicy vil fentanylsitrat (20-50mcg/kg), midazolam (2-3mg) og isofluran (0,5-2%) brukes til induksjon og vedlikehold av anestesi.

Standard median sternotomi vil bli fulgt av anskaffelse av kanalene. Heparin belastningsdose vil bli administrert for å oppnå en kaolinaktivert koagulasjonstid (ACT). Ascending aorta - høyre atriekanylering vil bli utført for å sette i gang CPB og ACT vil bli overvåket etter 480 sekunder eller mer. Standard sentrifugalpumpe og en membranoksygenator vil bli brukt for ekstrakorporal sirkulasjon (kardiopulmonal bypass). Kompatibel med standardteknikken, systemisk aktiv kjøling vil unngås og pasientens kjernetemperatur vil forbli i området mellom 32 og 37˚C. Distale anastomoser vil bli utført under enkelt aorta kryssklemme og blodkardioplegistans. Proksimale anastomoser vil bli utført under aorta kryssklemme. Kald (10˚C) blodkardioplegisk løsning vil bli gitt i forholdet 4:1. Kardioplegi vil bli levert antegrad via aortaroten med eller uten ytterligere retrograd administrering via sinus koronar. Etter kardioplegisk induksjon (10 ml / kg), vil intermitterende doser (300 - 500 ml) bli administrert etter fullføring av hver distal anastomose. Heparin vil bli reversert ved bruk av protaminsulfat i forholdet 1:1 etter avvenning fra CPB.

4.4.4 Datainnsamling Preoperative data: Demografiske, morfologiske og kliniske deskriptorer inkludert alder, kjønn, kroppsmasseindeks (BMI), kroppsoverflateareal (BSA) komorbiditet, Euroscore risikostratifisering, medisinering, etc. vil bli registrert. Preoperativ laboratorieanalyse vil inkludere fullstendig blodtelling, koagulasjonsprofil, serumkreatininnivåer og kreatininclearance, leverfunksjonstest og arteriell blodgasstest og serologi for HIV,HCV,HBC. Forenlig med vår rutinepolicy vil alle pasienter gjennomgå preoperativ ekkokardiografi, koronar angiografi, røntgen av thorax, lungefunksjonstester (spirometri) og dupleksundersøkelse av halspulsåren.

Studiedeltakere vil bli gitt til å gjennomgå preoperativ hjerne-MR; underlagt protokollen beskrevet nedenfor.

Intraoperativt: Type operasjon vil bli klassifisert. Følgende data vil bli registrert: heparindose gitt før bypass-start; aktivert koaguleringstid (ACT) teller under operasjonen (før, under og etter CPB); operasjonstid, kryssklemmetid og CPB-tid; antall forsøk å avvenne fra CPB, type inotroper og dosering brukt under avvenning fra CPB; bruk av blodprodukter under operasjonen. Allergiske reaksjoner eller uønskede hendelser observert av kirurgen eller anestesilege vil bli dokumentert. Den enkelte kirurgs inntrykk av blødningstendens vil bli registrert.

Postoperativ organfunksjon og blodtapsevaluering:

Forekomsten og omfanget av systemisk inflammatorisk respons og organdysfunksjon vil bli registrert og kvantifisert av laboratoriemarkører. Relaterte laboratoriemarkører vil bli overvåket daglig i restitusjonsperioden (på intensivavdelingen og på avdelingen). Følgende organer og tilsvarende markører vil bli overvåket:

Lungefunksjon: Lungefunksjonen vil bli evaluert ved målt total mekanisk ventilasjonstid, topp inspirasjonstrykk (PIP), platåtrykk, fysiologisk dødrom og statisk og dynamisk lungekomplians. Bronkoalveolær lavage (BAL) vil bli utført 3 timer etter operasjonen (mens pasienten er bedøvet og intubert) og ekstrahert væske vil bli analysert for inflammatoriske markører. A-a DO2-beregning [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] vil bli målt daglig.

Fullstendig lungefunksjonstest vil bli utført før og 4 dager etter operasjonen. Røntgenbilder av thorax vil bli evaluert og kvantifisert av en uavhengig radiolog for forekomst av atelektase, lungeødem eller pleuraforandringer.

Nyrefunksjon: Daglige målinger av urinproduksjon, serumkreatininnivåer, kreatininclearance og urinalbuminnivåer. Akutt nyreskade (AKI) markører vil bli tatt prøver på intensivavdelingen.

Hjerneskadevurdering: Graden av fornærmelse mot hjernen vil bli målt ved plasma S-100 proteinnivåer. Vurdering av skade på blod-hjerne-barrieren (BBB) ​​vil bli utført ved hjelp av magnetisk resonanstomografi (MRI) modalitet (se teknikkprotokoll nedenfor).

Leverfunksjon: Daglige målinger av serumnivåer av leverenzymer. Hjertefunksjon: Overvåking av hjertets enzymnivåer; behovet og omfanget av nødvendig inotrop behandling; forekomst av lavt hjertevolumsyndrom (definert som systolisk blodtrykk på 90 mmHg eller mindre kombinert med sentralt venetrykk (CVP) på 15 mmHg eller mer) og forekomst av hjertearytmier. Transthorax ekkokardiografiundersøkelse vil bli utført på postoperativ dag 5 og vurdert av uavhengig kardiolog.

Blodtap: Operativt og postoperativt blodtap vil bli overvåket samt daglige hemoglobinnivåer. Daglige blodplatetall og tromboelastogrammer vil bli utført. Fordelingen av blodprodukter og totalt administrert vil bli registrert daglig. Postoperative CRP-nivåer vil bli evaluert daglig.

Blodprøvetaking og laboratorieanalysemetoder for cytokinnivåer:

Ti mL venøse EDTA-prøver av helblod vil bli samlet inn fra radial arteriekateter ved fem spesifiserte anledninger: før induksjon av anestesi, 30 minutter etter aortakryssklemmeposisjonering og 3, 6 og 9 timer etter aortakryssklemmeposisjonering. Blodprøvene vil deretter sentrifugeres ved 4 °C i 15 minutter og serumet lagres ved -70 °C. Prøver vil bli analysert for følgende markører: Polimorfonukleær nøytrofil elastase (PMNE), Interleukin-1α (IL-1α), Interleukin-1ß (IL-1ß), Interleukin-2 (IL-2), Interleukin-4 (IL-4) ), Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Interleukin-10 (IL-10), Interferon-y (IFN-y), Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α), Vaskulær Endothelial Growth Factor (VEGF), Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) og Endothelial Growth Factor (EGF).

Daglige blodprøver vil bli tatt postoperativt for antall blodplater, nyrefunksjon, leverfunksjon, CRP-nivåer S-100 protein og troponin.

Tidlige postoperative bivirkninger vil bli dokumentert. Disse inkluderer 30-dagers dødelighet, nye nevrologiske hendelser, hjerteinfarkt, nedsatt nyrefunksjon, behov for re-utforskning for blødning og dyp brystsårinfeksjon.

Blood-Brain Barrier (BBB)-vurdering ved MR Bildemetoden som brukes for BBB-vurdering vil være MR-skanner (Philips 3T eller General Electric 1.5T). Undersøkelsesformatet vil inkludere 24 cm FOV, 35 sammenhengende sammenflettede skiver, 3,5-4 mm tykke og samlokalisert på tvers av serier. Sporvektede DWI-bilder vil bli oppnådd ved b=1000 fra en 13-15 retnings DTI-sekvens med en oppløsning i planet på 2,5×2,5 mm og TR/TE=10s/58ms ved 3T eller TR/TE=10s/72ms ved 1,5T. T2-FLAIR-bilder vil bli tatt med en oppløsning i planet på 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms og TI=2600 ms ved 3T eller TR/TE=9000/140 ms og TI=2200 ms ved 1,5T. (25)