Background. Congenital heart diseases (CHDs) are the most common neonatal malformations, with an estimated incidence of about 7- 10 cases per 1000 live births. The cardiovascular and respiratory systems are closely correlated: CHDs alter pulmonary blood flow, causing either an increase or a decrease in flow depending on the type of cardiac malformation. Following cardiopulmonary bypass (CPB), pulmonary dysfunctions are triggered by a systemic inflammatory response related to the extracorporeal circuit and lung ischemia. For these reasons, children with congenital heart disease (CHD) exhibit alterations in pulmonary compliance, which can affect the process of weaning from mechanical ventilation postoperatively. Aim of the study. The aim of this study was to compare lung mechanics and biochemical markers of lung damage in CHD infants with low and high pulmonary blood flow (Qp) before and after cardiac surgery. Materials and Methods. From 2010 to 2023, we studied infants with complex CHD, aged < 12 months, requiring elective surgery on cardiopulmonary bypass (CPB) and classified as high- Qp and low-Qp, according to cardiac morphology an and Z-score of the pulmonary valve. Controls were infants with no cardiorespiratory diseases at the time of endotracheal intubation for elective surgery. We collected clinical parameters, lung mechanics and tracheal aspirates before and after CPB to measured surfactant protein B (SPB), disaturated-phosphatidylcholine (DSPC), cytokines and total proteins (TPs), corrected for epithelial lining fluid (ELF) by the urea method. Results. We studied 81 CHD infants, 33 low-Qp, 48 high-Qp and 23 controls. The median age at surgery was 4.5 (3.4-5.6), 4.3 (2.7-7.0), and 0.1 (0.0-0.4) months for low-Qp, high-Qp and controls respectively. Preoperative ELF-SPB was significantly higher in both low-Qp and high-Qp groups compared to controls (p=0.001); preoperative ELF-PT was significantly higher in high-Qp compared to controls (p<0.001). Preoperative ELF-DSPC levels were comparable. IL-8 (proinflammatory cytokine) levels were 5510.3 (2710.9-9070.4) pg/mL ELF in controls, 3255.6 (1683.0-5432.3) pg/mL ELF in low-Qp, and 6608.0 (2852.1-9648.0) pg/mL ELF in high-Qp (p=0.027). Significant increases in ELF-SPB and ELF-TP were observed in the low-Qp group; significant increases in inflammatory cytokines IL-1β and IL-6 were observed in both groups post-operatively, while IL8 and TNF- alfa levels result significantly increased only in low-QP group. Pre-surgery OI results significantly higher in low-QP group compared to high-Qp group (p<0.001); compliance was instead comparable. OI was significantly higher in the low-Qp group up to 6 hours post-surgery, while compliance was significantly lower in the low-Qp group up to 12 hours post- surgery. The 24-hour mean PaO2/FiO2 value in ICU was 188.1 (112.3-299.4) in low-Qp and 291.9 (226.8-392.2) in high-Qp (p=0.002). The mean AaDO2 in ICU was 253.4 (138.3-318.6) mmHg in low-Qp and 153.0 (100.8-212.5) mmHg in high-Qp (p=0.001). Conclusions. Infants with CHD undergoing elective corrective surgery exhibited markers of pulmonary inflammation even before the intervention compared to controls. Our data showed that CHD infants respond differently to CPB according to the cardiac morphology. After CPB lung compliance, oxygen diffusion capacity and biomarkers of lung inflammation are significantly worse in infants with right ventricle outflow obstruction which could prolong the need of respiratory support.

Presupposti dello studio. Le cardiopatie congenite (CHDs) sono le malformazioni neonatali più comuni, con un'incidenza stimata di circa 7-10 casi ogni 1000 nati vivi. Le CHDs alterano il flusso sanguigno polmonare, causando un aumento o una diminuzione del flusso a seconda del tipo di malformazione cardiaca. Inoltre, in seguito alla circolazione extracorporea (CPB), le disfunzioni polmonari sono innescate da una risposta infiammatoria sistemica legata al circuito extracorporeo e all'ischemia polmonare. Per queste ragioni, i bambini con CHD presentano alterazioni della funzionalità polmonare, che possono influenzare il processo di svezzamento dalla ventilazione meccanica nel postoperatorio. Scopo dello studio. L'obiettivo di questo studio è confrontare la meccanica polmonare e i marcatori biochimici di danno polmonare in neonati con CHD e flusso sanguigno polmonare basso e alto (Qp) prima e dopo la chirurgia cardiaca. Materiali e metodi. Dal 2010 al 2023, sono stati studiati neonati con CHD complessa, di età inferiore ai 4 anni, che necessitavano di intervento chirurgico elettivo con CPB e che sono stati classificati come ipoafflusso polmonare (low-Qp) e iperafflusso polmonare (high-Qp) secondo la morfologia cardiaca e lo Z-score della valvola polmonare. I controlli erano neonati senza malattie cardiorespiratorie al momento dell'intubazione endotracheale per intervento chirurgico elettivo. Sono stati raccolti parametri clinici, parametri di funzionalità ventilatoria e campioni biologici di plasma e di aspirato tracheale (TA) prima e dopo il CPB. Nel TA sono stati misurati i livelli di proteina B del surfattante (SPB), di proteine totali (TP), di fosfatidilcolina-disatura (DSPC), e delle citochine. Risultati. Sono stati studiati 81 neonati con CHD, 33 low-Qp, 48 high-Qp, e 23 controlli. L'età all'intervento è di 4.5 (3.4-5.6), 4.3 (2.7-7.0) e 0.1 (0.0-0.4) mesi rispettivamente per low-Qp, high-Qp e controlli. Nel preoperatorio l’SPB è significativamente più alta in entrambi i gruppi di pazienti cardiopatici rispetto ai controlli (p=0.001); le PT sono significativamente più alte nel gruppo high-Qp rispetto ai controlli (p<0.001), mentre i livelli di DSPC sono comparabili. I livelli di IL-8 (citochina pro-infiammatoria) pre-intervento sono 5510.3 (2710.9-9070.4) pg/mL nei controlli, 3255.6 (1683.0-5432.3) pg/mL nei low-Qp e 6608.0 (2852.1-9648.0) pg/mL ELF negli high-Qp (p=0.027). Tra pre e post-operatorio sono aumentati significativamente SPB e PT nel gruppo low-Qp; le citochine infiammatorie IL-1β e IL-6 in entrambi i gruppi, mentre i livelli di IL-8 e TNF-alfa solo nel gruppo low-QP. Nel preoperatorio l'indice di ossigenazione (OI) è significativamente più alto nel gruppo low-QP rispetto al gruppo high-Qp (p<0.001); mentre la compliance è comparabile. L'OI è significativamente più alto nel gruppo low-Qp fino a 6 ore dopo l'intervento, mentre la compliance è significativamente più bassa nel gruppo low- Qp fino a 12 ore dopo l'intervento. Il valore medio di PaO2/FiO2 a 24 ore in terapia intensiva era di 188.1 (112.3-299.4) nel gruppo low-Qp e 291.9 (226.8-392.2) negli high-Qp (p=0.002). La AaDO2 media in terapia intensiva era di 253.4 (138.3- 318.6) mmHg nei low-Qp e 153.0 (100.8-212.5) mmHg negli high-Qp (p=0.001). Conclusioni. I neonati con CHD sottoposti ad intervento correttivo elettivo mostrano marcatori di infiammazione polmonare già prima dell'intervento rispetto ai controlli. I nostri dati mostrano che i neonati con CHD rispondono in modo diverso alla CPB in base alla morfologia cardiaca. Dopo CPB, la compliance polmonare, la capacità di diffusione dell'ossigeno e i biomarcatori di infiammazione polmonare sono significativamente peggiori nei neonati con ostruzione del tratto di efflusso del ventricolo destro, il che potrebbe prolungare la necessità di supporto respiratorio.

L’impatto del flusso sanguigno polmonare e della circolazione extracorporea sulla funzionalità polmonare nei pazienti pediatrici con cardiopatia congenita: un focus sull’infiammazione e sulla composizione del surfattante

SCARPARO, ELENA
2023/2024

Abstract

Background. Congenital heart diseases (CHDs) are the most common neonatal malformations, with an estimated incidence of about 7- 10 cases per 1000 live births. The cardiovascular and respiratory systems are closely correlated: CHDs alter pulmonary blood flow, causing either an increase or a decrease in flow depending on the type of cardiac malformation. Following cardiopulmonary bypass (CPB), pulmonary dysfunctions are triggered by a systemic inflammatory response related to the extracorporeal circuit and lung ischemia. For these reasons, children with congenital heart disease (CHD) exhibit alterations in pulmonary compliance, which can affect the process of weaning from mechanical ventilation postoperatively. Aim of the study. The aim of this study was to compare lung mechanics and biochemical markers of lung damage in CHD infants with low and high pulmonary blood flow (Qp) before and after cardiac surgery. Materials and Methods. From 2010 to 2023, we studied infants with complex CHD, aged < 12 months, requiring elective surgery on cardiopulmonary bypass (CPB) and classified as high- Qp and low-Qp, according to cardiac morphology an and Z-score of the pulmonary valve. Controls were infants with no cardiorespiratory diseases at the time of endotracheal intubation for elective surgery. We collected clinical parameters, lung mechanics and tracheal aspirates before and after CPB to measured surfactant protein B (SPB), disaturated-phosphatidylcholine (DSPC), cytokines and total proteins (TPs), corrected for epithelial lining fluid (ELF) by the urea method. Results. We studied 81 CHD infants, 33 low-Qp, 48 high-Qp and 23 controls. The median age at surgery was 4.5 (3.4-5.6), 4.3 (2.7-7.0), and 0.1 (0.0-0.4) months for low-Qp, high-Qp and controls respectively. Preoperative ELF-SPB was significantly higher in both low-Qp and high-Qp groups compared to controls (p=0.001); preoperative ELF-PT was significantly higher in high-Qp compared to controls (p<0.001). Preoperative ELF-DSPC levels were comparable. IL-8 (proinflammatory cytokine) levels were 5510.3 (2710.9-9070.4) pg/mL ELF in controls, 3255.6 (1683.0-5432.3) pg/mL ELF in low-Qp, and 6608.0 (2852.1-9648.0) pg/mL ELF in high-Qp (p=0.027). Significant increases in ELF-SPB and ELF-TP were observed in the low-Qp group; significant increases in inflammatory cytokines IL-1β and IL-6 were observed in both groups post-operatively, while IL8 and TNF- alfa levels result significantly increased only in low-QP group. Pre-surgery OI results significantly higher in low-QP group compared to high-Qp group (p<0.001); compliance was instead comparable. OI was significantly higher in the low-Qp group up to 6 hours post-surgery, while compliance was significantly lower in the low-Qp group up to 12 hours post- surgery. The 24-hour mean PaO2/FiO2 value in ICU was 188.1 (112.3-299.4) in low-Qp and 291.9 (226.8-392.2) in high-Qp (p=0.002). The mean AaDO2 in ICU was 253.4 (138.3-318.6) mmHg in low-Qp and 153.0 (100.8-212.5) mmHg in high-Qp (p=0.001). Conclusions. Infants with CHD undergoing elective corrective surgery exhibited markers of pulmonary inflammation even before the intervention compared to controls. Our data showed that CHD infants respond differently to CPB according to the cardiac morphology. After CPB lung compliance, oxygen diffusion capacity and biomarkers of lung inflammation are significantly worse in infants with right ventricle outflow obstruction which could prolong the need of respiratory support.
Dipartimento di Medicina - DIMED
2023
The Impact of Pulmonary Blood Flow and Cardiopulmonary Bypass on Lung Health in Pediatric Patients with Congenital Heart Disease: A Focus on Inflammation and Surfactant Composition
Presupposti dello studio. Le cardiopatie congenite (CHDs) sono le malformazioni neonatali più comuni, con un'incidenza stimata di circa 7-10 casi ogni 1000 nati vivi. Le CHDs alterano il flusso sanguigno polmonare, causando un aumento o una diminuzione del flusso a seconda del tipo di malformazione cardiaca. Inoltre, in seguito alla circolazione extracorporea (CPB), le disfunzioni polmonari sono innescate da una risposta infiammatoria sistemica legata al circuito extracorporeo e all'ischemia polmonare. Per queste ragioni, i bambini con CHD presentano alterazioni della funzionalità polmonare, che possono influenzare il processo di svezzamento dalla ventilazione meccanica nel postoperatorio. Scopo dello studio. L'obiettivo di questo studio è confrontare la meccanica polmonare e i marcatori biochimici di danno polmonare in neonati con CHD e flusso sanguigno polmonare basso e alto (Qp) prima e dopo la chirurgia cardiaca. Materiali e metodi. Dal 2010 al 2023, sono stati studiati neonati con CHD complessa, di età inferiore ai 4 anni, che necessitavano di intervento chirurgico elettivo con CPB e che sono stati classificati come ipoafflusso polmonare (low-Qp) e iperafflusso polmonare (high-Qp) secondo la morfologia cardiaca e lo Z-score della valvola polmonare. I controlli erano neonati senza malattie cardiorespiratorie al momento dell'intubazione endotracheale per intervento chirurgico elettivo. Sono stati raccolti parametri clinici, parametri di funzionalità ventilatoria e campioni biologici di plasma e di aspirato tracheale (TA) prima e dopo il CPB. Nel TA sono stati misurati i livelli di proteina B del surfattante (SPB), di proteine totali (TP), di fosfatidilcolina-disatura (DSPC), e delle citochine. Risultati. Sono stati studiati 81 neonati con CHD, 33 low-Qp, 48 high-Qp, e 23 controlli. L'età all'intervento è di 4.5 (3.4-5.6), 4.3 (2.7-7.0) e 0.1 (0.0-0.4) mesi rispettivamente per low-Qp, high-Qp e controlli. Nel preoperatorio l’SPB è significativamente più alta in entrambi i gruppi di pazienti cardiopatici rispetto ai controlli (p=0.001); le PT sono significativamente più alte nel gruppo high-Qp rispetto ai controlli (p<0.001), mentre i livelli di DSPC sono comparabili. I livelli di IL-8 (citochina pro-infiammatoria) pre-intervento sono 5510.3 (2710.9-9070.4) pg/mL nei controlli, 3255.6 (1683.0-5432.3) pg/mL nei low-Qp e 6608.0 (2852.1-9648.0) pg/mL ELF negli high-Qp (p=0.027). Tra pre e post-operatorio sono aumentati significativamente SPB e PT nel gruppo low-Qp; le citochine infiammatorie IL-1β e IL-6 in entrambi i gruppi, mentre i livelli di IL-8 e TNF-alfa solo nel gruppo low-QP. Nel preoperatorio l'indice di ossigenazione (OI) è significativamente più alto nel gruppo low-QP rispetto al gruppo high-Qp (p<0.001); mentre la compliance è comparabile. L'OI è significativamente più alto nel gruppo low-Qp fino a 6 ore dopo l'intervento, mentre la compliance è significativamente più bassa nel gruppo low- Qp fino a 12 ore dopo l'intervento. Il valore medio di PaO2/FiO2 a 24 ore in terapia intensiva era di 188.1 (112.3-299.4) nel gruppo low-Qp e 291.9 (226.8-392.2) negli high-Qp (p=0.002). La AaDO2 media in terapia intensiva era di 253.4 (138.3- 318.6) mmHg nei low-Qp e 153.0 (100.8-212.5) mmHg negli high-Qp (p=0.001). Conclusioni. I neonati con CHD sottoposti ad intervento correttivo elettivo mostrano marcatori di infiammazione polmonare già prima dell'intervento rispetto ai controlli. I nostri dati mostrano che i neonati con CHD rispondono in modo diverso alla CPB in base alla morfologia cardiaca. Dopo CPB, la compliance polmonare, la capacità di diffusione dell'ossigeno e i biomarcatori di infiammazione polmonare sono significativamente peggiori nei neonati con ostruzione del tratto di efflusso del ventricolo destro, il che potrebbe prolungare la necessità di supporto respiratorio.
SPB
CHD
CPB
VIDA, VLADIMIRO
SARTORI, ANNA
Lauree magistrali a ciclo unico
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Scarparo_Elena.pdf

accesso riservato

Dimensione 2.37 MB
Formato Adobe PDF
2.37 MB Adobe PDF

The text of this website © Università degli studi di Padova. Full Text are published under a non-exclusive license. Metadata are under a CC0 License

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/65826