Korrelation mellan intraabdominalt tryck, biomarkörer för bakteriell translokation och tarmväggsskada vid multipelorgandysfunktionssyndrom.

Syftet med projektet är att utvärdera effekten av intraabdominal hypertoni, biomarkörer för bakteriell translokation och biomarkörer för tarmväggsskada på sjukdomens förlopp och utfall hos patienter med multipelorgandysfunktion.

Idag anses translokationen av tarmmikrofloran vara en av nyckelmekanismerna för ett förbättrat systemiskt inflammatoriskt svar som leder till dysfunktion av flera organ. På intensivvårdsavdelningen utvecklas förändringar i olika kroppssystem hos patienter i allvarligt tillstånd, inklusive immunsystemet reagerar med produktionen av endogena pro-inflammatoriska mediatorer, och på grund av mikrocirkulationsstörningar, ischemi och hypoxi i tarmväggen, förvärrad av en ökning av det intraabdominala trycket, dess permeabilitet ökar, dess barriärfunktion försämras. Som ett resultat penetrerar bakterier och/eller deras endotoxiner den skadade tarmbarriären och förstärker ytterligare immunsvaret, vilket blir systemiskt och i slutändan leder till dysfunktion av flera organ. När de beskrivna processerna inträffar blir bedömningen av splanchniskt blodflöde särskilt relevant.

sCD14-ST (prezepsin) och LBP (lipopolysackaridbindande protein) studeras som biomarkörer för bakteriell translokation, och I-FABP (intestinalt fettsyrabindande protein), REG3α (regenererande protein-3α från öar) och Zonulin (zonulin) ) studeras som biomarkörer för tarmväggsskada.

Interaktionen mellan makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglykaner av grampositiva och lipopolysackarider i väggarna hos gramnegativa bakterier leder till produktionen av sCD14-ST. Presepsin är en biomarkör för den tidiga fasen av sepsis och en prediktor för utfall hos septiska patienter.

LBP ökar sensibiliseringen av receptorer av celler i immunsystemet: makrofager, monocyter, neutrofiler till bakteriell lipopolysackarid, vilket leder till aktivering av immunsvaret genom att frigöra pro-inflammatoriska mediatorer. LBP verkar vara en effektiv biomarkör för bakteriell translokation och utveckling av septiska komplikationer.

I-FABP är ett protein som finns på villi av mogna enterocyter. En ökning av nivån av I-FABP i blodserumet är förknippad med en kränkning av tarmväggens permeabilitet, vilket har bevisats i ett antal studier.

Paneth-celler utsöndrar det antimikrobiella proteinet REG3α i tarmen, och vid skada på tarmväggen flyttas det in i blodomloppet. Detta protein är en pålitlig biomarkör för skada på tarmväggen.

Zonulin är ett protein som spelar en betydande roll i tarmväggens permeabilitet. Det öppnar de intracellulära täta förbindelserna mellan cellerna i tolvfingertarmen och tunntarmen, vilket leder till en ökning av tarmväggens permeabilitet. Därför är serumzonulin en markör för dysfunktion och ökad permeabilitet hos tarmbarriären.

I publikationsdatabaserna (Scopus, Web of Science) fanns det inga artiklar om studien av sambandet mellan nivån av biomarkörer för tarmtranslokation, nivån av biomarkörer för tarmväggsskada och nivån av intraabdominalt tryck hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom. Denna studie kommer att möjliggöra en mer djupgående studie av patogenesen av translokation av tarmmikroflora hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom, och kommer också att möjliggöra användning av de erhållna resultaten för att förutsäga förloppet av detta tillstånd.

Inom ramen för detta projekt kommer för första gången nivåerna av biomarkörer för translokation av tarmmikroflora, biomarkörer för tarmväggsskada och intraabdominalt tryck hos patienter som diagnostiserats med multipelorgandysfunktionssyndrom att studeras. Detektion av blodserumbiomarkörer sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α och Zonulin kommer att utföras genom enzymimmunanalys. Nivån på det intraabdominala trycket kommer att mätas med metoden för tonometri i urinblåsan genom en urinrörskateter med hjälp av en bärbar invasiv lågtrycksmätare (IIND - 500/75) av Triton-Electronics LLC.

De förväntade vetenskapliga resultaten av att studera förhållandet mellan intraabdominalt tryck, fenomenet translokation av tarmmikroflora till den systemiska cirkulationen med patogenesen och dynamiken i utvecklingen av multipelorgandysfunktionssyndrom kommer att ha en inverkan på den ytterligare förbättringen av behandlingstaktiken av denna patologi. Innovativa metoder för att diagnostisera fenomenet translokation av tarmmikroflora kommer att ha en positiv effekt på utvecklingen av laboratoriediagnostik och vetenskap i Kazakstan.

Avslöjande av samband mellan translokationsbiomarkörer för tarmmikroflora, biomarkörer för skada på tarmväggen och förändringar i det intraabdominala trycket kommer att möjliggöra en mer djupgående studie av de patogenetiska mekanismerna i utvecklingen och förloppet av multipelorgandysfunktionssyndromet, beroende på dess tillkomst. , vilket gör det möjligt att använda de erhållna resultaten för att förutsäga resultatet av detta syndrom.

2.2. Syftet med projektet är att utvärdera effekten av intraabdominal hypertoni, biomarkörer för bakteriell translokation och biomarkörer för tarmväggsskada på sjukdomens förlopp och utfall hos patienter med multipelorgandysfunktion.

2.3. Projektmål:

1. Att utvärdera indikatorerna för biomarkörer för translokation av tarmmikrofloran och biomarkörer för tarmväggsskada i den systemiska cirkulationen under utvecklingen och förloppet av syndromet med multipel organdysfunktion. Baserat på de erhållna kritiska nivåerna av markörer för translokation av tarmmikrofloran och markörer för tarmväggsskada, kommer det att vara möjligt att förutsäga ogynnsamma utfall hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom.
2. Att identifiera skillnader i nivån av markörer för bakteriell translokation av tarmmikrofloran och nivån av markörer för tarmväggsskada hos patienter med intraabdominal hypertoni. Hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom korrelerar nivåerna av biomarkörer för bakteriell translokation av tarmmikrofloran och biomarkörer för tarmväggsskada i blodserumet med intraabdominala tryckindikatorer, oavsett etiologin för intraabdominal hypertoni.
3. Bedöma effekten av nivån av intraabdominalt tryck på utvecklingen och förloppet av syndromet med multipel organ dysfunktion. För att bedöma förloppet av syndromet med multipel organdysfunktion är en ytterligare prognostisk markör bestämningen av den kritiska nivån av intraabdominalt tryck.
4. Bestäm de kritiska nivåerna av biomarkörer för translokation av tarmmikroflora och biomarkörer för tarmväggsskada för att förutsäga resultatet av sjukdomar som åtföljs av utvecklingen av multipelorgandysfunktionssyndrom. De erhållna kritiska nivåerna av biomarkörer för translokation av tarmmikrofloran och biomarkörer för tarmväggsskada kommer att vara signifikanta indikatorer i syndromet med multipelorgandysfunktion för att förutsäga ett ogynnsamt resultat.

3. Vetenskaplig nyhet och betydelse för projektet Multipelt organdysfunktionssyndrom (MODS) är en potentiellt reversibel fysiologisk störning som involverar två eller flera organsystem som inte är involverade i processen, vilket resulterar i sjukhusvistelse på intensivvårdsavdelning (ICU). MODS resulterar i längre intensivvårdsvistelser och leder i svåra fall till hög dödlighet (27%-100%).

Idag anses translokationen av tarmmikrobiotan vara en nyckelmekanism för ett förbättrat systemiskt inflammatoriskt svar som leder till dysfunktion av flera organ. Translokation av tarmmikroflora är penetrering av tarmbakterier genom tarmslemhinnan in i normalt sterila inre organ och vävnader [5]. På intensivvårdsavdelningen utvecklas förändringar i olika kroppssystem hos patienter i allvarligt tillstånd, inklusive immunsystemet reagerar med produktionen av endogena pro-inflammatoriska mediatorer, och på grund av mikrocirkulationsstörningar, ischemi och hypoxi i tarmväggen, förvärrad av en ökning av det intraabdominala trycket, dess permeabilitet ökar, dess barriärfunktion försämras. Som ett resultat penetrerar bakterier och/eller deras endotoxiner den skadade tarmbarriären och förstärker ytterligare immunsvaret, vilket blir systemiskt och i slutändan leder till dysfunktion av flera organ.

En ökning av det intraabdominala trycket påverkar diafragman, vilket ökar det intratorakala trycket och bidrar till utvecklingen av andningssvikt, ökat CVP och kiltryck, vilket resulterar i venös stas i kärlen i de nedre extremiteterna, vilket minskar hjärtminutvolymen och venöst återflöde, ökar det intrakraniella trycket och minskar det viscerala blodflödet i tarmen, lungorna, hjärtat, njurarna, hjärnan, vilket bidrar till utvecklingen av multipel organsviktssyndrom.

Utvecklingen av en systemisk inflammatorisk reaktion i kroppen, sepsis, beror på en minskning av den viscerala blodtillförseln till tarmen, vilket beror på bakteriell translokation av tarmens mikroflora till den systemiska cirkulationen, vilket leder till dysfunktion av inre organ. I detta sammanhang är det viktigt att bestämma translokationen av tarmmikrofloran, såväl som förändringar i tarmväggens permeabilitet orsakad av intraabdominal hypertoni.

I detta vetenskapliga projekt är det planerat att studera nivåerna av biomarkörer för bakteriell translokation (sCD14-ST, LBP) nivåer av biomarkörer för tarmväggsskada (I-FABP, REG3α och Zonulin) och intraabdominalt tryck hos patienter med flera organ dysfunktionssyndrom.

Interaktionen mellan makrofagmembranproteinet CD14 med peptidoglykaner av grampositiva och lipopolysackarider i väggarna hos gramnegativa bakterier leder till produktionen av sCD14-ST [11]. Presepsin är en biomarkör för den tidiga fasen av sepsis och en prediktor för utfall hos septiska patienter.

LBP ökar sensibiliseringen av receptorer av celler i immunsystemet: makrofager, monocyter, neutrofiler till bakteriell lipopolysackarid, vilket leder till aktivering av immunsvaret genom att frisätta pro-inflammatoriska mediatorer [14]. LBP verkar vara en effektiv biomarkör för bakteriell translokation och utveckling av septiska komplikationer.

I-FABP är ett protein som finns på villi av mogna enterocyter. En ökning av nivån av I-FABP i blodserumet är förknippad med en kränkning av tarmväggens permeabilitet, vilket har bevisats i ett antal studier.

Paneth-celler utsöndrar det antimikrobiella proteinet REG3α i tarmen, och vid skada på tarmväggen flyttas det in i blodomloppet. Detta protein är en pålitlig biomarkör för tarmväggsskador och bakteriell translokation.

Zonulin beskrevs första gången 2000 av Fasano et al. det är ett protein som spelar en betydande roll i tarmväggens permeabilitet. Det öppnar de intracellulära täta förbindelserna mellan cellerna i tolvfingertarmen och tunntarmen, vilket leder till en ökning av tarmväggens permeabilitet. Därför är serumzonulin en markör för dysfunktion och ökad permeabilitet hos tarmbarriären.

I publikationsdatabaserna (Scopus, Web of Science) fanns det inga artiklar om studien av sambandet mellan nivån av biomarkörer för tarmtranslokation, nivån av biomarkörer för tarmväggsskada och nivån av intraabdominalt tryck hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom. Denna studie kommer att möjliggöra en mer djupgående studie av patogenesen av translokation av tarmmikroflora hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom, och kommer också att möjliggöra användning av de erhållna resultaten för att förutsäga förloppet av detta tillstånd. De förväntade vetenskapliga resultaten av att studera förhållandet mellan intraabdominalt tryck, fenomenet translokation av tarmmikroflora till den systemiska cirkulationen med patogenesen och dynamiken i utvecklingen av multipelorgandysfunktionssyndrom kommer att ha en inverkan på den ytterligare förbättringen av behandlingstaktiken av denna patologi. Innovativa metoder för att diagnostisera fenomenet translokation av tarmmikroflora kommer att ha en positiv effekt på utvecklingen av laboratoriediagnostik och vetenskap i Kazakstan.

Vetenskaplig bakgrund om forskningsämnet. Bakteriell translokation av tarmens mikroflora har studerats av vårt forskarteam under en lång period, både i experimentella studier och i kliniska studier. Till exempel utvärderades translokationsbiomarkörer i djurmodeller (råttor) av obstruktiv, strypning av akut tarmobstruktion. Det visade sig att LBP-markören ökade till maximalt den första dagen av obstruktiv ileus med en minskning av dynamiken på den tredje dagen, på den femte dagen var nivån av LBP i obstruktiv tarmobstruktion mycket högre än i kontrollgruppen (p =0,01). Dessutom finns det ett direkt samband mellan LBP och systemiska inflammatoriska svarsmarkörer (rsp=0,434, p=0,000). Vid bedömning av ökningen av det intraabdominala trycket hos laboratorieråttor avslöjades en statistiskt signifikant ökning av sCD14-ST i blodserumet hos råttor med alla grader av intraabdominal hypertoni (p<0,01). Dessutom orsakar en ökning av det intraabdominala trycket, oavsett grad, patologiska förändringar i inre organ (från mindre patologiska förändringar efter 3 timmar, som pericellulärt ödem och kapillär överflöd, till stora förändringar efter 12 och 24 timmar, som foci av nekros i hjärna, lever, njurar, lungor och hjärtan).

I kliniska studier på 100 patienter med akuta kirurgiska sjukdomar i bukorganen (akut tarmobstruktion, akut pankreatit och kolecystit) utvärderades nivåerna av mikrobiella translokationsmarkörer. Samtidigt fann man en korrelation mellan nivån av sCD14-ST och ökat intraabdominalt tryck båda före operationen (r=0,199; p=0,047) och 24 timmar efter det (r=0,246; p=0,014). Dessutom ökade nivåerna av sCD14-ST i enlighet med graden av intraabdominal hypertoni och nådde maximala värden vid den fjärde graden av den. Långtidsupprätthållande av förhöjt intraabdominalt tryck hos patienter med akut kirurgisk patologi bidrar till utvecklingen av multisystemsvikt och utvecklingen av abdominal sepsis.

En klinisk utvärdering av effekten av translokationsmarkörer för tarmmikroflora på utvecklingen av generaliserade inflammatoriska komplikationer hos patienter med kolorektal cancer genomförs. Som ett resultat av studien fann man att nivån av LBP hos patienter med kolorektal cancer minskar dynamiskt på den 3:e dagen av den postoperativa perioden. Den maximala minskningen av koncentrationen av LBP, som observeras den 3: e dagen efter operationen, gör det möjligt att förutsäga utvecklingen av ett systemiskt inflammatoriskt svarssyndrom och multiorgandysfunktion. sCD14-ST-nivån hos patienter som fick kirurgisk behandling för kolorektal cancer ökade i sin tur signifikant vid komplikationer av tarmobstruktion. Det fanns ett direkt samband mellan en ökning av nivån av denna indikator före operation och sannolikheten för att utveckla allvarliga komplikationer, såsom dysfunktion av flera organ, systemiskt inflammatoriskt svar och andra infektiösa och inflammatoriska komplikationer. Tidigare studier av vår forskargrupp på detta ämne antydde ett samband mellan den prognostiska betydelsen av markörer för mikrobiell translokation och intra-abdominalt tryck i en kohort av patienter med multipel organ dysfunktion.

4. Forskningsmetoder och etiska frågor Den typ av forskning som bedrivs är grundforskning. Utformningen av studien överensstämmer med principerna i Helsingforsdeklarationen från World Medical Association och godkändes av den lokala kommissionen för bioetik vid NJSC KMU (protokoll nr 2 daterat 11 oktober 2022, tilldelat nummer 12). Kliniska baser i Karaganda, där biologiskt material kommer att tas: Tvärvetenskapligt sjukhus nr. 1, Regionalt kliniskt sjukhus, Kliniken vid Medical University. Laboratorieforskning kommer att utföras på grundval av forskningslaboratoriet vid Institute of Life Sciences vid NJSC KMU.

Huvudsakliga vetenskapliga hypoteser för projektet:

1. Nivån av translokationsmarkörer för tarmmikroflora och biomarkörer för skada på tarmväggen i blodserumet korrelerar med nivån av intraabdominalt tryck, oavsett uppkomsten av intraabdominal hypertoni.
2. De kritiska nivåerna av translokationsmarkörer för tarmmikroflora och biomarkörer för tarmväggsskadan kan användas för att förutsäga ett ogynnsamt utfall i multipelorgandysfunktionssyndromet.
3. Den avslöjade kritiska nivån av intraabdominalt tryck är ett ytterligare prognostiskt tecken vid bedömning av förloppet av multipelorgandysfunktionssyndromet.

Forskningsmaterial. Det är planerat att studera bakteriella translokationsbiomarkörer (sCD14-ST, LBP), biomarkörer för tarmväggsskada (I-FABP, REG3α och Zonulin) i blodserum och mäta det intraabdominala trycket hos 180 patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom.

Därefter kommer patienterna att delas in beroende på utfallet i grupper med och utan dödlig utgång.

Inklusionskriterier: patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom av olika uppkomst, över 18 år.

Uteslutningskriterier: ålder under 18 år, gravida kvinnor, patienter med HIV-infektion. Syndromet med multipel organdysfunktion kommer att fastställas enligt MODS (Multiple Organ Dysfunction Score) och SOFA (Sequential Organ Failure Assessment) skalorna.

För att upptäcka biomarkörer för mikrobiell translokation i blodserum kommer venös blodprovtagning att utföras på patienter tre gånger: när tecken på dysfunktion av flera organ upptäcks och på den 3:e och 7:e dagen av dess utveckling. Serum sCD14-ST, LBP, I-FABP, REG3α och Zonulin kommer att bestämmas med ELISA på ELISA-robotsystemet EVOLIS med användning av kommersiella kit för var och en av de studerade markörerna.

Mätning av det intraabdominala trycket kommer att utföras hos patienter med multipelorgandysfunktionssyndrom genom en urinrörskateter med hjälp av en bärbar elektronisk enhet "ILPM - 500/75" (invasiv lågtrycksmätare) tillverkad av LLC "Triton - ElectronicS", Yekaterinburg RF.

Teknik för att mäta det intraabdominala trycket: 50 ml varm steril isotonisk natriumkloridlösning injiceras i den tidigare tömda blåsan genom en Foley-kateter med en uppblåst ballong med hjälp av en spruta utan nål. Urethralkatetern är fäst vid mätanordningen. Med ventilen på urinrörskatetern stängd ställs ett nollvärde in, varefter kateterventilen öppnas och det intraabdominala trycket registreras enligt indikationen på enhetens display. Bearbetning av de erhållna resultaten med statistiska metoder kommer att utföras med hjälp av IBM "SPSS Statistics v.23.0"-programmet med beräkningen för varje indikator av median (Me), standardavvikelse (SD), nedre och övre kvartiler (Q25-Q75), samt proportion och frekvens förekomsten av kvalitativa egenskaper. De icke-parametriska Wilcoxon- och Mann-Whitney-testen för kvantitativa variabler och 2-kvadrattestet och Fishers exakta test för kvalitativa variabler kommer att användas. För att identifiera samband kommer Spearman-korrelationskoefficienten att användas, och den kvantitativa ekvivalenten av närheten mellan förhållandet mellan de studerade tecknen och resultaten av multipelorgandysfunktion kommer att bestämmas genom att beräkna oddskvoten (OR). Tröskelnivåer av biomarkörer för att förutsäga sjukdomsförloppet och förekomsten av komplikationer kommer att beräknas med hjälp av ROC-analys, och konstruktion av matematiska modeller - med hjälp av regressionsekvationen. Samtidigt, α=0,05, 1-β=80%, är signifikansen av resultaten vid p <0,05.

Risker och deras lösningar:

1. Med en ökning av priserna för nödvändiga reagenser och material på grund av den konstanta förändringen i växelkursen, kommer det mesta av köpet att genomföras under det första året av projektgenomförandet. Att minska antalet genomförda studier med bibehållen statistisk signifikans utan betydande förluster för projektet.
2. Vid ändring av plats och datum för kongresser och konferenser med ändrade resekostnader kommer det att ske förändringar i antalet affärsresenärer.

Etiska problem. Deltagarna i detta projekt förbinder sig att följa principerna för vetenskaplig etik, standarder för intellektuell ärlighet, förhindrande av tillverkning eller förfalskning av data, användning av plagiat, falskt medförfattarskap. Utformningen av studien överensstämmer med principerna i Helsingforsdeklarationen från World Medical Association.

Inkludering i studien kommer att utföras endast efter att ha erhållit skriftligt informerat samtycke från patienten. Patientens formulär för informerat samtycke för studien upprättades i enlighet med rekommendationerna från den lokala bioetikkommissionen vid NJSC KMU. Före varje undersökning kommer deltagarna att förklaras syftet med undersökningen, samt tillvägagångssättet för att genomföra den. I enlighet med principerna för god klinisk praxis kommer patienter som potentiellt är kvalificerade att delta i studien att informeras om sin förmåga att vägra att delta i vilket skede som helst av studien. Dessutom kommer ett av uteslutningskriterierna att vara en kränkning eller begränsning av patientens förnuft och förmåga. Insamling och lagring av information om studien kommer att ske i skriftligt och elektroniskt format med hjälp av "Statistik", Excel-programmen, samt på fysiska kopior i registreringsloggen. Tillgång till databasen över studiedeltagare kommer endast att ges till projektledaren och utförare. Datasekretessen kommer att skyddas genom att personens personuppgifter krypteras med ett digitalt identifikationsnummer.

Publicering av resultaten av studien inom ramen för projektet kommer att göras med en obligatorisk hänvisning till finansieringskällan, med angivande av projektets registreringsnummer. För ytterligare spridning och popularisering av de vetenskapliga resultaten av studien kommer en webbsida att utvecklas på webbplatsen för NJSC "Karaganda Medical University", med en beskrivning av grundläggande data om projektet, med regelbundna innehållsuppdateringar. Det är också planerat att distribuera resultaten av projektet i sociala nätverk.

Alla forskningsresultat, texter till rapporter kommer att kontrolleras av en vetenskaplig grupp i licensierade anti-plagiatsystem. Efter bekräftelse av förhållandet mellan multipel organdysfunktion med nivån av biologiska markörer och nivån av intraabdominalt tryck, är det planerat att erhålla intyg om immateriella rättigheter vid National Institute of Intellectual Property och införande i det statliga registret över rättigheter till föremål skyddas av upphovsrätten. Upphovsrätterna kommer att delas mellan medlemmarna i forskargruppen baserat på deras bidrag.