Корреляция между внутрибрюшным давлением, биомаркерами бактериальной транслокации и повреждением кишечной стенки при синдроме полиорганной дисфункции.

Цель проекта — оценить влияние внутрибрюшной гипертензии, биомаркеров бактериальной транслокации и биомаркеров повреждения кишечной стенки на течение и исходы заболевания у пациентов с полиорганной дисфункцией.

Сегодня транслокация кишечной микрофлоры рассматривается как один из ключевых механизмов усиления системной воспалительной реакции, приводящей к полиорганной дисфункции. В отделении интенсивной терапии у больных в тяжелом состоянии развиваются изменения в различных системах организма, в том числе иммунная система реагирует выработкой эндогенных провоспалительных медиаторов, а вследствие нарушений микроциркуляции - ишемия и гипоксия кишечной стенки, усугубляемые повышается внутрибрюшное давление, увеличивается его проницаемость, нарушается его барьерная функция. В результате бактерии и/или их эндотоксины проникают через поврежденный кишечный барьер и еще больше усиливают иммунный ответ, который приобретает системный характер и в конечном итоге приводит к полиорганной дисфункции. При возникновении описанных процессов оценка висцерального кровотока становится особенно актуальной.

sCD14-ST (пресепсин) и LBP (белок, связывающий липополисахарид) изучаются как биомаркеры бактериальной транслокации, а I-FABP (белок, связывающий кишечные жирные кислоты), REG3α (регенерирующий белок-3α, полученный из островковых клеток) и зонулин (зонулин). ) изучаются как биомаркеры повреждения стенки кишечника.

Взаимодействие мембранного белка макрофагов CD14 с пептидогликанами грамположительных и липополисахаридов стенок грамотрицательных бактерий приводит к продукции sCD14-ST. Пресепсин является биомаркером ранней фазы сепсиса и предиктором исхода у пациентов с сепсисом.

ЛБП повышает сенсибилизацию рецепторов клеток иммунной системы: макрофагов, моноцитов, нейтрофилов к бактериальным липополисахаридам, что приводит к активации иммунного ответа за счет высвобождения провоспалительных медиаторов. LBP, по-видимому, является эффективным биомаркером бактериальной транслокации и развития септических осложнений.

I-FABP представляет собой белок, расположенный на ворсинках зрелых энтероцитов. Повышение уровня I-FABP в сыворотке крови связано с нарушением проницаемости кишечной стенки, что доказано в ряде исследований.

Клетки Панета секретируют в кишечник антимикробный белок REG3α, который в случае повреждения кишечной стенки попадает в кровоток. Этот белок является надежным биомаркером повреждения стенки кишечника.

Зонулин – белок, играющий значительную роль в проницаемости кишечной стенки. Он открывает внутриклеточные плотные контакты между клетками двенадцатиперстной и тонкой кишки, что приводит к увеличению проницаемости кишечной стенки. Следовательно, сывороточный зонулин является маркером дисфункции и повышенной проницаемости кишечного барьера.

В базах публикаций (Scopus, Web of Science) отсутствовали статьи по изучению взаимосвязи уровня биомаркеров кишечной транслокации, уровня биомаркеров повреждения кишечной стенки и уровня внутрибрюшного давления у пациентов. с синдромом полиорганной дисфункции. Данное исследование позволит более глубоко изучить патогенез транслокации кишечной микрофлоры у пациентов с синдромом полиорганной дисфункции, а также позволит использовать полученные результаты для прогнозирования течения этого состояния.

В рамках данного Проекта впервые будут изучены уровни биомаркеров транслокации кишечной микрофлоры, биомаркеров повреждения кишечной стенки и внутрибрюшного давления у пациентов с диагнозом синдром полиорганной дисфункции. Обнаружение биомаркеров сыворотки крови sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α и зонулина будет проводиться методом иммуноферментного анализа. Уровень внутрибрюшного давления будет измеряться методом тонометрии в мочевом пузыре через уретральный катетер с помощью портативного инвазивного измерителя низкого давления (ИИНД-500/75) компании ООО «Тритон-Электроникс».

Ожидаемые научные результаты изучения связи внутрибрюшного давления, явления транслокации кишечной микрофлоры в большой круг кровообращения с патогенезом и динамикой развития синдрома полиорганной дисфункции окажут влияние на дальнейшее совершенствование тактики лечения. этой патологии. Инновационные методы диагностики феномена транслокации кишечной микрофлоры окажут положительное влияние на развитие лабораторной диагностики и науки в Казахстане.

Выявление взаимосвязи между биомаркерами транслокации кишечной микрофлоры, биомаркерами повреждения кишечной стенки и изменениями внутрибрюшного давления позволит более глубоко изучить патогенетические механизмы развития и течения синдрома полиорганной дисфункции в зависимости от его генеза. , что позволит использовать полученные результаты для прогнозирования исходов этого синдрома.

2.2. Цель проекта — оценить влияние внутрибрюшной гипертензии, биомаркеров бактериальной транслокации и биомаркеров повреждения кишечной стенки на течение и исход заболевания у пациентов с полиорганной дисфункцией.

2.3. Цели проекта:

1. Оценить показатели биомаркеров транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки в большом круге кровообращения при развитии и течении синдрома полиорганной дисфункции. На основании полученных критических уровней маркеров транслокации кишечной микрофлоры и маркеров повреждения кишечной стенки можно будет прогнозировать неблагоприятные исходы у пациентов с синдромом полиорганной дисфункции.
2. Выявить различия в уровне маркеров бактериальной транслокации микрофлоры кишечника и уровне маркеров повреждения кишечной стенки у больных внутрибрюшной гипертензией. У больных с синдромом полиорганной дисфункции уровни биомаркеров бактериальной транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки в сыворотке крови коррелируют с показателями внутрибрюшного давления независимо от этиологии внутрибрюшной гипертензии.
3. Оценить влияние уровня внутрибрюшного давления на развитие и течение синдрома полиорганной недостаточности. Для оценки течения синдрома полиорганной дисфункции дополнительным прогностическим маркером является определение критического уровня внутрибрюшного давления.
4. Определить критические уровни биомаркеров транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки для прогнозирования исхода заболеваний, сопровождающихся развитием синдрома полиорганной дисфункции. Полученные критические уровни биомаркеров транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки будут значимыми показателями при синдроме полиорганной дисфункции для прогнозирования неблагоприятного исхода.

3. Научная новизна и значимость проекта Синдром полиорганной дисфункции (СПОД) – потенциально обратимое физиологическое заболевание, затрагивающее две и более системы органов, не вовлеченные в процесс, приводящее к госпитализации в отделение интенсивной терапии (ОРИТ). СПОН приводит к более длительному пребыванию в отделении интенсивной терапии и, в тяжелых случаях, к высокой смертности (27–100%).

Сегодня транслокация кишечной микробиоты считается ключевым механизмом усиления системной воспалительной реакции, приводящей к полиорганной дисфункции. Транслокация кишечной микрофлоры – проникновение кишечных бактерий через слизистую оболочку кишечника в обычно стерильные внутренние органы и ткани [5]. В отделении интенсивной терапии у больных в тяжелом состоянии развиваются изменения в различных системах организма, в том числе иммунная система реагирует выработкой эндогенных провоспалительных медиаторов, а вследствие нарушений микроциркуляции - ишемия и гипоксия кишечной стенки, усугубляемые повышается внутрибрюшное давление, увеличивается его проницаемость, нарушается его барьерная функция. В результате бактерии и/или их эндотоксины проникают через поврежденный кишечный барьер и еще больше усиливают иммунный ответ, который приобретает системный характер и в конечном итоге приводит к полиорганной дисфункции.

Повышение внутрибрюшного давления воздействует на диафрагму, тем самым повышает внутригрудное давление и способствует развитию дыхательной недостаточности, повышению ЦВД и заклинивающему давлению, что приводит к венозному застою в сосудах нижних конечностей, что снижает сердечный выброс и венозный возврат, повышает внутричерепное давление и уменьшает висцеральный кровоток в кишечнике, легких, сердце, почках, головном мозге, что способствует развитию синдрома полиорганной недостаточности.

Развитие системной воспалительной реакции организма – сепсиса – обусловлено снижением висцерального кровоснабжения кишечника, что обусловлено бактериальной транслокацией кишечной микрофлоры в большой круг кровообращения, что приводит к нарушению функции внутренних органов. В связи с этим важно определить транслокацию кишечной микрофлоры, а также изменения проницаемости кишечной стенки, вызванные внутрибрюшной гипертензией.

В данном научном проекте планируется изучить уровни биомаркеров бактериальной транслокации (sCD14-ST, LBP), уровни биомаркеров повреждения кишечной стенки (I-FABP, REG3α и зонулин) и внутрибрюшного давления у пациентов с полиорганной недостаточностью. синдром дисфункции.

Взаимодействие мембранного белка макрофагов CD14 с пептидогликанами грамположительных и липополисахаридов стенок грамотрицательных бактерий приводит к продукции sCD14-ST [11]. Пресепсин является биомаркером ранней фазы сепсиса и предиктором исхода у пациентов с сепсисом.

ЛБП повышает сенсибилизацию рецепторов клеток иммунной системы: макрофагов, моноцитов, нейтрофилов к бактериальным липополисахаридам, что приводит к активации иммунного ответа за счет высвобождения провоспалительных медиаторов [14]. LBP, по-видимому, является эффективным биомаркером бактериальной транслокации и развития септических осложнений.

I-FABP представляет собой белок, расположенный на ворсинках зрелых энтероцитов. Повышение уровня I-FABP в сыворотке крови связано с нарушением проницаемости кишечной стенки, что доказано в ряде исследований.

Клетки Панета секретируют в кишечник антимикробный белок REG3α, который в случае повреждения кишечной стенки попадает в кровоток. Этот белок является надежным биомаркером повреждения кишечной стенки и бактериальной транслокации.

Зонулин впервые описан в 2000 году Fasano et al. это белок, который играет значительную роль в проницаемости кишечной стенки. Он открывает внутриклеточные плотные контакты между клетками двенадцатиперстной и тонкой кишки, что приводит к увеличению проницаемости кишечной стенки. Следовательно, сывороточный зонулин является маркером дисфункции и повышенной проницаемости кишечного барьера.

В базах публикаций (Scopus, Web of Science) отсутствовали статьи по изучению взаимосвязи уровня биомаркеров кишечной транслокации, уровня биомаркеров повреждения кишечной стенки и уровня внутрибрюшного давления у пациентов. с синдромом полиорганной дисфункции. Данное исследование позволит более глубоко изучить патогенез транслокации кишечной микрофлоры у пациентов с синдромом полиорганной дисфункции, а также позволит использовать полученные результаты для прогнозирования течения этого состояния. Ожидаемые научные результаты изучения связи внутрибрюшного давления, явления транслокации кишечной микрофлоры в большой круг кровообращения с патогенезом и динамикой развития синдрома полиорганной дисфункции окажут влияние на дальнейшее совершенствование тактики лечения. этой патологии. Инновационные методы диагностики феномена транслокации кишечной микрофлоры окажут положительное влияние на развитие лабораторной диагностики и науки в Казахстане.

Научное обоснование темы исследования. Бактериальная транслокация кишечной микрофлоры изучается нашим научным коллективом на протяжении длительного периода как в экспериментальных, так и в клинических исследованиях. Например, биомаркеры транслокации оценивали на животных (крысах) моделях обструктивной, странгуляционной острой кишечной непроходимости. Установлено, что маркер БНС повышался до максимума в первый день обструктивной кишечной непроходимости со снижением в динамике на третьи сутки, на пятые сутки уровень БНС при обструктивной кишечной непроходимости был значительно выше, чем в контрольной группе (р =0,01). Кроме того, существует прямая корреляционная связь между БНС и маркерами системного воспалительного ответа (rsp=0,434, р=0,000). При оценке повышения внутрибрюшного давления у лабораторных крыс выявлено статистически значимое повышение sCD14-ST в сыворотке крови крыс со всеми степенями внутрибрюшной гипертензии (р<0,01). Кроме того, повышение внутрибрюшного давления любой степени вызывает патологические изменения во внутренних органах (от незначительных патологических изменений через 3 часа, таких как перицеллюлярный отек и капиллярное полнокровие, до грубых изменений через 12 и 24 часа, таких как очаги некроза в мозг, печень, почки, легкие и сердце).

В клинических исследованиях у 100 больных с острыми хирургическими заболеваниями органов брюшной полости (острая кишечная непроходимость, острый панкреатит и холецистит) оценивали уровни микробных транслокационных маркеров. При этом выявлена ​​корреляция между уровнем sCD14-ST и повышенным внутрибрюшным давлением как до операции (r=0,199; р=0,047) и через 24 часа после него (r=0,246; р=0,014). Также уровни sCD14-ST повышались в зависимости от степени внутрибрюшной гипертензии, достигая максимальных значений при 4-й ее степени. Длительное сохранение повышенного внутрибрюшного давления у больных с острой хирургической патологией способствует прогрессированию мультисистемной недостаточности и развитию абдоминального сепсиса.

Проводится клиническая оценка влияния маркеров транслокации кишечной микрофлоры на развитие генерализованных воспалительных осложнений у больных колоректальным раком. В результате исследования установлено, что уровень БНС у больных колоректальным раком динамически снижается на 3-и сутки послеоперационного периода. Максимальное снижение концентрации БНС, наблюдаемое на 3-е сутки после операции, позволяет прогнозировать развитие синдрома системной воспалительной реакции и полиорганной дисфункции. Уровень sCD14-ST у больных, перенесших хирургическое лечение по поводу колоректального рака, в свою очередь, существенно повышался при осложнениях кишечной непроходимости. Установлена ​​прямая связь между повышением уровня этого показателя перед операцией и вероятностью развития тяжелых осложнений, таких как полиорганная дисфункция, системная воспалительная реакция и другие инфекционно-воспалительные осложнения. Предыдущие исследования нашей исследовательской группы по этой теме позволили предположить наличие связи между прогностической значимостью маркеров микробной транслокации и внутрибрюшного давления в когорте пациентов с полиорганной дисфункцией.

4. Методы исследования и этические вопросы. Тип проводимого исследования – фундаментальное. Дизайн исследования соответствует принципам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации и одобрен Местной комиссией по биоэтике НАО КМУ (протокол № 2 от 11 октября 2022 г., присвоен номер № 12). Клинические базы г. Караганды, где будет взят биологический материал: Многопрофильная больница №1, Областная клиническая больница, Клиника Медицинского университета. Лабораторные исследования будут проводиться на базе Научно-исследовательской лаборатории Института наук о жизни НАО КМУ.

Основные научные гипотезы проекта:

1. Уровень маркеров транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки в сыворотке крови коррелирует с уровнем внутрибрюшного давления независимо от генеза внутрибрюшной гипертензии.
2. Критические уровни маркеров транслокации кишечной микрофлоры и биомаркеров повреждения кишечной стенки могут быть использованы для прогнозирования неблагоприятного исхода при синдроме полиорганной дисфункции.
3. Выявленный критический уровень внутрибрюшного давления является дополнительным прогностическим признаком в оценке течения синдрома полиорганной дисфункции.

Материал исследования. Планируется изучить биомаркеры бактериальной транслокации (sCD14-ST, LBP), биомаркеры повреждения кишечной стенки (I-FABP, REG3α и зонулин) в сыворотке крови и измерить внутрибрюшное давление у 180 больных с синдромом полиорганной дисфункции.

Затем больных разделят в зависимости от исхода на группы с летальным исходом и без него.

Критерии включения: пациенты с синдромом полиорганной дисфункции различного генеза, старше 18 лет.

Критерии исключения: возраст до 18 лет, беременные женщины, больные ВИЧ-инфекцией. Синдром полиорганной недостаточности будет устанавливаться по шкалам MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) и SOFA (Sequential Organ Assessment Assessment).

Для выявления биомаркеров микробной транслокации в сыворотке крови у больных будут проводить забор венозной крови трижды: при выявлении признаков полиорганной дисфункции, а также на 3-й и 7-й день ее развития. Сывороточные sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α и зонулин будут определять методом ИФА на роботизированной ИФА-системе EVOLIS с использованием коммерческих наборов для каждого из исследуемых маркеров.

Измерение внутрибрюшного давления у пациентов с синдромом полиорганной дисфункции будет проводиться через уретральный катетер с помощью портативного электронного прибора «ИЛПМ-500/75» (инвазивный прибор низкого давления) производства ООО «Тритон-Электроникс», г. Екатеринбург. , РФ.

Методика измерения внутрибрюшного давления: в предварительно опорожненный мочевой пузырь через катетер Фолея с надутым баллоном с помощью шприца без иглы вводят 50 мл теплого стерильного изотонического раствора натрия хлорида. К измерительному устройству прикрепляют уретральный катетер. При закрытом клапане уретрального катетера устанавливают нулевое значение, после чего клапан катетера открывают и регистрируют внутрибрюшное давление по показанию на дисплее аппарата. Обработка полученных результатов статистическими методами. будет осуществляться с помощью программы IBM «SPSS Статистика v.23.0» с расчетом по каждому показателю медианы (Me), стандартного отклонения (SD), нижнего и верхнего квартилей (Q25-Q75), а также доли и частоты возникновения качественных признаков. Будут использоваться непараметрические критерии Уилкоксона и Манна-Уитни для количественных переменных, а также критерий 2 квадратов и точный критерий Фишера для качественных переменных. Для выявления взаимосвязей будет использован коэффициент корреляции Спирмена, а количественный эквивалент близости связи изучаемых признаков с исходами полиорганной дисфункции будет определен путем расчета отношения шансов (ОШ). Пороговые уровни биомаркеров для прогнозирования течения заболевания и возникновения осложнений будут рассчитываться с помощью ROC-анализа, а построения математических моделей - с помощью уравнения регрессии. При этом α=0,05, 1-β=80%, значимость результатов находится при р<0,05.

Риски и их решения:

1. При росте цен на необходимые реагенты и материалы из-за постоянного изменения курса валют большая часть закупок будет осуществлена ​​в 1-й год реализации проекта. Сокращение количества проводимых исследований при сохранении статистической значимости без существенных потерь для проекта.
2. При изменении места и сроков проведения конгрессов и конференций с изменением командировочных расходов произойдет изменение количества командировочных.

Этические вопросы. Участники данного проекта обязуются соблюдать принципы научной этики, стандарты интеллектуальной честности, недопущение фабрикации или фальсификации данных, использования плагиата, ложного соавторства. Дизайн исследования соответствует принципам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации.

Включение в исследование будет осуществляться только после получения письменного информированного согласия пациента. Информированное согласие пациента на исследование было составлено в соответствии с рекомендациями Местной комиссии по биоэтике НАО КМУ. Перед каждым опросом участникам будут разъяснены цель и задачи опроса, а также порядок его проведения. В соответствии с принципами надлежащей клинической практики пациенты, потенциально имеющие право на участие в исследовании, будут проинформированы о своей возможности отказаться от участия на любом этапе исследования. Кроме того, одним из критериев исключения будет нарушение или ограничение вменяемости и дееспособности пациента. Сбор и хранение информации об исследовании будет осуществляться в письменном и электронном виде с использованием программ «Статистика», Excel, а также на физических носителях в журнале регистрации. Доступ к базе данных участников исследования будет предоставлен только руководителю и исполнителям Проекта. Конфиденциальность данных будет защищена путем шифрования персональных данных субъекта с помощью цифрового идентификационного номера.

Публикация результатов исследования в рамках Проекта будет производиться с обязательной ссылкой на источник финансирования с указанием регистрационного номера проекта. Для дальнейшего распространения и популяризации научных результатов исследования на сайте НАО «Карагандинский медицинский университет» будет разработана веб-страница с описанием основных данных о Проекте, с регулярным обновлением контента. Также планируется распространение результатов Проекта в социальных сетях.

Все результаты исследований, тексты докладов будут проверены научной группой в лицензированных системах антиплагиата. При подтверждении связи полиорганной дисфункции с уровнем биологических маркеров и уровнем внутрибрюшного давления планируется получение сертификатов интеллектуальной собственности в Национальном институте интеллектуальной собственности и включение в государственный реестр прав на объекты. защищено авторским правом. Авторские права будут разделены между членами исследовательской группы в зависимости от их вклада.