Podanie pojedynczej dawki alfa-1 antytrypsyny w celu złagodzenia uszkodzeń narządów u pacjentów poddawanych zabiegom kardiochirurgicznym

3 Wprowadzenie Zastosowanie krążenia pozaustrojowego (CPB) podczas operacji kardiochirurgicznych wywołuje uogólniony zespół niespecyficznej ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej (SIRS) i następczą aktywację kaskad cytokin, dopełniacza i krzepnięcia-fibrynolizy (1). U około 11% pacjentów SIRS może ulec pogorszeniu do ciężkiej niewydolności wielonarządowej (MOF), powodując śmiertelność na poziomie 40-98%.

Zaleca się modulację stanu zapalnego przez śródoperacyjne podawanie substancji przeciwzapalnych w celu złagodzenia skutków SIRS. Próby skupiły się następnie na aprotyninie, która hamuje proteazy, które są kluczowymi mediatorami w układzie dopełniacza, krzepnięcia i fibrynolizy. Powiązane właściwości przeciwzapalne aprotyniny obejmują hamowanie aktywacji płytek krwi, neutrofili i kalikreiny. Zmniejszenie utraty krwi i zmniejszenie zapotrzebowania na transfuzje krwi allogenicznej zaproponowano jako dodatkowe mechanizmy, dzięki którym aprotynina ogranicza odpowiedź zapalną (2). Stosowanie aprotyniny podczas operacji kardiochirurgicznych zostało jednak przerwane z powodu alarmujących wyników w postaci zwiększonego odsetka okluzji pomostu i ogólnego gorszego wyniku pooperacyjnego.

Mechanizm działania AAT-1:

Podobnie jak aprotynina, α1-antytrypsyna (AAT) jest inhibitorem krążącej proteazy serynowej o masie cząsteczkowej 52 kDa, sklasyfikowanym jako białko SERPIN. Oprócz zdolności do hamowania proteaz serynowych, gromadzone dane sugerują, że AAT-1 posiada niezależne działanie przeciwzapalne i ochronne dla tkanek (3). AAT-1 modyfikuje dojrzewanie komórek dendrytycznych i promuje różnicowanie regulatorowych komórek T, indukuje antagonistę receptora interleukiny (IL)-1 i uwalnianie IL-10, chroni różne typy komórek przed śmiercią komórkową, hamuje aktywność kaspaz-1 i -3 oraz hamuje IL- 1 produkcja i działalność (4). W przeciwieństwie do klasycznych leków immunosupresyjnych, AAT-1 umożliwia niezakłóconą odpowiedź izolowanych limfocytów T (5). Efekty te zostały wielokrotnie potwierdzone.

W przeciwieństwie do aprotyniny, AAT-1 jest wytwarzana z ludzkiego osocza i nie ma silnych właściwości prokoagulacyjnych.

AAT-1 w różnych sytuacjach klinicznych:

Podczas odpowiedzi ostrej fazy poziom krążącej AAT-1 wzrasta 4-krotnie (3). Pacjenci z niskim poziomem AAT-1 we krwi są narażeni na zwiększone ryzyko destrukcyjnych chorób płuc, wątroby i trzustki, zwłaszcza rozedmy płuc (3). Badania przedkliniczne i kliniczne wykazały, że terapia AAT-1 u osób bez niedoboru jest bezpieczna i może modyfikować postęp choroby w cukrzycy typu 1 i typu 2, ostrym zawale mięśnia sercowego, reumatoidalnym zapaleniu stawów, chorobach zapalnych jelit, mukowiscydozie, odrzuceniu przeszczepu, przeszczepie choroba przeciw gospodarzowi i stwardnienie rozsiane (6-17, 32,33,37,38). Leczenie AAT-1 przeszło następnie od terapii zastępczej do potencjalnego leczenia szerokiego spektrum chorób zapalnych i o podłożu immunologicznym. AAT-1 wydaje się również działać przeciwbakteryjnie i hamować infekcje wirusowe, takie jak grypa i ludzki wirus upośledzenia odporności (HIV) (18).

Dane farmakokinetyczne u ludzi:

U pacjentów z niedoborem AAT-1 dożylne podanie AAT-1 w dawce 60 mg na kg masy ciała pozwala na utrzymanie poziomu w osoczu przypominającego odpowiedź ostrej fazy bezpośrednio po podaniu oraz utrzymanie odpowiedniego poziomu AAT w surowicy powyżej progu ochronnego (50 mg /dl) tydzień później (39).

Racjonalne dawkowanie AAT-1:

W oparciu o wcześniejsze badania i praktykę kliniczną, podawanie wielokrotnych dawek dożylnych 60 mg AAT-1 na kg masy ciała jest bezpieczne i wiąże się z małą częstością występowania łagodnych skutków ubocznych.

Na podstawie badań farmakokinetycznych (39) poziomy AAT-1 w osoczu bezpośrednio po podaniu tej zewnętrznej dawki przypominają reakcję ostrej fazy. Przewiduje się 30% redukcję poziomu AAT-1 w osoczu ze stopniowym powrotem do poziomu przedoperacyjnego po zakończeniu CPB (40).

Ryzyko/korzyść badania:

Rola AAT-1 w łagodzeniu odpowiedzi zapalnej została ustalona. CPB jest silnym stymulatorem kaskad zapalnych i związanych ze skazami krwotocznymi, zaburzeniami krzepnięcia, potencjalnie prowadzącymi do dysfunkcji narządowych. Do tej pory nie badano podawania AAT-1 pacjentom poddawanym zabiegom kardiochirurgicznym z użyciem CPB. Można postulować, że nieodłączne efekty AAT-1 mogą kompensować szkodliwe efekty CPB. Klinicznie może to skutkować poprawą zachowania funkcji narządu, zmniejszeniem krwawienia pooperacyjnego i skróceniem pobytu w szpitalu. Niedawno wykazano korzyści ze stosowania innych inhibitorów proteazy w odpowiednich warunkach (41-43).

Jak wspomniano powyżej, podawanie AAT-1 w różnych sytuacjach klinicznych jest uważane za bezpieczne i wiąże się z niskim odsetkiem działań niepożądanych (patrz punkt 6.1 – potencjalne zagrożenia).

4 Metody 4.1 Główny cel

1. Ocena skuteczności i bezpieczeństwa przedoperacyjnego podania AAT-1 u pacjentów poddawanych CABG z CPB.
2. Oceniona zostanie pooperacyjna utrata krwi i czynność narządów.

Do tej pory nie ma danych dotyczących efektów AAT-1 w ustawieniach CPB. Głównym celem tego badania jest ocena działania przeciwzapalnego, zachowania czynności narządów (1-2) oraz zmniejszenia pooperacyjnej utraty krwi po podaniu AAT-1 u pacjentów poddawanych zabiegom kardiochirurgicznym z użyciem CPB.

4.2 Określenie uprawnień do badania 4.2.1 Kryteria włączenia

1. Mężczyźni/kobiety w wieku 40-70 lat.
2. Kandydaci do izolowanego CABG z CPB.
3. Obliczona logistyczna stratyfikacja ryzyka Euroscore wynosząca 5% lub mniej.
4. Podpisana świadoma zgoda pacjenta na piśmie.

4.2.2 Kryteria wykluczenia

Współistniejące warunki, w tym:

10. Zaburzenia krzepnięcia 11. Ciężka choroba płuc definiowana przez wysycenie krwi tlenem do 90% lub FEV1 poniżej 60% wartości należnej.

12. Zaburzenia czynności nerek definiowane jako stężenie kreatyniny w surowicy większe lub równe 1,8 mg%, 13. Nieprawidłowe wyniki testów czynności wątroby 14. Niekontrolowana cukrzyca, 15. Ciężka choroba naczyń obwodowych 16. Wcześniejsze zdarzenie neurologiczne naczyniowo-mózgowe. 17. Nieprawidłowa czynność lewej lub prawej komory. 18. Leczenie lekami przeciwpłytkowymi z grupy warfaryny lub tienopirydyny. 4.2.3 Kryteria wycofania Pacjenci zachowują prawo do wycofania się z badania w dowolnym momencie leczenia bez uszczerbku dla zdrowia.

W przypadku wskazań medycznych, główny badacz lub chirurg ma prawo przerwać rejestrację pacjentów na dowolnym etapie badania.

Przerwanie (nieukończenie badania) zostanie udokumentowane. Powód przerwania zostanie odnotowany.

Potencjalne przyczyny, które mogą prowadzić do przerwania leczenia obejmują:

• Zdarzenia niepożądane
• Naruszenie protokołu
• Pacjent wycofał zgodę
• Problemy administracyjne 4.3 Rejestracja Przed udziałem w tym badaniu badacz uzyska pisemną odpowiednią zgodę na protokół oraz świadomą zgodę Komisji ds. Etyki (EC) i innych lokalnych organizacji regulacyjnych. Zatwierdzony formularz zgody będzie wyraźnie odzwierciedlał datę zatwierdzenia WE.

Nieuzyskanie podpisanej i opatrzonej datą własnoręcznie świadomej zgody przed zabiegiem stanowi naruszenie protokołu i podlega następnie zgłoszeniu do KE.

4.4 Badanie przesiewowe Pacjentów, którzy zostali już zakwalifikowani do izolowanej operacji CABG, zajmie się członek zespołu badawczego w okresie oczekiwania przed operacją (na Oddziale Kardiochirurgii, Oddziale Kardiologii lub Oddziale Chorób Wewnętrznych). Cel badania, procedura i zachęta zostaną wyjaśnione przez pracownika naukowego każdemu potencjalnemu uczestnikowi. Osoby wyrażające zgodę zostaną poproszone o wyrażenie pisemnej zgody.

4.4.1 Randomizacja Uczestnicy badania zostaną losowo przydzieleni do grupy otrzymującej albo pojedynczą dawkę AAT-1 60 mg na kg, albo placebo.

4.4.2 Podawanie leków próbnych: Przygotowanie i dawkowanie AAT-1 będzie wykonywane przez niezaślepionego farmaceutę. Lek zostanie rozcieńczony tuż przed podaniem. Roztwór placebo będzie zawierał albuminę ludzką, która kolorem i konsystencją przypomina roztwór AAT-1. Lek zostanie podany 3-5 godzin przed operacją (nacięcie skóry). Szybkość podawania leku nie przekroczy 0,04 ml na kg masy ciała na minutę (około 60-80 minut). Parametry życiowe, w tym ciśnienie krwi, tętno i temperatura ciała, będą odpowiednio monitorowane.

Pacjenci, personel badawczy, personel laboratoryjny i analitycy danych pozostaną ślepi na tożsamość leczenia od momentu randomizacji do momentu zablokowania bazy danych. Odślepianie danych rozpocznie się w nagłych przypadkach pacjenta.

Lista randomizacyjna zostanie sporządzona przez farmaceutę, jednak będzie zabezpieczona i poufna do czasu ujawnienia.

4.4.3 Technika chirurgiczna Zgodnie z naszą rutynową polityką, do wprowadzenia i podtrzymania znieczulenia zostaną użyte cytrynian fentanylu (20-50mcg/kg), midazolam (2-3mg) i izofluran (0,5-2%).

Po standardowej środkowej sternotomii nastąpi pobranie przewodów. Dawka wysycająca heparyny zostanie podana w celu osiągnięcia czasu krzepnięcia aktywowanego kaolinem (ACT). Aorta wstępująca — kaniulacja prawego przedsionka zostanie przeprowadzona w celu wprowadzenia CPB, a ACT będzie monitorowany przez co najmniej 480 sekund. Do krążenia pozaustrojowego (bypass krążeniowo-oddechowy) wykorzystana zostanie standardowa pompa odśrodkowa oraz oksygenator membranowy. Kompatybilny ze standardową techniką, uniknie się systemowego aktywnego chłodzenia, a temperatura ciała pacjenta pozostanie w zakresie od 32 do 37˚C. Zespolenia dystalne zostaną wykonane podczas pojedynczego zacisku krzyżowego aorty i zatrzymania kardioplegii krwi. Proksymalne zespolenia zostaną wykonane podczas zacisku krzyżowego aorty. Zimny ​​(10˚C) roztwór do kardioplegii krwi zostanie podany w stosunku 4:1. Kardioplegia będzie podawana w kierunku wstecznym przez korzeń aorty z dodatkowym podaniem wstecznym przez zatokę wieńcową lub bez. Po indukcji kardioplegicznej (10 ml/kg mc.) po zakończeniu każdego zespolenia dystalnego będą podawane dawki przerywane (300-500 ml). Heparyna zostanie odwrócona przy użyciu siarczanu protaminy w stosunku 1:1 po odstawieniu od CPB.

4.4.4 Gromadzenie danych Dane przedoperacyjne: Rejestrowane będą deskryptory demograficzne, morfologiczne i kliniczne, w tym wiek, płeć, wskaźnik masy ciała (BMI), współchorobowość powierzchni ciała (BSA), stratyfikację ryzyka Euroscore, stosowane leki itp. Przedoperacyjna analiza laboratoryjna obejmie pełną morfologię krwi, profil krzepnięcia, poziom kreatyniny w surowicy i klirens kreatyniny, badanie czynności wątroby i gazometrię krwi tętniczej oraz badania serologiczne w kierunku HIV, HCV, HBC. Zgodnie z naszą rutynową polityką, wszyscy pacjenci zostaną poddani przedoperacyjnej echokardiografii, angiografii wieńcowej, prześwietleniu klatki piersiowej, testom czynnościowym płuc (spirometria) i dwustronnemu badaniu tętnicy szyjnej.

Uczestnicy badania zostaną przydzieleni do poddania się przedoperacyjnemu rezonansowi magnetycznemu mózgu; podlega protokołowi opisanemu poniżej.

Śródoperacyjny: Rodzaj operacji zostanie sklasyfikowany. Rejestrowane będą następujące dane: dawka heparyny podana przed rozpoczęciem bajpasu; aktywowany czas krzepnięcia (ACT) zliczany podczas operacji (przed, w trakcie i po CPB); czas operacyjny, czas zacisku krzyżowego i czas CPB; liczba prób odstawienia od CPB, rodzaj leków inotropowych i dawkowanie stosowane podczas odstawiania od CPB; wykorzystanie produktów krwiopochodnych podczas operacji. Reakcje alergiczne lub zdarzenia niepożądane zaobserwowane przez chirurga lub anestezjologa zostaną udokumentowane. Indywidualne wrażenie chirurga dotyczące tendencji do krwawień zostanie zapisane.

Pooperacyjna ocena czynności narządów i utraty krwi:

Występowanie i nasilenie ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej i dysfunkcji narządów będą rejestrowane i określane ilościowo za pomocą markerów laboratoryjnych. Powiązane markery laboratoryjne będą monitorowane codziennie w okresie rekonwalescencji (na oddziale intensywnej terapii i na oddziale). Następujące narządy i odpowiadające im markery będą monitorowane:

Czynność płuc: Czynność płuc zostanie oceniona na podstawie zmierzonego całkowitego czasu wentylacji mechanicznej, szczytowych ciśnień wdechowych (PIP), ciśnień plateau, fizjologicznej przestrzeni martwej oraz statycznej i dynamicznej podatności płuc. Płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe (BAL) zostanie wykonane 3 godziny po operacji (podczas gdy pacjent jest znieczulony i zaintubowany), a wyekstrahowany płyn zostanie przeanalizowany pod kątem markerów stanu zapalnego. A-a Obliczenie DO2 [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] będzie mierzone codziennie.

Pełne badanie czynności płuc zostanie wykonane przed i 4 dni po operacji. Zdjęcia rentgenowskie klatki piersiowej zostaną ocenione i określone ilościowo przez niezależnego radiologa pod kątem występowania niedodmy, obrzęku płuc lub zmian opłucnowych.

Czynność nerek: Codzienne pomiary ilości wydalanego moczu, stężenia kreatyniny w surowicy, klirensu kreatyniny i stężenia albumin w moczu. Markery ostrego uszkodzenia nerek (AKI) zostaną pobrane na OIT.

Ocena uszkodzenia mózgu: Stopień uszkodzenia mózgu będzie mierzony za pomocą poziomów białka S-100 w osoczu. Ocena uszkodzenia bariery krew-mózg (BBB) ​​zostanie przeprowadzona za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI) (patrz protokół techniczny poniżej).

Czynność wątroby: Codzienne pomiary poziomu enzymów wątrobowych w surowicy. Czynność serca: monitorowanie poziomu enzymów sercowych; potrzeba i wielkość wymaganego leczenia inotropowego; występowanie zespołu niskiego rzutu serca (definiowanego jako skurczowe ciśnienie krwi 90 mmHg lub mniej w połączeniu z ośrodkowym ciśnieniem żylnym (CVP) 15 mmHg lub więcej) oraz występowanie zaburzeń rytmu serca. Przezklatkowe badanie echokardiograficzne zostanie wykonane w 5. dobie po operacji i ocenione przez niezależnego kardiologa.

Utrata krwi: Operacyjna i pooperacyjna utrata krwi będzie monitorowana, a także dzienne poziomy hemoglobiny. Codziennie wykonywane będzie liczenie płytek krwi i tromboelastogram. Dystrybucja produktów krwiopochodnych i całkowita podana ilość będą rejestrowane codziennie. Pooperacyjne poziomy CRP będą oceniane codziennie.

Metody pobierania próbek krwi i analizy laboratoryjnej poziomów cytokin:

Dziesięć ml próbek krwi pełnej żylnej EDTA zostanie pobranych z cewnika do tętnicy promieniowej w pięciu określonych przypadkach: przed indukcją znieczulenia, 30 minut po ustawieniu krzyżowego zacisku aorty oraz 3, 6 i 9 godzin po ustawieniu krzyżowego zacisku aorty. Próbki krwi będą następnie odwirowywane w temperaturze 4°C przez 15 minut, a surowica będzie przechowywana w temperaturze -70°C. Próbki będą analizowane pod kątem następujących markerów: polimorfojądrowa elastaza neutrofilowa (PMNE), interleukina-1α (IL-1α), interleukina-1ß (IL-1ß), interleukina-2 (IL-2), interleukina-4 (IL-4 ), interleukina-6 (IL-6), interleukina-8 (IL-8), interleukina-10 (IL-10), interferon-γ (IFN-γ), czynnik martwicy nowotworu-α (TNF-α), czynnik naczyniowy czynnik wzrostu śródbłonka (VEGF), białko chemotaktyczne monocytów-1 (MCP-1) i czynnik wzrostu śródbłonka (EGF).

Codzienne próbki krwi będą pobierane po operacji w celu określenia liczby płytek krwi, czynności nerek, czynności wątroby, poziomu CRP, białka S-100 i troponiny.

Wczesne pooperacyjne zdarzenia niepożądane zostaną udokumentowane. Należą do nich śmiertelność w ciągu 30 dni, nowe zdarzenia neurologiczne, zawał mięśnia sercowego, dysfunkcja nerek, konieczność ponownej eksploracji w celu wykrycia krwawienia i głębokie zakażenie rany mostka.

Ocena bariery krew-mózg (BBB) ​​za pomocą MRI Metodą obrazowania używaną do oceny BBB będzie skaner MRI (Philips 3T lub General Electric 1.5T). Format badania będzie obejmował FOV 24 cm, 35 ciągłych, przeplatanych przekrojów o grubości 3,5-4 mm i zlokalizowanych w różnych seriach. Ważone śladowo obrazy DWI zostaną uzyskane przy b=1000 z sekwencji DTI w 13-15 kierunkach z rozdzielczością w płaszczyźnie 2,5×2,5 mm i TR/TE=10s/58ms przy 3T lub TR/TE=10s/72ms przy 1,5 T. Obrazy T2-FLAIR będą uzyskiwane z rozdzielczością w płaszczyźnie 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms i TI=2600 ms przy 3T lub TR/TE=9000/140 ms i TI=2200 ms przy 1,5T. (25)