Oksidativt stress og kirurgisk utvinning

Dette er en randomisert, dobbeltblind, placebokontrollert intervensjonspilotstudie på 20 pasienter som gjennomgår førstegangs total hofteprotese (THA) for kronisk artrose ved Stanford Medicine. Forskerne vil screene, registrere og samle inn biologiske og atferdsdata fra 20 deltakere som beskrevet i tidligere observasjons- og intervensjonelle kliniske studier utført i nært samarbeid med Institutt for ortopedisk kirurgi. Spesielt er standard operasjonsprosedyrer for screening, rekruttering, laboratorievurderinger og klinisk datainnsamling på plass, inkludert kvalifikasjonsscreening via EPIC (EHR) i forkant av pasientenes preoperative besøk, koordinert rekruttering og samtykke under det før-kirurgiske besøket, inkludert studierelatert laboratoriearbeid, ytterligere preoperative vurderinger etter besøket (f.eks. fjernutfylling av spørreskjemaer og direkte import av resultater til REDCap), og sanntidssporing av datainnsamlings- og lagringsprosessen (f.eks. inkludert telefon-/e-postpåminnelser hvis data mangler).

Gjentatte vurderinger av smerte, fysisk funksjon og smertestillende medisiner vil bli gjort før operasjon, daglig på postoperative dager 1-3, og deretter to ganger i uken i post-op uke 1 - 6. Delirium vil bli målt dag 1-3 mens in- sykehus. Ytterligere data vil inkludere demografi (alder, BMI, kjønn, rase og etnisitet), kirurgiske/anestesidata (f.eks. varighet), og medisinsk/medisinsk historie.

Perifere blodprøver vil bli tatt før operasjonen og 1 time og 24 timer etter operasjonen basert på vår tidligere studie som viser at monocyttaktivering (inkludert STAT3, CREB og NFkB signalresponser i CD14+CD16-monocytter) tidlig etter operasjonen korrelerer sterkt med forsinket smerteoppløsning og funksjonell svekkelse. Utåndede pusteprøver vil bli tatt intraoperativt før snitt og ved sårlukking samt 1 og 24 timer etter operasjonen.

N-acetylcysteininfusjon: En startdose på 50 mg/kg vil startes som en 1-times infusjon før kirurgisk snitt, og vil bli fulgt av en vedlikeholdsdose på 50 mg/kg administrert over 4 timer. Dette er et standard doseringsparadigme som er trygt når det brukes intraoperativt og sjelden forårsaker betydelige bivirkninger (hovedsakelig allergiske reaksjoner).

Kirurgi og anestesi: Deltakerne vil gjennomgå en unilateral hofteprotese utført av tre kirurger som bruker samme tilnærming. Anestesi og perioperativ behandling av pasienter er standardisert og følger ERAS-baserte anbefalinger.

Tiltak: Godt validerte instrumenter vil bli brukt for å vurdere smerte, smerteinterferens og funksjon av det berørte og opererte leddet, inkludert Western Ontario og McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) tilpasset pasienter som gjennomgår leddkirurgi i nedre ekstremiteter, Brief Pain Inventory (BPI) ) og Surgical Recovery Scale (SRS). Opioidforbruk vil kvantifiseres som intravenøse hydromorfonekvivalenter (milligram/dag) ved bruk av allment aksepterte opioidkonverteringstabeller.

Prøveanalyse: Blod og plasma vil bli samlet og behandlet for analyse med massecytometri som tidligere beskrevet. Et 39-parameters humant CyTOF-antistoffpanel vil bli brukt som vil tillate samtidig analyse av 1) alle viktige immuncellefenotyper 2) endogene intracellulære signalresponser (inkludert pSTAT3-, pCREB- og pNF-kB-signalet) og 3) intracellulære markører for reaktive aldehyder (dvs. 4-HNE og MDA signal).

Pusteprøver vil bli analysert for aldehyder inkludert formaldehyd, krotenaldehyd og benzaldehyd ved bruk av massespektroskopi i laboratoriet til Dr. Gross.

Plasmaprøver vil bli analysert for fri MDA og 4-HNE i baseline, 1 og 24-timers plasmaprøver i laboratoriet til Dr. Clark.

Analyse og modellering av utfallsdata: Selvrapporterte utfall vil bli analysert ved å bruke de validerte modellene knyttet til hvert utfall for å trekke ut et kvantifisert og normalisert antall assosiert med utvinning. 60Htz aktigrafidata vil først bli utvunnet for mønstre knyttet til daglige aktiviteter (f.eks. trinnteller) og intensitetsnivåer. Deretter vil en baseline bli etablert ved å bruke dataene samlet under og før operasjonen, for hver variabel. Alle variabler vil bli normalisert til denne grunnlinjen for å ta hensyn til pasientspesifikke effekter. Til slutt vil en multivariat lineær modell (med dager gått siden operasjonen som responsvariabel) brukes til å modellere hele aktigrafidatasettet. Arealet under den respektive restitusjonskurven til hver pasient i henhold til denne modellen vil bli brukt som et objektivt restitusjonsresultat. I våre foreløpige studier (data ikke vist) har dette resultatet vist seg å være korrelert med flere aspekter av immunsystemet.

Analyse og modellering av CyTOF-data: Det store antallet datapunkter (millioner av celler per pasient) og målte variabler (ti titalls signalveier i hundrevis av celletyper) utgjør unike beregningsmessige utfordringer som ikke kan løses ved hjelp av tradisjonelle bioinformatikkverktøy. Forskerne vil utvikle et Bayesiansk rammeverk som vil kombinere a priori kunnskap om immunsystemet med state-of-the-art massecytometriprofilering for å bygge en prediktiv modell av medfødte og adaptive immuncellesignalresponser for hvert av utvinningsresultatene.