Enkeldosadministrering av Alpha-1 Anti-Trypsin för att lindra organskador hos patienter som genomgår hjärtkirurgi

3 Bakgrund Användningen av kardiopulmonell bypass (CPB) under hjärtkirurgi framkallar generaliserat icke-specifikt systemiskt inflammatoriskt svarssyndrom (SIRS) och efterföljande aktivering av cytokin-, komplement- och koagulationsfibrinolytiska kaskader (1). Hos cirka 11% av patienterna kan SIRS försämras till allvarlig multiorgansvikt (MOF) vilket resulterar i en dödlighet på 40-98%.

Inflammatorisk modulering genom intraoperativ administrering av antiinflammatoriska substanser har förespråkats för att dämpa effekterna av SIRS. Försök har därefter fokuserat på aprotinin som hämmar proteaser som är nyckelmediatorer i komplement-, koagulations- och fibrinolytiska systemet. Besläktade antiinflammatoriska egenskaper hos aprotinin inkluderar hämning av blodplättar, neutrofiler och kallikreinaktivering. Minskning av blodförlust och minskat behov av allogena blodtransfusioner har föreslagits som ytterligare mekanismer genom vilka aprotinin begränsar det inflammatoriska svaret (2). Användningen av aprotinin under hjärtkirurgi avbröts dock efter alarmerande resultat i form av högre frekvens av bypass-transplantatocklusion och totalt sämre postoperativt resultat.

AAT-1 verkningsmekanism:

I likhet med aprotinin är α1-Antitrypsin (AAT) en 52 kDa cirkulerande serinproteashämmare klassificerad som ett SERPIN-protein. Förutom dess förmåga att hämma serinproteaser tyder ackumulerande data på att AAT-1 har oberoende antiinflammatoriska och vävnadsskyddande effekter (3). AAT-1 modifierar dendritiska cellmognad och främjar regulatorisk T-cellsdifferentiering, inducerar interleukin (IL)-1-receptorantagonist och IL-10-frisättning, skyddar olika celltyper från celldöd, hämmar kaspas-1 och -3-aktiviteter och hämmar IL- 1 produktion och verksamhet (4). I motsats till klassiska immunsuppressiva medel tillåter AAT-1 oförhindrade isolerade T-lymfocytsvar (5). Dessa effekter har bekräftats upprepade gånger.

Till skillnad från aprotinin produceras AAT-1 från human plasma och har inte starka prokoagulerande egenskaper.

AAT-1 i olika kliniska miljöer:

Cirkulerande AAT-1-nivåer ökar med 4 gånger under akutfassvar (3). Patienter med låga cirkulerande nivåer av AAT-1 löper ökad risk för lung-, lever- och pankreas destruktiva sjukdomar, särskilt emfysem (3). Prekliniska och kliniska studier har visat att AAT-1-behandling för icke-brist individer är säker och kan modifiera sjukdomsprogression vid typ 1 och typ 2 diabetes, akut hjärtinfarkt, reumatoid artrit, inflammatorisk tarmsjukdom, cystisk fibros, transplantatavstötning, transplantat kontra värdsjukdom och multipel skleros (6-17, 32,33,37,38). AAT-1-behandling har därefter avancerat från ersättningsterapi till potentiell behandling för ett brett spektrum av inflammatoriska och immunmedierade sjukdomar. AAT-1 verkar också vara antibakteriellt och en hämmare av virusinfektioner, såsom influensa och humant immunbristvirus (HIV) (18).

Human farmakokinetiska data:

Hos patienter med AAT-1-brist bibehåller intravenös administrering av AAT-1 i en dos på 60 mg per kg kroppsvikt plasmanivåer som liknar akutfassvar omedelbart efter administrering och bibehåller en lämplig nivå av serum-AAT över skyddströskeln (50 mg) /dl) en vecka efteråt (39).

Rational för AAT-1-dosering:

Baserat på tidigare studier och klinisk praxis är administrering av multipel intravenös dosering på 60 mg per kg kroppsvikt av AAT-1 säker och är associerad med låg förekomst av godartade biverkningar.

Härledd från farmakokinetiska studier (39), liknar AAT-1-plasmanivåer omedelbart efter administrering av denna externa dos akut fassvar. En 30 % minskning av AAT-1 plasmanivåer förväntas med gradvis återgång till preoperativa nivåer efter avslutad CPB (40).

Risk/nytta med studien:

Rollen för AAT-1 för att mildra inflammatorisk respons har fastställts. CPB är en potent stimulator av inflammatoriska kaskader och associerad med blödningsdiateser, koagulationsavvikelser, vilket kan leda till organdysfunktion. Till dags dato har administreringen av AAT-1 hos patienter som genomgår hjärtkirurgi med CPB inte undersökts. Det kan postuleras att inneboende AAT-1-effekter kan kompensera för skadliga CPB-effekter. Detta kan kliniskt resultera i förbättrat bevarande av organfunktionen, minskad postoperativ blödning och minskad sjukhusvistelse. Fördelarna med andra proteashämmare i motsvarande inställningar har nyligen visats (41-43).

Som nämnts ovan anses administrering av AAT-1 i olika kliniska miljöer vara säker med låg frekvens av biverkningar (se avsnitt 6.1 - potentiella risker).

4 Metoder 4.1 Primärt mål

1. Att utvärdera effektiviteten och säkerheten av preoperativ AAT-1 administrering hos patienter som genomgår CABG med CPB.
2. Postoperativ blodförlust och organfunktion kommer att bedömas.

Hittills finns inga uppgifter om AAT-1-effekter i inställningarna för CPB. De primära målen för denna studie är att utvärdera antiinflammatoriska effekter, organfunktionsbevarande (1-2) och postoperativ blodförlustreduktion efter AAT-1 administrering hos patienter som genomgår hjärtkirurgi med CPB.

4.2 Fastställande av studiebehörighet 4.2.1 Inklusionskriterier

1. Manliga/kvinnliga patienter 40-70 år.
2. Kandidater för isolerad CABG med CPB.
3. Beräknad logistisk Euroscore-riskstratifiering på 5 % eller mindre.
4. Undertecknat patientens skriftliga informerade samtycke.

4.2.2 Uteslutningskriterier

Samexisterande villkor inklusive:

10. Koagulationsavvikelser 11. Allvarlig lungsjukdom definierad av blodsyremättnad på 90 % eller mindre eller FEV1 på mindre än 60 % av förutspått.

12. Njurdysfunktion definieras som serumkreatininnivåer högre eller lika med 1,8 mg%, 13. Onormala leverfunktionstester 14. Okontrollerad diabetes mellitus, 15. Allvarlig perifer kärlsjukdom 16. Tidigare cerebrovaskulär neurologisk händelse. 17. Onormal funktion av vänster eller höger kammare. 18. Behandling med warfarin eller tienopyridin klass av trombocythämmande medel. 4.2.3 Kriterier för tillbakadragande Patienter kommer att förbehålla sig rätten att dra sig ur studien när som helst under behandlingen utan fördomar.

Om det är medicinskt indicerat har huvudutredaren eller kirurgen rätt att avbryta patientregistreringen i vilket skede som helst av studien.

Avbrytande (underlåtenhet att slutföra studien) kommer att dokumenteras. Orsaken till avbrottet kommer att registreras.

Potentiella orsaker som kan leda till utsättning inkluderar:

• Biverkningar
• Protokollbrott
• Patienten drog tillbaka samtycke
• Administrativa problem 4.3 Registrering Innan utredaren deltar i denna studie kommer utredaren att erhålla skriftligt lämpligt godkännande av protokollet och informerat samtycke från Etikkommittén (EC) och andra lokala tillsynsorganisationer. Det godkända samtyckesformuläret kommer tydligt att spegla EG-godkännandedatumet.

Underlåtenhet att erhålla ett undertecknat och handdaterat informerat samtycke före proceduren utgör ett brott mot protokollet och rapporteras därefter till EU.

4.4 Patientscreening Patienter som redan har schemalagts för isolerad CABG-operation kommer att tilltalas av en medlem av forskargruppen under den preoperativa vänteperioden (antingen på avdelningen för hjärt-thoraxkirurgi, avdelningen för kardiologi eller avdelningen för invärtesmedicin). Målet med studien, förfarandet och incitamentet kommer att förklaras av en forskningsanställd för varje potentiell deltagare. Samtyckande personer kommer att uppmanas att ge skriftligt samtycke.

4.4.1 Randomisering Studiedeltagarna kommer att randomiseras till att få antingen engångsdos AAT-1 60 mg per kg eller placebo.

4.4.2 Läkemedelsadministration: Beredning och dosering av AAT-1 kommer att utföras av en oblindad farmaceut. Läkemedlet kommer att spädas ut precis före administrering. Placebolösningen kommer att bestå av humant albumin som liknar färgen och konsistensen av AAT-1-lösningen. Läkemedlet kommer att ges 3-5 timmar före operation (hudsnitt). Administreringshastigheten för läkemedlet kommer inte att överstiga 0,04 ml per kg per minut (ungefär 60-80 minuter). Vitala tecken inklusive blodtryck, puls och kroppstemperatur kommer att övervakas på motsvarande sätt.

Patienterna, forskningspersonalen, laboratoriepersonalen och dataanalytiker kommer att förbli blinda för behandlingens identitet från tidpunkten för randomiseringen och tills databasen låses. Avblindning av data kommer att påbörjas i händelse av patientens nödsituation.

En randomiseringslista kommer att tas fram av farmaceuten, men kommer att vara säker och konfidentiell fram till tidpunkten för avblindning.

4.4.3 Kirurgisk teknik I enlighet med vår rutinpolicy kommer fentanylcitrat (20-50mcg/kg), midazolam (2-3mg) och isofluran (0,5-2%) att användas för induktion och underhåll av anestesi.

Standard median sternotomi kommer att följas av anskaffning av ledningarna. Heparinladdningsdos kommer att administreras för att uppnå en kaolinaktiverad koagulationstid (ACT). Stigande aorta - höger förmakskanylering kommer att utföras för att inleda CPB och ACT kommer att övervakas vid 480 sekunder eller mer. Standard centrifugalpump och en membranoxygenator kommer att användas för extrakorporeal cirkulation (kardiopulmonell bypass). Kompatibel med standardtekniken, systemisk aktiv kylning kommer att undvikas och patientens kärntemperatur kommer att ligga kvar mellan 32 och 37˚C. Distala anastomoser kommer att utföras under en korsklämma av aorta och blodkardioplegistopp. Proximala anastomoser kommer att utföras under aorta cross-clamp. Kall (10˚C) blodkardioplegisk lösning kommer att levereras i förhållandet 4:1. Kardioplegi kommer att levereras antegrad via aortaroten med eller utan ytterligare retrograd administrering via sinus coronary. Efter kardioplegisk induktion (10 ml / kg) kommer intermittenta doser (300 - 500 ml) att administreras efter avslutad distal anastomos. Heparin kommer att vändas med protaminsulfat i ett förhållande av 1:1 efter avvänjning från CPB.

4.4.4 Datainsamling Preoperativa data: Demografiska, morfologiska och kliniska deskriptorer inklusive ålder, kön, body mass index (BMI), kroppsyta (BSA) samsjuklighet, Euroscore risk-stratifiering, medicinering, etc. kommer att registreras. Preoperativ laboratorieanalys kommer att inkludera fullständigt blodvärde, koagulationsprofil, serumkreatininnivåer och kreatininclearance, leverfunktionstest och arteriellt blodgastest och serologi för HIV, HCV, HBC. Förenligt med vår rutinpolicy kommer alla patienter att genomgå preoperativ ekokardiografi, kranskärlsangiografi, lungröntgen, lungfunktionstester (spirometri) och duplexstudie av halspulsådern.

Studiedeltagare kommer att tilldelas att genomgå preoperativ hjärn-MRT; omfattas av protokollet som beskrivs nedan.

Intraoperativ: Typen av operation kommer att klassificeras. Följande data kommer att registreras: heparindos som ges innan bypass-initiering; aktiverad koagulationstid (ACT) räknas under operationen (före, under och efter CPB); operativ tid, korsklämtid och CPB-tid; antal försök att avvänja från CPB, typ av inotroper och dosering som användes under avvänjning från CPB; användning av blodprodukter under operationen. Allergiska reaktioner eller biverkningar som observerats av kirurgen eller anestesiologen kommer att dokumenteras. Den enskilde kirurgens intryck av blödningstendens kommer att registreras.

Postoperativ organfunktion och utvärdering av blodförlust:

Förekomsten och omfattningen av systemiskt inflammatoriskt svar och organdysfunktion kommer att registreras och kvantifieras av laboratoriemarkörer. Relaterade laboratoriemarkörer kommer att övervakas dagligen under återhämtningsperioden (på intensivvårdsavdelningen och på avdelningen). Följande organ och motsvarande markörer kommer att övervakas:

Lungfunktion: Lungfunktionen kommer att utvärderas genom uppmätt total mekanisk ventilationstid, toppinandningstryck (PIP), platåtryck, fysiologiskt dödutrymme och statisk och dynamisk lungkompliance. Bronkoalveolär sköljning (BAL) kommer att utföras 3 timmar efter operationen (medan patienten är sövd och intuberad) och extraherad vätska kommer att analyseras för inflammatoriska markörer. A-a DO2-beräkning [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0,8) - (paO2)] kommer att mätas dagligen.

Fullständigt lungfunktionstest kommer att utföras före och 4 dagar efter operationen. Röntgenbilder av bröstet kommer att utvärderas och kvantifieras av en oberoende radiolog för förekomsten av atelektas, lungödem eller pleurala förändringar.

Njurfunktion: Dagliga mätningar av urinproduktion, serumkreatininnivåer, kreatininclearance och urinalbuminnivåer. Markörer för akut njurskada (AKI) kommer att tas på intensivvårdsavdelningen.

Bedömning av hjärnskada: Graden av förolämpning mot hjärnan kommer att mätas med plasma S-100 proteinnivåer. Bedömning av skada på blod-hjärnbarriären (BBB) ​​kommer att utföras med magnetisk resonanstomografi (MRT) modalitet (se teknikprotokoll nedan).

Leverfunktion: Dagliga mätningar av serumnivåer av leverenzymer. Hjärtfunktion: Övervakning av hjärtens enzymnivåer; behov och omfattning av erforderlig inotrop behandling; förekomst av syndrom med lågt hjärtminutvolym (definierat som systoliskt blodtryck på 90 mmHg eller mindre kopplat med centralt venöst tryck (CVP) på 15 mmHg eller mer) och förekomst av hjärtarytmier. Transthorax ekokardiografiundersökning kommer att utföras på postoperativ dag 5 och bedömas av en oberoende kardiolog.

Blodförlust: Operativ och postoperativ blodförlust kommer att övervakas såväl som dagliga hemoglobinnivåer. Dagliga trombocyträkningar och tromboelastogram kommer att utföras. Fördelningen av blodprodukter och totalt administrerat kommer att registreras dagligen. Postoperativa CRP-nivåer kommer att utvärderas dagligen.

Blodprovtagning och laboratorieanalysmetoder för cytokinnivåer:

Tio ml helblodsvenösa EDTA-prover kommer att samlas in från radialartärkatetern vid fem angivna tillfällen: före induktion av anestesi, 30 minuter efter aortakorsklämmans positionering och 3, 6 och 9 timmar efter aortakorsklämmans placering. Blodproverna kommer därefter att centrifugeras vid 4 °C i 15 minuter och serumet förvaras vid -70 °C. Proverna kommer att analyseras för följande markörer: Polimorfonukleärt neutrofilt elastas (PMNE), Interleukin-1α (IL-1α), Interleukin-1ß (IL-1ß), Interleukin-2 (IL-2), Interleukin-4 (IL-4) Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Interleukin-10 (IL-10), Interferon-y (IFN-y), Tumörnekrosfaktor-a (TNF-a), Vaskulär Endothelial Growth Factor (VEGF), Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1) och Endothelial Growth Factor (EGF).

Dagliga blodprover kommer att tas postoperativt för trombocytantal, njurfunktion, leverfunktion, CRP-nivåer S-100-protein och troponin.

Tidiga postoperativa biverkningar kommer att dokumenteras. Dessa inkluderar 30-dagars mortalitet, nya neurologiska händelser, hjärtinfarkt, njurdysfunktion, behov av omforskning för blödning och djup sternala sårinfektion.

Bedömning av blod-hjärnbarriären (BBB) ​​med MRT Den avbildningsmodalitet som används för BBB-bedömning kommer att vara MRT-skanner (Philips 3T eller General Electric 1.5T). Undersökningsformatet kommer att inkludera 24 cm FOV, 35 sammanhängande interfolierade skivor, 3,5-4 mm tjocka och samlokaliserade över serier. Spårviktade DWI-bilder kommer att erhållas vid b=1000 från en DTI-sekvens med 13-15 riktningar med en upplösning i planet på 2,5×2,5 mm och TR/TE=10s/58ms vid 3T eller TR/TE=10s/72ms vid 1,5T. T2-FLAIR-bilder kommer att erhållas med en upplösning i planet på 0,94×0,94 mm, TR/TE=9000/120 ms och TI=2600 ms vid 3T eller TR/TE=9000/140 ms och TI=2200 ms vid 1,5T. (25)