12

Samenvatting voor niet-ingewijden

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 182 | Chapter 12

I nleIdInG

Het doel van deze samenvatting is om diegenen die niet met dit onderwerp vertrouwd zijn, kennis te laten nemen van de inhoud van dit proefschrift getiteld: “The role of coagulopathy and blood transfusion in acute respiratory distress syndrome”, vrij vertaald “De rol van coagulopathie (stollingsstoornissen) en bloedtransfusie in het acute respiratoire distress syndroom”. Alvorens in te kunnen gaan op de inhoud van het proefschrift, lijkt het goed eerst wat achtergrondinformatie te geven.

De mens wordt voortdurend bedreigd door talloze ziekteverwekkers (bacteriën, virussen en schimmels) die overal aanwezig zijn. Het afweersysteem zorgt er voor dat ziekteverwekkers worden uitgeschakeld, en een mens niet ziek wordt. Twee belangrijke afweermechanismen zijn ontsteking (inflammatie) en stolling (coagulatie). Wanneer bacteriën de bloedbaan binnen weten te dringen, bijvoorbeeld nadat iemand zich gesneden heeft aan een mes, dan wordt het afweersysteem geactiveerd om die bacteriën zo snel mogelijk onschadelijk te maken. Witte bloedcellen (leukocyten) werken samen met elkaar, en met hun omgeving, om de bacteriën te doden. Om dit proces te vergemakkelijken wordt het stollingssysteem geactiveerd. Door deze activatie ontstaat er een klein bloedstolsel waardoor de bacteriën zich niet verder door het lichaam kunnen verspreiden. Daarnaast vormt het stolsel, dat bestaat uit bloedplaatjes (trombocyten) en een netwerk van stollingseiwitten, de basis voor het herstel van het beschadigde weefsel.

Nadat de bacteriën zijn uitgeschakeld en de weefselschade is hersteld, moeten de ontstekings- en stollingsreacties weer uitgezet worden. Geactiveerde leukocyten komen weer tot rust en gespecialiseerde eiwitten breken het gevormde stolsel af, een proces dat fibrinolyse wordt genoemd. Door allerhande oorzaken kan dit in opzet gecontroleerde proces van activatie van inflammatie en coagulatie, volstrekt ongecontroleerd verlopen. Deze ongecontroleerde activatie van inflammatie en coagulatie beperkt zich dan niet tot het gebied van de oorspronkelijke schade, maar verspreidt zich door het hele lichaam en kan schadelijke effecten hebben. Kleine bloedstolsels kunnen nu gevormd worden in bijkans elk orgaan in het lichaam en het op deze manier ernstige schade toebrengen. Als deze schade ernstig genoeg is, resulteert dit in het falen van organen. Indien organen falen, worden patiënten opgenomen en behandeld op de intensive care. De longen zijn kwetsbare organen omdat zij voortdurend worden blootgesteld aan bacteriën, virussen en schimmels (die zitten namelijk gewoon in de lucht die een mens inademt). Daar komt bij, dat de scheiding tussen lucht en bloed hier maar heel dun is om gaswisseling mogelijk te maken, dat wil zeggen om zuurstof uit de lucht op te kunnen nemen en koolzuurgas uit het bloed af te kunnen staan. Gezien deze kwetsbaarheid bevinden relatief veel leukocyten zich in de longen. Inflammatie- en coagulatiereacties komen vanzelfsprekend ook in de longen voor en kunnen het gevolg zijn van lokale/directe schade (longontsteking of longkneuzing) of van systemische/indirecte schade (bloedvergiftiging of alvleesklierontsteking). Een belangrijk

12

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 Samenvatting voor niet-ingewijden | 183

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 gevolg van de inflammatie- en coagulatiereacties is dat de wanden van de bloedvaten poreus worden – er is een toegenomen permeabiliteit. Dit leidt ertoe dat er eiwitrijk (ontstekings- en stollingseiwitten) vocht uit de bloedbaan treedt en in de longen terecht komt. Het gevolg is dat het moeilijker wordt om zuurstof uit de lucht op te nemen en niet zelden wordt het zo moeilijk dat een beademingsmachine op de intensive care nodig is om hierbij te helpen. Wanneer de gaswisseling zo ernstig verstoord is door activatie van inflammatie en coagulatie, dan is er sprake van acute respiratory distress syndrome (ARDS). ARDS is een ernstige aandoening die bij 30 tot 80 op de 100.000 patiënten per jaar voorkomt, en die ondanks behandeling op de intensive care, in 40% van de gevallen een dodelijke afloop heeft. De patiënten die overleven, moeten vaak langdurig revalideren. Tot op de dag van vandaag is er geen medicament dat het beloop van deze aandoening op gunstige wijze beïnvloedt. De behandeling bestaat uit het behandelen van het onderliggend lijden (bijvoorbeeld een longontsteking) en een long-protectieve manier van beademen. Verschillende medicamenteuze interventies zijn al onderzocht, maar helaas heeft geen van deze onderzoeken geleid tot een werkzame therapie. Gezien het grote aantal mensen dat aan ARDS overlijdt, is verder onderzoek nodig. De inflammatie- en coagulatiereacties lijken met name geschikt voor onderzoek naar medicamenteuze interventies. Bloedtransfusies worden frequent gegeven op de intensive care. Hoewel een bloedtransfusie levensreddend kan zijn, is ook bekend dat het negatieve effecten kan hebben. Eén van die negatieve effecten die op kunnen treden, is transfusie-gerelateerde acute long schade (TRALI). De definitie van TRALI is het optreden van ARDS binnen 6 uur na een bloedtransfusie, zonder duidelijke alternatieve verklaring. Bij het ontstaan van TRALI wordt een “2-hit model” verondersteld. Het onderliggend lijden (bloedvergiftiging, hart-longmachine bij openhartoperatie) is de ”eerste hit” en de bloedtransfusie is de “tweede hit”. Door die “eerste hit” worden de leukocyten in de longen in verhoogde staat van paraatheid gebracht, waarna er maar weinig nodig is om ze daadwerkelijk te activeren. Ook hier ontstaat dan activatie van inflammatie- en coagulatiereacties, resulterend in toegenomen permeabiliteit van de longbloedvaten. Gezien de ontstaanswijze kan verondersteld worden dat TRALI veel voorkomt, toch wordt het nauwelijks gerapporteerd. Wellicht komt het vaker voor, maar wordt het niet herkend. Daarnaast is nog veel onbekend over welke bestanddelen van een bloedtransfusie verantwoordelijk zijn voor het activeren van de leukocyten.

In dit proefschrift worden verschillende medicamenteuze mogelijkheden voor de behandeling van ARDS onderzocht, zowel door dierexperimenteel onderzoek als ook door klinisch onderzoek. Daarnaast wordt aandacht besteed aan de mogelijke onderrapportage van TRALI en de voor TRALI verantwoordelijke bestanddelen van een bloedtransfusie.

184 | Chapter 12

d eel I - I ntroduCtIe

In hoofdstuk 1 werd een algemene inleiding gegeven met daarin een beschrijving van de definitie, de ontstaanswijze en het vóórkomen van ARDS. We hebben de activatie van inflammatie en stolling beschreven, en de nauwe verbondenheid van die twee, uiteindelijk resulterend in een toegenomen longvaatpermeabiliteit. Die toegenomen permeabiliteit is aan het bed te meten met behulp van een lage dosis radioactief gallium dat met een infuus direct wordt toegediend in de bloedbaan. Hiermee kan uiteindelijk de pulmonary leak index (PLI) berekend worden. Vervolgens werd uiteengezet, op basis van de ontstaanswijze van ARDS en aan de hand van eerder verschenen studieresultaten, waarom het rationeel lijkt om met medicamenten die een effect hebben op de stolling te proberen het beloop van ARDS gunstig te beïnvloeden. Deze medicijnen zouden systemisch (via een infuus) of lokaal (door middel van verneveling) kunnen worden toegediend. Aan beide methoden zullen voor- en nadelen kleven. Vervolgens werd de ontstaanswijze van TRALI besproken en werd opgemerkt dat er ook bij deze aandoening toegenomen vaatpermeabiliteit is.

In hoofdstuk 2 hebben we de effecten van heparine en heparine-achtige middelen op de bloedstolling nader bekeken, maar ook de immuun-modulerende en ontstekingsremmende effecten belicht. Heparine lijkt een modulerende werking te hebben op de expressie van verschillende adhesiemoleculen in de bloedvaten waardoor leukocyten minder makkelijk blijven “plakken” aan de vaatwand en daardoor ook minder makkelijk geactiveerd kunnen worden en meer moeite hebben met migratie door de vaatwand. Toch zijn er ook studies waarin een stimulerende werking van heparine op ontsteking wordt beschreven. We hebben een zogenaamde meta-analyse verricht van dierenmodellen van sepsis (bloedvergiftiging) waarin de overleving van de dieren werd gerapporteerd. Hierin vonden we een overlevingsvoordeel voor de dieren die met heparine behandeld werden. In post-hoc analyses van de placebo-armen van grote, multicenter trials die op dat moment beschikbaar waren, waarin sommige patiënten tromboseprofylaxe met (laag moleculair gewicht) heparine kregen en anderen niet, leek er een trend waarneembaar te zijn naar overlevingsvoordeel voor de groep die behandeld werd met (laag moleculair gewicht) heparine. Een studie (de HETRASE studie) die dit concept zou onderzoeken, werd op dat moment ook uitgevoerd.

De mogelijkheden van geactiveerd proteïne C (APC) om de stollings- en ontstekingsactivatie te beïnvloeden en daarmee de barrièrefunctie van de longbloedvaten te verbeteren, zijn in hoofdstuk 3 nader onderzocht. Toentertijd was APC het enige middel dat een sterftereductie gaf bij patiënten met een ernstige sepsis, waarvan bij vele patiënten de oorzaak een longontsteking was. In dit hoofdstuk worden de verschillende eigenschappen van APC besproken: anticoagulant, anti-inflammatoir, anti-apoptotisch en profibrinolytisch; maar ook het directe effect van APC op de barrièrefunctie van de bloedvaten. Een groot aantal dierstudies met modellen van ARDS is besproken. De meeste studies vonden een reductie transcapillaire eiwitlekkage, “wet:dry-ratio’s” en extravasculair longwater (allemaal markers voor longvaatpermeabiliteit) en een reductie in

12

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 Samenvatting voor niet-ingewijden | 185

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 ontstekingsmarkers in de groep die behandeld werd met intraveneus APC. Bij patiënten met ARDS, suggereerde post-hoc analyse van de PROWESS studie dat degenen met een ernstige longontsteking als oorzaak voor hun sepsis, een snellere verbetering van hun longdysfunctie hadden en een betere overleving hadden als zij werden behandeld met APC. Er was toen één gerandomiseerde studie naar de effecten van intraveneus APC op het beloop en de uitkomsten van ARDS bij mensen, waarin APC geen voordeel leek te bieden. Om meerdere redenen was deze uitkomst onduidelijk. Uiteindelijk concludeerden wij dat APC het eerste middel zou kunnen zijn dat effectief zou blijken in de behandeling van ARDS.

d eel II – P reklInIsChe studIes

In hoofdstuk 4 hebben wij de hypothese getoetst of lokale behandeling (d.w.z. verneveling) van ARDS met bloed verdunnende medicijnen (antitrombine (AT), APC, heparine, danaparoïd) even effectief zou zijn als systemische (d.w.z. intraveneuze) toediening hiervan, wanneer gekeken wordt naar de effecten hiervan op stollingsactivatie. Daarnaast vermoedden wij een ontstekingsremmend en antibacterieel effect. Sprague-Dawley ratten kregen een longontsteking met de bacterie

Streptococcus pneumoniae

en werden vervolgens behandeld met de eerdergenoemde medicijnen, of met placebo. We vonden een reductie van stollingsactivatie in de longen van de dieren die behandeld waren met AT, APC, heparine en danaparoïd. Dit effect was beperkt tot de longen bij AT, APC en heparine, maar was ook systemisch waarneembaar bij danaparoïd. AT gaf ook een remming van de groei van bacteriën. Deze gegevens ondersteunen de hypothese dat lokale behandeling de stollingsactivatie in de longen kan reduceren.

Dezelfde hypothese als in hoofdstuk 4, hebben wij nogmaals getoetst in hoofdstuk 5. Hetzelfde diermodel, maar dit maal met een andere bacterie:

Pseudomonas aeruginosa

. Ook nu vonden we dat verneveld AT en APC de stollingsactivatie remden, maar ditmaal was er ook een systemisch effect waarneembaar, wat de suggestie wekte dat er lekkage was van AT en APC vanuit de longen naar de bloedbaan. Er waren geen effecten op de ontstekingsactivatie, en ook niet op de groei van bacteriën. Heparine en danaparoïd hadden geen effect op de stollingsactivatie in dit experiment. In de twee voorgaande hoofdstukken gebruikten we bloed verdunnende medicijnen om de stollingsactivatie te beïnvloeden. In hoofdstuk 6 hebben we de effecten van zogenaamde fibrinolytica (deze middelen breken bloedstolsels af) onderzocht, namelijk recombinant tissue type plasminogen activator (rt-PA) en anti- plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) antilichamen. Er zijn twee modellen gebruikt om ARDS te induceren: een direct model waarbij

Pseudomonas aeruginosa

in de longen wordt ingebracht en een indirect model waarbij de dieren intraveneus lipopolysaccharide (LPS) van

Escherichia coli

0111:B4 toegediend krijgen. We vonden dat verneveling van rt-PA en anti-PAI 1 de mate van fibrinolyse in de longen verhoogde. Noch rt-PA, noch anti-PAI 1 had een effect op de ontstekingsactivatie of de groei van bacteriën. Ook in dit experiment was er een systemisch effect waarneembaar, suggestief voor lekkage van rt-PA en anti-PAI 1 vanuit de longen naar de bloedbaan.

186 | Chapter 12

d eel III – k lInIsChe studIes

In hoofdstuk 7 verrichtten we een substudie van de INFALI (INFectious of INFlammatory Acute Lung Injury/acute respiratory distress) studie: een multicenter, open-label, gerandomiseerde studie naar de werking van APC bij patiënten met ARDS. Er was nog geen informatie over het effect van intraveneus APC op de stollingsactivatie in de longen van patiënten met ARDS. Onze hypothese was dat toediening van intraveneus APC de stollingsactivatie zou reduceren wat voordelig zou kunnen zijn voor patiënten. Patiënten kregen intraveneus APC (24 mcg/kg/u) of placebo toegediend. Bij 27 patiënten werd “non-directed bronchoalveolar lavage fluid (NBLF)” (vocht uit de longen) verkregen; 16 patiënten werden behandeld met APC, 11 patiënten met placebo. Toediening van APC resulteerde in hogere spiegels van APC in het bloed en in de NBLF tijdens de toedieningsperiode, in vergelijking met de patiënten die placebo kregen. Daarnaast leidde intraveneuze APC toediening tot verminderde stollingsactivatie en toegenomen fibrinolyse in de longen. In deze substudie gaf toediening van APC ook een verbetering van de zogenaamde “lung injury score” en “simplified acute physiology score” op dag 5 van de studie in vergelijking met de uitgangssituatie. Wij concludeerden dat intraveneus APC resulteert in een reductie van stollingsactivatie en longschade.

In hoofdstuk 8 hebben we de resultaten beschreven van de INFALI studie. In deze studie was onze hypothese dat intraveneuze toediening van APC aan patiënten met ARDS zou leiden tot een afname van de verhoogde longvaatpermeabiliteit. Deze longvaatpermeabiliteit is aan het bed te meten met 67 Gallium( 67 Ga)-transferrine waaruit de PLI te berekenen is. 71 patiënten zijn geïncludeerd in deze studie, 33 patiënten kregen APC (24 mcg/kg/u) en 38 patiënten kregen placebo. De studie is voortijdig beëindigd omdat APC door de fabrikant werd teruggetrokken van de markt en niet langer verkrijgbaar was. De meest voorkomende reden voor inclusie was longontsteking. Ten aanzien van ziekte-ernst waren er geen verschillen tussen beide groepen. De meeste patiënten hadden mechanische beademing nodig. Aan het begin van de studie was de PLI verhoogd bij 87% van de patiënten. Er waren geen verschillen tussen de groepen ten aanzien van beademingsdrukken en het verloop hiervan, teugvolumina, gaswisseling en zuurstofbehoefte. Na de behandelperiode was er geen verschil in PLI tussen beide groepen. Ook was er geen verschil in het aantal dagen zonder beademing en sterfte. Er waren geen bloedingscomplicaties, wel was er in beide groepen een pneumothorax (klaplong). Wij concludeerden dat intraveneus APC niet leidt tot een verbetering van longvaatpermeabiliteit, en ook niet tot een verbetering van het klinisch beloop van ARDS. Deze studie was echter “underpowered”. Ten eerste door de strikte exclusiecriteria om bloedingscomplicaties te voorkomen en ten tweede doordat de studie voortijdig werd beëindigd vanwege het van de markt halen van APC door de fabrikant. In hoofdstuk 9 hebben we een retrospectieve analyse verricht naar de pulmonale effecten van een bloedtransfusie van rode bloedcellen bij patiënten op de intensive care die niet actief bloedden. Onze hypothese was dat deze bloedtransfusies subtiele pulmonale veranderingen teweeg zouden kunnen brengen, die door hun subtiliteit onopgemerkt blijven en niet worden gerapporteerd, maar feitelijk een uiting zouden kunnen zijn van subklinische TRALI. We analyseerden 83 patiënten Samenvatting voor niet-ingewijden | 187

12

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 die gedurende een periode van 5 maanden tenminste 1 zakje rode bloedcellen toegediend hadden gekregen en tenminste 24 uur op de intensive care verbleven. De PaO 2 /F I O 2 (PF) ratio nam op dosisafhankelijke wijze af, terwijl de “lung injury score” dosisafhankelijk steeg. Na 48 uur waren beide weer op hun uitgangsniveau. De totale hoeveelheid zakjes rode bloedcellen die gegeven waren, droeg niet direct bij aan de kans op overlijden op de intensive care, of na 1 jaar. Onze conclusie luidde dat het effect van een transfusie van rode bloedcellen bij niet-bloedende patiënten op de intensive care subtiele veranderingen induceert die een uiting zouden kunnen zijn van subklinische TRALI, maar die de uiteindelijke uitkomst niet negatief beïnvloeden.

De uitkomsten van een prospectieve cohortstudie in 2 universitaire ziekenhuizen naar de invloed van bloedtransfusies op longvaatpermeabiliteit na openhartchirurgie, hebben we in hoofdstuk 10 beschreven. Onze hypothese was dat factoren die bijdragen aan deze toegenomen longvaatpermeabiliteit, antilichamen of bioactieve lipiden zouden kunnen zijn, waarvan verondersteld wordt dat zij een rol spelen bij het ontstaan van TRALI. Binnen 3 uur na de openhartoperatie hebben wij de PLI gemeten bij patiënten die geen, restrictief (1 of 2 transfusies) of multipele (5 of meer) transfusies hadden gekregen (n=20 per groep). In de toegediende bloedproducten werd de hoeveelheid bioactieve lipiden bepaald, als ook de aanwezigheid van antilichamen. De PLI was verhoogd in alle drie de groepen, maar was hoger in de groepen die wél een transfusie hadden gekregen. De hoeveelheid transfusies met rode bloedcellen was geassocieerd met een toename in PLI, maar dit gold niet voor “fresh-frozen plasma” of bloedplaatjes. Het chirurgisch risico en de tijd aan de hartlongmachine beïnvloedden de PLI niet. Wij concludeerden dat bloedtransfusie tijdens openhartchirurgie geassocieerd is met een toegenomen longvaatpermeabiliteit, een effect dat dosis-afhankelijk is van het aantal transfusies van rode bloedcellen. Er was geen associatie tussen longvaatpermeabiliteit enerzijds, en bioactieve lipiden en de aanwezigheid van antilichamen anderzijds.

d eel IV – d IsCussIe

In hoofdstuk 11 hebben we alle eerder beschreven studies samengevat, en een blik op de toekomst gericht voor verder onderzoek. Gesteld zou kunnen worden dat op pathofysiologische gronden het rationeel lijkt om te interveniëren in het samenspel van stollings- en ontstekingsactivatie zoals in de eerste hoofdstukken van dit proefschrift is beschreven. De INFALI studie resulteerde echter niet in een voordeel voor ARDS patiënten die behandeld werden met APC. Wel was er een trend naar een betere overleving als de oorzaak voor ARDS een longontsteking was, die statistisch significant werd als de longvaatpermeabiliteit was verhoogd aan het begin van APC-infusie. Maar dit zijn post-hoc analyses en moeten dus met de nodige voorzichtigheid geïnterpreteerd worden. In de substudie bleek wel dat APC-infusie resulteerde in hogere concentraties APC in de longen, met reductie van stollingsactivatie en toegenomen fibrinolyse. Hiermee toonden we aan dat systemische toediening van APC leidde tot lokale (pulmonale) verbetering van de coagulopathie. 188 | Chapter 12

Een belangrijk nadeel van het systemisch toedienen van bloed verdunnende medicatie is de kans op bloedingen. Dit nadeel zou misschien voorkomen kunnen worden door die medicatie te vernevelen, waardoor het alleen in de longen komt. In het dierexperimenteel onderzoek zagen we dat dit effectief lijkt te zijn, maar dat er ook op deze manier effecten op de bloedstolling waarneembaar zijn. Dit zou verklaard kunnen worden doordat de vernevelde medicatie uiteindelijk toch de bloedbaan in lekt als gevolg van de toegenomen permeabiliteit van de bloedvaten in de longen.

De twee laatste studies belichtten de mogelijke nadelen van bloedtransfusies. Zowel retrospectief als prospectief lijkt er een dosis-effect relatie tussen het aantal gegeven transfusies met rode bloedcellen en de mate van toegenomen longvaatpermeabiliteit.

Ten aanzien van toekomstig onderzoek lijkt het nog altijd rationeel om te interveniëren in het samenspel van stollings- en ontstekingsactivatie. Het lijkt dan met name nuttig om een meer heterogene groep patiënten te onderzoeken, bijvoorbeeld alleen die patiënten bij wie ARDS is ontstaan in aansluiting op een longontsteking. De manier waarop een medicijn dan toegediend zou moeten worden is intraveneus en dus direct in de bloedbaan. Op die manier wordt een gelijke verdeling over de (zieke) long gegarandeerd. Met verneveling van medicijnen bij patiënten aan mechanische beademing kan dit door het samenvallen van zieke longdelen namelijk niet gegarandeerd worden.

12

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 Samenvatting voor niet-ingewijden | 189