Funkcja mitochondrialna w warunkach okołooperacyjnych: badanie obserwacyjne (MITOSIS)

Śmiertelność pooperacyjna jest trzecią co do wielkości przyczyną zgonów na świecie. Zachorowalność pooperacyjna jest do 17 razy wyższa niż śmiertelność. Powikłania pooperacyjne są nie tylko obciążeniem dla pacjentów, ale także powodują dodatkowe koszty rzędu dziesiątek tysięcy dolarów (USA) na pacjenta. Komplikacje są również silnie skorelowane z kosztami całkowitymi w badaniach europejskich. Coraz więcej dowodów sugeruje, że wspólne, ale istotne elementy technik znieczulenia ogólnego, takie jak podawanie dodatkowego tlenu, mogą być związane z tymi wynikami pooperacyjnymi. Prace naszej grupy wykazały, że zmiany w aktywności mitochondriów mają kluczowe znaczenie dla zmienionej obsługi tlenu obserwowanej na dużych wysokościach i pośrednio sugerują, że może to ulec zmianie podczas poważnych operacji brzusznych. Wykazano już, że zmiany w aktywności mitochondriów różnią się między osobami, które przeżyły, a tymi, które nie przeżyły w kohortach intensywnej opieki. Wczesne niepublikowane dane wykazały również, że mogą wystąpić pewne zmiany w sygnale mitochondrialnym w mięśniach szkieletowych u pacjentów chirurgicznych pod koniec operacji, trwających średnio około 6 godzin. Dlatego też nasza hipoteza jest taka, że ​​funkcja/aktywność mitochondriów zmienia się podczas rekonwalescencji po dużych operacjach brzusznych w trajektoriach związanych z różnymi częstościami powikłań pooperacyjnych. Ustalenie tego może pozwolić nam przewidzieć podatność pacjenta na powikłania pooperacyjne. Byłoby to niezwykle skuteczne, aby umożliwić optymalizację selekcji pacjentów, przygotowania i prognozowania. Może to również prowadzić do zmian w postępowaniu śród- i pooperacyjnym. Wszystkie te czynniki mogą zmniejszyć powikłania pooperacyjne oraz związaną z nimi chorobowość i śmiertelność.

Aby przetestować tę hipotezę, zaprojektowano dwuetapowe prospektywne obserwacyjne badanie kohortowe. Pierwsza faza będzie miała charakter pilotażowy i obejmie do 10 dorosłych pacjentów zaplanowanych na planową dużą otwartą operację jamy brzusznej, wymagającą umiejscowienia cewników tętniczych i żył centralnych oraz przyjęcia na dzień przed operacją. Skoncentruje się to na zbadaniu wykonalności przeprowadzenia multimodalnej analizy mitochondrialnej u pacjentów chirurgicznych i sporządzeniu wykresu trajektorii zmian markerów mitochondrialnych w okresie okołooperacyjnym. Krew zostanie pobrana na początku operacji oraz w 1. i 7. dniu po operacji. Biopsje mięśni zostaną pobrane na początku operacji i na jej końcu lub 12 godzin po jej rozpoczęciu, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej. Próbki wydychanego powietrza zostaną pobrane na dzień przed operacją iw 7. dobie po operacji. Respirometria o wysokiej rozdzielczości zostanie wykorzystana do analizy mięśni szkieletowych i płytek krwi ex-vivo z wysycającymi ilościami substratu i tlenu. Testy oddechowe (BT) 13C-ketoizokapronianu (13C-KICA) zostaną przeprowadzone w celu zmierzenia funkcji mitochondriów wątroby i mięśni szkieletowych, reprezentujących stężenia substratu in vivo i poziomy utlenowania w czasie. Gromadzone będą również dane kliniczne oraz wyniki rutynowych badań krwi i gazometrii.

Po fazie pilotażowej obejmującej maksymalnie 10 pacjentów nastąpi tymczasowa analiza danych. Ma to pozwolić na optymalizację procesu po fazie wykonalności. Może to również zapewnić możliwość zmniejszenia obciążenia pacjenta próbkowaniem. Na przykład, jeśli zostanie ustalone, że potrzebna jest mniejsza liczba punktów pobierania próbek lub jeśli dane z respirometrii mięśnia i płytek krwi są ze sobą skorelowane, możliwe może być wyeliminowanie konieczności wykonywania biopsji mięśnia w drugiej fazie.

Druga faza obejmie kohortę do 40 pacjentów rekrutowanych w taki sam sposób i pobieranych w ramach tego samego schematu, co w fazie pilotażowej, chyba że możliwe będzie zmniejszenie obciążenia próbkami w wyniku danych z fazy pilotażowej. Ta faza będzie miała na celu ustalenie, czy zmiany w aktywności mitochondriów są powiązane z wynikami klinicznymi.

Głównym celem fazy pilotażowej jest: Zbadanie wykonalności multimodalnej analizy mitochondriów u pacjentów poddawanych dużym planowym operacjom brzusznym. Obejmuje to liczbę kwalifikujących się pacjentów poddanych badaniu przesiewowemu i uzyskaniu zgody, optymalizację punktów czasowych pobierania próbek i gromadzenie danych klinicznych.

Do celów drugorzędnych należeć będą:

• Ustalenie, czy iw jaki sposób aktywność mitochondriów mierzona w płytkach krwi iw mięśniach szkieletowych odnosi się do siebie u pacjentów chirurgicznych.
• Stosunek częstości powikłań pooperacyjnych, mierzony w 7. dniu badania zachorowalności pooperacyjnej (POMS), do zmiany aktywności mitochondriów płytek krwi od początku operacji do 1. dnia po operacji, mierzony za pomocą respirometrii o wysokiej rozdzielczości.
• Opis trajektorii zmian wydolności oddechowej/czynności mitochondriów w okresie okołooperacyjnym mierzonych respirometrią płytek krwi i mięśni szkieletowych oraz testem oddechowym 13C-KICA.
• Zależność częstości powikłań pooperacyjnych od zmian aktywności mitochondriów mięśni szkieletowych i wydolności oddechowej, mierzonej za pomocą respirometrii o wysokiej rozdzielczości, od rozpoczęcia operacji do 12 godzin przed operacją/zakończeniem operacji.
• Zależność częstości powikłań pooperacyjnych od zmian aktywności mitochondriów płytek krwi i wydolności oddechowej, mierzonej za pomocą respirometrii o wysokiej rozdzielczości, od początku operacji do 7 dni po operacji.
• Relacja częstości powikłań pooperacyjnych do zmiany funkcji mitochondriów wątroby i mięśni szkieletowych mierzonej testem oddechowym 13C-KICA od wartości początkowej do 7 dni po operacji.

• Zmiana następujących kryteriów w odniesieniu do funkcji/aktywności mitochondriów mierzona dowolnym z powyższych kryteriów:

  • Parametry natlenienia (np. Frakcja wdychanego tlenu (FiO2), Ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej (PaO2))
  • Długość pobytu w środowisku OIOM/HDU przed rezygnacją z oddziału
  • Czas trwania pooperacyjnej inwazyjnej wentylacji mechanicznej
  • Majaczenie pooperacyjne w dniu 7, mierzone metodą oceny splątania (CAM).
  • Ból pooperacyjny zgłaszany przez pacjenta (ocena na 10)
  • Indeks chorób współistniejących Charlestona

Po fazie pilotażowej obejmującej maksymalnie 10 pacjentów nastąpi tymczasowa analiza danych. Ma to pozwolić na optymalizację procesu po fazie wykonalności. Może to również zapewnić możliwość zmniejszenia obciążenia pacjenta próbkowaniem. Na przykład, jeśli zostanie ustalone, że potrzebna jest mniejsza liczba punktów pobierania próbek lub jeśli dane z respirometrii mięśnia i płytek krwi są ze sobą skorelowane, możliwe może być wyeliminowanie konieczności wykonywania biopsji mięśnia w drugiej fazie.

Druga faza obejmie kohortę do 40 pacjentów rekrutowanych w taki sam sposób i pobieranych w ramach tego samego schematu, co w fazie pilotażowej, chyba że możliwe będzie zmniejszenie obciążenia próbkami w wyniku danych z fazy pilotażowej. Ta faza będzie miała na celu ustalenie, czy zmiany w aktywności mitochondriów są powiązane z wynikami klinicznymi.

Podstawowym celem drugiej fazy jest: ustalenie jakiejkolwiek zależności od częstości powikłań pooperacyjnych mierzonej w 7. dobie Postoperative Morbidity Survey (POMS) do zmiany aktywności mitochondriów w okresie okołooperacyjnym, mierzonej za pomocą respirometrii o wysokiej rozdzielczości.

Cele drugorzędne będą obejmować podzbiór celów z fazy pilotażowej, ustalonych po analizie okresowej.

Pobieranie próbek krwi/mięśni/oddechów i gromadzenie danych będzie przeprowadzane przez badaczy przeszkolonych w zakresie Dobrej Praktyki Klinicznej (GCP) lub członków leczącego zespołu klinicznego. Definicja zakończenia badania następuje po zakończeniu wszystkich analiz na próbie końcowej. Przewidujemy, że wyniki tego badania zostaną rozpowszechnione poprzez publikację w recenzowanym czasopiśmie oraz prezentacje konferencyjne. Opublikowane wyniki zostaną udostępnione uczestnikom na żądanie.