Inflammatorisk respons og oksidativt stress ved hjertekirurgi: Min. Invasiv vs. konvensjonell ekstrakorporeal sirkulasjon

Det overordnede prosjektets mål er å utvikle en nøyaktig og enkel analytisk metode(r) for kvantifisering av spesifiserte oksidativt stress-biomarkører i biologiske prøver som vil gi enklere diagnose, prognose og terapeutisk design hos pasienter som gjennomgår åpen hjertekirurgi og en mulig sammenligning mellom ulike terapeutiske strategier for å redusere oksidativt stress.

For å nå dette målet vil prosjektet deles inn i spesifikke mål:

• Utvalg av spesifikke reaktive oksidative arter og utvikling av analytiske protokoller for disse oksidative stress-biomarkørene ved bruk av sofistikert analytisk utstyr.
• Kvantifisering av spesifikke oksidativt stress-biomarkører som indikatorer for oksidativt stress før og etter åpen hjertekirurgi med bruk av kardiopulmonal bypass.
• Forutsigelse av nivået av oksidativt stress med spesifikke biomarkører for oksidativt stress hos pasienter som gjennomgår hjertestanset hjerte-lunge-bypass-operasjon
• Statistisk behandling av innhentede data og implementering i klinisk praksis skreddersydd den ekstrakorporale sirkulasjonen til en individuell pasient.
• Sammenligning av oksidativt stress hos pasienter som gjennomgår åpen hjerteoperasjon med bruk av to forskjellige typer kardiopulmonale bypass-teknikker.

State-of-the-art innen det foreslåtte forskningsfeltet og kartlegging av relevant litteratur Nyere studier på oksidativt stress-status har identifisert biomarkører som potensialet til å revolusjonere medisinsk vitenskap når det gjelder diagnose, prognose og terapi. Biomarkører er identifisert for ulike sykdommer og lidelser, for eksempel metabolske forstyrrelser, hjerte- og karsykdommer, hjerteinfarkt, nevrologiske lidelser, etc. De spesifikke biomarkørene kan hjelpe til med å diagnostisere stresset når de prognostiske biomarkørene utforskes for å studere progresjonen eller resultatet av denne stress-sykdomskaskaden og kan forutsi sannsynligheten for forekomst av sykdom. Nylig publiserte mange forfattere anmeldelser om oksidativt stress og dets biomarkører, så vel som deres kvantitative bestemmelse, det er også noen kliniske studier, men ofte involverer disse én type biomarkører. Bestemmelse av disse forbindelsene fra serum og plasma er utfordrende for hver analyseteknikk og krever spesielle forholdsregler på det preanalytiske stadiet. Nylig har forskjellige kromatografiske metoder blitt brukt for å erstatte konvensjonelle spektrofotometriske metoder. Så langt har høytrykksvæskekromatografi (HPLC), væskekromatografi med tandem massespektrometri (LC-MS/MS) og gasskromatografi-massespektrometri (GC-MS) metoder vist seg å være spesifikke og mer følsomme for de fleste oksidativt stress (OS). ) biomarkører fra biologisk materiale, men det er fortsatt ingen metode som er spesifikk, nøyaktig, sensitiv og kvantitativ nok til å måle biomarkører i biologiske prøver og kan brukes i klinisk diagnostikk. Siden identifiseringen av biomarkører er mer pålitelig, kan flere korrelasjoner til visse sykdommer eller lidelser gjøres, spesielt innen hjerte- og karsykdommer, hvor litteraturen er knapp eller ikke. I denne studien vil robuste og spesifikke analytiske metoder for spesifikke OS-biomarkører bli utviklet og validert, og dermed forstå mekanismene og tidslinjen for OS-biomarkørnivåer etter hjertekirurgi.

Kardiopulmonal bypass er identifisert som en uavhengig faktor for systemisk inflammatorisk respons, som potensielt kan føre til hemodynamisk ustabilitet, multippel organdysfunksjon og ulike komplikasjoner som resulterer i en forlenget intensivavdeling (ICU) og sykehusopphold. En av strategiene for å redusere den inflammatoriske responsen har vært MiECC. Når det gjelder Minimal invasive Extra-Corporeal Technologies International Society (MiECTiS) for å karakterisere en krets som MiECC, må den inkludere en lukket krets; biologisk inerte blodkontaktflater; redusert priming volum; en sentrifugalpumpe; en membranoksygenator; en varmeveksler; et system for levering av kardioplegi; en venøs boblefelle/venøs luftfjerningsanordning og et system for håndtering av utgytt blod. Det er publisert flere studier som måler og sammenligner den inflammatoriske responsen hos pasienter som gjennomgår åpen hjertekirurgi med enten konvensjonell kardiopulmonal bypass (CCPB) eller MiECC. Nyere studier, som sammenlignet MiECC-gruppen med konvensjonell CPB, viste lavere nivåer av C-reaktivt protein (CRP) og interleukin 6 og interleukin 8 i MiECC-gruppen. En studie som målte oksidative stressmarkører hos pasienter som gjennomgikk koronar bypass-operasjon med enten MiECC, CCPB eller uten bruk av ekstrakorporal krets (off-pump koronararterie bypass - OPCAB) avslørte statistisk signifikant reduksjon i malondialdehydnivåer i MiECC og OPCAB når sammenlignet med CCPB, som viste lovende resultater på 30 pasienter inkludert i studien deres. Også malondialdehydnivåene topper seg etter et par timer etter operasjonen, og gjør dermed sammenligningen av immunrespons mot MiECC eller CCPB enda mer interessant. Ved å øke antall blodprøver, en større studiekohort og nye teknikker for malondialdehydanalyse, mener etterforskerne at potensielle prognostiske verdier kan identifiseres. I de siste årene har isoprostan blitt identifisert som en lovende biomarkør for lipidperoksidasjon. I en nylig studie på barn med medfødte hjertefeil som gjennomgår hjertekirurgi, var en rask clearance av isoprostaner assosiert med et bedre klinisk resultat. Det er ikke funnet noen oppdaterte studier som sammenligner resultatene av isoprostaner hos pasienter som gjennomgår CCPB eller MiECC. Endocan, en potensiell immuninflammatorisk markør, som reflekterer endotelial dysfunksjon, kan også brukes som en potensiell prognostisk markør for å identifisere grupper av pasienter som vil ha mest nytte av MiECC. Til dags dato er det utført to studier som studerer kinetikken til endocan etter CCPB. Å sammenligne resultatene våre med andre studier og legge til MiECC til ligningen kan være nyttig for fremtidige studier som bruker endocan som en prognostisk markør.

VIKTIGHETEN AV DE FORVENTEDE RESULTATENE:

Forskningsprosjektet med tittelen Oksidativt stress og systemisk inflammatorisk respons etter hjertekirurgi: minimalt invasiv ekstrakorporeal sirkulasjon vs. konvensjonell ekstrakorporeal sirkulasjon vil effektivt bidra til forbedring av livskvaliteten siden dets fokus vil være på påvisning av spesifikke OS-biomarkører og forståelse av mekanismene. og tidslinje for OS-biomarkørnivåer etter hjertekirurgi. Så vidt etterforskerne vet, vil dette være den første omfattende studien som vil inkludere flere biomarkører i prediksjonen av nivået av oksidativt stress hos pasienter som gjennomgår hjertestanset hjerte-lunge-bypass-operasjon og sammenligne to typer kardiopulmonale bypass-kretser. For å etablere denne prediksjonen vil OS-biomarkører kvantifiseres ved hjelp av forskjellige kromatografiske metoder i takt med massespektrometri for selektiv og effektiv bestemmelse av disse biomarkørene. Utviklede og validerte analysemetoder vil være robuste og effektive for metodeoverføring i et klinisk miljø. Innhentede data vil bli statistisk behandlet og implementert i klinisk praksis skreddersydd til den ekstrakorporale sirkulasjonen til den enkelte pasient.