Complement activatie na darm ischemie-reperfusie (GI I/R) schade in de mens

Gastro-intestinale ischemie-reperfusie (GI I/R) schade vindt plaats als de darm
tijdelijk geen bloed ontvangt en als de terugkeer van bloed gevolgd wordt door
een inflammatoire respons. GI I/R blijft een vaak voorkomend groot klinisch
probleem (mede als gevolg van het gebrek aan diagnostische markers en therapie)
met een mortaliteit tussen de 60-80% voor patienten met acute mesenteriaal
trombose. Ook speelt dunne- en dikkedarmischemie een belangrijke rol in de
ontwikkeling van orgaanfalen na trauma en sepsis en is het een cruciale factor
die een rol speelt bij de ontwikkeling van postoperatieve complicaties na grote
abdominale en (cardio)vasculaire chirurgie.

Recente proefdierstudies, die gebruik maakten van knock-out muizen voor
complement, lieten zien dat complement activatie een belanrijke rol speelt in
het ontstaan van ontsteking en weefselschade na GI I/R. Teneinde de rol van
complement activatie na humane GI I/R schade op te helderen, wordt complement
activatie peroperatief bestudeerd in de humane darm na I/R. De lokale
inflammatie, onder andere gekenmerkt door complement activatie, is belangrijk
om de I/R geinduceerde schade op te ruimen, echter ontsporing van de
inflammatoire respons kan leiden tot ernstige complicaties.

Deze verergerde inflammatoire respons kan uitgelokt worden door de translokatie
van pro-inflammatoire stoffen, zoals endotoxinen, vanuit de darm naar de
circulatie. Dit kan gebeuren doordat de darmbarriere beschadigd is geraakt door
ischemie en reperfusie. Daarom is het ook van belang om de effecten van darm
I/R op de permeabiliteit van de darm te onderzoeken.

Ten slotte is het belangrijk om, naast de moleculaire mechanismen die
belangrijk zijn in de pathofysiologie van dunne darm-IR, ook inzicht te krijgen
in de macroscopische mucosale veranderingen die plaatsvinden tijdens dunne
darm-IR. Inzicht in deze veranderingen is belangrijk, omdat dit de
vroegdiagnostiek van darm-IR, middels endoscopie, kan verbeteren. Dit is direct
van klinisch groot belang.

Doel van dit onderzoek is om cellulaire schade, de activatie van het complement
systeem en inflammatoire veranderingen veroorzaakt door ischemie en reperfusie
van de humane dunne darm en dikke darm te bestuderen.
Het tweede doel van dit onderzoek is het bestuderen van de veranderingen in de
barrièrefunctie tijdens ischemie en reperfusie van de humane dunne en dikke
darm.
Het derde doel van dit onderzoek is om de macroscopische mucosale veranderingen
die plaatsvinden tijdens dunne darm-IR te karakteriseren.
Als laatste willen wij de gevolgen van IR op gen expressie patronen in de darm
onderzoeken om potentiele aangrijpingspunten voor preventie en therapie te
identificeren.

In deze studie zullen de effecten van GI I/R onderzocht worden. Derhalve zal
bloed en weefsel verzameld worden gedurende grote buikchirurgie. Tijdens enkele
operaties wordt een deel van de darm van de patiënt verwijderd. Voor deze
studie zal 3-6 cm van het stukje dunne- of dikke darm dat verwijderd wordt
gedurende 15, 30, 45 of 60 min ischemisch worden gemaakt door afklemmen van de
aan- en afvoerende vaten in het mesenterium (aa. resp. vv. jejunales) van het
stukje darm. Vlak voordat het stukje darm op deze manier ischemisch wordt
gemaakt, zullen 2 suikers, te weten lactulose en L-rhamnose, via een injectie
in het geïsoleerde stukje darm worden gebracht. Dit wordt gedaan om de
permeabiliteit van deze suikers te meten na darm I/R. De mate van translocatie
van deze suikers vanuit het darmlumen naar de circulatie is namelijk een goede
maat voor de permeabiliteit van de darm. Na de ischemische periode zal de klem
worden verwijderd en gedurende de rest van de operatie zal reperfusie worden
toegestaan in dit stukje darm (ongeveer 2 uur). De eerder geïdentificeerde
afvoerende vaten van de darm stellen ons in staat om bloed af te nemen uit het
darmsegmentje van interesse. Om de inflow te bestuderen wordt gebruik gemaakt
van arterieel bloed, hetgeen verkregen wordt uit de arterielijn die de patient
peroperatief sowieso heeft. Bloed monsters zullen worden bestudeerd op de
vrijkoming/produktie/verbruik van markers voor cellulaire schade (bv I-FABP,
ILBP), inflammatie (cytokinen, neutrofiel activatie produkten) en complement
eiwitten (bv MBL, TCC), alsmede functionle darmpermeabiliteitsmarkers lactulose
en l-rhamnose. Het verwijderde stukje darm zal worden onderzocht met behulp van
immunohistochemische analyses, western blot, gen expressie analyse, qPCR,
elektronen microscopie en andere relevante technieken.

Een proximaal gelegen stukje darm wordt voor het onderzoek gebruikt als interne
gezonde controle. Het is van belang dat geen extra weefsel wordt afgenomen voor
deze studie en/of dat de operatie niet veranderd; er wordt slechts gebruik
gemaakt van stukjes darm die sowieso worden verwijderd gedurende de electieve
chirurgische procedure.

In een kleine subgroep van 6 patienten zal is het geisoleerde darmsegement een
kleine camera (endovideocapsule) ingebracht worden, om de macroscopische
veranderingen tijdens darm-IR te visualiseren. Deze videocapsule heeft de
grootte van een pil, en zal via een kleine incisie proximaal van het
geisoleerde darmsegment in het darmlumen geplaatst worden. Het stukje darm waar
de incisie in gemaakt is om de videocapsule te plaatsen wordt direct na
plaatsing verwijderd om risicos van lekkage van intraluminale inhoud te
vermijden. (zie ook figuur in MEC-protocol). IR-geinduceerde schade wordt
bestudeerd door het geisoleerde darmsegment, waarin de videocapsule zit, bloot
te stellen aan 60 minuten ischemie met 120 minute reperfusie, conform het
huidige IR-protocol.

De patienten, die geincludeerd worden in deze studie zullen allemaal grote
abdominale operaties ondergaan met een minimale duur van 2 uur. Aangezien
ischemie-reperfusie zal worden toegepast op darmweefsel dat zal worden
verwijderd gedurende de operatie, zal dit niet interfereren met de standaard
chirurgische zorg. De enige handelingen, die de chirurg zal uitvoeren met
betrekking tot deze studie, zijn het isoleren van 3-6 cm darm en het ischemisch
maken van dit stukje darm gedurende 15, 30, 45 of 60 min, alvorens de resectie
van de rest van de darm zal plaatsvinden, die om medische redenen sowieso zal
plaatsvinden. Gedurende de operatie zullen suikers via een injectie in het te
isoleren stukje darm worden ingebracht. Direct nadat de suikers zijn
geinjecteerd, wordt het stukje darm waarin het injectie-wondje zit, verwijderd
om eventuele lekkage van intraluminale inhoud uit te sluiten. De materialen
worden uiteraard steriel aangeleverd. De suikers zijn geregistreerd voor humaan
gebruik en zullen protocollair en volgens de eisen bereid worden door de
onderzoekers. Bovendien zullen de suikers alleen het stuk darm bereiken dat om
operatieve redenen hoe dan ook verwijderd wordt, en zullen dus naar verwachting
geen extra risico voor de patiënt opleveren.

De videocapsule wordt geplaatste middels een incisie in de darm, proximaal op
het geisoleerde darmsegment. Direct nadat de videocapsule in situ is, wordt het
stukje darm waarin een incisie gemaakt is, verwijderd om lekkage van
intraluminale inhoud uit te sluiten. Er wordt voor deze procedure geen extra
darm afgenomen. De videocapsule wordt uiteraard steriel aangeleverd.

Gedurende de operatie zal de chirurg bloed prikken uit de vene van het
geisoleerde darmsegment. Deze acties zullen niet substantieel bijdragen aan een
verlengde operatieduur. De additionele risico's voor de patienten zijn minimaal
en zullen het risico van de operatie niet verhogen. De arterielijn, die
gebruikt wordt voor het verzamelen van bloed, is onderdeel van standaard zorg
door de anaesthesie.