The effect of opioid-free anesthesia using lidocaine on the level of inflammatory markers in thoracic patients in the intra- and postoperative period: prospective randomized study

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: A pressing issue still remains the reduction of opioid analgesic dosages as a part of anesthesiological support, due to the wide range of complications they cause. An alternative to opioids is opioid-free anesthesia, including the use of lidocaine, which can influence the activity of cytokines, which reflects the advisability of its use in order to prevent an increase in the content of inflammatory markers in the postoperative period. In the domestic and foreign scientific literature, the issue of the dependence of the level of inflammatory markers on the use of non-opioid anesthesia in comparison with opioid anesthesia is relatively little studied, especially in the field of thoracic surgery.

AIM: Our aim was to conduct a comparative analysis of the content of cytokines as markers of inflammation during anesthesia using intravenous lidocaine infusion, intravenous fentanyl infusion and a combination of intravenous fentanyl and epidural anesthesia.

MATERIALS AND METHODS: A single-center, prospective, randomized study was conducted among 90 patients with a verified diagnosis of lung cancer who underwent video-assisted thoracoscopic (Vlobectomy. Depending on the method of anesthesia, patients were divided into 3 groups of 30 people: in the 1st group, lidocaine was administered, in the 2nd group, fentanyl was administered, and in the 3rd group, fentanyl was administered in combination with epidural anesthesia. The main result of the study was the assessment of the concentration of cytokines in the blood serum (interleukins - IL-2, IL-6, IL-10, as well as tumor necrosis factor α — TNF-α) using an enzyme-linked immunosorbent assay. An additional outcome was a laboratory assessment of the concentrations of glucose and cortisol in the blood serum (the analysis of these indicators was performed to assess the adequacy of anesthetic management in the intraoperative period). Statistical analysis of the results was carried out using the Python v.3.0 programming language in Jupiter Notebook.

RESULTS: Analysis of IL-6 content showed a significant difference in favor of group 1 already at the end of the operation (H=10.366691, p=0.0056); 1 day after the end of the operation, the difference in the indicator between the groups increased (H=65.603614 , p <0.001) with the lowest value in group 1. The level of TNF-α at the end of the operation did not reflect significant differences between the groups (H=0.578241, p=0.748922), however, after 24 hours, changes made it possible to note positive dynamics also in group 1 (H=12.928289 , p=0.001558). Similar results were recorded for IL-10 [(H=1.325812, p=0.515352) and (H=9.11072, p=0.010511)] and IL-2 [(H=5.185739, p=0.074805) and (H=23.420171, p=0.000008)], respectively.

CONCLUSION: Our results showed that opioid-free anesthesia based on intravenous lidocaine infusion positively correlates with serum concentrations of IL-2, IL-6, IL-10, and TNF-α in patients undergoing thoracic surgery. Serum levels of these cytokines may be indicators of inflammatory responses and may have clinical implications for selecting appropriate anesthesia for patients with lung cancer. In addition, data regarding IL-2 are new and may be associated with tumor progression and the occurrence of distant metastases.

About the authors

Vasily A. Zhikharev

Scientific Research Institution – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 1; Kuban State Medical University

Email: Vasilii290873@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5147-5637
SPIN-code: 7406-7687

MD, Dr. Sci. (Med.), anesthesiologist

Russian Federation, Krasnodar; Krasnodar

Alexander S. Bushuev

Scientific Research Institution – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 1

Email: ksmukubris@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1427-4032
SPIN-code: 3640-7080

MD, Cand. Sci. (Med.), anesthesiologist-resuscitator

Russian Federation, Krasnodar

Lyudmila A. Zimina

Scientific Research Institution – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 1

Author for correspondence.
Email: bolotina.lyuda@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-1819-5913
SPIN-code: 6143-2170

MD, anesthesiologist-resuscitator

Russian Federation, Krasnodar

Robert A. Arutyunyan

Scientific Research Institution – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 1; Kuban State Medical University

Email: robert.arutyunyan1212@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-8369-8171
SPIN-code: 6397-0207

clinical resident

Russian Federation, Krasnodar; Krasnodar

Viktor A. Koriachkin

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: vakoryachkin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3400-8989
SPIN-code: 6101-0578

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Fornasiero M, Geropoulos G, Giannis D, et al. Systemic inflammatory changes and their clinical implications following thoracic cancer surgery. Indian J Thorac Cardiovasc Surg. 2022;38(5):487–496. doi: 10.1007/s12055-021-01301-2
  2. Olausson A, Svensson CJ, Andréll P, et al. Total opioid-free general anaesthesia can improve postoperative outcomes after surgery, without evidence of adverse effects on patient safety and pain management: A systematic review and meta-analysis. Acta Anaesthesiol Scand. 2022;66(2):170–185. doi: 10.1111/aas.13994
  3. Ovechkin AM, Yavorovskij AG. Opioid-free analgesia in surgery: from theory to practice. Moscow: GEOTAR-Media; 2019. 240 p. (In Russ.) EDN: GCVKLO
  4. Cha NH, Hu Y, Zhu GH, et al. Opioid-free anesthesia with lidocaine for improved postoperative recovery in hysteroscopy: a randomized controlled trial. BMC Anesthesiology. 2023;23(1):192. doi: 10.1186/s12871-023-02152-7
  5. D’Amico F, Barucco G, Licheri M, et al. Opioid free anesthesia in thoracic surgery: A systematic review and meta analysis. J Clin Med. 2022;11(23):6955. doi: 10.3390/jcm11236955
  6. Gupta S, Mohta A, Gottumukkala V. Opioid-free anesthesia-caution for a one-size-fits-all approach. Perioper Med (Lond). 2020;9:16. doi: 10.1186/s13741-020-00147-3
  7. Hsing CH, Wang JJ. Clinical implication of perioperative inflammatory cytokine alteration. Acta Anaesthesiol Taiwan. 2015;53(1):23–28. doi: 10.1016/j.aat.2015.03.002
  8. Gupta AK. Postoperative complications following thoracic surgery. In book: Clinical Thoracic Anesthesia. Sood J, Sharma S, editors; Springer, Singapore;2020. 314 p. doi: 10.1007/978-981-15-0746-5_24
  9. Della Rocca G, Coccia C. Acute lung injury in thoracic surgery. Curr Opin Anaesthesiol. 2013 Feb;26(1):40-6. doi: 10.1097/ACO.0b013e32835c4ea2.
  10. Bohringer C, Astorga C, Liu H. The benefits of opioid free anesthesia and the precautions necessary when employing it. Transl Perioper Pain Med. 2020;7(1):152–157.
  11. An G, Zhang Y, Chen N, et al. Opioid-free anesthesia compared to opioid anesthesia for lung cancer patients undergoing video-assisted thoracoscopic surgery: A randomized controlled study. PLoS One. 2021;16(9):e0257279. doi: 10.1371/journal.pone.0257279
  12. Zhang Z, Li C, Xu L, et al. Effect of opioid-free anesthesia on postoperative nausea and vomiting after gynecological surgery: a systematic review and meta-analysis. Front Pharmacol. 2024;14:1330250. doi: 10.3389/fphar.2023.1330250
  13. Zhang P, Yang M, Chen C, et al. Toll-like receptor 4 (TLR4)/opioid receptor pathway crosstalk and impact on opioid analgesia, immune function, and gastrointestinal motility. Front Immunol. 2020;11:1455. doi: 10.3389/fimmu.2020.01455
  14. Avetisyan VA, Ezugbaya BS, Koriachkin VA, Zabolotskii DV, Safin RR. Effect of epidural blockade on immune parameters in the perioperative period: randomized controlled trial. Regional Anesthesia and Acute Pain Management. 2023;17(1):13–24. doi: 10.17816/RA191382
  15. Ismail S, Siddiqui AS, Rehman A. Postoperative pain management practices and their effectiveness after major gynecological surgery: An observational study in a tertiary care hospital. J Anaesthesiol Clin Pharmacol. 2018;34(4):478–484. doi: 10.4103/joacp.JOACP_387_17
  16. Kaufmann KB, Heinrich S, Staehle HF, et al. Perioperative cytokine profile during lung surgery predicts patients at risk for postoperative complications-A prospective, clinical study. PLoS One. 2018;13(7):e0199807. doi: 10.1371/journal.pone.0199807
  17. Neff TA, Braun J, Rana D, et al. Interleukin-6 is an early plasma marker of severe postoperative complications in thoracic surgery: Exploratory results from a substudy of a randomized controlled multicenter trial. Anesth Analg. 2022;134(1):123–132. doi: 10.1213/ANE.0000000000005639
  18. Fink-Neuboeck N, Lindenmann J, Bajric S, et al. Clinical impact of interleukin 6 as a predictive biomarker in the early diagnosis of postoperative systemic inflammatory response syndrome after major thoracic surgery: A prospective clinical trial. Surgery. 2016;160(2):443–453. doi: 10.1016/j.surg.2016.04.004
  19. Jaradeh M, Curran B, Poulikidis K, et al. Inflammatory cytokines in robot-assisted thoracic surgery versus video-assisted thoracic surgery. J Thorac Dis. 2022;14(6):2000–2010. doi: 10.21037/jtd-21-1820
  20. Kumarasamy S, Kumar H, Sharma V, et al. Role of interleukin-6 in prediction of early complications after minimally invasive oesophagectomy-a pilot study. Indian J Surg Oncol. 2023;14(3):694–698. doi: 10.1007/s13193-023-01739-3
  21. Hou YH, Shi WC, Cai S, et al. Effect of intravenous lidocaine on serum interleukin-17 after video-assisted thoracic surgery for non-small-cell lung cancer: A randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Drug Des Devel Ther. 2021;15:3379–3390. doi: 10.2147/DDDT.S316804
  22. Özmen Ö, Özçelik F, Kaygın MA, et al. Evaluation of pain scoring and free cortisol levels of postoperative analgesic methods in cardiac surgery: A new perspective. Turk Gogus Kalp Damar Cerrahisi Derg. 2019;27(3):294–303. doi: 10.5606/tgkdc.dergisi.2019.15143
  23. Shestopalov AE, Popova TS, Lejderman IN. Nutritional therapy of critical conditions. Intensive care: National guidelines. Gelfanda BR, Saltanova AI, editors. Moscow: GEOTAR-Media. 2011. Vol. 1. P. 202–207. (In Russ.)
  24. Pasechnik IN, Sirota AE, Talyzin PA, Novikova TV. Features of nutritional support in stress hyperglycemia and diabetes mellitus in the intensive care unit. Russian Journal of Anesthesiology and Reanimatology. 2023;(3):59–66. doi: 10.17116/anaesthesiology202303159

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The content of IL-6 in the blood serum at the end of the operation (p=0.0056) and 1 day after the intervention (p <0.001). Note. ИЛ-6 — Interleukin 6.

Download (169KB)
3. Fig. 2. Concentration of TNF-α in the blood serum at the end of the operation (p=0.7489) and 1 day after the intervention (p <0.0015). Note. ФНО-α — tumor necrosis factor.

Download (197KB)
4. Fig. 3. The content of IL-10 in the blood serum at the end of the operation (p=0.5153) and 1 day after the intervention (p=0.0105). Note. ИЛ-10 — Interleukin 10.

Download (164KB)
5. Fig. 4. The content of IL-2 in the blood serum at the end of the operation (p=0.0748) and 1 day after the intervention (p <0.0001). Note. ИЛ-2 — Interleukin 2.

Download (193KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».