NIEWYDOLNOŚĆ SERCA I PŁUC, TRANSPLANTOLOGIA
Analysis of the correlation between troponin I level evaluated in the early period after heart transplantation and the histopathological findings of the transplanted heart

Wstęp

Pomimo intensywnego rozwoju alternatywnych technik chirurgicznego i farmakologicznego leczenia niewydolności serca przeszczepienie serca pozostaje najbardziej skuteczną metodą postępowania w wybranej grupie spełniającej kryteria kwalifikacji. Obecnie na świecie wykonuje się rocznie ok. 5000 operacji przeszczepienia serca (ang. heart transplantation – HTX) w 300 krajach [1–3].

Wraz z kolejnymi latami nabywania doświadczeń udaje się poprawić zarówno wczesne, jak i odległe wyniki. Według największych dostępnych baz danych, śmiertelność w pierwszym miesiącu po HTX wynosi ok. 7–8%, a 10 lat przeżywa ponad 50% chorych. Pomimo oczywistego postępu nie udaje się jednak istotnie zredukować czynnika limitującego dalszą optymalizację przeżycia chorych po HTX, jakim jest wczesna niewydolność graftu (ang. primary graft failure – PGF). Ocenia się, że PGF jest przyczyną 39–43% zgonów w ciagu pierwszego miesiąca po HTX [3, 4]. Dlatego wczesny okres po HTX wymaga dalszych wieloczynnikowych i wielowarstwowych analiz z uwzględnieniem histopatologii przeszczepionego serca.

Biopsja serca pozostaje „złotym standardem” monitorowania reakcji odrzucania przeszczepionego serca. Częstość wykonywania biopsji jest zależna od przyjętego przez ośrodek schematu. Ocena bioptatu pozwala jednak nie tylko na analizę procesów immunologicznych, lecz także jest przydatnym i wiarygodnym narzędziem w monitorowaniu stopnia okołooperacyjnego uszkodzenia niedokrwiennego miokardium (ang. peri-operative ischemic injury) o różnej etiologii [5, 6].

Troponina I (23 kD), zasadowe białko hamujące interakcję aktyny z miozyną, jest „prawie idealnym markerem” uszkodzenia mięśnia serca o różnej, choć przede wszystkim – niedokrwiennej etiologii. Pomiary stężenia troponiny są zwykle standardowo wykonywane w pierwszych dobach po HTX, kiedy to zarówno własne, jak i światowe opracowania podkreślają wysoki poziom tego markera. Natomiast próby korelacji stężeń troponiny z obecnością zmian niedokrwiennych miokardium po HTX są epizodyczne [7–10].

Cel pracy

Celem pracy była korelacja obecności poreperfuzyjnych zmian niedokrwiennych (ocenianych w obrazie histopatologicznym) we wczesnym okresie po HTX z wartościami stężeń troponiny mierzonymi sekwencyjnie w kolejnych dobach po zabiegu.

Materiał i metody

Analizą retrospektywną objęto 37 chorych (5 kobiet,

32 mężczyzn) w wieku 45,6 ±14,3 roku, u których wykonano HTX oraz biopsję mięśnia serca w 10. ±1. dobie po HTX. Z analizy wykluczono pacjentów ze stwierdzoną na podstawie badania histopatologicznego ostrą reakcją odrzucania przeszczepionego serca. Badaną grupę podzielono na 2 pod-

grupy w zależności od obrazu histopatologicznego. Grupę I

stanowiło 17 pacjentów, w średnim wieku 45,9 roku, których charakteryzował brak zmian niedokrwiennych spełniających przyjęte kryteria (ryc. 1.) (patrz dalej), grupę II zaś 20 pacjentów, w wieku 45,4 roku, z obecnością zmian niedokrwiennych w materiale biopsyjnym (ryc. 2.).

Biopsję serca wykonywano w 10. ±1. dobie po HTX, z dostępu przez żyłę udową lub żyłę szyjną wewnętrzną, pobierając 3–5 bioptatów z przegrody międzykomorowej od strony prawej komory przeszczepionego serca.

Bioptaty przygotowywano w postaci kostek parafinowych, stosując standardowe barwienie hematoksyliną i eozyną.

Przyjęto następujące kryteria rozpoznania istotnych zmian niedokrwiennych, zgodne z „ISHLT Consensus Report” z 2005 r. [5]:

• obecność ogniskowych uszkodzeń kardiomiocytów o cechach martwicy skrzepowej,

• obecność martwicy z węzłami skurczów (ang. contraction band necrosis),

• stwierdzenie „rozerwania” kardiomiocytów (ang. myocyte disruption),

• obecność wakuoalizacji kardiomiocytów.

Preparaty były w sposób standardowy barwione hematoksyliną – eozyną [5].

Wszystkie bioptaty były badane przez kardiopatologa z dwudziestoletnim doświadczeniem w ocenie biopsji przeszczepionego mięśnia serca.

Wszystkie serca były pobierane wg identycznego schematu. Do protekcji serca dawcy używano każdorazowo kardiopleginę CELCIOR. CELCIOR to płyn kardioplegiczny przeznaczony do ochrony serca. Jest roztworem słabo zasadowym (pH 7,3), hipertonicznym (242–368 mOsmol/l) o małej lepkości i wysokiej objętości buforowej.

W trakcie pobrania serce dawcy zatrzymywano 2 litrami kardiopleginy CELCIOR podawanej bezpośrednio do opuszki aorty wstępującej. Jednocześnie intensywnie schładzano serce zimnym (z dodatkiem kruszonego lodu) płynem fizjologicznym podawanym bezpośrednio do worka osierdziowego dawcy. Po wycięciu serca podawano 3. litr płynu kardioplegicznego CELCIOR do opuszki aorty wstępującej. Serce transportowano umieszczone w tym samym płynie kardioplegicznym w temperaturze ok. 10oC. Po rozpakowaniu serca bezpośrednio przed wszczepieniem podawano

4. litr płynu kardioplegicznego CELCIOR.

Stężenie troponiny I w okresie 0.–3. doby po zabiegu mierzono metodą jednostopniowego testu immunoenzymatycznego (norma od 0,1 ng/ml) (w przypadku więcej niż jednego pomiaru wartości troponiny I w ciągu doby do analizy wykorzystano najwyższą uzyskaną w danej dobie wartość).

Badaniem objęto wszystkich chorych operowanych w Klinice Chirurgii Serca, Naczyń i Transplantologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w KSS

im. Jana Pawła II, którzy spełnili powyższe kryteria włączenia i wykluczenia, czyli:

• pobranie serca wg opisywanego schematu,

• wykonanie biopsji serca w 10 ±1 dobie po HTX,

• wykluczenie ostrej reakcji odrzucania przeszczepionego serca (na podstawie badania histopatologicznego),

• oznaczenie stężeń troponiny I w kolejnych dobach po HTX.

Analizę statystyczną przeprowadzono z użyciem programu STATISTICA wersja 8.0. W celu oceny różnic między średnimi w grupach po potwierdzeniu rozkładu normalnego zastosowano test t-Studenta. Zmienne parametryczne przedstawiono w postaci średniej arytmetycznej z odchyleniem standardowym. Za poziom istotności statystycznej przyjęto p < 0,05.

Wyniki

W kolejnych dobach (0., 1., 2., 3.) stwierdzono znacznie podwyższone wartości stężeń troponiny I, wynoszące odpowiednio: 18,6 ±12,7; 20,4 ±15,4; 15,8 ±14,6; 10,7 ±10,3 ng/ml.

Największy spadek średniej wartości stężeń troponin stwierdzono pomiędzy 1. a 3. dobą (różnica między średnimi 9,7 ng/ml).

Zmiany niedokrwienne (poreperfuzyjne) wg przyjętych kryteriów stwierdzono u 20 chorych (grupa II).

Analiza statystyczna nie wykazała istotnych statystycznie różnic średnich wartości stężeń troponin mierzonych w kolejnych dobach (0., 1., 2., 3.), pomiędzy grupą I a grupą II. Największą różnicę średnich wartości stężeń troponiny I pomiędzy badanymi grupami stwierdzono w dobie 0. i w dobie 3., a najmniejszą w dobie 1. (we wszystkich przypadkach wyższe średnie wartości stwierdzono w grupie II) (tab. I).



Ograniczenia pracy

1. Analiza retrospektywna.

2. Ograniczona grupa badanych chorych.

3. Zmiana rodzaju oznaczanej troponiny w ośrodku (obecnie oznacza się troponinę T, której wartości są nieporównywalne z troponiną I).

4. Ocena tylko tych chorych, których serca pobierane były wg identycznego schematu (ilość i rodzaj kardiople-

giny).

5. Kryteria wyboru grupy z uwzględnieniem konieczności wykonania biopsji serca w 10. ±1. dobie po HTX wykluczyły automatycznie grupę chorych, która zmarła przed wykonaniem biopsji serca.

Dyskusja

Uszkodzenie mięśnia serca obserwowane w okresie operacji kardiochirurgicznych ma dobrze poznany i uprzednio opisany mechanizm. W przebiegu sekwencji zdarzeń, zapoczątkowanych przez zaburzenia energetyczne, dochodzi do nekrozy kardiomiocytów, z których uwalniane są markery uszkodzenia mięśnia serca, na czele z troponiną. To właśnie troponina jest najbardziej przydatnym, wiarygodnym i najczęściej wykorzystywanym markerem uszkodzenia miocytów. Uszkodzenie kardiomiocytów może wynikać z „urazu” związanego bezpośrednio z zabiegiem, uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego oraz (u niektórych pacjentów) zawału okołooperacyjnego. W praktyce najistotniejszy wpływ na zwiększenie stężenia troponiny po zabiegach kardiochirurgicznych odgrywa niedokrwienie poreperfuzyjne [11].

W prezentowanej pracy postanowiono ocenić zależność pomiędzy wartościami stężeń troponiny I mierzonymi w pierwszych dobach po HTX a obecnością zmian niedokrwiennych w bioptatach uzyskanych w trakcie planowej biopsji serca wykonanej ok. 10. doby po HTX.

Pomimo usilnych prób doskonalenia nieinwazyjnych metod diagnostyki reakcji odrzucania przeszczepionego serca, biopsja mięśnia serca pozostaje „złotym standardem”. Rewizja ustaleń standaryzacji nomenklatury stosowanej w diagnostyce histopatologicznej opublikowana w 2005 r. jednoznacznie wyróżnia tzw. nonrejection biopsy findings (znaleziska niezwiązane z reakcją odrzucania przeszczepionego serca). Wśród tej grupy rozpoznań, obok efektu Quilty, cech infekcji czy w końcu zmian limfoproliferacyjnych, znajdują się zmiany niedokrwienne (ang. ischemic injury) podzielone dodatkowo na dwa typu w zależności od okresu rozpoznania (A – do 3 tygodni po HTX, B – późne niedokrwienie) [5].

W niniejszej pracy postanowiono zatem wykorzystać możliwość dokładnej oceny zmian niedokrwiennych na podstawie uzyskanych bioptatów mięśnia serca, zgodnie z obowiązującą nomenklaturą. W pracy uwzględniono identyczne kryteria rozpoznania zmian niedokrwiennych oraz metodę barwienia (tj. hermatoksylinę – eozynę) proponowaną przez wspomniany „Consensus report” [5]. Stopień zaawansowania badanych zmian oparto na kryteriach opisywanych w publikacji „American Journal of Transplantation” z 2010 roku [12] (do oceny zmian niedokrwiennych nie stosowano zaawansowanych technik oceny uszkodzenia mięśnia serca, np. w oparciu o ocenę apoptozy, takich jak metoda TUNEL czy HBFP, gdyż takich metod nie przewiduje jednoznacznie obowiązujący konsensus [5]).

Prace prezentujące korelację pomiędzy obrazem histopatologicznym a stężeniami troponin badanymi po HTX skupiają się głównie na obrazie ostrej reakcji odrzucania przeszczepionego serca. Próby znalezienia tak określonych zależności nie są jednoznaczne. Zimmerman i wsp. nie znaleźli zależności pomiędzy stężeniami troponin a obecnością, nawet kilku, epizodów ostrej reakcji odrzucania przeszczepionego serca [10].

W swej ostatniej analizie Munoz-Esparza i wsp. stwierdzają co prawda zwiększone stężenia troponiny u chorych z ostrą reakcją odrzucania, jednak w tym celu stosowano wysoko czuły test (ang. highly sensitive assay), a wniosek tej analizy dopuszcza prognostyczne znaczenie tropniny tylko w zakresie badania dodatkowego [13].

Natomiast analizy korelujące stężenia troponiny po HTX z obecnością zmian niedokrwiennych są naprawdę epizodyczne. Labarrere i wsp. badali 110 chorych po HTX, przedstawiając m.in. dodatnią korelację pomiędzy stężeniami troponiny a ilością fibryny w bioptacie, wiążąc stopień nagromadzenia włóknika z martwicą skrzepową kardiomiocytów [9]. W badanej przez nas grupie przez cały okres oceny (0.–3. doba po HTX) obserwowano istotnie zwiększone stężenia troponiny I. Analiza statystyczna nie wykazała jednak istotnych statystycznie zależności między wartością stężenia troponiny a obecnością zmian niedokrwiennych w badaniu histopatologicznym. Ograniczona wymienionymi powyżej kryteriami (vide Ograniczenia pracy) liczebność badanej grupy nie pozwala w sposób oczywisty na formułowanie jednoznacznych i „ostrych” wniosków. Jednak brak zmian niedokrwiennych opisywany w grupie I, pomimo równie wysokich poziomów troponiny jak w grupie II, może dowodzić braku jednoznacznego wpływu uszkodzeń okołooperacyjnych (czego dowodem jest np. zwiększone stężenie badanej troponiny) na faktyczny stopień uszkodzenia niedokrwiennego mięśnia serca, obserwowany w drugim tygodniu po HTX w materiale biopsyjnym. Opisywany realny brak możliwości poszerzenia badanej grupy chorych, wyklucza określenie wpływu zwiększenia liczebności analizowanej populacji na uzyskanie istotnych statystycznie różnic pomiędzy prezentowanymi grupami chorych. Dane z piśmiennictwa są z kolei tak epizodyczne, że trudno dokonać jednoznacznego porównania i odniesienia do doświadczeń innych badaczy.

Wnioski

W badanej grupie chorych nie stwierdzono istotnej statystycznie zależności pomiędzy stężeniami troponiny I, mierzonymi w pierwszych dobach po HTX, a obecnością zmian niedokrwiennych obserwowanych w bioptatach, uzyskanych w trakcie rutynowej biopsji serca wykonywanej w 10. ±1. dobie po HTX.



Praca wykonana za zgodą Komisji Bioetycznej KBET/224/B/2010, w ramach realizacji programu K/ZDS/002427.

Piśmiennictwo

1. Sadowski J, Przybyłowski P, Wierzbicki K, Kapelak B, Drwiła R, Milaniak I. Leczenie chirurgiczne niewydolności serca. W: Podolec P, Janikowska EA, Ponikowski P, Banasiak W (red.). Przewlekła niewydolność serca. Medycyna Praktyczna, Kraków 2009; 469-481.

2. Dickstein K, Cohen-Solal A, Filippatos G, McMurray JJ, Ponikowski P, Poole-Wilson PA, Strömberg A, van Veldhuisen DJ, Atar D, Hoes AW, Keren A, Mebazaa A, Nieminen M, Priori SG, Swedberg K; ESC Committee for Practice Guidelines (CPG ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2008: the Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2008 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association of the ESC (HFA) and endorsed by the European Society of Intensive Care Medicine (ESICM). Eur J Heart Fail 2008; 10: 933-989.

3. Stehlik J, Edwards LB, Kucheryavaya AY, Aurora P, Christie JD, Kirk R, Dobbels F, Rahmel AO, Hertz MI. The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: twenty-seventh official adult heart transplant report – 2010. J Heart Lung Transplant 2010; 29: 1089-1103.

4. Young JB, Hauptman PJ, Naftel DC, Ewald G, Aaronson K, Dec GW, Taylor DO, Higgins R, Platt L, Kirklin J. Determinants of early graft failure following cardiac transplantation, a 10-year, multi-institutional, multivariable analysis. J Heart Lung Transplant 2001; 20: 212.

5. Stewart S, Winters GL, Fishbein MC, Tazelaar HD, Kobashigawa J, Abrams J,

Andersen CB, Angelini A, Berry GJ, Burke MM, Demetris AJ, Hammond E,

Itescu S, Marboe CC, McManus B, Reed EF, Reinsmoen NL, Rodriguez ER, Rose AG, Rose M, Suciu-Focia N, Zeevi A, Billingham ME. Revision of the 1990 working formulation for the standardization of nomenclature in the diagnosis of heart rejection. J Heart Lung Transplant 2005; 24: 1710-1720. (ISHLT CONSENSUS REPORT).

6. Religa Z. Przeszczepianie serca. W: Rowiński W, Wałaszewski J, Pączek L (red.). Transplantologia Kliniczna. PZWL, Warszawa 2004; 410-426.

7. Wierzbicki K, Sobczyk D, Milaniak I, Bochenek M, Kapelak B, Drwiła R, Wróbel K, Bartuś K, Ciołczyk-Wierzbicka D, Przybyłowski P, Sadowski J. [Influence of the selected factors connected with heart donor on the troponin I levels in the perioperative period after heart transplantation in own material]. Kardiochir Torakochirur Pol 2011; 4: 516-520.

8. Wierzbicki K, Sobczyk D, Milaniak I, Bochenek M, Piątek J, Drwiła R, Kapelak B,

Krupa F, Przybyłowski P, Ciołczyk-Wierzbicka D, Sadowski J. Dynamics of the troponin I levels in the first days after heart transplantation (htx) in the own material – a pilot study. Kardiochir Torakochir Pol 2011; 8: 379-382.

9. Labarrere CA, Nelson DR, Cox CJ, Pitts D, Kirlin P, Halbrook H. Cardiac-specific troponin I levels and risk of coronary artery disease and graft failure following heart transplantation. JAMA 2000; 284: 457-464.

10. Zimmermann R, Baki S, Dengler TJ, Ring GH, Remppis A, Lange R, Hagl S, Kübler W, Katus HA. Troponin T release after heart transplantation. Br Heart J

1993; 69: 395-398.

11. Stępień E, Śnieżek-Maciejewska M, Szajna-Zych M, Sadowski J. Biochemiczne markery niedokrwienia mięśnia sercowego w diagnostyce okołooperacyjnego uszkodzenia serca. Forum Kardiologów 2002; 7: 135-142.

12. Mengel M, Sis B, Chang J, Famulski KS, Hidalgo LG, Einecke G, Freitas DG, Tymchak W, Burton J, Halloran PF. The Molecular Phenotype of Herat Transplant Biopsies: Realtionship to Histopathological and Clinical Variables. Am J of Transpl. 2010; 10: 2105-2115The Molecular Phenotype of Herat Transplant Biopsies: Realtionship to Histopathological and Clinical Variables. Am J Transpl 2010; 10: 2105-2115.

13. Munoz-Esparza C, Garrido IP, Blanco R, Casas T, González-Cánovas C, Pastor-Pérez F, Penafiel P, Minguela A, Valdés M, Pascual-Figal DA. [Usefulness of high sensitivity troponin T assay in detecting acute allograft rejection after heart transplantation]. Rev Esp Cardiol 2011; 64: 1109-1113.