Partea 1: Strategii contemporane de neuroprotecție în timpul intervenției chirurgicale cardiace: evaluarea stadiului tehnicii

ali.ma@wecistanche.com

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

Departamentul de Anestezie, Facultatea de Științe ale Sănătății, Școala de Medicină Clinică,

Universitatea din Witwatersrand, Johannesburg 2193, Africa de Sud; Palesa.Motshabi@wits.ac.za (PM-C.); moganep@gmail.com (PM); drhlamatsi@gmail.com (JM); gleballomothibi@gmail.com (GL-M.); sdingezweni@ymail.com (SD)

Departamentul de Medicină Internă, Divizia de Cardiologie, Facultatea de Științe ale Sănătății,

Scoala de Medicina Clinica, Universitatea din Witwatersrand, Johannesburg 2193, Africa de Sud;

Dineo.Mpanya@wits.ac.za

Corespondență: Nqoba.Tsabedze@wits.ac.za

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

Leballo-Mothibi, G.; Dingezweni, S.; Mpanya, D.; Tsabedze, N. ContemporanNeuroprotecțieStrategii în timpul chirurgiei cardiace: evaluarea stadiului tehnicii. Int. J. Environ. Res. Sănătate Publică 2021, 18, 12747. https://doi.org/10.3390/ ijerph182312747

Editor academic: Paul B. Tchounwou

Pudra de Cistanche tubulosa are un efect neuroprotector foarte bun

Abstract: Chirurgia pe cord deschis este cauza principală a leziunilor neuronale în starea perioperatorie, unii pacienți complicându-se cu accidente cerebrovasculare și delir. Efectele neurologice pun o povară imensă asupra bunăstării psihologice a persoanei afectate, a familiei acesteia și a sistemului de sănătate. Mai multe studii randomizate de control (RCT) au încercat să identifice strategii terapeutice și intervenționale care reduc rata morbidității și mortalității la pacienții care prezintă complicații neurologice perioperatorii. Cu toate acestea, încă nu există un consens cu privire la cea mai bună strategie care oferă rezultate îmbunătățite pentru pacienți, astfel încât standardizareaneuroprotecțieprotocoale nu există într-un număr semnificativ de secții de anestezie. Această revizuire își propune să discute dovezile contemporane pentru prevenirea și gestionarea factorilor de risc pentru leziuni neuronale, mecanisme de leziune șineuroprotecțieintervenții care conduc la îmbunătățirea rezultatelor pacientului. Mai mult, un rezumat al RCT-urilor existente și al studiilor observaționale mari sunt examinate pentru a determina care strategii sunt susținute de știință și care nu au dovezi definitive. Am stabilit că dovezile generale pentru farmacologiceneuroprotecțieeste slab. Majoritatea strategiilor neuroprotectoare se bazează pe studii pe animale, care nu pot fi pe deplin extrapolate la populația umană și încă nu există un consens cu privire la cea optimă.neuroprotectorstrategii pentru pacientii supusi unei interventii chirurgicale cardiace. Sunt încă necesare studii mari multicentrice care utilizează definiții universale standardizate ale efectelor neurologice pentru a evalua efectele benefice ale existentelor.neuroprotectortehnici.

Cuvinte cheie: neuroprotecție; cerebrovasculare; delir; Chirurgie cardiacă; anestezie cardiacă

1. Introducere

Neuroprotecțiecuprinde strategii care păstrează structura și funcția neuronală. Fallout neurologic trebuie prevenit la toți pacienții supuși oricărei forme de intervenție chirurgicală, în special cei trimiși pentru operație cardiacă. De exemplu, într-un studiu care a implicat 10250 de pacienți care au suferit o intervenție chirurgicală cardiacă, 221 (2 la sută ) au suferit un accident vascular cerebral postoperator, iar durata spitalizării a fost semnificativ mai lungă la acești pacienți în comparație cu cei fără accident vascular cerebral postoperator (10 vs. 16 zile, p < 0,001)="" [1].="" numeroase="" studii="" randomizate="" controlate="" (rct)="" au="" investigat="" eficacitatea="" intervențiilor="" farmacologice="" și="" non-farmacologice="" care="" reduc="" leziunile="" neurologice="" în="" timpul="" și="" după="" intervenția="" chirurgicală="" cardiacă="" [2–4].="" cu="" toate="" acestea,="" există="" încă="" controverse="" cu="" privire="" la="" cea="">neuroprotecțiestrategie care conduce la rezultate mai bune pentru pacient.

Această revizuire își propune să discute dovezile contemporane pentru prevenirea și gestionarea factorilor de risc pentru leziuni neuronale, mecanisme de leziune șineuroprotecțieintervenții care conduc la îmbunătățirea rezultatelor pacientului.

2. Materiale și metode

Date despre RCT care utilizează diverseneuroprotectoragenți a fost obținut după efectuarea unei căutări sistematice în literatură în PUBMED, Scopus și Google scholar. A fost folosit următorul șir de căutare: (neuroprotecțiestrategii SAUneuroprotecțieSAU terapie farmacologică SAU terapie non-farmacologică) ȘI (chirurgie cardiacă SAU intervenție chirurgicală bypass cardiopulmonar) ȘI (disfuncție cognitivă postoperatorie SAU accident vascular cerebral SAU delir SAU convulsii) ȘI pacienți adulți. Am inclus studii de control randomizate, recenzii sistematice și meta-analize publicate în ultimii 15 ani. Accentul căutării literaturii a fost pe farmacologic și non-farmacologicneuroprotectorstrategii (Tabelul 1). Acolo unde au fost disponibile recenzii sistematice sau meta-analize ale RCT ale intervențiilor, acestea au fost raportate de preferință, mai degrabă decât RCT-urile individuale.

Tabelul 1. Rezumatul studiilor control randomizate care compară intervențiile cu terapia standard pentruneuroprotecțieîn chirurgia cardiacă.

Abrevieri: RCT, studiu control randomizat; CPB, bypass cardiopulmonar; POCD, disfuncție cognitivă postoperatorie; MM-RR, raportul de risc Mantel–Haenszel; CI, intervale de încredere; SAU, raportul de cote; TIVA, anestezie totală intravenoasă; WMD, diferența medie ponderată; POD, delir postoperator; CABG, bypass coronarian; MAP, presiune arterială medie; SD, abatere standard. Lidocaină* bolus de 1–1,5 mg/kg. Perfuzie de 2–4 mg/kg/oră: în funcție de protocolul centrelor. Concentrațiile plasmatice de lidocaină au variat între 7 și 30 µmol/L. Doze de magneziu* de cel puțin 2 g în 24 de ore de la stop cardiac sau intervenție chirurgicală cardiacă. Rivastigmină*, doză de 1,5 mg la 8 ore, din seara preoperator; un total de 22 de doze (până în ziua 6 postoperator). Stop circulator hipotermic profund (DHCA) cu perfuzie cerebrală retrogradă (RCP)*, răcit la temperaturi nazofaringiene de 14,1 o C până la 20 o C. Precondiționare ischemică la distanță (RIPC)* prin utilizarea manșetei BP la membrul superior cu trei cicluri alternante de umflare (200 mmHg timp de 5 min) și de deflație timp de 5 min (reperfuzie). Monitorizarea oxigenării cerebrale*: Episoade de dezoxigenare cerebrală < 60="" la="" sută="" timp="" de=""> 60 s.

3. Incidenţa şi Prevalenţa Deficitului Neurologic după Chirurgia Cardiacă

Codul Internațional de Nomenclatură recomandă termenul „tulburări neurocognitive perioperatorii” pentru a descrie atât delirul postoperator (POD), cât și disfuncția/declinul cognitiv postoperator (POCD), acesta din urmă neavând un Manual de diagnostic și statistică al tulburărilor mintale 5 (DSM5). criteriu de diagnostic [14,15]. O altă terminologie largă folosită este „leziune neurologică post-chirurgie cardiacă”. Accidentul vascular cerebral perioperator, delirul și encefalopatia sunt câteva dintre sechelele neurologice ale chirurgiei cardiace [16]. Riscul de accident vascular cerebral variază în funcție de tipul de intervenție chirurgicală efectuată [17]. De exemplu, intervenția chirurgicală cu valvă dublă sau triplă este asociată cu un risc de 10% de accident vascular cerebral, în timp ce riscul este mai mic la pacienții trimiși pentru „inima bătăială”, cunoscută și sub numele de „off-pump”, chirurgie de bypass coronarian (CABG). [17].

Într-o meta-analiză care a implicat 174.969 de pacienți trimiși pentru o intervenție chirurgicală cardiacă, rata de evenimente cumulate pentru accidente vasculare cerebrale precoce și întârziate a fost fiecare mai mică de 1 la sută [18]. În plus, delirul este frecvent la vârstnici, cu o incidență mai mare de 12% [19]. Există puține studii care raportează complicații neurologice după intervenția chirurgicală cardiacă la pacienții care locuiesc în țări cu venituri mici și medii (LMIC). Într-o analiză retrospectivă a graficului a 1218 pacienți consecutivi trimiși pentru o intervenție chirurgicală CABG în Johannesburg, rata accidentului vascular cerebral perioperator a fost de 1,2 la sută [20]. Mai mult, la un an de la debutul unui accident vascular cerebral, costul anual în lire sterline pe persoană este estimat la 18.081 GBP, crescând la 22.961 GBP la pacienții cu vârsta peste 84 de ani [21]. Aceste costuri mari de asistență medicală necesită o nevoie urgentă de strategii care să reducă povara accidentului vascular cerebral post-chirurgie cardiacă.

4. Factori de risc asociați cu declinul neurologic

Pe lângă tipul de intervenție chirurgicală, riscul de accident vascular cerebral este crescut la pacienții cu boală cerebrovasculară existentă, boală vasculară periferică, diabet zaharat, hipertensiune arterială, antecedente de intervenție chirurgicală cardiacă anterioară, infecție preoperatorie, intervenție chirurgicală urgentă, bypass cardio-pulmonar (CPB) timp de mai mult de 2 ore, necesitatea de hemofiltrare intraoperatorie și cerințe mari de transfuzie [18]. Factorii de risc pentru declinul cognitiv post-chirurgie cardiacă sunt multifactoriali (Figura 1). Rezultatele neurologice sunt diverse și au fost anterior clasificate ca tip I (include accident vascular cerebral letal sau nefatal, stupoare sau comă la externare) și tip II, care include deteriorarea funcției cognitive, deficit de memorie sau convulsii [22].

Figura 1. Factori de risc pentru leziuni neuronale înainte, în timpul și după intervenția chirurgicală cardiacă.

Evaluarea funcției cognitive trebuie făcută preoperator și postoperator folosind un instrument validat de evaluare a testelor cognitive. În plus, momentul testării influențează rata de diagnosticare a leziunilor neurologice post-chirurgie cardiacă [23]. Testele de diagnostic efectuate în decurs de 30 de zile postoperator au factori de confuzie, cum ar fi durerea postoperatorie, iar utilizarea medicamentelor poate afecta scorul de evaluare [15]. Delirul de emergență apare înainte, în timpul sau după trezirea din anestezie, în timp ce delirul postoperator apare la 24-72 de ore, iar declinul cognitiv postoperator apare la săptămâni până la luni postoperator [15,24]. Majoritatea factorilor de risc pentru POCD sunt legați de potențialul lor de a interfera cu principiile de bază ale protecției organelor, cum ar fi furnizarea de oxigen, perfuzia organelor, cerințele nutriționale ale organelor, rezervele de organe preexistente și orice expunere toxică în timpul intervenției chirurgicale [25]. Prevenirea POCD post-chirurgie cardiacă este îndreptată spre înțelegerea și gestionarea acestor factori de risc.

5. Mecanismul leziunii cerebrale

Mecanismul leziunilor cerebrale legate de chirurgia cardiacă este complex și multifactorial. Cel mai frecvent mecanism rezultă din cauze ischemice care conduc la hipoperfuzie cerebrală și embolie [26,27]. Pe lângă cauzele ischemice, au fost implicate și răspunsul inflamator, hipertermia cerebrală, hiperglicemia, anemia perioperatorie și fibrilația atrială (Figura 2) [27].

Figura 2. Mecanismele leziunii cerebrale.

5.1. Perfuzie cerebrală alterată

Efectele chirurgiei cardiace și ale CPB asupra perfuziei cerebrale pot fi clasificate în hipoperfuzie cerebrală și reperfuzie. Hipoperfuzia cerebrală rezultată din fluxul sanguin cerebral redus (CBF) în timpul CPB este cauza principală a leziunii cerebrale ischemice. Această formă de leziune poate fi în continuare exacerbată de clearance-ul afectat al micro-embolilor în perioadele de CBF redus. Vârsta înaintată, boala cerebrovasculară extinsă și antecedentele de accident vascular cerebral cresc riscul de hipoperfuzie cerebrală [26]. Perioada timpurie a CPB este de obicei asociată cu episoade de presiune arterială medie (MAP) scăzută în timpul introducerii canulei și manipulării vaselor mari ale inimii. Ca rezultat, poate apărea hipoperfuzie cerebrală, iar fluxul de sânge în regiunile bazinului de apă ale creierului se poate reduce critic. Spre sfârșitul CPB are loc reperfuzia cerebrală, rezultând generarea de radicali liberi de oxigen [28]. În timpul leziunii de ischemie/reperfuzie, sunt inițiate diferite mecanisme secundare și în cele din urmă duc la moartea neuronilor.

5.2. Leziuni cerebrale legate de hipoxie

Condițiile hipoxice care apar în perioadele de hipoperfuzie cerebrală au ca rezultat reglarea în sus a diferitelor molecule, cum ar fi factorul inductibil de hipoxie (HIF) și proteina receptorului de sulfoniluree 2A (SUR2A), care apoi inițiază evenimente care pot duce la leziuni neuronale [28]. O scădere a nivelului de oxigen duce la translocarea HIF în nucleul celulei neuronale. HIF este compus dintr-o subunitate și. Subunitatea este exprimată constitutiv. Cu toate acestea, se degradează rapid la concentrații normale de oxigen. Mai mult, hipoxia este asociată cu o scădere a nivelului de adenozin trifosfat (ATP), care are ca rezultat eșecul pompelor ionice dependente de ATP, o creștere a nivelurilor intracelulare de sodiu și calciu și, în cele din urmă, umflarea citoplasmatică și mitocondrială, care poate duce la moartea celulelor. [28].

5.3. Leziuni cerebrale legate de reperfuzie

Faza de reperfuzie este asociată cu producția de specii reactive de oxigen (ROS), predominant în mitocondrii. ROS reacționează cu oxidul nitric (NO) pentru a forma peroxinitrit. Această moleculă este foarte reactivă și nitrozilează proteinele, ducând la afectarea funcțională neuronală și leziuni cerebrale [28].

5.4. Macro- și micro-embolie cerebrală

Chirurgia cardiacă duce adesea la producerea de diferite materiale embolice. În funcție de dimensiune, embolii pot fi diferențiați în macro-emboli, care oclud fluxul în arterele cu un diametru de 200 µm sau mai mult, și micro-emboli, care oclud arterele, arteriolele și capilarele mai mici. Plăcile aterosclerotice care provin în principal din aortă constituie macro-emboli [26], în timp ce micro-embolii constau din embolii gazoase și agregate biologice cum ar fi trombus, agregate plachetare și grăsime [26,28,29]. În trecut, au fost raportate embolii care apar din resturi anorganice, cum ar fi fragmente de tuburi de clorură de polivinil și antispumă siliconică [29].

Deși aparatul CPB are mecanisme de protecție, cum ar fi capcane cu bule [28], emboliile gazoase pot fi introduse totuși în circuitul CPB prin canulare venoasă, administrare de medicamente și din camerele cardiace deschise ale inimii stângi [26]. Mai mult, manipularea aortei în timpul intervenției chirurgicale crește riscul de embolizare în ciuda plasării de filtre arteriale [28,30]. Microembolia cerebrală ca mecanism pentru disfuncția cognitivă este susținută de prezența unei relații între sarcina macro/microembolică cerebrală în timpul CPB și disfuncția cognitivă în diferite studii [26,31–34]. În plus, macro/microembolie pot apărea și în timpul decanulării aortei, în special atunci când pacientul nu a primit suficientă terapie anticoagulante.

5.5. Răspunsul inflamator

Procesele inflamatorii asociate cu CPB exacerbează și mai mult leziunile neuronale [27]. Interacțiunea sângelui pacientului cu componentele CPB, cum ar fi tubulatura, rezervoarele, oxigenatorul și conexiunile are ca rezultat activarea sistemului complement, ceea ce duce la eliberarea de citokine proinflamatorii, cum ar fi interleukina (IL)-6, IL -8, IL-10 și factorul de necroză tumorală-alfa (TNF) [28,35]. Acest răspuns inflamator sistemic are ca rezultat scurgerea barierei hematoencefalice, edem cerebral și în cele din urmă tulburări cerebrale [28].

5.6. Hipertermia cerebrală

De asemenea, s-a raportat că hipertermia provoacă leziuni ale creierului în diferite condiții clinice și s-a demonstrat că exacerba moartea neuronală după ischemie. Efectele dăunătoare ale hipertermiei în creier sunt legate de umflarea celulelor induse de hipertermie și moartea necrotică în cazul temperaturilor foarte ridicate [36]. În timpul operației cardiace pe CPB, hipertermia cerebrală poate apărea din cauza proximității canulei aortice de vasele cerebrale sau subestimării temperaturii creierului prin monitorizarea standard [27].

5.7. Hiperglicemie

Răspunsul la stres indus de CPB și hipotermie în timpul intervenției chirurgicale cardiace duce la niveluri crescute de glucoză serice chiar și la pacienții non-diabetici [27]. Fiziopatologia leziunii cerebrale induse de hiperglicemie este multifactorială. Hiperglicemia crește producția de specii reactive de oxigen printr-o cale mediată de protein kinaza C și producția crescută de nicotinamidă adenin dinucleotide fosfat (NADPH) [37]. Speciile reactive de oxigen pot duce la moarte neuronală, așa cum s-a descris mai devreme. Există, de asemenea, o asociere bine descrisă între hiperglicemie și expresia crescută a factorului nuclear-kappa B [38]. Efectele metabolice ale hiperglicemiei, cum ar fi creșterea producției de acid lactic cu acidoză ulterioară și disfuncție mitocondrială, este un alt mecanism sugerat de leziune cerebrală asociată hiperglicemiei [39].