• carbossiemoglobina
• carboxyhemoglobin
• emolisi
• hemolysis
• VV-ECMO

RIASSUNTO
Fenomeni emolitici, di varia entità e gravità si accompagnano frequentemente all’utilizzo dell’ECMO (con un' incidenza di oltre il 40%), pur se difficilmente evidenziati dai comuni metodi di monitoraggio disponibili nella pratica clinica. Si verificano quando i globuli rossi subiscono uno stress meccanico durante il passaggio attraverso il circuito extracorporeo, in particolare nelle parti in movimento, come la pompa sangue, e nelle aree ad alta resistenza, come l'ossigenatore. Anche l’eccessiva pressione negativa nella cannula di drenaggio, tale da causare fenomeni quali il chattering e la cavitazione, è responsabile dell’instaurarsi di fenomeni emolitici.
L’emolisi viene diagnosticata e quantificata da una combinazione di esami di laboratorio. Il dosaggio con metodiche di assorbimento spettrofotometrico dell'emoglobina plasmatica libera (PFHb) ne rappresenta il Gold Standard, tuttavia, in molti laboratori, come ad esempio quello dell'Azienda Ospedaliero Universitaria Careggi, non è disponibile. Altri markers di emolisi sono l’aumento dell’LDH, della bilirubina non coniugata e la riduzione dell’aptoglobina, ma questi parametri sono meno specifici e sono influenzati da molte altre condizioni frequentemente presenti nei pazienti critici.
Negli ultimi anni è stato proposto come nuovo marker di emolisi: la carbossiemoglobina (COHb), che nasce dal legame del monossido di carbonio (CO) con l’emoglobina. La produzione endogena di CO aumenta in corso di emolisi attraverso l’azione dell’eme-ossigenasi che catabolizza l’eme in biliverdina, ferro e CO determinando, appunto, l'incremento di COHb nel sangue circolante.
In questa tesi è stato analizzato il ruolo della COHb nell’emolisi, anche subclinica, in corso di ECMO. A tal scopo sono stati retrospettivamente analizzati 52 pazienti sottoposti ad ECMO veno-venoso (VV-ECMO), ricoverati presso la Terapia Intensiva d’Emergenza dell' Azienda Ospedaliero Universitaria Careggi di Firenze, dal il 1° Aprile 2021 ed il 1° Aprile 2024 ed è stata studiata la correlazione fra i valori di COHb con gli altri indici di laboratorio (aptoglobina, LDH e D-dimero) e con le caratteristiche del supporto ECMO, quali la pressione venosa di drenaggio, i giri per minuto della pompa sangue (RPM) e la resistenza al flusso dell' ossigenatore, espressa come caduta pressoria pre e post-ossigenatore (DP). È stato, inoltre, analizzato il rapporto tra COHb e mortalità intra-ospedaliera, oltre che la sua relazione con la durata del supporto extracorporeo e con i cambi del circuito.
Utilizzando livelli di aptoglobina < 0.3 g/L come marker di emolisi, la curva ROC con i livelli di COHb ha dimostrato un’associazione con un’area sotto la curva di 0.685 (IC 95% 0.659-0.712). È stato evidenziato un cut-off di COHb indicativo per emolisi di 3,13% ed è stata individuata una correlazione positiva tra COHb e la durata del supporto con ECMO. Infine, è stata individuata una forte correlazione tra i livelli di COHb, le pressioni di esercizio del circuito ed i RPM. La COHb ha mostrato una variazione significativa con il cambio circuito: l'incremento dei valori di COHb predicono la necessità di un cambio circuito, anche se in modo meno accurato rispetto al valore del D-dimero. L’analisi dell’impatto sulla sopravvivenza ha messo in evidenza una differenza significativa in termini di outcome tra pazienti che hanno mostrato livelli medi di COHb > 3.13% per almeno un giorno.
Dai dati di questa tesi si evidenzia che la COHb rappresenta un potenziale marker di emolisi nei pazienti sottoposti a VV-ECMO, offrendo un monitoraggio affidabile e più immediato rispetto agli indicatori tradizionali. Il valore clinico dell'associazione con una maggiore mortalità e durata del supporto ECMO necessita di ulteriori studi, con un numero più elevato di pazienti e con un'analisi più approfondita di fattori confondenti.

SUMMARY
Hemolytic phenomena of varying degrees and severity frequently occur during ECMO use (with an incidence of over 40%), though they are often difficult to detect using standard monitoring methods available in clinical practice. Hemolysis arises when red blood cells undergo mechanical stress during their passage through the extracorporeal circuit, particularly in moving parts such as the blood pump, and in high-resistance areas like the oxygenator. Excessive negative pressure in the drainage cannula, leading to phenomena such as chattering and cavitation, also contributes to the onset of hemolytic events.
Hemolysis is diagnosed and quantified through a combination of laboratory tests. Spectrophotometric measurement of plasma free hemoglobin (PFHb) is considered the Gold Standard, however, this method is not available in many laboratories, such as the one at the Careggi University Hospital. Other markers of hemolysis include elevated levels of LDH, unconjugated bilirubin, and reduced haptoglobin, but these parameters are less specific and can be influenced by many other conditions often present in critically ill patients.
In recent years, a new potential marker of hemolysis has emerged: carboxyhemoglobin (COHb) which forms from the binding of carbon monoxide to hemoglobin. The endogenous production of CO increases during hemolysis through the action of heme oxygenase, which catabolizes heme into biliverdin, iron, and CO, leading to an increase in circulating COHb levels.
This thesis investigates the role of COHb in hemolysis, including subclinical cases, during ECMO. A retrospective analysis was conducted on 52 patients undergoing veno-venous ECMO (VV-ECMO) at the Emergency Intensive Care Unit of Careggi University Hospital in Florence from April 1, 2021, to April 1, 2024. The correlation between COHb levels and other laboratory indices (haptoglobin, LDH, and D-dimer) was evaluated, as well as with ECMO support characteristics, such as venous drainage pressure, pump RPM, and flow resistance of the oxygenator, expressed as pre- and post-oxygenator pressure drop (DP). The relationship between COHb and in-hospital mortality, along with the duration of extracorporeal support and the circuit changes was also analyzed.
Using haptoglobin levels < 0.3 g/L as a marker of hemolysis, the ROC curve for COHb levels showed an association with an area under the curve of 0.685 (95% CI 0.659-0.712). A COHb cut-off of 3.13% indicative of hemolysis was identified, along with a positive correlation between COHb levels and the duration of ECMO support. Furthermore, a strong correlation was found between COHb levels, circuit exercise pressures, and RPM. COHb levels showed a significant variation with circuit changes; increased COHb values predicted the need for a circuit change, though less accurately than D-dimer levels. The analysis of the impact on survival highlighted a significant difference in outcomes for patients who exhibited mean COHb levels > 3.13% for at least one day.
Findings from this thesis suggest that COHb is a potential marker of hemolysis in patients undergoing VV-ECMO, providing reliable and more immediate monitoring compared to traditional indicators. The clinical significance of its association with higher mortality and prolonged ECMO support requires further studies with a larger patient population and a more thorough analysis of confounding factors.