Rollen til iskemimodifisert albumin hos pasienter med COVID-19

Endotelaktivering og dysfunksjon er assosiert med alvorlighetsgraden av COVID-19. Epidemiologiske studier tyder på at alvorlige tilfeller eller dødsfall på grunn av COVID-19 ofte opptrer med underliggende komorbiditeter, som høy alder, hypertensjon, diabetes og hjerte- og karsykdommer. Endoteldysfunksjon, med påfølgende bruk av komplementet, ser den hyperkoagulerbare tilstanden og produksjonen av trombin ut til å være fellesnevneren for varianter av kliniske tegn og symptomer på COVID-19, som er direkte assosiert med tromboemboliske hendelser. Obduksjonsfunn hos pasienter med COVID-19 har vist katastrofal mikrovaskulær skade, med pulmonal endotelitt, trombose og angiogenese som distinkte patofysiologiske trekk ved lungene hos pasienter med COVID-19 sammenlignet med H1N1-pasienter og uinfiserte kontroller.

Venøs tromboembolisk sykdom, som kan manifestere seg som dyp venetrombose (DVT) eller lungeemboli (PE), forekommer ofte hos pasienter med alvorlig COVID-19, til tross for profylaktisk antikoagulasjon. PE er funnet hos nesten 20 % av pasientene, til tross for at de har fått antikoagulasjonsbehandling. I en annen studie ble det utført obduksjon hos 12 pasienter med COVID-19, hvorav de fikk antikoagulantia. DVT ble påvist hos 7 (58 %) pasienter, selv om ingen av dem hadde en klinisk mistanke. PE var den ledende dødsårsaken hos 4 pasienter. Venøs trombose forekommer i spesielt høye forekomster (14-81 %) hos kritisk syke COVID-19-pasienter innlagt på intensivavdelinger (ICU). Faktisk har PE blitt registrert som den vanligste trombotiske komplikasjonen hos disse pasientene med en frekvens på opptil 81 %. Hos innlagte pasienter med COVID-19 forekommer venøs trombose sjeldnere (3-21 %), mens det for polikliniske pasienter er utilstrekkelige data. I tillegg til DVT har tilfeller av akutt iskemi i øvre eller nedre ekstremitet med potensielt behov for kirurgi også blitt rapportert som en mindre vanlig arteriell trombotisk komplikasjon ved COVID-19.

I tillegg er akutt myokardiskemi den hyppigst rapporterte kardiovaskulære komplikasjonen av COVID-19. Prevalensen av myokardiskemi varierer fra 7 % til 28 %. Studier har korrelert økningen i troponin hos innlagte pasienter med et mer alvorlig klinisk forløp og dårligere prognose.

Iskemisk hjerneslag er en annen vanlig ekstrapulmonal tromboembolisk komplikasjon av COVID-19. Det er rapporter om iskemisk hjerneslag som det første symptomet på infeksjon (spesielt som en trombose i mellomhjernearterie, selv hos unge pasienter) og som en komplikasjon under sykehusinnleggelse. I retrospektive observasjonsstudier varierer prevalensen av iskemisk hjerneslag i denne populasjonen fra 1,3 % til 46 %. Den mest sannsynlige mekanismen for slag under COVID-19 anses å være påfølgende hyperkoagulabilitet og vaskulær endotel dysfunksjon gjennom aktivering av inflammatoriske cytokiner.

Humant serumalbumin er et peptid, som består av 585 aminosyrer bundet i en bestemt sekvens hos mennesker. Det iskemimodifiserte albumin (IMA)-molekylet ble identifisert tidlig på 2000-tallet, da det ble observert at hypoksisk-indusert iskemi resulterte i en modifikasjon i det sirkulerende albuminmolekylet. Under iskemiske forhold er N-terminalen til albumin differensiert, muligens som følge av hypoksi, oksidasjon, frie radikaler og energiavhengige endringer i membraner. Denne modifikasjonen ved N-terminalen av albumin kan evalueres indirekte. Når kobolt (in vitro) tilsettes til en iskemisk prøve, vil normale albuminmolekyler binde seg til den, og etterlate en liten prosentandel fri, mens IMA ikke kan binde seg til den tilsatte kobolten på grunn av dens modifikasjon på bindingsstedet. Forhøyede IMA-prosenter resulterer i mer ubundet kobolt, som kan påvises ved tilsetning av et kromatografisk middel, slik som ditiotreitol, og evaluert fotospektrometrisk. Økningen av IMA er omvendt relatert til mengden kobolt, som forårsaker en økning i fargeproduktet. Dette er grunnlaget for Albumin Cobalt - Binding test, ACB test.

IMA har blitt studert som en indikator på hjerteiskemi, men har også blitt funnet økt hos pasienter med endotel dysfunksjon, infeksjoner og sepsis. Den øker også hos pasienter med cerebral iskemi, lungeemboli, dyp venetrombose, hjertesvikt, intestinal iskemi etc. IMA-verdier har normalfordeling i kontrollpopulasjonen og er ikke relatert til alder og kjønn. IMA, som er den eneste biomarkøren for iskemi som har nådd nivået for klinisk evaluering, øker i løpet av få minutter etter at iskemien begynner, uavhengig av det berørte organvevet.

SuPAR (Soluble urokinase Plasminogen Activating Receptor) er den løselige formen av uPAR, et protein som primært kommer til uttrykk i celler i immunsystemet, inkludert nøytrofiler, aktiverte T-lymfocytter og makrofager. uPAR binder seg til cellemembranen med en glykosylfosfatidyl-inositol (GPI). Når uPAR frigjøres fra cellemembranen, blir det løselig (SuPAR) og kan måles som et stabilt protein i ulike biologiske væsker, som plasma, urin og cerebrospinalvæske. SuPAR-nivåer hos friske mennesker er ganske stabile i blod og urin. Forhøyede nivåer av SuPAR reflekterer aktiveringen av immunsystemet og har blitt evaluert som en indikator på betennelse og organskade i noen få sykdommer, inkludert COVID-19. Studier av konsentrasjonen av SuPAR hos 57 pasienter med COVID-19-lungebetennelse, viste at SuPAR-konsentrasjoner var høyere hos pasienter som til slutt utviklet alvorlig respirasjonssvikt og krevde mekanisk ventilasjon, sammenlignet med pasienter som ikke utviklet alvorlig respirasjonssvikt. Mer spesifikt hadde konsentrasjoner større enn eller lik 6 ng/ml en følsomhet på 85,7 % for å forutsi det ugunstige utfallet selv 12 dager før det skjedde. SuPAR ser ut til å være et viktig risikostratifiseringsverktøy hos pasienter med COVID-19, da det tidlig kan identifisere pasienter som vil utvikle alvorlig respirasjonssvikt eller som trenger mekanisk ventilasjon.

Siden dette er den første studien av IMA hos pasienter med COVID-19, er hovedmålet med studien å undersøke om IMA-nivåene ved innleggelse eller på dag 10 fra symptomdebut (topp av symptomer) vil være høyere hos pasienter med COVID-19 lungebetennelse sammenlignet med friske individer. Det sekundære målet er å vurdere om IMA kan forutsi alvorlig respirasjonssvikt og risiko for forverring og om kombinasjon med SuPAR vil øke nøyaktigheten.

Deltakere: 2 studiegrupper vil bli inkludert:

i) 128 pasienter med bekreftet COVID-19 sykdom (studiegruppe, gruppe 1) ii) 64 friske frivillige uten noen av eksklusjonskriteriene (kontrollgruppe, gruppe 2) Pasienter fra studiegruppen vil bli delt inn i to undergrupper, de med alvorlig respirasjonssvikt (PaO2/FiO2 <150mmHg) og de uten alvorlig respirasjonssvikt (PaO2/FiO2 >150mmHg) Videre vil de deles inn i de med eller uten forringelsesrisiko definert som behov for høystrøms nesekanyle, mekanisk ventilasjon, innleggelse på intensivavdeling eller død.

Type studie: Dette vil være en prospektiv observasjonsstudie som vil bli utført ved Pulmonology/Covid-19-avdelingen ved University General Hospital of Larissa.

Maktanalyse: For en statistisk potens på 90 % med en sannsynlighet for α-feil på 0,05 og Gruppe 1/Gruppe 2 ratio 2:1, ble det anslått at det trengs 64 personer i kontrollgruppen (gruppe 2) og 128 i studiegruppe (gruppe 1).

Intervensjoner: Blodprøver vil bli tatt ved innleggelse for måling av IMA- og SuPAR-nivåer og på dag 10 fra symptomdebut (topp av symptomer) for IMA-nivå.

Blodprøvetaking: Prøver vil bli samlet inn i blodprøverør som inneholder K2EDTA som antikoagulant og serumseparasjonsgelrør for henholdsvis SuPAR- og IMA-analyser. Prøvene vil bli sentrifugert (ved 3000 x g i 10 minutter) innen de første 3 timene etter prøvetakingen. Deretter vil både plasma- og serumprøver plasseres i Eppendorf-rør og lagres ved -80oC.

IMA- og SuPAR-målinger: IMA-nivåer vil bli bestemt i henhold til prinsippene for ACB-analysen, ved å bruke den kommersielt tilgjengelige "Ischemia Modified Albumin Assay Kit"-metoden (Abbexa LTD, Cambridge, Storbritannia), på Architect c8000 automatiske analysesystem (Abbott, USA). SuPAR-nivåer vil bli bestemt av suPARnostic TurbiLatex kvantitative turbidimetriske immunoassay (ViroGates A/S, Danmark), også på Architect c8000 automatiske analytiske system.

Overvåking/registrering: Demografi (alder, kjønn, nasjonalitet), innleggelsesdato, komorbiditeter, medisinering, symptomer, vitale tegn (hjertefrekvens, temperatur, blodtrykk, respirasjonsfrekvens, arteriell oksygenmetning i blodet og PaO2/FiO2-forhold), arterielt blod gasser (PaO2, PaCO2, pH, HCO3), melkesyre, viral belastning fra RT-PCR for SARS-COV2 og funnene fra bilde- og laboratorietesten (hemoglobin, hematokrit, hvite blodlegemer, nøytrofiler, lymfocytter, blodplater, PT, INR, aPTT, fibrinogen, d-dimerer, CRP, ferritin, LDH, troponin, urea, kreatinin, AST, ALT, ALP, CPK, kalium, natrium, kalsium, totalt protein, albumin, total bilirubin) vil bli registrert ved innleggelse.

Vitale tegn (hjertefrekvens, temperatur, blodtrykk, respirasjonsfrekvens, arteriell oksygenmetning i blodet og PaO2/FiO2-forhold), laboratoriefunn (som nevnt ovenfor) og tilstedeværelse av eventuelle komplikasjoner (lungebetennelse, ARDS, lungeemboli, hjerneslag, akutt nyre svikt, multiorgansvikt, arytmier, sjokk, pseudomembranøs kolitt, etc.) vil bli registrert daglig.

Forventede resultater: i) IMA-nivåer forventes å være høyere hos pasienter med COVID-19 sammenlignet med friske frivillige ii) IMA-nivåer ved innleggelse forventes å være høyere hos pasienter som vil utvikle alvorlig respirasjonssvikt eller med risiko for forverring iii) IMA-nivåer ved innleggelse dag 10 fra symptomdebut forventes å være høyere hos pasienter med alvorlig respirasjonssvikt og forutsi risiko for forverring med større nøyaktighet iv) SuPAR-nivåer forventes å være høyere hos pasienter med COVID-19 sammenlignet med friske frivillige v) SuPAR-nivåer ved innleggelse er forventes å være høyere hos pasienter som vil utvikle alvorlig respirasjonssvikt eller med risiko for forverring vi) Kombinasjon av IMA og SuPAR, forventes å øke den prediktive nøyaktigheten til SuPAR

Så vidt vi vet, vil dette være den første studien av Ischemi Modified Albumin hos pasienter med COVID-19. Prognose er en nøkkeldriver for klinisk beslutningstaking. Hvis korrelasjonen mellom IMA-nivåer og dårlig prognose bevises, vil det bli et nyttig verktøy for risikostratifisering av COVID-19-pasienter. Videre kan kombinasjonen av en iskemi-biomarkør, som IMA, med en inflammatorisk biomarkør, som SuPAR, være nøkkelen til denne tilnærmingen.