Diagnostika střevní ischemie. Vliv operačního výkonu na plazmatické hladiny I-FABP jako specifického ukazatele poškození enterocytů
Diagnostics of Intestinal Ischemia. Influence of Surgery on Plasma Levels of I-FABP as the Marker of Enterocyte Injury
Background:
Intestinal fatty acid binding protein (I-FABP) deriving from the cytoplasm of the intestinal epithelial cells is a new biochemical marker with potential to indicate intestinal mucosal injury early in the phase of enterocyte damage. I-FABP is thought to be promising marker for detection of the systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and sepsis before its onset.
Aim of the study:
The aim of the study was to consider the influence of surgery on I-FABP plasma levels.
Methods:
Fifty-six consecutive patients undergoing elective surgery were prospectively studied. Only patients with major surgical procedure were involved in the study. Patients were divided into three groups: group A (n = 19) patients with open abdominal surgery, group B (n = 19) patients with laparoscopic abdominal surgery and group C (n = 15) patients with thoracic surgery. From every patient in the study six samples of venous blood were taken in these intervals: preoperatively, immediately postoperatively and 4, 12, 24 and 48 hours after the surgery. Plasma samples were analysed for I-FABP levels by enzyme linked immunosorbent assay.
Results:
There were no differences in the mean plasma I-FABP levels within the groups (ANOVA, p > 0,05), except significant decrease of the I-FABP level 48 hours after the surgery in contrast to preoperative plasma concentration in group B (82.60 pg/ml vs. 229.00 pg/ml; p = 0.025) and group C (88.99 pg/ml vs. 194.96 pg/ml; p=0.0347). There were no differences in the mean I-FABP plasma concentrations among the groups preoperatively, immediately postoperatively and 4, 12, 24 and 48 hours after the surgery (ANOVA, p > 0.05). No differences were found in the I-FABP plasma levels related to preoperative laxative drug use, duration of surgery, small bowel resection and SIRS in postoperative period (t-test, p > 0.05).
Conclusions:
There were no differences in the mean plasma I-FABP levels preoperatively and in the postoperative period after the major surgery. Because surgery alone probably has no influence on I-FABP plasma levels we can say that the concept of I-FABP as the early marker of the intestinal mucosal injury is also viable in postoperative period.
Key words:
intestinal fatty acid binding protein – surgery – mucosal injury – sepsis
Autoři:
M. Mitták; T. Karlík *
Působiště autorů:
Chirurgická klinika Fakultní nemocnice Ostrava, přednosta: doc. MUDr. J. Dostalík, CSc.
; Ústav klinické biochemie FN Ostrava
*
Vyšlo v časopise:
Rozhl. Chir., 2008, roč. 87, č. 1, s. 16-20.
Kategorie:
Monotematický speciál - Původní práce
Souhrn
Úvod:
Intestinal fatty acid binding protein (I-FABP), který je obsažen v cytoplazmě buněk epitelu střevní sliznice, je novým biochemických ukazatelem s potenciálem podat informaci o poškození střevní sliznice zejména tenkého střeva ještě v časném stadiu poškození enterocytů. I-FABP se mimo jiné jeví jako nadějný ukazatel počínajícího syndromu systémové zánětové reakce (SIRS) a sepse ještě v preklinickém stadiu.
Záměr studie:
Posoudit vliv operačního zákroku na hladiny I-FABP v plazmě.
Metody:
Do studie bylo zařazeno 56 pacientů, u kterých byl indikován a proveden velký plánovaný chirurgický výkon. Pacienti byli rozděleni do tří skupin: skupina A (n = 19) pacienti s otevřeným výkonem v dutině břišní, skupina B (n = 19) pacienti s laparoskopickým výkonem v dutině břišní a skupina C (n = 15) pacienti po hrudním chirurgickém výkonu. I-FABP byl ve venózní krvi stanoven před operací, bezprostředně po operaci a za 4, 12, 24 a 48 hodin po operačním zákroku. Hladiny I-FABP byly ve vzorcích plazmy analyzovány enzymem značenou imunoanalýzou.
Výsledky:
Průměrné hladiny I-FABP v plazmě se nelišily v rámci jednotlivých skupin (ANOVA, p > 0,05), kromě signifikantního rozdílu mezi hladinou I-FABP v plazmě za 48 hodin po operaci proti hladinám předoperačním v skupině B (82,60 pg/ml proti 229,00 pg/ml; p = 0,025) a skupině C (88,99 pg/ml proti 194,96 pg/ml; p = 0, p = 0,0347). Mezi skupinami nebyly shledány rozdíly v průměrných hladinách I-FABP předoperačně a bezprostředně po operaci (ANOVA, p > 0,05). Signifikantní rozdíl nebyl rovněž zjištěn mezi průměrnými hladinami I-FABP s ohledem na předoperační použití laxativ, dobu trvání operace, resekci tenké kličky a SIRS v pooperačním období (t-test, p > 0,05).
Závěr:
Nebyly nalezeny rozdíly v průměrných hladinách I-FABP v plazmě před operací a po velkých chirurgických výkonech. Protože samotný chirurgický výkon na hladiny I-FABP v plazmě pravděpodobně nemá vliv, můžeme říci, že koncepce I-FABP jako časného ukazatele poškození střevní sliznice je oprávněná také v pooperačním období.
Klíčová slova:
intestinal fatty acid binding protein – operace – poškození sliznice – sepse
ÚVOD
Nedokrvenost střeva nepředstavuje v chirurgické praxi pouze obtížně rozpoznatelný akutní střevní infarkt. Zřejmě hypoperfundované tenké střevo je ústředním orgánem splanchniku ve vztahu k sepsi a syndromu multiorgánové dysfunkce (MODS) [1]. Přesto, že centrální a univerzální role tenkého střeva v rozvoji sepse a MODS není všemi bezvýhradně přijímána [2], bývá tenké střevo nazýváno motorem multiorgánového selhávání [3].
Společnou všem formám střevní ischemie je velmi obtížná diagnostika. K novým slibným biochemickým ukazatelům poškození střeva patří intestinal fatty acid binding protein [4]. Fatty acid binding proteiny zajišťují nitrobuněčný transport mastných kyselin. Intestinální frakce FABP (I-FABP) je histospecifická pro zralé enterocyty a kolocyty [5]. Koncentrace I-FABP v kolocytech tlustého střeva jsou minimální oproti koncentracím v tenkém střevě a duodenu [6]. To činí z I-FABP bílkovinu specifickou pro tenké střevo a vhodnou teoreticky k diagnostice jeho poškození. Studie provedené na lidech potvrdily I-FABP jako slibný ukazatel postižení tenkého střeva ischemií a nekrózou [7, 8, 9, 10, 11].
Na malé sérii pacientů byl prokázán současný výskyt elevace I-FABP v moči a příznaků syndromu systémové zánětové odezvy (SIRS) jako předstupně sepse a (MODS) [12, 13]. Pilotní studie ukázaly elevaci I-FABP s určitým časovým předstihem před nástupem SIRS. Studované soubory byly ale malé. Dále není zřejmé, lze-li I-FABP použít k predikci SIRS, sepse a MODS po operacích na trávicím ústrojí a v pooperačních stavech obecně. Teoreticky totiž nelze vyloučit elevaci I-FABP na podkladě pouhého operačního traumatu.
CÍL STUDIE
Hlavním cílem práce bylo sledování vlivu chirurgického zákroku na hladiny I-FABP v plazmě. Nulová hypotéza (H) studie byla formulována takto: Operační výkon v břišní dutině nebo hrudní dutině nevede ke vzestupu hladin I-FABP v plazmě proti hodnotám předoperačním.
MATERIÁL A METODY
Studie proběhla na Chirurgické klinice Fakultní nemocnice Ostrava (FN Ostrava) od 26. 3. 2007 do 24. 6. 2007. Studie byla schválena etickou komisí FN Ostrava.
Do studie byli po podepsání informovaného souhlasu zařazeni pacienti s plánovaným velkým operačním výkonem, s vyloučením operací pro akutní zánětlivá onemocnění obecně a pro chronická zánětlivá onemocnění trávicí trubice. Pacienti byli rozdělení do skupiny A (laparotomické výkony), skupiny B (laparoskopické výkony) a skupiny C (hrudní chirurgické výkony), která byla skupinou kontrolní pro vyloučení manipulace se střevem. U pacientů zařazených do studie byly během operace a v pooperačním období sledovány zejména hemodynamické parametry, saturace O2, použití vazoaktivních farmak, diuréza. Po 24 a 48 hodinách od ukončení operace byl každý pacient hodnocen na přítomnost SIRS a sepse.
Pro studii bylo provedeno u každého pacienta celkem 6 sérií odběrů venózní krve v těchto intervalech: před operací, bezprostředně po operaci a za 4, 12, 24 a 48 hodin po operačním zákroku. Ke stanovení hladin I-FABP v plazmě byla použita enzymem značená imunoanalýza (Human I-FABP ELISA Test Kit, HK 406, Hycult Biotechnology b.v., Nederland). Spodní detekční limit pro I-FABP je u tohoto testu 20 pg/ml, horní 5000 pg/ml. Z venosní krve byly stanovovány, kromě standardních ukazatelů, dále: C reaktivní protein (CRP), prokalcitonin, interleukin 6 (IL-6), laktát, D-dimery. Výsledky byly zpracovány za použití analýzy rozptylu (ANOVA), t-testu, Fischerova faktoriálního testu.
VÝSLEDKY
Definitivní analyzovanou skupinu 53 pacientů tvořilo 32 mužů a 21 žen. Skupinu A tvořilo 19 pacientů, skupinu B 19 pacientů a ve skupině C bylo 15 pacientů. Párové porovnání dvojic potvrdilo statisticky významný rozdíl průměrného věku mezi skupinou B (65,9 ± 9,3 roků) a skupinou C (54,0 ± 15,0 roků) (ANOVA, p < 0,05). Rozdíl průměrného věku mezi skupinou A a B, skupinou A a C nebyl statisticky významný (ANOVA, p > 0,05) (Tab. 1). Mezi skupinami A, B a C nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl průměrné délky operačního výkonu a anestézie (ANOVA, p > 0,05), (Tab. 1).
Žádný z pacientů ve studii nepotřeboval podporu ventilátoru na JIP po dobu minimálně prvních 48 pooperačních hodin, tedy do doby posledního odběru ve studii. Skupiny A, B a C byly srovnatelné (ANOVA, p < 0,05) z hlediska tepové frekvence, středního arteriálního tlaku (MAP), saturace O2, diurézy, FiO2. V prvních 48 hodinách po operaci nedošlo u žádného z pacientů k hemodynamické nestabilitě (definována jako pokles MAP pod 80 mmHg na dobu delší než 30 minut), ani nebyla nutná podpora vazoaktivními farmaky.
V pooperačním období se vyskytly komplikace celkem u 24 % (13/53) pacientů v souboru. Jako sepse mohly být klasifikovány tři z těchto třinácti případů, tj. 5,7 % (3/53) z celkového počtu pacientů, (Tab. 1). Kromě pacienta s pooperačním empyémem neměl žádný další pacient ze skupiny pacientů s komplikací známky SIRS 48 hodin po operaci, nikdo 48 hodin po operaci neměl známky sepse. Z hlediska výskytu komplikací nebyl analýzou Fisherovým faktoriálním testem shledán mezi skupinami A, B a C statisticky významný rozdíl (p > 0,05).
Statisticky významné rozdíly průměrných hodnot hematologických ukazatelů (Hb, Htk, leu, trombocyty, diferencované segmenty), laktátu, CRP, IL6 mezi skupinami A, B a C rovněž nebyly zjištěny (ANOVA, p > 0,05).
Maximální naměřená hladina I-FABP v plazmě ve studii byla 1284,40 pg/ml, minimální 21,72 pg/ml, (Tab. 2). Nebyl potvrzen statisticky významný rozdíl (ANOVA, p > 0,05) průměrných pooperačních hladin I-FABP oproti průměrné hladině předoperační v rámci skupin ve všech měřeních, kromě průměrných hladin I-FABP v měření za 48 hodin po operaci ve skupině B a C. Ve skupině B byl zaznamenán statisticky významný pokles průměrné hladiny I-FABP za 48 hodin po operaci oproti hladině předoperační (82,60 pg/ml proti 229,00 pg/ml; p = 0,025), stejně jako ve skupině C (88,99 pg/ml proti 194,96 pg/ml; p = 0,0347) (Tab. 2, Graf 1).
Analýzou rozptylu (ANOVA) nebyla potvrzena statistická významnost rozdílu průměrných hladin I-FABP mezi skupinami A, B a C navzájem v jednotlivých intervalech měření, tj. předoperačně (p = 0,67), bezprostředně po operaci (p = 0,39), za 4 hodiny po operaci (p = 0,12), za 12 hodin po operaci (p = 0,42), za 24 hodin po operaci (p = 0,26) a za 48 hodin po operaci (p = 0,20) (Graf 1).
Mezi podskupinou pacientů po předoperační přípravě laxativy (n = 27) a podskupinou pacientů bez přípravy laxativy (n = 26) nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl předoperačních hladin I-FABP (t-test, p = 0,85). Nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl průměrných hodnot hladin I-FABP pooperačně mezi podskupinou pacientů, u kterých byla provedena resekce tenkého střeva (n = 12) a podskupinou pacientů, u nichž tenké střevo nebylo resekováno (n = 41) (t-test, 2. odběr p = 0,66, 3. odběr p = 0,70, 4. odběr p = 0,35, 5. odběr p = 0,25, 6. odběr p = 0,44). Jako resekce střevní byla chápána i částečná resekce a konstrukce anastomózy s použitím tenkého střeva. Rozdíl v průměrné délce operace mezi těmito podskupinami nebyl statisticky významný (t-test; p = 0,44).
Obdobně se nepotvrdil statisticky významný rozdíl průměrných pooperačních hladin I-FABP mezi podskupinami s délkou operace pod 170 minut (n = 27) a nad 170 minut (n = 26) (t-test, p > 0,05 ve všech intervalech odběrů). Hranice 170 minut byla zvolena, protože odpovídala frekvenčnímu středu (mediánu) délky operace u všech pacientů. Podskupina pacientů s operací nad 170 minut délky měla signifikantně vyšší hladiny D-dimerů (t-test, p = 0,019) a IL6 (t-test, p = 0,011) za 12 hodin po operaci.
U pacientů, u kterých bylo za 24 hodin (n = 6) a za 48 hodin (n = 6) po operaci možno stav hodnotit jako SIRS (SIRS24 a SIRS48) nebyly shledány statisticky významné rozdíly (t-test, p > 0,05) průměrných pooperačních hladin I-FABP, leukocytů, CRP, IL6, prokalcitoninu a laktátu proti průměrným hladinám těchto ukazatelů u pacientů, u nichž stav za 24 hodin a za 48 hodin po operaci jako SIRS hodnocen být nemohl (nonSIRS24a nonSIRS48). Pouze v odběru za 24 hodin po operaci byl shledán (paradoxně) statisticky významný pokles hladiny I-FABP u skupiny SIRS24a SIRS48 (t-test, p = 0,032 u SIRS24a p = 0,040 u SIRS48). Dynamika změn hladin I-FABP s některými sledovanými ukazateli (Graf 2).
Na základě statistické analýzy výsledků nebylo možno zamítnout nulovou hypotézu (H) studie: Operační výkon v břišní dutině nebo hrudní dutině nevede ke vzestupu hladin I-FABP v plazmě proti hodnotám předoperačním.
DISKUSE
Podle některých prací operační výkon negativně působí na střevní sliznici ve smyslu jejího poškození, a to i v případě, že operace je vedena mimo břišní dutinu [14]. V předkládané studii jsme nepotvrdili takové poškození střevní sliznice operačním výkonem, ať už na střevě, v břišní dutině nebo mimo ni, které by vyvolalo signifikantní elevaci pooperačních hladin I-FABP.
V našem souboru nedošlo u žádného pacienta během anestezie a operace k hemodynamicky významným výkyvům, které by ovlivnily splanchnickou perfuzi. Nicméně pravděpodobně zhoršená perfuze splanchniku s použitím mimotělního oběhu při kardiochirurgickém výkonu se odráží ve zvýšení pooperačních hladin I-FABP v plazmě [10].
První projevy sepse u tří pacientů v souboru se objevily nejprve pátý pooperační den. Domníváme se, že hladiny I-FABP u těchto tří pacientů nebyly ovlivněny, protože zdroje sepse měly jasně anatomicky definovanou příčinu (jaterní absces, pneumonii-empyém, dehiscenci sutury pahýlu duodena) a nevyplývaly z primární hypoperfuze splanchniku. Liebermann (1998) publikoval zjištění, že dochází k signifikantnímu zvýšení hladiny I-FABP v moči o 1,4 dny dříve než dojde ke klinickým projevům SIRS [12]. Studie se spodním detekčním limitem I-FABP 1870 pg/ml byla provedena na chirurgické jednotce intenzivní péče, ale autor neuvádí nic bližšího o skladbě pacientů, diagnózách, zdali se jednalo o pacienty po operačních zákrocích atd. V našem souboru splnilo kritéria SIRS osm pacientů, ale u žádného z nich nebyl zaznamenán vzestup I-FABP v séru překračující 437 pg/ml v pooperačním období. Průměrné hladiny u skupiny se SIRS se navíc nelišily od průměrných hladin ostatních pacientů. Nicméně, v našem souboru jsme minimálně prvních 48 hodin po operaci nezaznamenali hemodynamickou nestabilitu. Třicetiminutová hranice pro hodnocení hemodynamické stability byla zvolena s ohledem na experimentální práce na zvířecích modelech, které ukazují poškození sliznice střeva při poruše jejího prokrvení trvající déle než 30 minut [15].
Jak ukazuje naše studie, nekomplikovaný operační výkon a manipulace se střevem nevyvolá takovou míru poruchy mikrocirkulace střevní sliznice, která by vedla k poškození enterocytů s prokazatelným vzestupem I-FABP. K poškození sliznice je nutná porucha mikrocirkulace střeva. Toto tvrzení je v souladu s pozorovaným vzestupem I-FABP v plazmě po kardiochirurgických operacích provedených v minotělním oběhu, na rozdíl od výkonů na bijícím srdci [10]. Pokud bude naše zjištění, že nekomplikovaná operace neovlivňuje hladiny I-FABP potvrzeno dalšími pracemi, zůstává otevřená možnost využití I-FABP při hodnocení nejen pooperačních hemodynamických komplikací samotných, ale i například k posouzení účinnosti protekce střevní bariéry pomocí farmak [14] nebo různých typů nutrice [16]. Využití I-FABP jako markeru střevního infarktu se již zdá oprávněné. Sami jsme v souladu s dalšími autory [7, 9] pozorovali vzestup předoperační hladiny I-FABP v plazmě na hodnotu 2091 pg/ml u nemocné s třídenními bolestmi břicha. Operační výkon prokázal nekrózu v celé délce tenkého střeva.
ZÁVĚR
Předložená studie prokázala, že samotný operační výkon neovlivňuje hladiny I-FABP v plazmě a proto lze o I-FABP uvažovat jako o případném ukazateli hrozící sepse a jiných stavů spojených s porušením sliznice a slizniční bariéry střeva rovněž v pooperačním období. Zdali je tento nový marker skutečně vhodný pro klinickou medicínu musí potvrdit ještě další studie. Zde předloženou práci však lze chápat jako pozitivní argument pro použití I–FABP v podmínkách běžné praxe.
MUDr. M. Mitták
Chirurgická klinika FN Ostrava
17. listopadu 1790
708 52 Ostrava-Poruba
e-mail: marcel.mittak@fnspo.cz
Zdroje
1. Pastores, S. M., Katz, D. P., Kvetan, V. Splanchnic ischemia and gut mucosal injury in sepsis and the multiple organ dysfunction syndrome. Am. J. Gastroenterol., 1996, 91, s. 1697–1710.
2. Nieuwenhuijzen, G. A., Goris, R. J. The gut: the ‘motor’ of multiple organ dysfunction syndrome? Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care, 1999, 2, s. 399–404.
3. Swank, G. M., Deitch, E. A. Role of the gut in multiple organ failure: bacterial translocation and permeability changes. World J. Surg., 1996, 20, s. 411–417.
4. Ockner, R. K., Manning, J. A., Poppenhausen, R. B., Ho, W. K. A binding protein for fatty acids in cytosol of intestinal mucosa, liver, myocardium, and other tissues. Science, 1972, 177, s. 56–58.
5. Pelsers, M. M., Hermes, W. T., Glatz, J. F. Fatty acid-binding proteins as plasma markers of tissue injury. Clin. Chim. Acta, 2005, 352, s. 15–35.
6. Watanabe, K., Hoshi, N., Tsuura, Y., Kanda, T., Fujita, M., Fujii, H., Ono, T., Suzuki, T. Immunohistochemical distribution of intestinal 15 kDa protein in human tissues. Arch. Histol. Cytol., 1995, 58, s. 303–306.
7. Kanda, T., Fujii, H., Tani., T., Murahami, H., Suda, T. Intestinal Fatty Acid-Binding Protein Is a Useful Diagnostic Marker for Mesenteric Infarction in Humans. Gastroenterology, 1996, 110, s. 339–343.
8. Lieberman, J. M., Sacchettini, J., Marks, Ch., Marks, W. H. Human intestinal fatty acid binding protein: report of an assay with studies in normal volunteers and intestinal ischemia. Surgery 1997, 121, s. 335–342.
9. Pelsers, M. M., Namiot, Z., Kisielewski, W., Namiot, A., Januszkiewicz, M., Hermes, W. T., Glatz, J. F. Intestinal-type and liver-type fatty acid-binding protein in the intestine. Tissue distribution and clinical utility. Clin. Biochem., 2003, 36, s. 529–535.
10. Gollin, G., Zieg, P. M., Cohn, S. M., Lieberman, J. M., Marks, W. H. Intestinal Mucosal Injury in Critically Ill Surgical Patients. Preliminary Observations. Amer. Surg., 1999, 65, s. 19–21.
11. Cronk, D. R., Houseworth, T. P., Cuadrado, D. G., Herbert, G. S., McNutt, P. M., Azarow, K. S. Intestinal fatty acid binding protein (I-FABP) for the detection of strangulated mechanical small bowel obstruction. Curr. Surg., 2006, 63, s. 322–325.
12. Lieberman, J. S, Marks, W. H., Cohn, S. Organ Failure, Infection, and the Systemic Inflamatory Response Syndrome Are Associated with Elevated Levels of Urinary Intestinal Fatty Acid Binding Protein. J. Trauma, 1998, 45, s. 900–906.
13. Varghese, D., Varghese, B., Pelsers, M., Kelley, K., Hanson, M., Wood, P., Hett, D., Velissaris, T., Ohri, S. K. A Prospective Randomized Study to Evaluate Changes in I-FABP as a novel marker of Intestinal necrosis in patients at High-Risk of Renal Injury undergoing Coronary Revascularization with and without cardiopulmonary bypass. Annual Meeting of Scandinavian Association fo Thoracic Surgery, Reykjavik 2006, Poster section.
14. Willoughby, R. P., Harris, K. A., Carson, M. W., Martin, C. M., Troster, M., DeRose, G., Jamieson, W. G., Potter, R. F. Intestinal mucosal permeability to 51Cr-ethylenediaminetetraacetic acid is increased after bilateral lower extremity ischemia-reperfusion in the rat. Surgery, 1996, 120, s. 547–553.
15. Boyd, A. J., Sherman, I. A., Saibil, F. G. Intestinal microcirculation and leukocyte behavior in ischemia-reperfusion injury. Microvasc. Res., 1994, 47, s. 355–368.
16. Satinský, I., Mitták, M., Foltys, A., Kubala, O., Prokop, J. Influence of arteficial nutrition on postoperative complications after major abdominal surgery. Nutrition, No. 2, Vol. 20, 2004, p. 247.
Štítky
Chirurgie všeobecná Ortopedie Urgentní medicínaČlánek vyšel v časopise
Rozhledy v chirurgii
2008 Číslo 1
- Metamizol jako analgetikum první volby: kdy, pro koho, jak a proč?
- Cinitaprid – v Česku nová účinná látka nejen pro léčbu dysmotilitní dyspepsie
- Neodolpasse je bezpečný přípravek v krátkodobé léčbě bolesti
Nejčtenější v tomto čísle
- Nové možnosti v léčbě poúrazových defektů kloubní chrupavky
- K-ras mutace u kolorektálního karcinomu jako prognostický faktor vývoje onemocnění
- Diagnostika střevní ischemie. Vliv operačního výkonu na plazmatické hladiny I-FABP jako specifického ukazatele poškození enterocytů
- Variace léčby primárního spontánního pneumotoraxu