Inflammatorisk respons och oxidativ stress vid hjärtkirurgi: Min. Invasiv vs. konventionell extrakorporeal cirkulation

Det övergripande projektets mål är att utveckla en noggrann och enkel analytisk metod(er) för kvantifiering av specificerade oxidativ stress biomarkörer i biologiska prover som kommer att ge enklare diagnos, prognos och terapeutisk design hos patienter som genomgår öppen hjärtkirurgi och en möjlig jämförelse mellan olika terapeutiska strategier för att minska oxidativ stress.

För att uppnå detta mål kommer projektet att delas in i specifika mål:

• Sortiment av specifika reaktiva oxidativa arter och utveckling av analytiska protokoll för dessa biomarkörer för oxidativ stress med hjälp av sofistikerad analysutrustning.
• Kvantifiering av specifika biomarkörer för oxidativ stress som indikatorer för oxidativ stress före och efter öppen hjärtkirurgi med användning av cardiopulmonary bypass.
• Förutsägelse av nivån av oxidativ stress med specifika biomarkörer för oxidativ stress hos patienter som genomgår hjärt-lungbypasskirurgi
• Statistisk bearbetning av erhållen data och implementering i klinisk praxis skräddarsydd den extrakorporeala cirkulationen till en enskild patient.
• Jämförelse av oxidativ stress hos patienter som genomgår öppen hjärtkirurgi med användning av två olika typer av kardiopulmonella bypass-tekniker.

Toppmoderna inom det föreslagna forskningsområdet och kartläggning av relevant litteratur. Nya studier om oxidativ stressstatus har identifierat biomarkörer som potentialen att revolutionera medicinsk vetenskap när det gäller diagnos, prognos och terapi. Biomarkörer har identifierats för olika sjukdomar och störningar, till exempel metabola störningar, hjärt-kärlsjukdomar, hjärtinfarkter, neurologiska störningar, etc. De specifika biomarkörerna kan hjälpa till att diagnostisera stressen när de prognostiska biomarkörerna undersöks för att studera progressionen eller resultatet av denna stress-sjukdomskaskad och kan förutsäga sannolikheten för att sjukdomen ska inträffa. Nyligen publicerade många författare recensioner om oxidativ stress och dess biomarkörer, såväl som deras kvantitativa bestämning, det finns också några kliniska studier, men ofta involverar dessa en typ av biomarkör. Bestämning av dessa föreningar från serum och plasma är utmanande för varje analysteknik och kräver speciella försiktighetsåtgärder i det preanalytiska skedet. På senare tid har olika kromatografiska metoder använts för att ersätta konventionella spektrofotometriska metoder. Hittills har metoder för högtrycksvätskekromatografi (HPLC), vätskekromatografi med tandemmasspektrometri (LC-MS/MS) och gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS) visat sig vara specifika och mer känsliga för de flesta oxidativ stress (OS). ) biomarkörer från biologiskt material, men det finns fortfarande ingen metod som är specifik, noggrann, känslig och kvantitativ nog för att mäta biomarkörer i biologiska prover och som kan användas i klinisk diagnostik. Eftersom identifieringen av biomarkörer är mer tillförlitlig kan fler korrelationer till vissa sjukdomar eller störningar göras, särskilt inom området hjärt- och kärlsjukdomar, där litteraturen är knapp eller obefintlig. I den här studien kommer robusta och specifika analytiska metoder för specifika OS-biomarkörer att utvecklas och valideras, vilket gör att man förstår mekanismerna och tidslinjen för OS-biomarkörnivåer efter hjärtkirurgi.

Kardiopulmonell bypass har identifierats som en oberoende faktor för systemiskt inflammatoriskt svar, vilket potentiellt leder till hemodynamisk instabilitet, multipelorgandysfunktion och olika komplikationer som resulterar i en förlängd intensivvårdsavdelning (ICU) och sjukhusvistelse. En av strategierna för att minska det inflammatoriska svaret har varit MiECC. När det gäller Minimal invasive Extra-Corporeal Technologies International Society (MiECTiS) för att karakterisera en krets som MiECC måste den inkludera en sluten krets; biologiskt inerta blodkontaktytor; reducerad fyllningsvolym; en centrifugalpump; en membranoxygenator; en värmeväxlare; ett system för kardioplegiförlossning; en venös bubbelfälla/venös luftborttagningsanordning och ett system för hantering av utgjutet blod. Flera studier har publicerats, som mäter och jämför det inflammatoriska svaret hos patienter som genomgår öppen hjärtkirurgi med antingen konventionell kardiopulmonell bypass (CCPB) eller MiECC. Nyligen genomförda studier som jämförde MiECC-gruppen med konventionella CPB visade lägre nivåer av C-reaktivt protein (CRP) och interleukin 6 och interleukin 8 i MiECC-gruppen. En studie som mätte oxidativ stressmarkörer hos patienter som genomgick kranskärlsbypassoperationer med antingen MiECC, CCPB eller utan användning av extrakorporeal krets (off-pump coronary artery bypass - OPCAB) visade statistiskt signifikant minskning av malondialdehydnivåer i MiECC och OPCAB när jämfört med CCPB, som visade lovande resultat på 30 patienter som ingick i deras studie. Även malondialdehydnivåerna toppar efter ett par timmar efter operationen, vilket gör jämförelsen av immunsvar mot MiECC eller CCPB ännu mer intressant. Genom att öka antalet blodprover, en större studiekohort och nya tekniker för malondialdehydanalys, tror forskarna att potentiella prognostiska värden kan identifieras. Under de senaste åren har isoprostan identifierats som en lovande biomarkör för lipidperoxidation. I en nyligen genomförd studie på barn med medfödda hjärtfel som genomgår hjärtkirurgi, var en snabb clearance av isoprostaner associerad med ett bättre kliniskt resultat. Inga aktuella studier som jämför resultaten av isoprostaner hos patienter som genomgår CCPB eller MiECC har hittats. Endocan, en potentiell immunoinflammatorisk markör, som återspeglar endotelial dysfunktion, skulle också kunna användas som en potentiell prognostisk markör för att identifiera grupper av patienter som skulle ha mest nytta av MiECC. Hittills har två studier som studerar kinetiken för endocan efter CCPB utförts. Att jämföra våra resultat med andra studier och lägga till MiECC till ekvationen kan visa sig vara till hjälp för framtida studier som använder endocan som en prognostisk markör.

VIKTIGHETEN AV DE FÖRVÄNTADE RESULTATEN:

Forskningsprojektet med titeln Oxidativ stress och systemiskt inflammatoriskt svar efter hjärtkirurgi: minimalt invasiv extrakorporeal cirkulation vs. konventionell extrakorporeal cirkulation kommer effektivt att bidra till förbättringen av livskvaliteten eftersom dess fokus kommer att ligga på detektering av specifika OS-biomarkörer och förståelse av mekanismerna och tidslinje för OS-biomarkörnivåer efter hjärtkirurgi. Såvitt utredarna vet kommer detta att vara den första sådan heltäckande studien som kommer att inkludera flera biomarkörer i förutsägelsen av nivån av oxidativ stress hos patienter som genomgår hjärt- och lungbypassoperationer med arresterat hjärta och jämför två typer av kardiopulmonella bypasskretsar. För att fastställa denna förutsägelse kommer OS-biomarkörer att kvantifieras med hjälp av olika kromatografiska metoder tillsammans med masspektrometri för selektiv och effektiv bestämning av dessa biomarkörer. Utvecklade och validerade analysmetoder kommer att vara robusta och effektiva för metodöverföring i en klinisk miljö. Erhållna data kommer att bearbetas statistiskt och implementeras i klinisk praxis skräddarsydd för den extrakorporeala cirkulationen hos enskild patient.