Korrelasjon mellom intraabdominalt trykk, biomarkører for bakteriell translokasjon og tarmveggskade ved multippelorgandysfunksjonssyndrom.

Målet med prosjektet er å evaluere innvirkningen av intraabdominal hypertensjon, biomarkører for bakteriell translokasjon og biomarkører for tarmveggskade på sykdomsforløpet og utfallene av sykdommen hos pasienter med multippel organdysfunksjon.

I dag betraktes translokasjonen av tarmmikrofloraen som en av nøkkelmekanismene for en forbedret systemisk inflammatorisk respons som fører til dysfunksjon av flere organer. På intensivavdelingen, hos pasienter i alvorlig tilstand utvikles endringer i ulike kroppssystemer, inkludert immunsystemet reagerer med produksjon av endogene pro-inflammatoriske mediatorer, og på grunn av mikrosirkulasjonsforstyrrelser, iskemi og hypoksi i tarmveggen, forverret av en økning i intraabdominalt trykk, dets permeabilitet øker, dets barrierefunksjon er svekket. Som et resultat trenger bakterier og/eller deres endotoksiner inn i den skadede tarmbarrieren og forsterker immunresponsen ytterligere, som blir systemisk og til slutt fører til dysfunksjon av flere organer. Når de beskrevne prosessene oppstår, blir vurderingen av splanchnisk blodstrøm spesielt relevant.

sCD14-ST (prezepsin) og LBP (lipopolysakkarid-bindende protein) blir studert som biomarkører for bakteriell translokasjon, og I-FABP (intestinalt fettsyrebindende protein), REG3α (regenererende øy-avledet protein-3α) og Zonulin (zonulin) ) blir studert som biomarkører for tarmveggskade.

Interaksjonen mellom makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglykaner av gram-positive og lipopolysakkarider i veggene til gram-negative bakterier fører til produksjon av sCD14-ST. Presepsin er en biomarkør for tidlig fase av sepsis og en prediktor for utfall hos septiske pasienter.

LBP øker sensibiliseringen av reseptorer til celler i immunsystemet: makrofager, monocytter, nøytrofiler til bakteriell lipopolysakkarid, noe som fører til aktivering av immunresponsen ved å frigjøre pro-inflammatoriske mediatorer. LBP ser ut til å være en effektiv biomarkør for bakteriell translokasjon og utvikling av septiske komplikasjoner.

I-FABP er et protein som er lokalisert på villi av modne enterocytter. En økning i nivået av I-FABP i blodserumet er assosiert med et brudd på permeabiliteten til tarmveggen, noe som er bevist i en rekke studier.

Paneth-celler skiller ut det antimikrobielle proteinet REG3α i tarmen, og ved skade på tarmveggen beveger det seg inn i blodet. Dette proteinet er en pålitelig biomarkør for skade på tarmveggen.

Zonulin er et protein som spiller en betydelig rolle i tarmveggens permeabilitet. Det åpner de intracellulære tette koblingene mellom cellene i tolvfingertarmen og tynntarmen, noe som fører til en økning i permeabiliteten til tarmveggen. Derfor er serumzonulin en markør for dysfunksjon og økt permeabilitet av tarmbarrieren.

I publikasjonsdatabasene (Scopus, Web of Science) var det ingen artikler om studiet av forholdet mellom nivået av biomarkører for intestinal translokasjon, nivået av biomarkører for tarmveggskaden og nivået av intraabdominalt trykk hos pasienter med multippel organ dysfunksjonssyndrom. Denne studien vil tillate en mer dyptgående studie av patogenesen av intestinal mikroflora-translokasjon hos pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom, og vil også tillate bruk av oppnådde resultater for å forutsi forløpet av denne tilstanden.

Innenfor rammen av dette prosjektet vil for første gang nivåene av biomarkører for translokasjon av tarmmikroflora, biomarkører for tarmveggskade og intraabdominalt trykk hos pasienter diagnostisert med multippelorgandysfunksjonssyndrom bli studert. Påvisning av blodserumbiomarkører sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α og Zonulin vil bli utført ved enzymimmunoassay. Nivået av intraabdominalt trykk vil bli målt ved metoden for tonometri i blæren gjennom et urinrørskateter ved bruk av en bærbar invasiv lavtrykksmåler (IIND - 500/75) av Triton-Electronics LLC.

De forventede vitenskapelige resultatene av å studere forholdet mellom intraabdominalt trykk, fenomenet translokasjon av tarmmikroflora til den systemiske sirkulasjonen med patogenesen og dynamikken i utviklingen av multippelorgandysfunksjonssyndrom vil ha innvirkning på den videre forbedringen av behandlingstaktikkene. av denne patologien. Innovative metoder for å diagnostisere fenomenet translokasjon av tarmmikroflora vil ha en positiv effekt på utviklingen av laboratoriediagnostikk og vitenskap i Kasakhstan.

Avsløring av sammenhenger mellom translokasjonsbiomarkører for tarmmikroflora, biomarkører for skade på tarmveggen og endringer i intraabdominalt trykk vil tillate en mer dyptgående studie av de patogenetiske mekanismene i utviklingen og forløpet av multippelorgandysfunksjonssyndromet, avhengig av dets opphav. , som vil tillate bruk av oppnådde resultater for å forutsi utfallene av dette syndromet.

2.2. Målet med prosjektet er å evaluere virkningen av intraabdominal hypertensjon, biomarkører for bakteriell translokasjon og biomarkører for tarmveggskaden på sykdomsforløpet og utfallene av sykdommen hos pasienter med multippel organdysfunksjon.

2.3. Prosjektmål:

1. For å evaluere indikatorene for biomarkører for translokasjon av tarmmikrofloraen og biomarkører for tarmveggskade i den systemiske sirkulasjonen under utviklingen og forløpet av syndromet med multippel organdysfunksjon. Basert på de oppnådde kritiske nivåene av markører for translokasjon av tarmmikrofloraen og markører for tarmveggskade, vil det være mulig å forutsi uønskede utfall hos pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom.
2. For å identifisere forskjeller i nivået av markører for bakteriell translokasjon av tarmmikrofloraen og nivået av markører for tarmveggskade hos pasienter med intraabdominal hypertensjon. Hos pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom korrelerer nivåene av biomarkører for bakteriell translokasjon av tarmmikrofloraen og biomarkører for tarmveggskade i blodserumet med intraabdominale trykkindikatorer, uavhengig av etiologien til intraabdominal hypertensjon.
3. Vurder innvirkningen av nivået av intraabdominalt trykk på utviklingen og forløpet av syndromet med dysfunksjon av flere organer. For å vurdere forløpet av syndromet med dysfunksjon av flere organer, er en ekstra prognostisk markør bestemmelsen av det kritiske nivået av intraabdominalt trykk.
4. Bestem de kritiske nivåene av biomarkører for translokasjon av tarmmikroflora og biomarkører for skade på tarmveggen for å forutsi utfallet av sykdommer ledsaget av utviklingen av multippelorgandysfunksjonssyndrom. De oppnådde kritiske nivåene av biomarkører for translokasjon av tarmmikrofloraen og biomarkører for skade på tarmveggen vil være signifikante indikatorer i syndromet med multippel organdysfunksjon for å forutsi et ugunstig resultat.

3. Vitenskapelig nyhet og betydning av prosjektet Multiple Organ Dysfunction Syndrome (MODS) er en potensielt reversibel fysiologisk lidelse som involverer to eller flere organsystemer som ikke er involvert i prosessen som resulterer i intensivavdeling (ICU) sykehusinnleggelse. MODS gir lengre ICU-opphold og fører i alvorlige tilfeller til høy dødelighet (27 %-100 %).

I dag anses translokasjon av tarmmikrobiota som en nøkkelmekanisme for en forbedret systemisk inflammatorisk respons som fører til dysfunksjon av flere organer. Translokasjon av tarmmikroflora er penetrasjon av tarmbakterier gjennom tarmslimhinnen inn i normalt sterile indre organer og vev [5]. På intensivavdelingen, hos pasienter i alvorlig tilstand utvikles endringer i ulike kroppssystemer, inkludert immunsystemet reagerer med produksjon av endogene pro-inflammatoriske mediatorer, og på grunn av mikrosirkulasjonsforstyrrelser, iskemi og hypoksi i tarmveggen, forverret av en økning i intraabdominalt trykk, dets permeabilitet øker, dets barrierefunksjon er svekket. Som et resultat trenger bakterier og/eller deres endotoksiner inn i den skadede tarmbarrieren og forsterker immunresponsen ytterligere, som blir systemisk og til slutt fører til dysfunksjon av flere organer.

En økning i det intraabdominale trykket påvirker mellomgulvet, og øker derved det intratorakale trykket og bidrar til utvikling av respirasjonssvikt, økt CVP og kiletrykk, noe som resulterer i venøs stase i karene i underekstremitetene, noe som reduserer hjerteutgang og venøs retur, øker intrakranielt trykk, og reduserer visceral blodstrøm i tarm, lunger, hjerte, nyrer, hjerne, noe som bidrar til utviklingen av multippel organsvikt syndrom.

Utviklingen av en systemisk inflammatorisk reaksjon i kroppen, sepsis, skyldes en reduksjon i den viscerale blodtilførselen til tarmen, som skyldes bakteriell translokasjon av tarmmikrofloraen inn i den systemiske sirkulasjonen, noe som fører til dysfunksjon av indre organer. I denne forbindelse er det viktig å bestemme translokasjonen av tarmmikrofloraen, samt endringer i permeabiliteten til tarmveggen forårsaket av intraabdominal hypertensjon.

I dette vitenskapelige prosjektet er det planlagt å studere nivåene av biomarkører for bakteriell translokasjon (sCD14-ST, LBP) nivåer av biomarkører for tarmveggskade (I-FABP, REG3α og Zonulin) og intraabdominalt trykk hos pasienter med flere organer. dysfunksjonssyndrom.

Interaksjonen mellom makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglykaner av gram-positive og lipopolysakkarider i veggene til gram-negative bakterier fører til produksjon av sCD14-ST [11]. Presepsin er en biomarkør for tidlig fase av sepsis og en prediktor for utfall hos septiske pasienter.

LBP øker sensibiliseringen av reseptorer til celler i immunsystemet: makrofager, monocytter, nøytrofiler til bakteriell lipopolysakkarid, noe som fører til aktivering av immunresponsen ved å frigjøre pro-inflammatoriske mediatorer [14]. LBP ser ut til å være en effektiv biomarkør for bakteriell translokasjon og utvikling av septiske komplikasjoner.

I-FABP er et protein som er lokalisert på villi av modne enterocytter. En økning i nivået av I-FABP i blodserumet er assosiert med et brudd på permeabiliteten til tarmveggen, noe som er bevist i en rekke studier.

Paneth-celler skiller ut det antimikrobielle proteinet REG3α i tarmen, og ved skade på tarmveggen beveger det seg inn i blodet. Dette proteinet er en pålitelig biomarkør for skade på tarmveggen og bakteriell translokasjon.

Zonulin ble først beskrevet i 2000 av Fasano et al. det er et protein som spiller en betydelig rolle i tarmveggens permeabilitet. Det åpner de intracellulære tette koblingene mellom cellene i tolvfingertarmen og tynntarmen, noe som fører til en økning i permeabiliteten til tarmveggen. Derfor er serumzonulin en markør for dysfunksjon og økt permeabilitet av tarmbarrieren.

I publikasjonsdatabasene (Scopus, Web of Science) var det ingen artikler om studiet av forholdet mellom nivået av biomarkører for intestinal translokasjon, nivået av biomarkører for tarmveggskaden og nivået av intraabdominalt trykk hos pasienter med multippel organ dysfunksjonssyndrom. Denne studien vil tillate en mer dyptgående studie av patogenesen av intestinal mikroflora-translokasjon hos pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom, og vil også tillate bruk av oppnådde resultater for å forutsi forløpet av denne tilstanden. De forventede vitenskapelige resultatene av å studere forholdet mellom intraabdominalt trykk, fenomenet translokasjon av tarmmikroflora til den systemiske sirkulasjonen med patogenesen og dynamikken i utviklingen av multippelorgandysfunksjonssyndrom vil ha innvirkning på den videre forbedringen av behandlingstaktikkene. av denne patologien. Innovative metoder for å diagnostisere fenomenet translokasjon av tarmmikroflora vil ha en positiv effekt på utviklingen av laboratoriediagnostikk og vitenskap i Kasakhstan.

Vitenskapelig bakgrunn om forskningstemaet. Bakteriell translokasjon av tarmmikrofloraen har blitt studert av vårt vitenskapelige team i en lang periode, både i eksperimentelle studier og i kliniske studier. For eksempel ble translokasjonsbiomarkører evaluert i dyremodeller (rotter) av obstruktiv, kvelningsakutt tarmobstruksjon. Det ble funnet at LBP-markøren økte til det maksimale på den første dagen av obstruktiv ileus med en reduksjon i dynamikk på den tredje dagen, på den femte dagen var nivået av LBP i obstruktiv tarmobstruksjon mye høyere enn i kontrollgruppen (p = 0,01). I tillegg er det et direkte korrelasjonsforhold mellom LBP og systemiske inflammatoriske responsmarkører (rsp=0,434, p=0,000). Ved vurdering av økningen i intraabdominalt trykk hos laboratorierotter ble det avslørt en statistisk signifikant økning i sCD14-ST i blodserumet til rotter med alle grader av intraabdominal hypertensjon (p<0,01). I tillegg forårsaker en økning i det intraabdominale trykket, uansett grad, patologiske endringer i indre organer (fra mindre patologiske endringer etter 3 timer, som pericellulært ødem og kapillær mengde, til store endringer etter 12 og 24 timer, som foci av nekrose i hjerne, lever, nyrer, lunger og hjerter).

I kliniske studier med 100 pasienter med akutte kirurgiske sykdommer i abdominale organer (akutt tarmobstruksjon, akutt pankreatitt og kolecystitt), ble nivåene av mikrobielle translokasjonsmarkører vurdert. Samtidig ble det funnet en sammenheng mellom nivået av sCD14-ST og økt intraabdominalt trykk både før operasjonen (r=0,199; p=0,047) og 24 timer etter det (r=0,246; p=0,014). Også nivåene av sCD14-ST økte i henhold til graden av intraabdominal hypertensjon, og nådde maksimale verdier ved fjerde grad av det. Langsiktig vedlikehold av forhøyet intraabdominalt trykk hos pasienter med akutt kirurgisk patologi bidrar til progresjon av multisystemsvikt og utvikling av abdominal sepsis.

En klinisk evaluering av effekten av translokasjonsmarkører for tarmmikroflora på utviklingen av generaliserte inflammatoriske komplikasjoner hos pasienter med tykktarmskreft gjennomføres. Som et resultat av studien ble det funnet at nivået av LBP hos pasienter med tykktarmskreft avtar dynamisk på den 3. dagen i den postoperative perioden. Den maksimale reduksjonen i konsentrasjonen av LBP, som observeres den 3. dagen etter operasjonen, gjør det mulig å forutsi utviklingen av et systemisk inflammatorisk responssyndrom og multiorgandysfunksjon. sCD14-ST-nivået hos pasienter som fikk kirurgisk behandling for tykktarmskreft økte på sin side betydelig ved komplikasjoner av tarmobstruksjon. Det var en direkte sammenheng mellom en økning i nivået av denne indikatoren før operasjon og sannsynligheten for å utvikle alvorlige komplikasjoner, slik som multippel organdysfunksjon, systemisk inflammatorisk respons og andre smittsomme og inflammatoriske komplikasjoner. Tidligere studier av vårt forskerteam på dette emnet antydet en sammenheng mellom den prognostiske betydningen av markører for mikrobiell translokasjon og intraabdominalt trykk i en kohort av pasienter med dysfunksjon av flere organer.

4. Forskningsmetoder og etiske problemstillinger Den type forskning som drives er grunnforskning. Utformingen av studien samsvarer med prinsippene i Helsinki-erklæringen fra World Medical Association og ble godkjent av den lokale kommisjonen for bioetikk i NJSC KMU (protokoll nr. 2 datert 11. oktober 2022, tildelt nummer nr. 12). Kliniske baser i Karaganda, hvor biologisk materiale vil bli tatt: Tverrfaglig sykehus nr. 1, Regionalt klinisk sykehus, Klinikk ved medisinsk universitet. Laboratorieforskning vil bli utført på grunnlag av forskningslaboratoriet ved Institute of Life Sciences ved NJSC KMU.

Hovedvitenskapelige hypoteser for prosjektet:

1. Nivået av translokasjonsmarkører for tarmmikroflora og biomarkører for skade på tarmveggen i blodserumet korrelerer med nivået av intraabdominalt trykk, uavhengig av opprinnelsen til intraabdominal hypertensjon.
2. De kritiske nivåene av translokasjonsmarkører for tarmmikroflora og biomarkører for skade på tarmveggen kan brukes til å forutsi et ugunstig utfall i multippelorgandysfunksjonssyndromet.
3. Det avslørte kritiske nivået av intraabdominalt trykk er et ytterligere prognostisk tegn ved vurdering av forløpet av multippelorgandysfunksjonssyndromet.

Forskningsmateriale. Det er planlagt å studere bakterielle translokasjonsbiomarkører (sCD14-ST, LBP), biomarkører for tarmveggskade (I-FABP, REG3α og Zonulin) i blodserum og måle intraabdominalt trykk hos 180 pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom.

Deretter vil pasientene deles avhengig av utfallet i grupper med og uten dødelig utfall.

Inklusjonskriterier: pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom av ulik opprinnelse, over 18 år.

Eksklusjonskriterier: alder under 18 år, gravide, pasienter med HIV-infeksjon. Syndromet med multippel organdysfunksjon vil bli etablert i henhold til MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) og SOFA (Sequential Organ Failure Assessment) skalaene.

For å oppdage biomarkører for mikrobiell translokasjon i blodserum, vil venøs blodprøvetaking bli utført hos pasienter tre ganger: når tegn på multippel organdysfunksjon oppdages og på 3. og 7. dag av utviklingen. Serum sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α og Zonulin vil bli bestemt ved ELISA på ELISA-robotsystemet EVOLIS ved bruk av kommersielle sett for hver av de studerte markørene.

Måling av intraabdominalt trykk vil bli utført hos pasienter med multippelorgandysfunksjonssyndrom gjennom et urinrørskateter ved bruk av en bærbar elektronisk enhet "ILPM - 500/75" (invasiv lavtrykksmåler) produsert av LLC "Triton - ElectronicS", Yekaterinburg , RF.

Teknikk for måling av intraabdominalt trykk: 50 ml varm steril isotonisk natriumkloridløsning injiseres i den tidligere tømte blæren gjennom et Foley-kateter med en oppblåst ballong ved bruk av en sprøyte uten nål. Urethralkateteret festes til måleapparatet. Med ventilen til urinrørskateteret lukket, settes en nullverdi, hvoretter kateterets ventil åpnes og det intraabdominale trykket registreres i henhold til indikasjonen på enhetens display Behandling av de oppnådde resultatene ved statistiske metoder vil bli utført ved hjelp av IBM "SPSS Statistics v.23.0"-programmet med beregningen for hver indikator av median (Me), standardavvik (SD), nedre og øvre kvartiler (Q25-Q75), samt proporsjon og frekvens forekomst av kvalitative trekk. De ikke-parametriske Wilcoxon- og Mann-Whitney-testene for kvantitative variabler og 2-kvadrat-testen og Fishers eksakte test for kvalitative variabler vil bli brukt. For å identifisere sammenhenger vil Spearman-korrelasjonskoeffisienten bli brukt, og den kvantitative ekvivalenten til nærheten av forholdet mellom de studerte tegnene med utfallene av multippelorgandysfunksjon vil bli bestemt ved å beregne oddsratio (OR). Terskelnivåer av biomarkører for å forutsi sykdomsforløpet og forekomst av komplikasjoner vil bli beregnet ved hjelp av ROC-analyse, og konstruksjon av matematiske modeller - ved bruk av regresjonsligningen. Samtidig, α=0,05, 1-β=80 %, er signifikansen av resultatene ved p <0,05.

Risikoer og deres løsninger:

1. Med en økning i prisene for nødvendige reagenser og materialer på grunn av den konstante endringen i valutakursen, vil det meste av kjøpet bli utført i det første året av prosjektgjennomføringen. Redusere antall utførte studier og samtidig opprettholde statistisk signifikans uten betydelige tap for prosjektet.
2. Ved endring av sted og datoer for kongresser og konferanser med endring i reisekostnader vil det være endringer i antall forretningsreisende.

Etiske problemstillinger. Deltakerne i dette prosjektet forplikter seg til å overholde prinsippene for vitenskapelig etikk, standarder for intellektuell ærlighet, forebygging av fabrikasjon eller forfalskning av data, bruk av plagiat, falsk medforfatterskap. Utformingen av studien samsvarer med prinsippene i Helsinki-erklæringen fra World Medical Association.

Inkludering i studien vil bare bli utført etter å ha innhentet skriftlig informert samtykke fra pasienten. Pasientens informerte samtykkeskjema for studien ble utarbeidet i samsvar med anbefalingene fra den lokale kommisjonen for bioetikk ved NJSC KMU. Før hver undersøkelse vil deltakerne bli forklart hensikten og målene med undersøkelsen, og fremgangsmåten for å gjennomføre den. I samsvar med prinsippene for god klinisk praksis, vil pasienter som potensielt er kvalifisert til å delta i studien bli informert om deres evne til å nekte å delta på et hvilket som helst stadium av studien. I tillegg vil et av eksklusjonskriteriene være brudd på eller begrensning av pasientens fornuft og kapasitet. Innsamling og lagring av informasjon om studien vil skje i skriftlig og elektronisk format ved bruk av «Statistikk», Excel-programmer, samt på fysiske kopier i registreringsloggen. Tilgang til databasen over studiedeltakere vil kun gis til lederen og utførerne av prosjektet. Datakonfidensialitet vil bli beskyttet ved å kryptere forsøkspersonens personopplysninger med et digitalt identifikasjonsnummer.

Publisering av resultatene av studien innenfor rammen av prosjektet vil bli gjort med en obligatorisk henvisning til finansieringskilden, med angivelse av registreringsnummeret til prosjektet. For videre spredning og popularisering av de vitenskapelige resultatene av studien, vil det bli utviklet en nettside på nettstedet til NJSC "Karaganda Medical University", med en beskrivelse av grunnleggende data om prosjektet, med regelmessige innholdsoppdateringer. Det er også planlagt å distribuere resultatene av prosjektet i sosiale nettverk.

Alle forskningsresultater, tekster til rapporter vil bli kontrollert av en vitenskapelig gruppe i lisensierte anti-plagiatsystemer. Etter bekreftelse av forholdet til multippel organdysfunksjon med nivået av biologiske markører og nivået av intraabdominalt trykk, er det planlagt å oppnå sertifikater for intellektuell eiendom ved National Institute of Intellectual Property og inkludering i det statlige registeret over rettigheter til objekter beskyttet av opphavsrett. Opphavsrett vil bli delt mellom medlemmene av forskerteamet basert på deres bidrag.