Studier for å avgjøre om oksygensensoren er svekket hos pasienter som er infisert med alvorlig akutt respiratorisk syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2)

Mange pasienter infisert med SARS-CoV-2 er hypoksiske (O2-blodmetning under 92%). Mange skjønner ikke engang at de er hypoksiske, siden pusten kan forbli komfortabel. Hos disse pasientene ser de normale fysiologiske responsene på lavt oksygen, økt respirasjon ut til å være fraværende (Couzin-Frankel, 2020).

Et bredt utvalg av celletyper i kroppen uttrykker ACE2-reseptoren som kreves av viruset for å infisere celler. Dette inkluderte cellene i carotiskroppen, som er O2-sensorene i kroppen. Etterforskerne antar at glomusceller i carotiskroppen er blant de første cellene som er infisert på grunn av deres ekstremt høye blodperfusjonshastigheter. Etter infeksjon er de "offline" og kroppen gjenkjenner ikke lenger at den er hypoksisk. Dette kan være ekstremt skadelig for pasienter som kan trenge mekanisk ventilasjon for å reetablere normale blod O2-nivåer (>95 % metning). Dødsratene for pasienter som bruker mekaniske ventilatorer er svært høye, og det bør gjøres alt for å holde pasienter unna disse maskinene.

Interessant nok ser hypoksi ut til å være en vanlig tilstand hos SARS-CoV-2-infiserte mennesker, med noen som viser alvorlige respiratoriske tilstander (acute respiratory distress syndrome - ARDS), men andre ikke. Flertallet ser ut til å dø av en "cytokinstorm", en massiv reaksjon på infeksjonen fra immunsystemet (Xie et al., 2020). Men mange andre er hypoksiske og syke. Mange medisinske sentre behandler SARS-Cov-2-pasienter identisk, og legger dem på mekaniske respiratorer. Nedenfor er en kort beskrivelse fra en tysk gruppe fra en lederartikkel som nylig ble publisert (Gattinoni et al., 2020) som antyder at ikke alle SARS-CoV-2 hypoksiske pasienter er like og derfor ikke bør behandles identisk.

Det har vært kjent i lang tid at mekanisk ventilasjon hos ICU-pasienter, ikke relatert til SARS-CoV-2, kan være svært vanskelig for pasienter med dødsrater over 50 % (Fialkow et al., 2014) og med svært lange restitusjonstider (Griffiths & Jones, 1999). Pasienter innlagt på intensivavdelinger som trenger mekanisk ventilasjon forventes å ha høyere dødelighet sammenlignet med de som ikke trenger respiratorstøtte (Vincent et al., 2002) som følge av respiratorindusert lungeskade (VILI). Intuberte pasienter infisert med SARS-CoV-2 har også svært høye dødsrater (Richardson et al., 2020). De er utvilsomt de sykeste av de syke. Ikke desto mindre bør alt mulig gjøres for å forhindre intubasjon, en policy som er i samsvar med University of Chicagos bruk av høystrøms nesekanylering. Etterforskernes mål med denne IRB-innleveringen er å identifisere en kohort av SARS-CoV-2-pasienter som er hypoksiske, men pusten deres reagerer ikke riktig på hypoksien ("stille hypoksi"). Det er mulig at disse pasientene kan behandles med legemidler, for å holde dem fra intubasjon så lenge som mulig.

Fase I - Studie av stille hypoksi hos SARS-CoV-2-infiserte pasienter. Fase 1 vil rekruttere 40 forsøkspersoner med dokumentert SARS-CoV-2-infeksjon og ytterligere 40 friske forsøkspersoner som kontrollgruppe. Totalt 80 emner i første fase. Denne store gruppen er ikke nødvendig for å avgjøre om "stille hypoksi" eksisterer, snarere for å bestemme prosentandelen av pasienter som viser endret oksygenfølelse, blant denne pasientpopulasjonen.

Denne fasen vil omfatte observasjon og innsamling av kliniske data som rutinemessig fanges inn hos innlagte COVID-pasienter. Alle COVID-19-pasienter ved University of Chicago Medical Center (UCMC) er koblet til telemetrimonitorer som måler vitale tegn. Perifer oksygenmetning (SpO2), respirasjonsfrekvens (RR) og hjertefrekvens (HR) måles kontinuerlig av telemetrimonitorene. Blodtrykket blir periodisk kontrollert og målt av telemetrimonitoren med et intervall som bestemmes av legens ordre ved innleggelsen.

Før forsøkspersonen utfører testen, vil de ha muligheten til å se en kort instruksjonsvideo, laget av PI, om hvordan man korrekt utfører fase én-testen. Både COVID og friske forsøkspersoner vil ha dette alternativet, hvis de føler at de trenger ytterligere instruksjon annet enn det klinikeren som administrerer testen allerede har gitt. Når personen føler seg klar, blir han bedt om å holde pusten i opptil 60 sekunder eller til de ikke lenger kan holde pusten. Hver pasient vil bli bedt om å holde pusten 3 ganger med 5 minutters hvile mellom forsøkene. Forsøkspersonene vil bli instruert om å holde pusten og deres vitale tegn vil bli registrert før, under og etter å holde pusten av pasientens behandlende lege på COVID-enheten. Målet er å se om det å holde pusten gjør motivet ukomfortabelt, slik det ville gjort i et vanlig emne. Hvis O2-følelsen deres er svekket, kan åndedrettet være fraværende eller reduseres. Etter at pusten stopper, forventes det at pasienten kan begynne å gispe og puste raskere, for å kompensere for oksygenmangelet. Vil alle forsøkspersoner reagere på hypoksi riktig? Eller vil noen forsøkspersoner ignorere hypoksien, fordi de ikke vet at de trenger å stoppe? I så fall vil et medlem av studieteamet stoppe dem.

For å sikre pasientsikkerhet vil de behandlende legene instruere og overvåke forsøkspersoner mens de deltar i denne studien. Endringer i O2-metning under 85 % eller et absolutt fall på mer enn 8 % vil få legen til å instruere pasienten om å begynne å puste. Tabell 1 nedenfor vil veilede kriterier for å holde pusten.

Fase II - Studier av stille hypoksi hos SARS-CoV-2-infiserte pasienter. Fase 2 vil rekruttere 10 forsøkspersoner og be dem ambulere i seks minutter på sykehusrommet. Denne tidslengden er tilpasset fra seks minutters gangtest (6MWT), som er et godt validert mål på både aerob og funksjonell kapasitet (Troosters et al., 2002; Enright, 2003). Formålet med eksperimentet er å teste om enkel fysisk anstrengelse hos ambulante COVID-pasienter er assosiert med reduksjoner i SpO2 og/eller fysiologiske endringer i vitale tegn. 6MWT vil bli tilpasset og be forsøkspersoner ambulere frem og tilbake i rommet sitt (i stedet for langs en 100 m korridor), siden denne studien primært er interessert i de fysiologiske responsene på anstrengelse (i stedet for den totale avstanden som går). Studieteamet vil også måle ved baseline og etter fullført gange et sett med vitale tegn, samt spørre forsøkspersoner om deres opplevde anstrengelse ved å bruke Borg Rating of Perceived anstrengelse-instrumentet. I denne fasen vil pasienter bli instruert og kontinuerlig overvåket av behandlende leger som jobber i COVID-enheten. De behandlende legene vil overvåke disse pasientene ved å stå utenfor pasientens rom, men med full oversikt over pasienten gjennom vinduet og/eller døråpningen i COVID-enheten.

For denne fasen vil pasienter rekrutteres med en dokumentert AM-PAC score ≥19. AM-PAC-skåren dokumenteres daglig av UCMC-sykepleiere i flytskjemaene for sykepleie og terapi i EPIC. Skåren på ≥19 brukes av både UCMC-sykepleiere og fysioterapeuter for å indikere pasientenes funksjonelle uavhengighet. Den daglige AM-PAC-skåringen av pasienter av sykepleiere ved UCMC er påkrevd og basert på en tilpasset versjon av Activity Measure for Post-Acute Care (AM-PAC) instrumentet (Haley et al., 2004). Dette sykepleiekravet og den tilpassede AM-PAC-skåringen var et felles UCMC-sykepleie- og fysioterapiinitiativ, Project Walk, for å bedre målrette pasienter som kanskje eller ikke trenger PT under innleggelsen basert på deres funksjonelle mobilitet.

For å sikre pasientsikkerhet vil behandlende lege instruere og overvåke pasienter mens de deltar i denne studien. Endringer i O2-metning under 85 % eller et absolutt fall på mer enn 5 % vil få legen til å instruere pasienten om å begynne å puste.

Hva om alle SARS-CoV-2-pasienter har nedsatt O2-sansing? Dette er kanskje ikke utelukket, siden det ser ut til at tap av lukt og smak er pålitelige indikatorer på infeksjon (Menni et al.). I så fall vil etterforskernes befolkningsstudier indikere at alle er hypoksiske når de er stresset.

Emneidentifikasjon, rekruttering og betaling Alle COVID-fag vil bli rekruttert og påmeldt fra COVID-enheten ved University of Chicago Medical Center (UCMC). De friske fagene vil komme fra fakultetet og ansatte fra UCMC. For å unngå mulig skjevhet vil ikke friske frivillige ha noe forhold til denne studien før eller være under oppsyn av etterforskerne på det tidspunktet de deltar i denne studien. De friske forsøkspersonene vil ikke bli innlagt på det tidspunktet de rekrutteres til denne studien. Forsøkspersoner vil ikke bli kompensert for å delta i studien.