1. osa: Kaasaegsed neuroprotektsiooni strateegiad südamekirurgia ajal: tehnika taseme ülevaade

ali.ma@wecistanche.com

Palesa Motshabi-Chakane 1, Palesa Mogane 1, Jacob Moutlana 1, Gontse Leballo-Mothibi 1, Sithandiwe Dingezweni 1, Dineo Mpanya 2 ja Nqoba Tsabedze2,*

Kliinilise meditsiini kooli terviseteaduskonna anestesioloogia osakond,

University of the Witwatersrand, Johannesburg 2193, Lõuna-Aafrika; Palesa.Motshabi@wits.ac.za (PM-C.); moganep@gmail.com (PM); drhlamatsi@gmail.com (JM); gleballomothibi@gmail.com (GL-M.); sdingezweni@ymail.com (SD)

Terviseteaduskonna sisehaiguste osakond, kardioloogia osakond,

Kliinilise meditsiini kool, Witwatersrandi ülikool, Johannesburg 2193, Lõuna-Aafrika;

Dineo.Mpanya@wits.ac.za

Kirjavahetus: Nqoba.Tsabedze@wits.ac.za

Tsitaat: Motshabi-Chakane, P.; Mogane, P.; Moutlana, J.;

Leballo-Mothibi, G.; Dingezweni, S.; Mpanya, D.; Tsabedze, N. KaasaegneNeuroprotektsioonSüdamekirurgia strateegiad: tehnika taseme ülevaade. Int. J. Environ. Res. Rahvatervis 2021, 18, 12747. https://doi.org/10.3390/ ijerph182312747

Akadeemiline toimetaja: Paul B. Tchounwou

Cistanche tubulosa pulber on väga hea neuroprotektiivse toimega

Abstraktne: Avatud südameoperatsioon on perioperatiivses seisundis neuronite vigastuste peamine põhjus, mõnedel patsientidel tekivad tüsistused tserebrovaskulaarsete õnnetuste ja deliiriumiga. Neuroloogilised tagajärjed koormavad tohutult mõjutatud isiku, tema perekonna ja tervishoiusüsteemi psühholoogilist heaolu. Mitmed randomiseeritud kontrolluuringud (RCT) on püüdnud tuvastada terapeutilisi ja sekkumisstrateegiaid, mis vähendavad haigestumust ja suremust patsientidel, kellel esineb perioperatiivseid neuroloogilisi tüsistusi. Siiski pole endiselt üksmeelt parima strateegia osas, mis annab patsientidele paremaid tulemusi, näiteks standardiseeritudneuroprotektsioonprotokollid puuduvad paljudes anesteesiaosakondades. Selle ülevaate eesmärk on arutada kaasaegseid tõendeid närvikahjustuste riskifaktorite, vigastuste mehhanismide janeuroprotektsioonsekkumised, mis parandavad patsiendi tulemusi. Lisaks uuritakse olemasolevate RCT-de ja suurte vaatlusuuringute kokkuvõtet, et teha kindlaks, milliseid strateegiaid teadus toetab ja millistel puuduvad kindlad tõendid. Oleme kindlaks teinud, et üldised tõendid farmakoloogiliseneuroprotektsioonon nõrk. Enamik neuroprotektiivseid strateegiaid põhinevad loomkatsetel, mida ei saa inimpopulatsioonile täielikult ekstrapoleerida ja optimaalse strateegia osas pole siiani üksmeelt.neuroprotektiivnestrateegiad südameoperatsiooni saavate patsientide jaoks. Endiselt on vaja ulatuslikke mitmekeskuselisi uuringuid, mis kasutavad universaalseid standardiseeritud neuroloogiliste sademete määratlusi, et hinnata olemasolevate ravimite kasulikke mõjusid.neuroprotektiivnetehnikaid.

Märksõnad: neuroprotektsioon; tserebrovaskulaarne; deliirium; südamekirurgia; südameanesteesia

1. Sissejuhatus

Neuroprotektsioonhõlmab strateegiaid, mis säilitavad neuronaalse struktuuri ja funktsiooni. Neuroloogilist väljalangemist tuleb vältida kõigil patsientidel, kellele tehakse mis tahes tüüpi operatsioone, eriti südameoperatsioonile suunatud patsientidel. Näiteks uuringus, milles osales 10 250 patsienti, kellele tehti südameoperatsioon, koges 221 (2 protsenti) operatsioonijärgset insulti ja haiglaravi kestus oli neil patsientidel oluliselt pikem võrreldes nendega, kellel operatsioonijärgset insulti ei olnud (10). vs. 16 päeva, p < 0,001)="" [1].="" arvukad="" randomiseeritud="" kontrollitud="" uuringud="" (rct)="" on="" uurinud="" selliste="" farmakoloogiliste="" ja="" mittefarmakoloogiliste="" sekkumiste="" tõhusust,="" mis="" vähendavad="" neuroloogilisi="" vigastusi="" südameoperatsiooni="" ajal="" ja="" pärast="" seda="" [2–4].="" optimaalse="" üle="" on="" aga="" endiselt="">neuroprotektsioonstrateegia, mis viib patsientide paremate tulemusteni.

Selle ülevaate eesmärk on arutada kaasaegseid tõendeid närvikahjustuste riskifaktorite, vigastuste mehhanismide janeuroprotektsioonsekkumised, mis parandavad patsiendi tulemusi.

2. Materjalid ja meetodid

Andmed RCT-de kohta, kasutades erinevaidneuroprotektiivneagendid saadi pärast süstemaatilise kirjandusotsingu läbiviimist PUBMEDis, Scopuses ja Google Scholaris. Kasutati järgmist otsingustringi: (neuroprotektsioonstrateegiad VÕIneuroprotektsioonVÕI farmakoloogiline ravi VÕI mittefarmakoloogiline ravi) JA (südamekirurgia VÕI kardiopulmonaalne šunteerimisoperatsioon) JA (postoperatiivne kognitiivne düsfunktsioon VÕI insult VÕI deliirium VÕI krambid) JA täiskasvanud patsiendid. Kaasasime viimase 15 aasta jooksul avaldatud randomiseeritud kontrolluuringud, süstemaatilisi ülevaateid ja metaanalüüse. Kirjanduse otsingul keskenduti farmakoloogilistele ja mittefarmakoloogilisteleneuroprotektiivnestrateegiad (tabel 1). Kui olid kättesaadavad sekkumiste RCT-de süstemaatilised ülevaated või metaanalüüsid, teatati eelistatavalt nendest, mitte üksikutest RCT-dest.

Tabel 1. Kokkuvõte randomiseeritud kontrolluuringutest, milles võrreldi sekkumisi standardse raviganeuroprotektsioonsüdamekirurgias.

Lühendid: RCT, randomiseeritud kontrolluuring; CPB, kardiopulmonaalne ümbersõit; POCD, postoperatiivne kognitiivne düsfunktsioon; MM-RR, Mantel-Haenszeli riskisuhe; CI, usaldusvahemikud; VÕI, koefitsientide suhe; TIVA, täielik intravenoosne anesteesia; massihävitusrelvad, kaalutud keskmine erinevus; POD, operatsioonijärgne deliirium; CABG, koronaararterite šunteerimine; MAP, keskmine arteriaalne rõhk; SD, standardhälve. Lidokaiini* boolus 1–1,5 mg/kg. Infusioon 2–4 mg/kg/tunnis: oleneb keskuse protokollist. Lidokaiini plasmakontsentratsioonid jäid vahemikku 7 kuni 30 µmol/l. Magneesiumi* annused vähemalt 2 g 24 tunni jooksul pärast südameseiskust või südameoperatsiooni. Rivastigmiin*, 1,5 mg annus iga 8 tunni järel, alates operatsioonieelsest õhtust; kokku 22 annust (kuni 6. päeval pärast operatsiooni). Sügav hüpotermiline vereringeseiskus (DHCA) retrograadse ajuperfusiooniga (RCP)*, jahutatud nasofarüngeaalse temperatuurini 14,1 o C kuni 20 o C. Remote ishemic preconditioning (RIPC)*, kasutades BP mansetti ülajäsemes kolme vahelduva tsükliga inflatsioon (200 mmHg 5 minuti jooksul) ja deflatsioon 5 minuti jooksul (reperfusioon). Aju hapnikusisalduse jälgimine*: aju deoksügenatsiooni episoodid < 60="" protsenti=""> 60 sekundi jooksul.

3. Neuroloogilise puudulikkuse esinemissagedus ja levimus pärast südameoperatsiooni

Rahvusvaheline nomenklatuurikoodeks soovitab terminit "perioperatiivsed neurokognitiivsed häired" nii postoperatiivse deliiriumi (POD) kui ka postoperatiivse kognitiivse düsfunktsiooni/languse (POCD) kirjeldamiseks, kusjuures viimasel puudub psüühikahäirete diagnostiline ja statistiline käsiraamat 5 (DSM5). diagnoosimise kriteerium [14,15]. Teine laialdane kasutatav terminoloogia on "neuroloogilise vigastuse pärast südameoperatsiooni". Perioperatiivne insult, deliirium ja entsefalopaatia on mõned südamekirurgia neuroloogilised tagajärjed [16]. Insuldi risk varieerub sõltuvalt tehtud operatsiooni tüübist [17]. Näiteks on kahe- või kolmekordse klapi operatsioon seotud 10-protsendilise insuldiriskiga, samas kui risk on madalam patsientidel, kellele suunatakse südamepekslemine, mida tuntakse ka kui pumbata koronaararterite šunteerimise (CABG) operatsiooni. [17].

Metaanalüüsis, mis hõlmas 174 969 südameoperatsioonile suunatud patsienti, oli varajase ja hilinenud insuldi juhtumite sagedus alla 1 protsendi [18]. Lisaks on deliirium eakatel tavaline, sagedamini 12 protsenti [19]. On vähe uuringuid, mis kirjeldavad neuroloogilisi tüsistusi pärast südameoperatsiooni madala ja keskmise sissetulekuga riikides (LMIC) elavatel patsientidel. Johannesburgis CABG operatsioonile suunatud 1218 järjestikuse patsiendi retrospektiivses diagrammianalüüsis oli perioperatiivse insuldi sagedus 1,2 protsenti [20]. Veelgi enam, aasta pärast insuldi algust on aastane kulu Briti naelsterlingites inimese kohta hinnanguliselt 18 081 GBP, mis tõuseb vanemate kui 84-aastaste patsientide puhul 22 961 naelsterlingini [21]. Need kõrged tervishoiukulud nõuavad tungivat vajadust strateegiate järele, mis vähendaksid südameoperatsioonijärgset insuldi koormust.

4. Neuroloogilise langusega seotud riskitegurid

Lisaks operatsiooni tüübile suureneb insuldirisk patsientidel, kellel on olemasolev ajuveresoonkonna haigus, perifeersete veresoonte haigus, diabeet, hüpertensioon, anamneesis südameoperatsioon, operatsioonieelne infektsioon, kiireloomuline operatsioon, südame-kopsu möödaviigu (CPB) aeg. rohkem kui 2 tundi, vajadus intraoperatiivse hemofiltratsiooni järele ja kõrge vereülekande vajadus [18]. Kognitiivse languse riskifaktorid pärast südameoperatsiooni on mitmefaktorilised (joonis 1). Neuroloogilised tagajärjed on mitmekesised ja neid on varem klassifitseeritud I tüüpi (hõlmab surmaga lõppenud või mittefataalset insulti, stuuporit või koomat pärast väljakirjutamist) ja II tüüpi, mis hõlmab kognitiivse funktsiooni halvenemist, mälupuudulikkust või krampe [22].

Joonis 1. Neuronaalse vigastuse riskitegurid enne südameoperatsiooni, selle ajal ja pärast seda.

Kognitiivset funktsiooni tuleb hinnata enne ja pärast operatsiooni, kasutades valideeritud kognitiivse testi hindamisvahendit. Lisaks mõjutab testimise ajastus neuroloogiliste vigastuste diagnoosimise kiirust pärast südameoperatsiooni [23]. 30 päeva jooksul pärast operatsiooni tehtud diagnostilistel testidel on segadusi, nagu operatsioonijärgne valu, ja ravimite kasutamine võib mõjutada hindamisskoori [15]. Deliirium ilmneb enne anesteesiast ärkamist, selle ajal või pärast ärkamist, samal ajal kui operatsioonijärgne deliirium ilmneb 24–72 tundi pärast operatsiooni ja postoperatiivne kognitiivne langus toimub nädalaid kuni kuid pärast operatsiooni [15, 24]. Enamik POCD riskitegureid on seotud nende potentsiaaliga häirida elundite kaitse põhiprintsiipe, nagu hapniku kohaletoimetamine, elundi perfusioon, elundite toitumisvajadused, olemasolevad elundivarud ja igasugune toksiline kokkupuude operatsiooni ajal [25]. POCD-järgse südameoperatsiooni ennetamine on suunatud nende riskitegurite mõistmisele ja ohjamisele.

5. Ajukahjustuse mehhanism

Südamekirurgiaga seotud ajukahjustuse mehhanism on keeruline ja mitmefaktoriline. Kõige tavalisem mehhanism tuleneb isheemilistest põhjustest, mis põhjustavad aju hüpoperfusiooni ja embooliat [26,27]. Lisaks isheemilistele põhjustele on kaasatud ka põletikuline reaktsioon, aju hüpertermia, hüperglükeemia, perioperatiivne aneemia ja kodade virvendus (joonis 2) [27].

Joonis 2. Ajukahjustuse mehhanismid.

5.1. Muutunud ajuperfusioon

Südamekirurgia ja CPB mõju ajuperfusioonile võib liigitada aju hüpoperfusiooniks ja reperfusiooniks. Peaaju hüpoperfusioon, mis tuleneb CPB ajal vähenenud aju verevoolust (CBF), on isheemilise ajukahjustuse peamine põhjus. Seda vigastuse vormi võib veelgi süvendada mikroembolite kliirensi halvenemine CBF-i vähenemise perioodidel. Kõrge vanus, ulatuslik tserebrovaskulaarne haigus ja anamneesis insult suurendavad aju hüpoperfusiooni riski [26]. CPB varajane periood on tavaliselt seotud madala keskmise arteriaalse rõhu (MAP) episoodidega kanüüli sisestamise ja südame suurte veresoontega manipuleerimise ajal. Selle tulemusena võib tekkida aju hüpoperfusioon ja verevool aju valgala piirkondades võib kriitiliselt väheneda. CPB lõpu poole toimub aju reperfusioon, mille tulemusena tekivad vabad hapnikuradikaalid [28]. Isheemia/reperfusioonikahjustuse ajal käivituvad mitmesugused sekundaarsed mehhanismid, mis lõpuks põhjustavad neuronite surma.

5.2. Hüpoksiaga seotud ajukahjustus

Aju hüpoperfusiooni perioodidel esinevad hüpoksilised seisundid põhjustavad erinevate molekulide, nagu hüpoksiaga indutseeritava faktori (HIF) ja sulfonüüluurea retseptori 2A (SUR2A) valgu ülesreguleerimist, mis seejärel käivitavad sündmused, mis võivad põhjustada neuronite vigastusi [28]. Hapniku taseme langus põhjustab HIF-i translokatsiooni neuronaalsesse raku tuuma. Haigekassa koosneb ja allüksusest. Subühik on konstitutiivselt väljendatud. Normaalse hapnikukontsentratsiooni korral laguneb see aga kiiresti. Lisaks seostatakse hüpoksiat adenosiintrifosfaadi (ATP) taseme langusega, mille tulemuseks on ATP-sõltuvate ioonpumpade rike, intratsellulaarse naatriumi ja kaltsiumi taseme tõus ning lõpuks tsütoplasma ja mitokondriaalne turse, mis võib põhjustada rakusurma. [28].

5.3. Reperfusiooniga seotud ajukahjustus

Reperfusioonifaas on seotud reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) tootmisega, peamiselt mitokondrites. ROS reageerib lämmastikoksiidiga (NO), moodustades peroksünitriti. See molekul on väga reaktiivne ja nitrosüleerib valke, põhjustades neuronaalseid funktsionaalseid kahjustusi ja ajukahjustusi [28].

5.4. Aju makro- ja mikroemboolia

Südamekirurgia tulemuseks on sageli mitmesuguste emboolia materjalide tootmine. Suuruse järgi võib emboolid eristada makroemboolideks, mis ummistavad voolu 200 µm või suurema läbimõõduga arterites, ja mikroemboolideks, mis ummistavad väiksemaid artereid, arterioole ja kapillaare. Peamiselt aordist tekkivad aterosklerootilised naastud moodustavad makroembooliad [26], samas kui mikroemboolid koosnevad gaasilistest emboolidest ja bioloogilistest agregaatidest, nagu tromb, trombotsüütide agregaadid ja rasv [26, 28, 29]. Varem on teatatud anorgaanilisest prahist, näiteks polüvinüülkloriidtorude fragmentidest ja silikoonist vahuvastasest materjalist, tekkinud emboolidest [29].

Kuigi CPB-masinal on kaitsemehhanismid, näiteks mullilõksud [28], võib veenikanüülimise, ravimite manustamise ja vasaku südame avatud südamekambrite kaudu CPB-ahelasse siiski sattuda gaasilised emboolid [26]. Lisaks suurendab aordi manipuleerimine operatsiooni ajal emboliseerumise ohtu vaatamata arteriaalsete filtrite paigaldamisele [28, 30]. Aju mikroembooliat kui kognitiivse düsfunktsiooni mehhanismi toetab seos aju makro- / mikroemboolia koormuse vahel CPB ajal ja kognitiivse düsfunktsiooni vahel erinevates uuringutes [26, 31–34]. Lisaks võivad makro-/mikroembooliad tekkida ka aordi dekanüülimise ajal, eriti kui patsient ei ole saanud piisavat antikoagulantravi.

5.5. Põletikuline reaktsioon

CPB-ga seotud põletikulised protsessid süvendavad neuronaalseid vigastusi veelgi [27]. Patsiendi vere koostoime CPB komponentidega, nagu torud, reservuaarid, oksügenaator ja ühendused, põhjustab komplemendi süsteemi aktiveerumist, mis viib põletikueelsete tsütokiinide, nagu interleukiin (IL) -6, IL, vabanemiseni. -8, IL-10 ja kasvaja nekroosifaktor-alfa (TNF ) [28,35]. See süsteemne põletikuline reaktsioon põhjustab hematoentsefaalbarjääri lekke, ajuturse ja lõpuks ajuhäireid [28].

5.6. Tserebraalne hüpertermia

Samuti on teatatud, et hüpertermia põhjustab ajukahjustusi erinevates kliinilistes tingimustes ja on näidanud, et see süvendab neuronite surma pärast isheemiat. Hüpertermia kahjulik mõju ajus on seotud hüpertermiast põhjustatud rakkude turse ja nekrootilise surmaga väga kõrgete temperatuuride korral [36]. Südameoperatsiooni ajal CPB-ga võib tekkida aju hüpertermia, mis on tingitud aordikanüüli lähedusest ajuveresoontele või ajutemperatuuri alahindamisest standardse jälgimise abil [27].

5.7. Hüperglükeemia

CPB-st ja hüpotermiast põhjustatud stressireaktsioon südameoperatsiooni ajal põhjustab seerumi glükoositaseme tõusu isegi mittediabeetilistel patsientidel [27]. Hüperglükeemiast põhjustatud ajukahjustuse patofüsioloogia on mitmefaktoriline. Hüperglükeemia suurendab reaktiivsete hapnikuühendite tootmist proteiinkinaas C-vahendatud raja ja nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaadi (NADPH) suurenenud tootmise kaudu [37]. Nagu varem kirjeldatud, võivad reaktiivsed hapniku liigid põhjustada neuronite surma. Samuti on hästi kirjeldatud seos hüperglükeemia ja tuumafaktor-kappa B suurenenud ekspressiooni vahel [38]. Hüperglükeemia metaboolsed mõjud, nagu suurenenud piimhappe tootmine koos järgneva atsidoosi ja mitokondriaalse düsfunktsiooniga, on veel üks soovitatud hüperglükeemiaga seotud ajukahjustuse mehhanism [39].