Výzkumný záměr

“Nové diagnostické indikátory a léčebné postupy v závislosti na různých obdobích života s důrazem na stáří”

Identifikace VZ

Identifikační kód: MZO 00179906

Doba trvání: 1. 4. 2005–31. 12. 2011

Název VZ v angličtině:

“New diagnostic markers and therapeutical approaches in different periods of life with emphasis on ageing“

Vědecko-výzkumná činnost Fakultní nemocnice v Hradci Králové je spjata s problematikou studia věkového faktoru v diagnostice a léčbě a proto výzkumný záměr je realizován v následujících směrech:

Výzkum etiopatogenetických faktorů a léčebných postupů v akutních stavech v závislosti na věku

Genetický polymorfizmus modulující mechanizmy vrozené imunity, produkci cytokinů a dalších mediátorů zánětlivé reakce je předmětem řady experimentálních i humánních studií. Např. polymorfizmus genu CD14 (genotyp TT) je spojen s vyšší mortalitou sepse a polymorfizmus pro TNF-alfa u pooperačních nemocných je spojen s vyšším výskytem infekcí a vyšší mortalitou. Metody molekulární biologie mohou přinést významné poznatky, které umožní včasnou detekci rizikových nemocných, definování subpopulací nemocných vhodných pro specifickou imunomodulační terapii a zlepšení klinického výsledku.

Poruchy mikrocirkulace představují klíčový moment v patogenezi rozvoje tkáňové hypoperfúze a jsou příčinou následné poruchy integrity orgánových funkcí u nemocných v kritických stavech. Význačné odchylky vykazují zejména jedinci vyšších věkových skupin. Experimentální použití metody OPS (orthogonal polarisation spectral imaging) pomůže rozšířit důležité znalosti o změnách mikrocirkulace v závažných stavech, zejména s přihlédnutím na vyšší věk.

Z hlediska intenzivní a urgentní medicíny trvá zájem o subcelulární a patofyziologicky pojímané problémy tvorby nově poznávaných působků a jejich vzájemných vztahů. Vztah endokrinní dysfunkce a působení cytokinů výrazně ovlivňuje integritu orgánových funkcí a jejich účinky se především uplatňují v etiopatogenezi v syndromu multiorgánové dysfunkce (MODS) a systémové zánětlivé reakce (SIRS).

Chirurgická revaskularizace myokardu v mimotělním oběhu patří dnes k důležitým léčebným metodám ischemické choroby srdeční. K operaci je indikováno stále více nemocných vyššího věku s difúzním postižením koronárních tepen, omezenou funkcí levé komory a řadou přidružených chorob. Průměrný věk operovaných na mimotělním oběhu byl v roce 1993 54 let. V současné době počet operovaných nemocných starších 70 let dosahuje 25 %. To vede ke zvýšení rizika operace, prodloužení trvání mimotělního oběhu a zvýšení rizika výskytu pooperačních komplikací. Při standardních postupech stoupá mortalita nemocných starších 70 let na 7,3 % při srovnání s nemocnými mladších věkových kategorií (2,3 %). Cílem studia v této oblasti je sledování celkové zánětlivé reakce, poruchy hemokoagulace a důsledky mechanického poškozování krevních elementů u starších jedinců.

S věkem stoupá funkční nestabilita organizmu v průběhu chirurgických výkonů a v perioperačním období. Cílem tohoto výzkumného směru bude studium speciálních parametrů, které zlepší prodikci rizika a udržení funkčního potenciálu pacienta. Ukazuje se, že obecné způsoby perioperační péče jsou nedostačující pro osoby vysokého věku a povedou k vytvoření specifického geriatrického režimu v perioperačním období. Pro predikci se jeví zejména důležité některé parametry, jako jsou IGF-I, indikátory inzulínové rezistence a přesně definované typy hemodynamického monitorování.

Další důležitou oblastí vyžadující hlubší výzkum je stanovení a sledování markerů mozkového poškození různé etiologie u různých věkových kategorií pacientů a zkoumání těchto vlivů na prognózu a výsledný klinický stav. Zejména hodné pozornosti jsou biochemické markery poškození mozkové tkáně – dynamika sérových hladin S100–B proteinu a neuron–specifické enolázy (NSE). Z dalších metod se jeví důležité využití měření tkáňové tenze O₂ a CO₂ v mozku, lokální teplota mozkové tkáně a mikrodialýzou stanovená hladina glukózy, laktátu, glutamátu a exitatorních aminokyselin. Výzkum těchto oblastí se jeví zejména závažný pro úspěšnou neurochirurgickou léčbu starších jedinců.

Prognosticky závažné jsou v klinice protrombotické (trombofilní stavy), které se podílejí na etiopatogenezi tromboembolické nemoci. Tyto poruchy mohou být vrozené, získané nebo smíšené, výsledkem vlivu zevního prostředí a na genetickém podkladě. Závislost žilních tromboembolizmů na věku je zřetelná a stoupá z 20 případů na 100 tis. ve třetí dekádě věku na hodnotu 1 na 100 případů za rok u populace starší 75 let. Cílem tohoto výzkumného směru bude studium abnormalit hemostázy související s trombofilními stavy, které vedou k závažným situacím, např. portální, cerebrální nebo mezenterické trombóze, případně k trombózám u gravidních žen s důsledkem opakovaných ztrát plodu.

Z dalších akutních situací věkově závislých je významné chování nestabilních koronárních plátů s pozitivitou biomarkerů ukazujících na aktivaci cirkulujících elementů. Zde se nabízí i možnost posoudit úskalí intervenční léčby facilitovanými moderními protidestičkovými léky.

Z metod optimalizace akutní perioperační (předoperační a pooperační) péče o gerontologické pacienty se zlomeninou proximálního femuru se jeví užitečné použití svalové mikrodialýzy. Použití této velmi progresivní a dosud málo používané metody umožní snížení komplikací v péči o takto poraněné nemocné s cílem snížit hospitalizační dobu a zlepšit kvalitu života.

Z mezinárodního i národního hlediska hraje velkou úlohu studium a rozvoj možností moderní diagnostiky infekčních onemocnění centrálního nervového systému. V posledních desetiletích významně narůstá rezistence infekčních agens na antibiotika a u infekcí centrálního nervového systému, v popředí zájmu jsou molekulárně biologické metody diagnostiky využívající amplifikaci nukleových kyselin virů a bakterií. U těchto infekcí je rozhodujícím hlediskem rychlost a specifičnost diagnózy.

V oblasti metod intenzivní péče je nezbytné u krajních věkových kategorií (novorozenci a na druhé straně jedinci vysokého věku) studovat způsoby udržení optimální výměny plynů použitím ventilační směsi helium – kyslík a dále speciálních režimů vysokofrekvenční ventilace. Metody ventilační podpory pozitivním přetlakem založené na principu augmentace alveolárního recruitmentu je velmi nadějnou cestou pokročilého typu ventilační techniky, který může zachránit velké množství nemocných vyššího věkového průměru.

Bioindikátory v diagnostice a v predikci odpovědi na léčebné postupy – význam stanovení genotypu a fenotypu

Využití bioindikátorů v psychiatrii je zacíleno na studium kognitivních funkcí u duševně nemocných se zaměřením na jejich roli, jako etiopatogenetického nebo „permisivního“ faktoru, který u závažných onemocnění umožňuje plnou manifestaci onemocnění. To se týká např. afektivních poruch, závislostí a úzkostných poruch u starších jedinců. Kognitivní schopnosti budou hodnoceny s ohledem na jejich funkční stav v různých věkových skupinách duševně nemocných.

V onkologii umožní studium nových bioindikátorů hodnotit účinnost protinádorové chemoterapie. Účinnost protinádorové chemoterapie je omezena tzv. limitem cytoredukce a kombinace s biologickou terapií (imunoterapií) je v současné době jednou z nejvíce studovaných možností zvýšení procenta úplně vyléčených pacientů (překonání limitu cytoredukce).

Biondikátory v gastroenterologii a v hepatologii přinášejí možnost studia vzájemného vztahu kauzálních faktorů a věku.

Metody vyhledávání bioindikátorů, jejich validace, klinický význam jako ukazatele změn věkového rozložení vybraných chorob (bioindikátory v hemoferetické léčbě, revmatologii, endokrinologii) umožňuje zpřesnění jak diagnostického algoritmu, tak predikce odpovědi na léčebné postupy a jejich hodnocení.

Sledování změn vybraných biochemických, imunologických a hematologických ukazatelů u dárců krve a krevních složek v závislosti na frekvenci a velikosti odběru s ohledem na věk dárce, sledování vlivu dárcovství krve a krevních složek na zdravotní stav dárců

posoudit, zda lze nalézt jednoduchý ukazatel - indikátor ukončení dárcovství krve, který by nahradil v současné době striktně užívanou věkovou hranici 65 let a který by více respektoval biologický věk dárce než dosažený věk fyzický
posoudit, zda pravidelné odběry plazmy pomocí plazmaferézy (maximální povolené množství odebrané plazmy dárcům v kalendářním roce je 15 litrů) mohou
ovlivnit – oddálit změnu laboratorních ukazatelů, které se fyziologicky mění v závislosti na věku
mít díky opakovanému kontaktu krve s materiálem, ze kterého je odběrový set vyroben, vliv na změnu laboratorních ukazatelů, které se fyziologicky mění v závislosti na věku (např. imunomodulace – vliv na odolnost proti infekcím, stimulace krvetvorby opakovanými odběry, stimulace proteosyntézy)
využít aferetické metody ke specifickým léčebným účelům

Výzkum metod a postupů zlepšujících kvalitu života se zvláštním zřetelem na věk nemocných

Výzkum metod zlepšujících kvalitu života u starší populace je zaměřen na kritéria bezpečnosti výkonů a přenesení těžiště invazivní léčby do oblasti tzv. minimálně invazivních výkonů. Z hlediska výzkumu na relevantních modelech a později v klinických podmínkách se jeví důležité především následující přístupy zlepšující kvalitu života:

Výzkum klinických vlastností nitroočních implantátů a opacifikace zadního pouzdra po operaci katarakty. Výzkum v této oblasti se zaměřuje především na chování implantátů s hydrofobního akrylátu, na kterém se česká výzkumná skupina významně podílí.
Výzkum nových přístupů a sledování účinnosti bariatrické chirurgie v závislosti na věkových kategoriích pacientů.
Výzkum nových profylaktických postupů postižení tkání dutiny ústní, zejména ústní sliznice, včetně parodontu a slinných žláz.
Zvláštní pozornost bude věnována prevenci vzniku opakovaných přechodných bakteriémií při neodkladném ošetřování zubů a parodontu u pacientů ohrožených rizikem vývoje metastatických infekcí s původem v dutině ústní a přilehlých tkání.
Výzkum etiopatogeneze poruch stárnoucího vestibulokochleárního orgánu a postižení periferních nervů.
Výzkum nových možností terapie nádorů horních dýchacích cest a hrtanu se zvláštním zřetelem na věkový faktor.
Výzkum vlivu věkového faktoru na funkční integritu střeva. Střevo je morfologicky i funkčně velmi složitý orgán, který reprezentuje celou řadu metabolických, imunologických a nutričních funkcí. Strukturní i funkční složitost střeva má za následek jeho výraznou citlivost k fyzikálním, toxickým, infekčním i hemodynamickým změnám. V současné době jednou z nejvíce sledovaných funkcí střeva je jeho role bariéry mezi zevním prostředím a cirkulací. Narušení této bariéry cytostatiky, toxickými látkami, poruchou výživy nebo perfúze může vést, až ke zhroucení bariérové funkce s translokací endotoxinu a bakterií do oběhu. Vlivem věku dochází ke změně bariérové funkce jak z nutritivních, tak hemodynamických důvodů. Tím je zároveň narušena jeho metabolická funkce, zejména schopnost syntézovat specifické apolipoproteiny, regulovat obrat cholesterolu. Vlivem na metabolizmus nutričních substrátů, především lipidů a aminokyselin ovlivňuje výrazně střevo funkci jater a příčně pruhovaného kosterního svalu. Metabolická osa střevo – játra a osa střevo – sval je v současné době málo probádána a výzkum v tomto směru dává velkou naději na získání informací mimořádně důležitých pro klinické účely. Z hlediska udržení bariérové i metabolické funkce střeva se jeví nezbytné nutrienty specifické pro střevo, jako je glutamin, RNK a solubilní vláknina. Velkou předností studia tohoto tématu je, že dává naději na získání nových, teoreticky důležitých informací a současně možnost využít výsledky bezprostředně i pro klinickou praxi.
Výzkum genetických faktorů urychlujících proces osteoporózy – vážného problému vyššího věku. Ačkoliv lze na základě výsledků klinických studií očekávat významný vliv vrozených predispozic, rizikové alely genů determinující vznik osteoporosy nebyly dosud jednoznačně definovány. Množství tzv. genů malého účinku (např. gen pro receptor vitaminu D nebo geny pro kolageny) podílejících se multifaktoriálně na regulaci kostní hmoty se dnes pohybuje v desítkách až stovkách. Přestože není k dispozici vhodný genetický model, obecná míra genetického vlivu na kostní densitu a riziko následných fraktur se odhaduje na 30-70%.

Výsledky klinického výzkumu v posledních letech ukazují, že v komplexním pohledu na etiologii osteoporosy sehrává významnou roli i věkový faktor. Věk ovlivňuje nejen metabolické pochody v souvislosti s výživou a měnícím se metabolismem žen v postmenopausálním období, ale i produkci vitaminu D v kůži. Na druhé straně experimenty na myším modelu prokazují, že inaktivace estrogenového receptoru beta zvyšuje u adolescentních myších samic kortikální formaci kostí, což významně ovlivňuje jejich densitu v dospělosti. Věkový faktor zasahuje také do léčby osteoporosy, která je léčbou celoživotní (od momentu diagnosy) a nese s sebou dopady sociální i ekonomické. Terapeutické přístupy zasahují od suplementace vápníku a vitaminu D, přes bisfosfonáty až k ovlivnění hladin hormonů (estrogenů nebo např. podávání malých anabolických dávek parathormonu).

Cílem výzkumného projektu je na základě výsledků molekulárně biologických technik navrhnout cílený farmakoterapeutický přístup zaměřený na postmenopausální osteoporosu a monitorováním exprese vybraných mRNA a proteinů kontrolovat efektivitu nasazené léčby a compliance osob. Předpokládané geny, jejichž exprese bude ve vzorcích kostní biopsie a periferní krve stanovována: a) TGF-beta a PDGF; b) estrogenový receptor alfa a beta; c) tartrát-resistentní kyselá fosfatáza a katepsin K; d) IGF-1 u osob léčených bisphosphonáty; e) IL-1 (alfa i beta) a jejich receptory, TNF-alfa, IL-6, IL-8.

Využití bioindikátorů imunohistochemického a molekulárně-biologického charakteru v diagnostice nádorových a nenádorových lezí ve vyšším věku. Diferenciálně diagnostické bioindikátory (galectin-3 onkoprotein HER-2/Neu, různé třídy cytokeratinů) jsou pravděpodobně dobře využitelné z bioptické klasifikaci nádoru hlavy a krku. Výzkum a zavedení detekce vzácných a oportunních infekčních agens imunohistochemických biopsií a cytologiích umožní včasnou diagnózu a cílenou specifickou kauzální léčbu těchto onemocnění.
Neurometabolické poruchy jsou v současné době velmi často nesprávně rozpoznané, což platí zejména pro dědičné metabolické poruchy v oblasti glykosylace. Jde o nemoci rychle expandující, charakterizované mimořádně pestrou klinickou symptomatologií a výraznou věkovou závislostí projevů, včetně biochemických. Hlubší studium dědičných metabolických poruch v oblasti glykosylace umožní rychlejší diagnózu a snadnější přístupnost materiálu využitím analýzy metabolitů v plazmě a v moči.
Studium reanimační fáze a celotělového hypoxicko-hypoperfúzního syndromu se jeví jako nezbytné pro snížení mortality závažných traumat. Cílem je kvantifikovat a učinit mnohem exaktnější predikci závažnosti stavu a predikci přežití aplikací bioindikátorů především u nemocných s komorbiditou a z pohledu věkové závislosti.

Vztah problematiky výzkumné záměru k výzkumnému zaměření uchazeče/vykonavatele a jeho souvislost s dlouhodobým výhledem rozvoje výzkumu a vývoje uchazeče/vykonavatele

Oblast intenzivní péče a gerontologie patří k důležitým zaměřením Fakultní nemocnice v Hradci Králové. V roce 1990 byla jako první v republice založena Gerontologická a metabolická klinika a již dlouho předtím v roce 1976 metabolická jednotka intenzivní péče a parenterální a enterální výživy. V těchto oblastech si Česká republika reprezentovaná Fakultní nemocnicí v Hradci Králové zajistila i účast ve výborech ESPEN (Evropské společnosti parenterální a enterální výživy) a redakčních radách časopisů (Clinical Nutrition – Londýn, Nutrition – New York, Geria).

Celý výzkumný záměr je zpracován tak, aby dlouhodobě sjednotil výzkumné zaměření Fakultní nemocnice v Hradci Králové a byl významným přínosem pro oblast intenzivní péče, klinické výživy a pro specializovanou a diferencovanou péči o stárnoucí populaci. Tato odborná oblast ve Fakultní nemocnici v Hradci Králové je velmi těsně a funkčně propojena s Ústavem klinické biochemie, chirurgickými obory, hemato-onkologií a onkologií. Takto komplexním způsobem se problematikou gerontologie, hemato-onkologie, intenzivní péčí, metabolizmem a klinickou výživou systematicky a komplexně nezabývá žádné pracoviště v České republice a i v rámci našich zahraničních sousedů běží o kombinaci výjimečnou.

V oblasti intenzivní péče, zejména ve vztahu ke starší věkové kategorii nemocných je ve Fakultní nemocnici v Hradci Králové zajištěn dobře komunikující systém intenzivní péče. Zahrnuje metabolickou jednotku intenzivní péče, jednotku hematologické intenzivní péče, jednotku intenzivní péče Kliniky anesteziologie a resuscitace, dále jednotku intenzivní péče chirurgických oborů (obecná chirurgie, kardiochirurgie a neurochirurgie), neurologickou jednotku intenzivní péče, kardiologickou interní jednotku intenzivní péče a specifickou roli má gerontologická jednotka intenzivní péče, která soustřeďuje kritické nemocné starší 78 let, a která má v současné době mimořádně dobře zpracovaný systém péče, včetně dokonale fungující umělé výživy, šetrné způsoby arteficiální ventilace a eliminační metody založené na hemodiafiltraci, která je ve srovnání s hemodialýzou pro starší jedince hemodynamicky velmi šetrná a umožňuje i rychlou a šetrnou úpravu vnitřního prostředí. Systém intenzivní péče je propojen jednotným konzultačním systémem odborníků a nutričním týmem. Tento způsob klinické práce a soustředění kvalifikovaných pracovníků dává záruku efektivního klinického výzkumu od základních teoretických otázek, až po praktické klinické aplikace. Z pracovišť, které v této oblasti spolupracují jsou Institut pro studium šoku Katolické Univerzitě Gemelli v Římě, Univerzita v Maastrichtu, Univerzita v Liverpoolu a Univerzita v Antverpách, v Nemocnici Charité v Berlíně, M.D.Anderson Cancer Center – Laboratory of Immunology – Houston, USA, FSU Jena – Urologische Klinik – SRN, University Hospital Nijmegen – Laboratory of Neurology, Hospital Henri Mondor, Creteil – Francie, EARS (Evropský systém sledování mikrobiální rezistence na antibiotika vybraných mikrobiálních druhů).

Velmi důležité je v současné době hledání otázek a metod hodnocení diagnostických postupů a predikce optimálního terapeutického postupu. Kritéria jsou závislá nejen na typu a závažnosti chorobného procesu, ale významně i na věkovém faktoru. K optimalizaci tohoto procesu je zavedena metoda využití bioindikátorů, které kvantitativně a co možná exaktně hodnotí používání i hodnocení klinických postupů.

Aplikace bioindikátorů v hepatologii je založena na dlouhodobé zkušenosti s používáním TIPS, která je prioritou v České republice.

Využití bioindikátorů v onkologii má ve Fakultní nemocnici fungující základ, který byl přenesen ze studijních pobytů v USA (Laboratory of Imunology, Dept. of Gynecology, Oncology University of Texas, Anderson Cancer Center Houston, Texas), je v současné době zkoušen na experimentálním modelu. Výzkum bude pokračovat se zaměřením na interakce cytotoxické léčby a biologické terapie nádorů.

Problematika využití bioindikátorů v hematologii se soustřeďuje na diagnózu a predikci léčby trombofilních stavů, tromboembolické nemoci a arteriálních trombóz. Výzkum klinické aplikace otázek fluidokoagulační rovnováhy má na pracovištích Fakultní nemocnice v Hradci Králové dlouhodobou tradici, je výtečně zajištěn laboratorními metodami i personálně. Na výzkum poruch fluidokoagulační rovnováhy logicky navazuje i výzkum diagnostiky a léčby nestabilního plátu v etiopatogenezi aterosklerózy. Pro tento výzkum je na pracovišti spolehlivé laboratorní zázemí i přístrojové a personální vybavení pracoviště invazivní kardiologie. Velmi těsná je návaznost mezi využitím bioindikátorů v revmatologii, hematologii a využití aferetických eliminačních metod.

Revmatologické pracoviště a Aferetické centrum se může vykázat prioritami. Aferetické centrum je první centrum tohoto typu v republice a prokazuje to i četnými významnými publikacemi v renomovaných časopisech s impakt faktorem. Pracoviště má dlouhodobé zkušenosti a je v České republice jediné, které v současné době soustřeďuje a léčí touto metodou homozygotní familiární hypercholesterolémie (fenotyp IIa).

Řešení otázek bioindikátorů v diagnostice a léčbě dědičných metabolických poruch má na pracovišti mimořádnou tradici, která se zakládá na 33 letech práce v této oblasti, řešení a obhájení 8 výzkumných úkolů na toto téma, zavedení nových metod ve vyhledávání dědičných metabolických chorob. Prioritní je příspěvek poznání nové metabolické cesty tryptofanu cestou kyseliny indoakrylové u lidí.

Důležitou částí tohoto výzkumného záměru je hodnocení efektu výzkumu z pohledu využívání finančních prostředků, ekonomiky, informatiky a organizace vědecké práce. Tato oblast má ve Fakultní nemocnici vynikající zázemí a umožní kvantifikovat výsledky vědecko-výzkumné práce v rámci dlouhodobého výzkumného záměru, ale také umožní hodnotit i praktické dopady výzkumu pro aplikaci v diagnostice a léčbě.