Stressului oxidativ la pacientul oncologic chirurgical

Managementul intraoperator al stressului oxidativ la pacientul oncologic chirurgical: studiu comparativ intre anestezia totala intraveninoasa cu propofol (TIVA) si anestezia combinata inhalatorie cu seroflurane

1.REZUMAT

Propofoliul este un agent anestezic sedativ hipnotic indicat pentru inductia si mentinerea anesteziei generale, ca si pentru sedarea pacientilor intubati si ventilati mecanic in sectiile de terapie intensiva. Propofolul este caracterizat printr-o structura chimica fenolica asemanatoare cu cea a a - tocoferolului, ceea ce-i confera proprietati antioxidante care au fost demonstrate atat in vitro, cat si in vivo. Scopul acestui studiu a fost sa evalueze eficienta utilizarii propofolului in mentinerea anesteziei generale pentru a diminua stresul oxidativ la pacientii cu tumori maligne care au beneficiat de tratamente antineoplazice preoperatorii care s-a dovedit ca exacerbeaza stresul oxidativ comparativ cu anestezicul volatil sevoflurane.

Rezultatele obtinute confirma capacitatea propofolului de a bloca formarea peroxizilor lipidici fara a modifica semnificativ nivelul raspunsului antioxidant endogen, cuantificat de noi si prin masurarea activitatii ceruloplasminei.

2.INTRODUCERE

Stressul oxidativ apare atunci cand exista o tulburare a echilibrului dintre generarea de specii reactive ale oxigenului (ROS) si capacitatea sistemelor antioxidante de aparare, conducand la leziuni celulare fie in mod direct, fie prin alterarea cailor de semnalizare. Consecinta stressului oxidativ este lezarea oxidativa a lipidelor, proteinelor si ADN-ului (1). Productia de ROS poate fi urmarea unor factori exogeni: cum sunt radiatiile si expunerea de droguri (citostatice), sau endogeni cum ar fi cresterea respiratiei mitocondriale si activarea enzimelor oxidante in infectii si inflamatii. De un interes particular pentru cercetatori fie din cercetarea fundamentala, sau clinica sunt radicalii liberi care mediaza leziunile de reperfuzie cum sunt cele din timpul transtului de organe si cei care apar in urma expunerii la endotoxine inducand procese de raspuns inflamator sistemic manifestate prin: leziuni pulmonare (ARDS), sepsis sever si MODS. Scavengerii de radicali liberi, sau antioxidantii, reprezinta o componenta importanta de aparare a organismului impotriva injuriilor generate de acestia, astfel incat sustinerea cresterii apararii antioxidante poate fi un important tel terapeutic. Rolul vitaminelor A si E, acidului ascorbic, salicilatilor, barbituricelor, superoxid dismutazei, acizilor grasi polinesaturati si agentilor antiinflamatori in ameliorarea injuriilor generate de radicalii liberi sunt doar cateva din exemplele intens studiate in protejarea tesuturilor impotriva stressului oxidativ (2)(3)(4)[ Propofolul este un agent sedativ lipidic intravenos A fost primul dintr-o clasa noua de agenti anestezici intravenosi alkilofenoli. Este indicat pentru inductia si mentinerea anesteziei generale, ca si pentru sedarea pacientilor adulti intubati si ventilati mecanic in serviciile de terapie intensiva. Propofolul este caracterizat de o structura chimica fenolica, similara celei a a - trocoferolului (. nr. ) si prezinta proprietati antioxidante care au fost demonstrate atat in vivo, cat si in vitro.

A: (a-tocoferolul) B: PROPOFOL (2,6 diisopropilfenol)

C: Acid acetilsalicilic D: butilhidroxitoluen

. : Structura chimica a a - trocofenolului (A) si a propofenolului (B),

care dovedeste natura lor polifenolica, de asemenea cu acidul acetilsalicilic

si butilhidroxitoluen (C, D) alte substante antioxidante

Din punct de vedere structural este un fenol cu caracter reducator pus in evidenta de doinm produsi de degradare: un dimer (tetraisopropil 3,3`5,5`dihidroxi 4,4` bifenil) si o chinona (diizopropil2.6chinona) Cei doi compusi se formeaza pe o cale metabolica mediata de prezenta oxigenului. Potentialul de oxido-reducere este mai mic de +0.60 volti. Demonstrand posibilitate interactiunii cu moleculele oxidante si caracterul reducator.

Din punct de vedere biochimic nu induce modificarea activitatii enzimelor hepatice nici a debitului sanguin hepatic, ficatul fiind situsul principal al metabolizarii sale. S-a demonstrat insa o interferenta farmacocinetica cu monooxigenazele citocrom P-₄₅₀ dependente, in particular cu citocromii P-₄₅₀3a₄ sugerandu-se astfel implicarea radicalilor liberi ai oxigenului in metabolizarea lui.

Propofolul dezvolta o activitate antioxidanta semnificativa in concentratie de 10^-6 10^-5 moli/litru. Fiecare molecula de 2,6-diizopropil fenol este capabila sa capteze doua specii radicalice, preferential speciile organo-radicalice. Proprietatile captatoare de radicali liberi seamana cu cele ale vitamineiE, mecanismul de actiune fiind similar, participand la ruperea lantului radicalic prin formare de specii chimice stabile.

In 1989, Weir D. si colab. (5) au observat pentru prima data ca propofolul atenueaza leziunile de reperfuzie induse experimental, in cortexul cerebral, astfel scotand in evidenta proprietatile acestui compus. Mai tarziu, Murphy P.G. si colaboratorii (6) au demonstrat ca propofolul reactioneaza cu peroxinitritul conducand la formarea unui radical mai stabil derivat din propofol-radicalul fenoxil si ridicand ipoteza ca ar fi un scavenger de peronitriti. Green T.R. si colaboratorii (7) au evaluat specificitatea propofolului ca si scavenger al speciilor de radicali liberi ai oxigenului si radicalilor organici aratand ca propofolul indeparteaza preferential speciile de radicali organici, deoarece s-a dovedit ca reduce semnificativ radicalii riboflavin si formarea malondialdehidei, produsi de degradare generati din hidroperoxizi lipidici ai acidului arahidonic. Aceste rezultate au fost ulterior confirmate de urmatoarele studii, care au aratat ca propofolul este capabil sa inhibe peroxidarea lipidica in diferite modele experimentale (8)(9) sa protejeze celulele impotriva stresului oxidativ si sa amplifice capacitatea antioxidanta a plasmei umane (10)(11) Pe de alta parte, polifenolii pot creste capacitatea de aparare a antioxidantilor endogeni si modula statusul redox celular. Modificarile statusului redox al celulelor, transmitand stimuli fiziologici prin caile de semnalizare ale reglarii, pot avea consecinte diverse pentru cresterea si diferentierea celulara. In plus, s-a demonstrat ca polifenolii moduleaza activitatea proteinkinazelor (12), servesc drept liganzi pentru factorii de transcriptie (13) si moduleaza activitatea proteinelor (14)

Majoritatea studiilor in vitro si in vivo au atribuit efectul protector al polifenolilor bioactivi reactivitatii lor chimice impotiva radicalilor liberi si capacitatii de a preveni oxidarea unor componente intracelulare importante. S-a sugerat si un alt model posibil de actiune al acestor compusi polifenolici, si anume, stimularea heme-oxigenazei-l (HO-l). Prin studii experimentale in 2004, s-a dovedit activitatea de scarenger si efectele asupra sistemului HO ca o alternativa si mecanism de protectie aditional al propofolului (15) Izoformele hemoxigenazei (HO)catalizeaza conversia hemului la monoxid de carbon (ca si biliverdin/bilirubina cu eliberarea concomitenta de fier, care poate conduce sinteza de ferita pentru sechestrarea fierului (16) Ei au demonstrat ca citotoxicitatea peroxinitritilor asupra astrocitelor este semnificativ atenuata de propofol intr-o maniera doza-dependenta. De asemenea, au demonstrat ca lezarea ADN-ului peroxinitrit mediata a fost limitata de propofol intr-o maniera doza-dependenta. Studiile acestea sunt sustinute si de alte studii clinice anterioare care demonstreaza efectul protector al propofolului impotriva injuriei peroxidative. Propofolul scade nivelul malondialdehidei, marker al peroxidarii lipidice dupa leziunea de ischemie-reperfuzie indusa de aplicarea tourniquet-ului la nivelul unui membru inferior (17) si scade leziunile induse de stresul oxidativ masurate la nivelul trombocitelor pacientilor chirurgicali (18). Aceste rezultate in vivo au fost confimate ulteior de Sayin si colab. Zhang (19); care au demonsrat ca in timpul opeatiunilor pentru by-pass aorto-coronarian, propofolul a fost mai eficient decat fentanylul pentru a diminua peroxidarea lipidica, F2-izoprostanolul complementul C5a si rata de adeziune a neutrofilelor.

Alt efect important al propofoliului cu relevanta clinica este cel antiapoptotic. Apoptoza se refera la moartea celulara programata. Acest program endogen este esential pentru modelarea organelor in timpul perioadei fetale, promitand proceselor sa se autoreanoiasca, si eliminand celulele infectate sau lezate in perioada adulta. Celulele inutile mor prin apoptoza, iar moartea lor este initiata printr-un program genetic. Cand aceste celule intra in programul de apoptoza, sunt dezintegrate in corpi apoptotici si sunt fagocitate de macrofage fara a induce un raspuns inflamator. Desi mecanismul de trigger al apoptozei nu este clar, caile de semnalizare ale apoptozelor induse de ischemie pot fi unele intrinseci (mediate de mitocondrie), extrinseci (mediate de receptori) si cai caspaze-independente (20). Calea intrinseca este caracterizata de citocromul c care se elibereaza din mitocondrie, ceea ce conduce la clivarea procaspazei 9 si la activarea ei. Aceasta din urma are ca efect activarea caspazelor efectoare, inclusiv caspaza-3 (21).

Calea extrinseca este caracterizata de activarea receptorilor pentru moartea celulara initiata de liganzii lor ,ceea ce conduce la clivarea procaspazei 8.

Caspaza 8 clivata, activeaza apoi in aval caspazele si rezulta moartea celulara (22)

Eugelhard K. si colab(23) au aratat ca propofolul poseda calitati antiapoptotice prin influentarea proteinelor reglatoare ale apoptozei, dupa ischemia cerebrala.

In concluzie, datele din literatura prezentate arata ca propofolul poseda proprietati antioxidante si antiapoptotice, excitand un efect puternic protector in timpul anesteziei Pentru a evidentia aceste proprietati benefice ale propofolului, utile in special pacientilor oncologici, care au suportat tratamente antineoplazice preoperatorii inductoare de stres oxidativ am comparat nivelele serice ale markerilor peroxidarii lipidice malondialdehida in timpul anesteziei generale in care am utilizat in inductie si mentinerea propofolul, cu un lot de pacienti la care inductia s-a facut cu un thiobarbituric, iar mentinerea cu un agent anestezic inhalator serofluranul anestezic la care nu s-au pus in evidenta aceste calitati.

3.PACIENTII

Studiul prospectiv, randomizat a cuprins doua loturi a cate 50 pacienti care au beneficiat de radioterapie si/sau polichimioterapie preoperatorie pentru localizari diferite ale tumorilor maligne, neoplasme ale colului uterin si corpului uterin, neoplasme ovariene, recto-sigmoidiene si mamare. Internati in Institutul Oncologic din Bucuresti in perioada iunie 2002-decembrie 2004. Investigatiile au fost efectuate numai cu acordul scris al pacientilor. Distributia s-a facut uniform ca numar de cazuri cu aceeasi localizare, pentru a reduce numarul variabilelor luate in calcul.

Au fost luati in studiu pacienti si cu varste intre 30-60 ani, fara alte comorbiditati decat boala neoplazica pentru care au beneficiat de radioterapie externa si cobaltoterapie preoperatorie in cazurile de neoplasm al colului si corpului uterin, sau rectale si polichimioterapie in diferite asociatii pentru cazurile de neoplasm mamar si ovarian. Toti pacientii au primit scorul de risc ASA II (American Society of Anesthesiology).

Au fost exclusi pacientii cu patologie asociata si comorbiditati decompensate pentru a restrnge cauzele generatoare de stres oxidativ strict la boala canceroasa, tratamentele antineoplazice si raspunsul organismului la stresul chirurgical.

Distributia pe varste, sex si localizari a fost urmataarea:

A.    Lotul care a primit anestezie generala cu propofol in inductie si mentinere: 50 pacienti, 45 femei, 5 barbati, grupe de varsta 30-40 ani = 10 pacienti; 40-50 ani = 20 pacienti, ; 51-60 ani = 20 pacienti; neoplasme col uterin stadiile II si III = 10 cazuri; neoplasme corp uterin stadiile II si III = 10 cazuri; neoplasme ovariene = 10 cazuri; neoplasme mamare = 10 cazuri; neoplasme rectale si recto-sigmoidiene = 10 cazuri;

B.     Lotul care a primit anestezie generala cu sevofurane in mentinere a fost structurat identic, in privinta distributiei pe sexe, grupe de varsta si localizare a bolii neoplazice.

. Distributia pe sexe a pacientilor investigati din ambele loturi( femei n=45, barbati n=5)

. Distributia pe grupe de varsta a pacientilor in ambele loturi

Distributia pe localizari a pacientilor investigati in ambele loturi

S-a cautat aceasta omogenitate a loturilor din punctul de vedere al caracteristicilor pacientilor pentru a diminua variatiile care pot influenta valorile markerilor serici ai stresului oxidativ (malondialdehida serica ca produs final al degradarii lipidelor sub actiunea radicalilor liberi ai oxigenului si ceruloplasmina serica cu actiune antiperoxidare lipidica).

4.METODA DE LUCRU

La pacientii din ambele grupuri s-a obtinut acordul scris si s-au facut recoltari pentru determinarea MDA, inaintea inceperii anesteziei cu 30 minute odata cu montarea abordului venos periferic, apoi la sfarsitul anesteziei, dupa intreruperea anestezicului; la 24 ore si la 3 zile postoperator (72 ore).

Premedicatia a constat in administrarea de midazolam 2,5-3 mg iv. cu 30 minute inaintea interventiei.

A. La lotul de studiu (grupul cu propofol - notat GP), s-a aplicat o tehnica de anestezie generala combinata pe baza de opiaceu si propofol in perfuzie continua:

- inductia s-a facut prin administrarea de propofol in infuzie de 2,5 mg/kg corp, curara si fentanyl 7 μg/kg corp;

- mentinerea anesteziei a fost facuta prin infuzie continua de propofol 10-20ml/h, fentanyl 0,25-l μg/kg corp si protoxid de azot cu oxigen 50%, curara fiind repetata la nevoie.

- terapia s-a efectuat prin oprirea infuziei de propofol cu 10 minute inainte de terminarea interventiei, antagonizarea curarei si extubarea s-a facut cand pacientul a fost stabil responsiv si cooperant, cu SpO₂=100% la FiO₂=50%.

B. La lotul martor (grupul sevofluran notat GS) s-a aplicat o tehnica de anestezie generala combinata, pe baza de agent inhalator servoflurane si opiaceu:

- inductia s-a facut prin administrarea de thiopental in doza de 3-5 mg/kg corp, curara si fentanyl 7 μg/kg corp;

- anestezia a fost mentinuta cu agentul inhalator sevoflurane cu MAC=1-l,5 (maximal alvelar concentration), fentanyl 0,25-l μg/ kg corp si protoxid de azot cu oxigen 50%, curara fiind repetata la nevoie;

- trezirea s-a efectuat prin oprirea agentului inhalator cu 10 minute inainte de terminarea interventiei chirurgicale, iar extubarea s-a facut dupa aceleasi criterii.

1. Evaluarea preoperatorie (preanestezica) a fiecarui pacient s-a facut, asa cum s-a descris in partea generala a tezei, in cadrul examenului preanestezic si a cuprins:

- analiza detaliata, cu insistenta asupra tratamentelor antineoplazice efectuate: doze, perioada, ritmicitate, efecte secundare, intervalul de recuperare pana la interventia chirurgicala;

- examenul clinic general, cu evaluarea speciala a zonelor cuprinse in campul de iradiere, a starii mucoasei pigale si a intregii zone oro-faringiene, a simtomatologiei respiratorii ca si (starea de hidratare) a tulburarilor de tranzit intestinal si de mictiune; s-a insistat si asupra modificarilor de apetit, de greutate si toleranta digestiva; ca si eventualele modificari neurologice aparute ca urmare a polichimioterapiei cu taxam;

- investigatiile paraclinice preoperatorii au cuprins:

         ECG si consultul cardiologic

         Radiografie pulmonara

         Urografie pentru pacientele cu neoplasme ale colului si corpului uterin

         Analizele standard preoperatorii necesare in cazul interventiilor chirurgicale clasificate medii mari: - hemoleucograma

- coagulograma + TS si TC

- biochimie: uree, creatinina, ionograma, bilirubina, acid uric, transaminaze, glicemie, proteinemie.

2. Monitorizarea intra anestezica si post poeratorie a fost cea standard:

- presiunea arteriala la 5-l0 minute intraoperator si la 30 minute 1 ora primele 24 ore postoperator;

- frecventa cardiaca continuu intraopeerator si la 30 minute 1 ora postoperator 24 ore;

- SpO₂ (saturatia periferica in oxigen pulsaximetria) continuu interoperator si la 30 minute 1 ora postoperator;

- ECG derivatia II continuu intraoperator si la nevoie, in postoperator;

- temperatura la orele 18⁰⁰ si 6⁰⁰ in postoperator;

- diureza;

- hemoleucograma si analize biochimice standard: bilirubina, transaminaze, glicemie, uree, creatinina, ionograma si coagulograma la 12-24 ore, postoperator; s-au facut mai multe determinari la cazurile cu evolutie complicata postoperatorie.

3.Toti pacientii au primit ingrijiri postoperatorii standardizate: analgezia s-a obtinut cu morfina 0,1 mg/kg corp, s.c la 68 ore repetat, sau 0,01 mg/kg corp iv. alternand cu paracetamol 1 g iv. sau tramadol 100 mg iv. Nu s-au folosit analgezice de tip antiimflamatorii nesteroidiene (ketoprofen, ketorol sau tador). Pentru prevenirea gretei si a varsaturilor postoperatorii s-au folosit antisecretorii (de tip Zantac sau Arnetin) si antiemetice de tip granisetron.

Toti pacientii au primit antibioprofilaxie cu cefalosporina de generatia a II-a.

La ambele grupuri: si cel cu propofol (GP) si cel cu sevofurane (GS) s-au facut determinari ale parametrilor de stress oxidativ la 30 minute preoperator, la terminarea anesteziei si la 24 ore .

5.ANALIZA STATISTICA

Analiza statistica a datelor s-a fiind prezentate ca medii SD (deviatia standard). area intre grupuri s-a facut folosind testele Fisher-Exact . area in interiorul grupurilor s-a efectuat cu ajutorul testelor ANOVA si Student-Newman-Keuls, pentru acelasi timp-punct, intre grupuri. O valoare a p<0,05 a fost considerata semnificativa.

6.REZULTATE

In cele trei momente ale investigatiilor (1,2,3) : la inductie, la oprirea administrarii anestezicului si la 24 ore post operator se observa pastrarea in limite aproximativ constante ale nivelelor lipoperoxizilor serici (lot GP .xxx) fata de modificarile semnificative (p<0,001) ale valorilor din lotul GS.

p < 0,001

Lot GP Lot GS

. Xxxx Valorile peroxizilor lipidici in dinamica anesteziei

Nu am obtinut diferente semnificative ale ceruloplasminei in cazul loturilor studiate (.xxx ) valorile crescand in mod similar in ambele loturi.

Lot GP Lot GS

. Xxxx Valorile ceruloplasminei in dinamica anesteziei

Fiind o proteina de faza acuta, chiar daca are actiune de inhibare a peroxidarii lipidice, nivelul ei este crescut la sfarsitul perioadei investigate, datorita raspunsului fiziologic la stresul chirurgical.

Pentru determinarile tiolilor albuminici s-au obtinut valorile prezentate in graficul de mai jos:

. Xxxx Valorile tiolilor albuminicii in dinamica anesteziei

Actiunea antioxidanta a propofolului se manifesta la nivelul reactiei de peroxidare lipidica fapte indicate si in literatura de specialitate si nu la nivelul proteinelor incluzand albuminele circulante. Rezultatele obtinute sunt in aceasta concordanta. Valorile scazute din momentul 2 de investigare se datoreaza dilutiei serului consecutiv perfuziilor administrate intraoperator. Nu exista modificari semnificative intre valorile obtinute la cele doua loturi.

p < 0,0001

Chiar daca nu sunt modificate semnificativ valorile tiolilor albuminici si ale ceruloplasminei, indicele de stres oxidativ difera semnificativ statistic la cele doua loturi datorita valorilor peroxizilor lipidici care scad in urma actiunii antioxidante a propofolului.

7.DISCUTII

Propofolul este cunoscut ca exercita efecte protective impotriva injuriilor tisulare produse de sindromul de ischemie-reperfuzie (24) Totusi la dozele clinice conventionale (24 μg/ml) nu s-a dovedit benefic pentru protectia pacientilor din chirurgia cardiaca, impotriva stresului oxidativ (25) Dimpotriva, propofolul administrat la doze de 68 μg/ml, s-a dovedit ca atenueaza leziunile miocardice de reperfuzie in cazul pacientilor supusi interventiilor elective pentru bypass aorto-coronarian (26). De asemenea, XIA si colaboratorii au demonstrat ca propofolul administrat in doze mai mari decat limita conventionala, la concentratii de 67 μmol/h, in timpul ischemiei, reduce peroxidarea lipidica ROS indusa si amelioreaza functia cardiaca postischemie, la sobolani (27)

In studiul nostru am aplicat aceste proprietati antioxidative ale propofolului si antiapoptotice la pacientii oncologici, cu tumori maligne pretratate radio si/sau polichimioterapic supusi chirurgiei elective, la care, stresul oxidativ indus de boala neoplazica si de tratamentele complexe asociate are un mare potential de a degenera intr-un sindrom de raspuns inflamator sistemic (SIRS) in urma amorsarii produse de raspunsul fiziologic al organismului la stresul chirurgical.

8.CONCLUZII

Propofolul administrat in acest tip de anestezie intruneste calitatile apropiate de cele ale unui anestezic ideal pentru chirurgia oncologica. Inductia si trezirea rapida si placuta, fara simptome asociate secundare, chiar si la pacienti anxiosi cum sunt cei oncologici, stabilitate hemodinamica, efectul antiemetic si in special cel de reducere a nivelului de stres oxidativ fac din propofol un anestezic de electie recomandat in chirurgia majora oncologica la pacienti cu tratamente antineoplazice preoperator.