Alpha-1 抗胰蛋白酶的单剂量给药用于改善心脏手术患者的器官损伤

3 背景 在心脏手术期间使用体外循环 (CPB) 会引发全身性非特异性全身炎症反应综合征 (SIRS) 以及随后的细胞因子、补体和凝血-纤维蛋白溶解级联反应的激活 (1)。 在大约 11% 的患者中，SIRS 可能恶化为严重的多器官衰竭 (MOF)，导致 40-98% 的死亡率。

已经提倡通过术中给予抗炎物质来调节炎症以减弱 SIRS 的影响。 随后的尝试集中于抑制作为补体、凝血和纤维蛋白溶解系统中的关键介质的蛋白酶的抑肽酶。 抑肽酶的相关抗炎特性包括抑制血小板、中性粒细胞和激肽释放酶激活。 减少失血和减少同种异体输血的需要已被提议作为抑肽酶限制炎症反应的附加机制 (2)。 然而，在旁路移植物闭塞率较高和总体术后结果较差方面出现令人震惊的结果后，在心脏手术期间使用抑肽酶已停止使用。

AAT-1作用机制：

与抑肽酶类似，α1-抗胰蛋白酶 (AAT) 是一种 52-kDa 循环丝氨酸蛋白酶抑制剂，归类为 SERPIN 蛋白。 除了抑制丝氨酸蛋白酶的能力外，越来越多的数据表明 AAT-1 具有独立的抗炎和组织保护作用 (3)。 AAT-1 修饰树突状细胞成熟并促进调节性 T 细胞分化，诱导白细胞介素 (IL)-1 受体拮抗剂和 IL-10 释放，保护各种细胞免于细胞死亡，抑制 caspases-1 和 -3 活性并抑制 IL- 1 生产和活动（4）。 与经典免疫抑制剂相反，AAT-1 允许独立的 T 淋巴细胞反应不受阻碍 (5)。这些作用已被反复证实。

与抑肽酶不同，AAT-1 由人血浆产生，不具有强促凝血特性。

不同临床环境中的 AAT-1：

在急性期反应期间，循环 AAT-1 水平增加 4 倍 (3)。 AAT-1 循环水平低的患者患肺、肝和胰腺破坏性疾病的风险增加，尤其是肺气肿 (3)。 临床前和临床研究表明，AAT-1 疗法对非缺陷个体是安全的，并可能改变 1 型和 2 型糖尿病、急性心肌梗塞、类风湿性关节炎、炎症性肠病、囊性纤维化、移植排斥、移植物的疾病进展对抗宿主疾病和多发性硬化症 (6-17, 32,33,37,38)。 AAT-1 治疗随后从替代疗法发展为广泛的炎症和免疫介导疾病的潜在治疗方法。 AAT-1 似乎也具有抗菌作用和病毒感染抑制剂，例如流感和人类免疫缺陷病毒 (HIV) (18)。

人体药代动力学数据：

在 AAT-1 缺乏症患者中，静脉注射 60 mg/kg 体重的 AAT-1 可在给药后立即维持类似于急性期反应的血浆水平，并保持适当的血清 AAT 水平高于保护性阈值（50 mg /dl) 一周后 (39)。

AAT-1用量的合理性：

根据之前的研究和临床实践，多次静脉注射 60 mg/kg 体重的 AAT-1 剂量是安全的，并且良性副作用的发生率较低。

源自药代动力学研究 (39)，AAT-1 血浆水平在施用该外部剂量后立即类似于急性期反应。 预计 AAT-1 血浆水平会降低 30%，并在 CPB 终止后逐渐恢复到术前水平 (40)。

研究的风险/益处：

AAT-1 在减轻炎症反应中的作用已经确定。 CPB 是炎症级联反应的有效刺激物，与出血素质、凝血异常有关，可能导致器官功能障碍。 迄今为止，尚未探索在接受 CPB 心脏手术的患者中使用 AAT-1。 可以假设固有的 AAT-1 效应可以抵消有害的 CPB 效应。 这在临床上可能会改善器官功能的保存、减少术后出血和缩短住院时间。 其他蛋白酶抑制剂在相应环境中的益处最近已得到证实 (41-43)。

如上所述，在各种临床环境中使用 AAT-1 被认为是安全的，副作用发生率低（参见第 6.1 节 - 潜在风险）。

4 方法 4.1 主要目的

1. 评估术前 AAT-1 给药对接受 CABG 联合 CPB 患者的疗效和安全性。
2. 将评估术后失血量和器官功能。

迄今为止，没有关于 CPB 设置中 AAT-1 效应的数据。 本研究的主要目标是评估接受 CPB 心脏手术的患者服用 AAT-1 后的抗炎作用、器官功能保护 (1-2) 和术后失血减少。

4.2 研究资格的确定 4.2.1 纳入标准

1. 40-70岁的男性/女性患者。
2. CPB 孤立 CABG 的候选人。
3. 计算得出的 logistic Euroscore 风险分层为 5% 或更低。
4. 签署患者的书面知情同意书。

4.2.2 排除标准

共存条件包括：

10. 凝血异常 11. 严重肺部疾病定义为血氧饱和度为 90% 或更低或 FEV1 低于预测值的 60%。

12. 肾功能障碍定义为血清肌酐水平高于或等于 1.8 mg%，13。 肝功能检查异常 14. 不受控制的糖尿病，15。 严重外周血管疾病 16. 先前的脑血管神经系统事件。 17. 左心室或右心室功能异常。 18.用华法林或噻吩并吡啶类抗血小板药物治疗。 4.2.3 退出标准 患者将保留在治疗期间随时退出研究的权利，而不会受到影响。

如果有医学指征，主要研究者或外科医生有权在研究的任何阶段停止患者入组。

中止（未能完成研究）将被记录在案。 中断的原因将被记录下来。

可能导致停药的潜在原因包括：

• 不良事件）
• 违反协议
• 患者撤回同意
• 管理问题 4.3 登记 在参与本研究之前，研究者将获得伦理委员会 (EC) 和其他当地监管机构对方案的书面适当批准和知情同意书。 批准的同意书将清楚地反映 EC 批准日期。

未能在手术前获得签署并注明日期的知情同意书构成违反协议，随后可向 EC 报告。

4.4 受试者筛选 已安排单独 CABG 手术的患者将在术前等待期间由研究团队成员处理（心胸外科、心脏病学或内科）。 研究人员将向每位潜在参与者解释研究的目标、程序和激励措施。 同意的受试者将被要求提供书面同意。

4.4.1 随机化研究参与者将随机接受单剂量 AAT-1 60 mg/kg 或安慰剂。

4.4.2 试验用药：AAT-1 的制备和给药将由不设盲的药剂师进行。 药物将在给药前被稀释。 安慰剂溶液将包含类似于 AAT-1 溶液颜色和稠度的人白蛋白。 药物将在手术（皮肤切开）前 3-5 小时给药。 药物的给药速度不会超过每公斤每分钟 0.04 毫升（约 60-80 分钟）。 生命体征包括血压、脉率和体温将被相应监测。

从随机化到数据库锁定，患者、研究人员、实验室人员和数据分析师将对治疗的身份不知情。 数据揭盲将在患者紧急情况下开始。

药剂师将生成一份随机列表，但是，在揭盲之前，该列表将受到保护和保密。

4.4.3 手术技术 与我们的常规政策一致，柠檬酸芬太尼 (20-50mcg/kg)、咪达唑仑 (2-3mg) 和异氟烷 (0.5-2%) 将用于麻醉的诱导和维持。

标准正中胸骨切开术之后将采购导管。 将施用肝素负荷剂量以实现高岭土活化凝血时间(ACT)。 升主动脉 - 将进行右心房插管以建立 CPB，并在 480 秒或更长时间监测 ACT。 标准离心泵和膜氧合器将用于体外循环（体外循环）。 与标准技术兼容，将避免全身主动冷却，患者核心温度将保持在 32 至 37˚C 之间。 远端吻合将在单一主动脉交叉钳夹和血液停搏期间进行。 近端吻合将在主动脉夹闭期间进行。 冷 (10˚C) 血液心脏停搏液将以 4:1 的比例输送。 心脏停搏液将通过主动脉根顺行递送，有或没有额外的经冠状窦逆行给药。 心脏停搏诱导 (10 ml / Kg) 后，将在完成每个远端吻合后给予间歇剂量 (300 - 500 ml)。 在脱离 CPB 后，肝素将使用硫酸鱼精蛋白以 1:1 的比例逆转。

4.4.4 数据收集 术前数据：将记录人口统计学、形态学和临床描述符，包括年龄、性别、体重指数 (BMI)、体表面积 (BSA) 合并症、Euroscore 风险分层、用药等。 术前实验室分析将包括全血细胞计数、凝血功能、血清肌酐水平和肌酐清除率、肝功能检查和动脉血气检查以及 HIV、HCV、HBC 血清学检查。 根据我们的常规政策，所有患者都将接受术前超声心动图、冠状动脉造影、胸部 X 光检查、肺功能检查（肺活量测定）和颈动脉双功检查。

研究参与者将被分配接受术前脑部 MRI；服从下面描述的协议。

术中：将对手术类型进行分类。 将记录以下数据： 旁路开始前给予的肝素剂量；操作期间（体外循环之前、期间和之后）的激活凝血时间 (ACT) 计数；手术时间、交叉钳夹时间和体外循环时间；脱离 CPB 的试验次数、正性肌力药的类型和脱离 CPB 期间使用的剂量；手术期间血液制品的使用。 将记录外科医生或麻醉师观察到的过敏反应或不良事件。 将记录个别外科医生对出血倾向的印象。

术后脏器功能及失血量评估：

全身炎症反应和器官功能障碍的发生和程度将由实验室标记物记录和量化。 康复期间（重症监护室和病房）将每天监测相关实验室指标。 将监测以下器官和相应的标志物：

肺功能：肺功能将通过测量的总机械通气时间、吸气峰压 (PIP)、平台压、生理死腔以及静态和动态肺顺应性进行评估。 支气管肺泡灌洗 (BAL) 将在手术后 3 小时进行（同时患者处于麻醉和插管状态），提取的液体将用于炎症标记物分析。 A-a DO2 计算 [AaDO2 = (713 x FiO2) - (pCO2 / 0.8) - (paO2)] 将每天测量。

术前及术后4天将进行完整的肺功能检查。 胸片将由独立的放射科医师评估和量化肺不张、肺水肿或胸膜变化的发生。

肾功能：每天测量尿量、血清肌酐水平、肌酐清除率和尿白蛋白水平。 急性肾损伤 (AKI) 标志物将在 ICU 中采样。

脑损伤评估：将通过血浆S-100蛋白水平测量对脑的损伤程度。 对血脑屏障 (BBB) 损伤的评估将通过磁共振成像 (MRI) 模式进行（参见下面的技术方案）。

肝功能：每日测量血清肝酶水平。 心脏功能：监测心肌酶水平；所需强心药治疗的需要和强度；低心输出量综合征（定义为 90 mmHg 或更低的收缩压加上 15 mmHg 或更高的中心静脉压 (CVP)）和心律失常的发生率。 经胸超声心动图检查将在术后第 5 天进行，并由独立的心脏病专家进行评估。

失血量：将监测手术和术后失血量以及每日血红蛋白水平。 将进行每日血小板计数和血栓弹力图。 将每天记录血液制品的分配和总给药量。 每天评估术后 CRP 水平。

细胞因子水平的采血和实验室分析方法：

十毫升全血静脉 EDTA 样本将在五个特定时间从桡动脉导管收集：麻醉诱导前、主动脉横钳定位后 30 分钟以及主动脉横钳定位后 3、6 和 9 小时。 随后将血液样本在 4°C 下离心 15 分钟，并将血清储存在 -70°C 下。 将分析样本的以下标记物：多形核中性粒细胞弹性蛋白酶 (PMNE)、白细胞介素 1α (IL-1α)、白细胞介素 1ß (IL-1ß)、白细胞介素 2 (IL-2)、白细胞介素 4 (IL-4) )、白细胞介素6 (IL-6)、白细胞介素8 (IL-8)、白细胞介素10 (IL-10)、干扰素-γ (IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、血管内皮生长因子 (VEGF)、单核细胞趋化蛋白 1 (MCP-1) 和内皮生长因子 (EGF)。

术后每日采集血样用于血小板计数、肾功能、肝功能、CRP 水平、S-100 蛋白和肌钙蛋白。

将记录术后早期不良事件。 这些包括 30 天死亡率、新的神经系统事件、心肌梗塞、肾功能障碍、需要重新探查出血和深部胸骨伤口感染。

通过 MRI 评估血脑屏障 (BBB) 用于 BBB 评估的成像方式将是 MRI 扫描仪（飞利浦 3T 或通用电气 1.5T）。 检查格式将包括 24 厘米 FOV、35 个连续交错切片、3.5-4 毫米厚和跨系列共定位。 将从 13-15 方向 DTI 序列在 b=1000 处获得道加权 DWI 图像，面内分辨率为 2.5×2.5mm，TR/TE=10s/58ms 在 3T 或 TR/TE=10s/72ms 在1.5吨。 将获得平面内分辨率为 0.94×0.94 的 T2-FLAIR 图像 mm，TR/TE=9000/120 ms 和 TI=2600 ms 在 3T 或 TR/TE=9000/140 ms 和 TI=2200 ms 在 1.5T。 (25)