Stres oksydacyjny i regeneracja chirurgiczna

Jest to randomizowane, podwójnie ślepe, kontrolowane placebo interwencyjne badanie pilotażowe z udziałem 20 pacjentów poddawanych pierwszej całkowitej alloplastyce stawu biodrowego (THA) z powodu przewlekłej choroby zwyrodnieniowej stawów w Stanford Medicine. Naukowcy będą przeprowadzać badania przesiewowe, rejestrować i zbierać dane biologiczne i behawioralne od 20 uczestników, zgodnie z wcześniejszymi obserwacyjnymi i interwencyjnymi badaniami klinicznymi przeprowadzonymi w ścisłej współpracy z Oddziałem Chirurgii Ortopedycznej. W szczególności stosowane są standardowe procedury operacyjne dotyczące badań przesiewowych, rekrutacji, ocen laboratoryjnych i gromadzenia danych klinicznych, w tym badania kwalifikacyjne za pomocą EPIC (EHR) przed wizytą przedoperacyjną pacjentów, skoordynowana rekrutacja i wyrażanie zgody podczas wizyty przedoperacyjnej, w tym związane z badaniem praca laboratoryjna, dalsze oceny przedoperacyjne po wizycie (np. zdalne wypełnianie ankiet i bezpośredni import wyników do REDCap), śledzenie w czasie rzeczywistym procesu zbierania i przechowywania danych (np. w tym przypomnienia telefoniczne/e-mailowe w przypadku braku danych).

Powtarzane oceny bólu, sprawności fizycznej i leków przeciwbólowych będą wykonywane przed operacją, codziennie w dniach 1-3 po operacji, a następnie dwa razy w tygodniu w tygodniach 1-6 po operacji. Delirium będzie mierzone w dniach 1-3 podczas szpital. Dodatkowe dane będą obejmować dane demograficzne (wiek, BMI, płeć, rasę i pochodzenie etniczne), dane chirurgiczne/znieczulające (np. czas trwania) oraz historię medyczną/lekową.

Próbki krwi obwodowej zostaną pobrane przed operacją oraz 1 godzinę i 24 godziny po operacji na podstawie naszych wcześniejszych badań wykazujących, że aktywacja monocytów (w tym odpowiedzi sygnałowe STAT3, CREB i NFkB w monocytach CD14+CD16-) wcześnie po operacji silnie koreluje z opóźnionym ustąpieniem bólu i czynnościowymi osłabienie. Próbki wydychanego powietrza będą pobierane śródoperacyjnie przed nacięciem i podczas zamykania rany oraz 1 i 24 godziny po operacji.

Infuzja N-acetylocysteiny: Dawka nasycająca 50 mg/kg mc. zostanie rozpoczęta jako infuzja trwająca 1 godzinę przed nacięciem chirurgicznym, po której nastąpi dawka podtrzymująca 50 mg/kg mc. podawana przez 4 godziny. Jest to standardowy schemat dawkowania, który jest bezpieczny w przypadku stosowania śródoperacyjnego i rzadko powoduje istotne działania niepożądane (głównie reakcje alergiczne).

Chirurgia i znieczulenie: Uczestnicy przejdą jednostronną alloplastykę stawu biodrowego wykonaną przez trzech chirurgów stosujących to samo podejście. Postępowanie anestezjologiczne i okołooperacyjne z pacjentami jest wystandaryzowane i zgodne z zaleceniami ERAS.

Środki: Do oceny bólu, interferencji bólu i funkcji dotkniętego i operowanego stawu zostaną użyte dobrze zwalidowane instrumenty, w tym wskaźnik choroby zwyrodnieniowej stawów Western Ontario i uniwersytetów McMaster (WOMAC) dostosowany dla pacjentów poddawanych zabiegom chirurgicznym stawu kończyn dolnych, skrócona inwentaryzacja bólu (BPI ) i Surgical Recovery Scale (SRS). Spożycie opioidów zostanie określone ilościowo jako ekwiwalenty hydromorfonu podawanego dożylnie (miligramy dziennie) przy użyciu powszechnie akceptowanych tabel przeliczeniowych opioidów.

Analiza próbki: Krew i osocze zostaną pobrane i przetworzone do analizy za pomocą cytometrii masowej, jak opisano wcześniej. Zastosowany zostanie 39-parametrowy panel ludzkich przeciwciał CyTOF, który umożliwi jednoczesną analizę 1) wszystkich głównych fenotypów komórek odpornościowych 2) endogennych wewnątrzkomórkowych odpowiedzi sygnalizacyjnych (w tym sygnału pSTAT3, pCREB i pNF-kB) oraz 3) wewnątrzkomórkowych markerów reaktywności aldehydy (tj. sygnał 4-HNE i MDA).

Próbki oddechu będą analizowane na obecność aldehydów, w tym formaldehydu, krotenaldehydu i benzaldehydu, za pomocą spektroskopii masowej w laboratorium dr Grossa.

Próbki osocza będą analizowane na obecność wolnego MDA i 4-HNE w wyjściowych, 1- i 24-godzinnych próbkach osocza w laboratorium dr Clarka.

Analiza i modelowanie danych wynikowych: Zgłaszane samodzielnie wyniki zostaną przeanalizowane przy użyciu zatwierdzonych modeli powiązanych z każdym wynikiem w celu wyodrębnienia ilościowej i znormalizowanej liczby związanej z powrotem do zdrowia. Dane z aktygrafii 60 Hz zostaną najpierw wydobyte pod kątem wzorców związanych z codziennymi czynnościami (np. liczba kroków) i poziomy intensywności. Następnie zostanie ustalona linia bazowa na podstawie danych zebranych podczas i przed operacją dla każdej zmiennej. Wszystkie zmienne zostaną znormalizowane do tej linii bazowej, aby uwzględnić efekty specyficzne dla pacjenta. Na koniec wielowymiarowy model liniowy (z dniami, które minęły od operacji jako zmienną odpowiedzi) zostanie wykorzystany do modelowania całego zestawu danych aktygraficznych. Obszar pod odpowiednią krzywą powrotu do zdrowia każdego pacjenta zgodnie z tym modelem zostanie wykorzystany jako obiektywny wynik powrotu do zdrowia. W naszych wstępnych badaniach (dane nie pokazane) stwierdzono, że ten wynik jest skorelowany z kilkoma aspektami układu odpornościowego.

Analiza i modelowanie danych CyTOF: Duża liczba punktów danych (miliony komórek na pacjenta) i mierzonych zmiennych (dziesiątki szlaków sygnałowych w setkach typów komórek) stwarza wyjątkowe wyzwania obliczeniowe, którym nie można sprostać przy użyciu tradycyjnych narzędzi bioinformatycznych. Naukowcy opracują ramy bayesowskie, które połączą a priori wiedzę na temat układu odpornościowego z najnowocześniejszymi profilami cytometrii masowej, aby zbudować predykcyjny model wrodzonych i adaptacyjnych odpowiedzi sygnalizacyjnych komórek odpornościowych dla każdego z wyników zdrowienia.