Resuscitatie voor herstel van endotheel permeabiliteit in endotoxemie.

Acute kritieke ziekten kunnen de endotheel barrière functie verstoren. In acute
kritieke ziekten, zoals in sepsis, ontstaat activatie van het endotheel. Deze
activatie leidt tot verlies van de glycocalyx (een laag van eiwitten die de
vaatwand bekleed) wat vervolgens resulteert in toegenomen endotheel
permeabiliteit. De hieruit voortkomende accumulatie van eiwit-rijke vloeistof
in de extravasculaire ruimte manifesteert zich vervolgens klinisch als oedeem.
Dit proces in combinatie met inflammatoire en coagulatieve responsen, verstoren
de microcirculatoire perfusie en weefsel oxygenatie die ten slotte leiden tot
multiple orgaan dysfunctie. Ook non-infectieuze oorzaken van acuut kritieke
ziekten kunnen resulteren in een sterke pro-inflammatoire host-response met als
gevolg endotheliale hyper-permeabiliteit, voorbeelden hiervan zijn pancreatitis
of als gevolg van een grote operatie.

Acute kritieke ziekten moeten vaak worden behandeld met volume resuscitatie.
Echter, is het nadeel van resuscitatie het ontstaan van oedeem. In vergelijking
tot een liberale resuscitatie strategie, verkleint een restrictievere
resuscitatie strategie de kans op het ontstaan van orgaan falen. Dit wordt
waarschijnlijk verklaard doordat vloeistof resuscitatie resulteert in
toegenomen lekkage over het hyper-permeabele endotheel. Dit gegeven leidt tot
een dilemma in de behandeling van sepsis, omdat vloeistof resuscitatie nu zowel
de hoeksteen van de behandeling is, als dat het juist een veroorzaker is van
orgaan falen. Om deze reden is er een grote vraag naar nieuwe therapeutische
strategieën gericht op het verbeteren en behouden van de endotheel barrière
functie.

Verschillende resuscitatie strategieën hebben mogelijk verschillende effecten
op de endotheel permeabiliteit. Vloeistoffen met een laag eiwitgehalte, zoals
kristalloïden, lijken negatieve effecten te hebben op de endotheliale
glycocalyx, en verergeren daarbij endotheliale permeabiliteit. In septische
patiënten, is de hoeveelheid toegediende kristalloïden geassocieerd met
verhoogde glycocalyx afbraak, wat wordt versterkt door inflammatoire mediatoren
zoals aangetoond in in-vitro modellen. Dit effect zou gerelateerd kunnen zijn
aan het lage eiwit gehalte. Het toedienen van albumine, en niet kristalloïden,
leiden tot minder endotheel dysfunctie, een verhoogde overleving, en minder
inflammatie en oxidatieve stress in diermodellen van endotoxemie en
verbloedingsshock. In huidig beleid wordt albumine gebruikt als een additieve
oplossing om kristalloïden vloeistof therapie aan te vullen.

Het effect van albumine op de glycocalyx lijkt kleiner dan het effect van
plasma. Plasma herstelde glycocalyx dikte en endotheel barrière integriteit in
grotere mate dan albumine, dit leidde tot minder orgaan falen in diermodellen
van verbloedingsshock en sepsis. In kritiek zieke patiënten, hebben wij
aangetoond dat plasma transfusie markers van endotheliale activatie en
pro-inflammatoire cytokines verminderde. Andere klinische data over het effect
van plasma in sepsis is zeer gelimiteerd. In retrospectieve studies was
plasma-exchange therapie uitgevoerd als een nood therapie met als doel om
toxische componenten uit het bloed te verwijderen. Een verhoogde overleving
werd gezien in vergelijking tot historische overlevingsdata.

Solvent-detergent (SD) plasma is een gepoold en SD behandeld multipele donor
(wisselend van 10-1000 mannelijke en vrouwelijke donoren) product. In een
prospectief cohort van kritiek zieke kinderen was SD plasma, en niet fresh
frozen plasma (FFP), onafhankelijk geassocieerd met lagere mortaliteit. In een
gerandomizeerde pilot trial in patiënten die een operatie krijgen voor een
aorta dissectie, reduceerde SD plasma glycocalyx shedding en endotheliale tight
junctie schade in vergelijking tot FFP. Dit verschil wordt mogelijk verklaard
door het was proces tijdens de productie van SD plasma, dit proces zou
potentieel schadelijke componenten in plasma zoals anti-humane leukocyt
antigenen kunnen verdunnen. Anderzijds, verwijderen de centrifugale stappen
cellulaire debris en extracellulaire vesicles, deze componenten zijn gelinkt
met complicaties zoals transfusie-gerelateerde acute long schade (TRALI). Deze
theorieën worden verder ondersteund door het feit dat er geen gevallen van
TRALI bekend zijn bij het gebruik van SD plasma, ook zijn de hoeveelheid
allergische en anafylactische reactie van SD plasma 76% tot 94% lager dan dat
van FFP.

Een specifiek mechanisme die het protectieve effect van plasma zou kunnen
bewerkstelligen is de aanwezigheid van sphingosine-1-phosphate (S1P) in plasma,
S1P remt het klieven van de endotheliale glycocalyx door metalloproteases.
Anderzijds, zou plasma beschermend kunnen zijn door het aanvullen van
ADAMTS-13, zoals wij aangetoond hebben in observationele studies, geeft
ADAMTS-13 balans aan de grote release van von Willenbrand Factor (vWF), het
limiteert de vorming van vWF multimeren, microtrombi's en daaruitvolgende
oedeem vorming en orgaanschade. Het is van groot belang om vast te stellen
welke eiwitten, en in welke mate, bijdragen aan de protectieve effecten van
plasma. Deze specifieke factoren zouden vervolgens kunnen worden gemaakt en
voor meer gerichte therapieën.

In deze studie binnen een humaan endotoxemie model, is onze hypothese dat
vloeistof therapie met eiwitrijke vloeistoffen superieur is aan kristalloïden,
wat nu de standaard resuscitatie vloeistof is in acute kritieke ziekte, in het
behouden van de endotheel barrière integriteit.

Het primaire doel van de voorgestelde studie is om te onderzoeken wat het
effect is van plasma producten op markers van endotheel functie in een humaan
endotoxemie model.

Open label, gerandomiseerde interventie trial in gezonde mannelijke
vrijwilligers

Groep 1 (n=6): 2 ng/mL LPS + 10 ml/kg kristalloïden (Plasma-Lyte, controle groep) Groep 2 (n=6): 2 ng/mL LPS + 10 ml/kg SD plasma (Omniplasma®)

Voordelen: Geen

Onderzoeksproducten:
1. Alle vrijwilligers zullen een injectie met LPS krijgen. Discomfort van LPS
kan bestaan uit misselijkheid, rillingen, koorts en een lage bloeddruk die over
zullen gaan binnen 3-4 uur. Monitoring van de vrijwilligers zal plaatsvinden op
onze Intensive Care Unit tot dat alle symptomen volledig zijn verdwenen. Een
dosering van 2 ng/kg LPS in gezonde vrijwilligers is bewezen veilig in eerdere
studies van onze en andere instituten. De LPS wordt verkregen van de National
insitute of health (NIH), USA. De analyses en concentratie van de endotoxine is
vastgesteld door een gel-clot methode wat zal worden uitgevoerd in de Verenigde
Staten.

2. Omniplasma: Vanwege het productie proces die onder andere allergenen
verdunt, zijn allergische reacties uiterst zeldzaam en mild (erytheem/urticaria
<1:100 gevallen). Ernstigere reacties zijn hypotensie, bronchiale
hyperreactiviteit, tachycardie en dysnoe (<1:10.000). Deze bijwerkingen worden
veroorzaakt door het citraat in omniplasma wat een hypocalciëmie kan
veroorzaken. Dit is met name een probleem als ontvanger lever dysfunctie heeft.
Dit probleem zal niet spelen in gezonde vrijwilligers. Een hoge dosering of
hoge inloopsnelheid kan overvulling veroorzaken. Dit wordt niet verwacht in
vrijwilligers die LPS hebben ontvangen omdat zij door de LPS mild ondervuld
zullen zijn. Hiernaast is het risico op circulatoire overvulling voornamelijk
aanwezig in patiënten met hartfalen. Hier is geen sprake van in gezonde
vrijwilligers. De infusie snelheid zal op een snelheid worden gezet die goed
wordt getolereerd door ontvangers zonder hartfalen.

3. Plasma-Lyte: Dit is een zogenoemde 'gebalanceerde' kristalloïden solutie
omdat het een elektrolyten compositie heeft die vergelijkbaar is met plasma.
Echter, is deze solutie eiwit-vrij. Kristalloïden zijn momenteel de standaard
resuscitatie vloeistof. Er zijn geen bekende allergieën gerelateerd aan
kristalloïden.

Het experiment:

1. Tijdens het experiment zal een arterielijn worden geplaatst in een van de
armen van de vrijwilliger. Deze arterielijn zal worden geplaatst door een
ervaren dokter. Er is een kleine kans dat deze procedure leidt tot blauwe
plekken en stolsel formatie in een van de bloedvaten. In de afgelopen jaren
zijn er geen grote complicaties bij deze procedure geweest in ons instituut.

Risico assessment:

1. Infusie van E. coli LPS met een dosering van 2 ng/kg is in eerdere studies
binnen gezonde vrijwilligers uitgevoerd. Hier is bewezen dat dit veilig is.

2. Omniplasma heeft een zeer kleine kans op allergische reacties. Producten
zullen worden gemaakt en getransfundeerd volgens standaard klinische procedures
van Sanquin en ons ziekenhuis.

3. Van de combinatie van LPS met infusies wordt verwacht dat er alleen
tijdelijke milde bijwerkingen zullen zijn. Dit wordt verwacht omdat
vrijwilligers in eerdere studies de LPS goed konden tolereren en omdat het
risico op bijwerkingen van de interventies zeer klein zijn.