Согласно исследованию ученых из Медицинской школы Стэнфордского университета, поведение лейкоцитов может указывать на то, как скоро пациенты снова встанут на ноги после операции на бедре.
Ученые планируют использовать полученные данные для разработки диагностического анализа крови, который пациенты могут пройти перед операцией.
U.S. врачи провели более 50 миллионов операций, в том числе около 300 000 операций на бедре, в прошлом году. В то время как индикаторы негативных исходов, таких как органная недостаточность, инфекция и смерть, были тщательно изучены, индикаторы здорового выздоровления еще не изучены.
"Некоторые люди чувствуют себя прекрасно через несколько дней, некоторые лежат в постели месяц, и мы не знаем, почему," сказала Габриэла Фрагиадакис, аспирантка кафедры микробиологии и иммунологии. Фрагиадакис разделяет авторство исследования, которое будет опубликовано в ноябре. 17 лет по анестезиологии, вместе с Брисом Годильером, доктором медицины, клиническим инструктором по анестезиологии, периоперационной медицине и медицине боли. Старшие авторы – Мартин Ангст, доктор медицины, профессор анестезиологии, периоперационной медицины и медицины боли, и Гарри Нолан, доктор философии, профессор микробиологии и иммунологии. Исследование также появится в декабрьском номере журнала.
Сосредоточение внимания на моноцитах
Исследователи обнаружили, что поведение моноцитов, самого большого типа белых кровяных телец, у пациентов до операции было связано с продолжительностью их выздоровления. На основании поведения этих клеток можно предсказать до 50 процентов вариации времени выздоровления пациента. Ранее изученные предикторы, такие как психическое состояние пациентов или количество иммунных клеток в месте раны, обычно составляют не более 10 процентов вариации, наблюдаемой во времени выздоровления пациентов.
Знание вероятного времени восстановления поможет пациентам лучше спланировать свое возвращение к работе и другие послеоперационные обязательства. Для пациентов с повышенным риском восстановления врачи могут назначить дополнительную физиотерапию или специальный уход, либо операция может быть отложена на время выполнения упражнений, изменения диеты и методов снятия стресса.
Работа дополняет опубликованное в прошлом году исследование 32 пациентов, выздоравливающих после операции по замене тазобедренного сустава. Эти пациенты были относительно здоровыми и перенесли операции без осложнений. Исследователи обнаружили тесную связь между скоростью, с которой эти пациенты восстанавливали силу и подвижность бедер, и тем, как моноциты функционировали в их крови вскоре после операции. В то время как клетки были активными во всех случаях, пациентам с избыточными моноцитами требовалось больше недель, чтобы восстановить способности, такие как вставание с постели, стояние или ходьба.
Моноциты – одни из первых респондентов иммунной системы. Они ощущают сигнал бедствия от поврежденных клеток, будь то вторжение патогена или чистый порез хирургического ножа. Когда моноциты прибывают на место происшествия, они приступают к работе, очищая клеточный мусор и инициируя заживление ран. Но более высокий ранний ответ моноцитов в крови не обязательно лучше. По словам Ангста, это может нарушить способность клеток определять местоположение раны и замедлять процесс заживления.
‘Операция’ в пробирке
В предыдущей работе исследователей гиперактивные моноциты и их отношение к выздоровлению пациента можно было измерить через час после операции. Следующий вопрос, рассмотренный в текущем исследовании, заключался в том, можно ли выявить эти закономерности в моноцитах до того, как пациента отвезут в операционную.
Исследователи смоделировали условия операции в пробирке, используя кровь, которую они взяли у 25 пациентов в первоначальном исследовании, за час до операции. Годильер сравнил этот подход с сердечным стресс-тестом, в котором сердце вынуждено работать усерднее, заставляя пациентов бегать на беговой дорожке, чтобы выявить основные проблемы со здоровьем. Для этого "иммунный стресс-тест," исследователи смешали известные сигнальные молекулы с образцами крови, чтобы вызвать определенные реакции со стороны иммунных клеточных механизмов, аналогичные тем, которые могут быть приведены в движение во время операции.
Затем они проанализировали клетки с помощью массовой цитометрии, методики, разработанной в лаборатории Нолана, которая сортирует и характеризует клетки на основе химических меток. Теги не только точно идентифицируют типы ячеек, но также раскрывают внутренние, специфичные для ячейки процессы, которые контролируют поведение ячейки. В поддержку своих предыдущих наблюдений они обнаружили, что скорость, с которой пациенты восстанавливают функцию бедра, связана с клеточными процессами моноцитов.
Обнаруживая сигналы от поврежденной ткани, моноциты играют решающую роль в заживлении ран, образуя новую соединительную ткань и кровеносные сосуды. Angst подозревает, что, когда моноциты чрезмерно активируются хирургическим вмешательством, их способность мигрировать к месту разреза нарушается.
Чтобы увидеть, задерживает ли заживление чрезмерная реакция моноцитов, Ангст и Годильер теперь используют технологию визуализации для наблюдения за клетками в ранах пациентов, перенесших операцию, а также в ранах мышей, перенесших операцию, аналогичную исследованной замене тазобедренного сустава. у пациентов.
Воспроизведение, уточнение и расширение результатов
Дэн Сесслер, доктор медицинских наук, профессор и заведующий отделом исследования результатов в клинике Кливленда, который не принимал участия в исследовании, видит большую ценность в адаптации результатов статьи в качестве теста. Прогнозирование выздоровления пациента – это "клинически важен, и мы плохо справляемся," он сказал.
В новом Стэнфордском исследовании с более широкой когортой – около 80 пациентов с эндопротезированием тазобедренного сустава – Ангст и Годильер надеются уточнить результаты первоначального исследования. Они назначат больше химических меток массового цитометра клеточному механизму моноцитов, что позволит им внимательно изучить внутренние процессы клеток и улучшить понимание клеточных событий, которые лучше всего предсказывают выздоровление после операции.
"Первое исследование было поисковым," сказал Angst. "Теперь мы можем задать конкретные вопросы и в перспективе подтвердить наши выводы." Если его команда сможет определить наиболее важные активированные белки, они смогут разработать более простой анализ. В большинстве больничных лабораторий уже есть машины для анализа клеток, которые могут легко измерить активность моноцитов. "Как только мы узнаем, что мы тестируем, мы сможем использовать более простые методы, используя машины, уже находящиеся в больнице, и это можно будет сделать за пару часов," сказал Фрагиадакис.
Разработка теста прогнозирования хирургического восстановления является примером внимания Стэнфордской медицины к точному здоровью, которое направлено на то, чтобы позволить исследователям и врачам лучше прогнозировать индивидуальные риски конкретных заболеваний, разрабатывать подходы к раннему выявлению и профилактике и помогать клиницистам в достижении реальных результатов. время принимать решения о лучшем способе ухода за пациентами.