Przydatnośd pilnego oznaczania endotoksyny w ciężkiej sepsie

Przydatnośd pilnego oznaczania
endotoksyny w ciężkiej sepsie
Barbara Adamik
Katedra i Klinika Anestezjologii i
Intensywnej Terapii, Uniwersytet
Medyczny we Wrocławiu
Gram (-) bacteria
Pérola O, J Pharm Pharmaceut Sci 10:388-404, 2007
Źródło endotoksyn u chorego
Miejsce zakażenia patogenem Gram-ujemnym
Komórki bakterii i endotoksyny przechodzą do krwi
Translokacja z jelita
Komórki bakterii i endotoksyny przechodzą przez ściną jelita do krwi
Yue C, Inflammation 2012;35(6):1880-8.
Reakcja organizmu na endotoksynę: detoksyfikacja
1) Wychwyt LPS w wątrobie.
2) Enzymatyczna degradacja LPS
3) Wiązanie LPS z białkami, zabezpieczające przed połączeniem z
TLR4
4) Modulacja odpowiedzi komórek na LPS
Model endotoksemii
(LPS i.v. w bolusie 2-4 ng/kg (0,06-0,2 ng/kg) podawana ochotnikom)
Objawy po 1 godzinie po podaniu LPS
•
zawsze obserwowane: gorączka, tachykardia
•
często obserwowane: dreszcze, ból głowy, bóle mięśni i stawów, nudności,
światłowstręt
•
zawsze obserwowane: przejściowe zmiany liczby WBC, wzrost parametrów
reakcji zapalnej (stężenia cytokin i metabolitów kwasu arachidonowego)
•
nasilenie objawów jest zależne od dawki, wieku, płci
Model endotoksemii
(LPS i.v. w bolusie 2-4 ng/kg (0,06-0,2 ng/kg)
• OUN: zaburzenia świadomości, amnezja, depresja, niepokój, czasem spadek
przepływu mózgowego krwi (po 90 min.)
• Układ krążenia: tachykardia, spadek średniego ciśnienia tętniczego (najniższe po 46 godz.)
• Układ oddechowy: dusznośd, wzrost częstości oddechów
Nitric oxide
Villar et al. Critical Care 2004 8:180
Model endotoksemii u człowieka – cytokiny
1,5 h
2h
3h
(Andreasen at al. Current Medicinal Chemistry, 2008, 15, 1697-1705)
4h
Endotoksemia- wpływ na układ krzepnięcia
clevelandclinicmeded.com
Endotoksemia – wpływ na serce, układ krążenia
Endotoksyny stymulują
produkcję cytokin: TNF, IL6, IL-1beta
•depresja oddychania mitochondralnego
•osłabienie kurczliwośd komórek serca
•depresja czynnośd mięśnia serca
Endotoksyny stymulują
produkcję tlenku azotu
•rozszerzenie naczyo krwionośnych
•spadek ciśnienia krwi, wstrząs septyczny
•stymulacja uwalniania cytokin
Endotoksemia – wpływ na mięśnie szkieletowe
Brealey D, Lancet 2002
Endotoksemia – wpływ na układ oddechowy
Photomicrographs of representative
histological sections of the lung (400x
magnifcation).
(a) Control group: no treatment
(b) LPS group: endotoxemia rat
model induced by LPS.
Miao Z, Mediators Inflamm. 2012
Endotoksemia – wpływ na czynnośd nerek
nasilona apoptoza komórek w nerce: kanalików i
kłębuszków nerkowych, komórek nabłonka.
Endotoksyny stymulują
proces apoptozę
Endotoksyny stymulują
produkcję cytokin: TNF,
IL-6, IL-1beta
1.
znaczne zmniejszenie liczby komórek w narządzie
2.
zahamowanie komunikacji międzykomórkowej
•
rozszerzenie i zapadanie się kanalików nerkowych i
wakuolizacja komórek kanalików nerkowych
•
nacieki zapalne w miąższu nerki
Blank
Kontrola
E. coli
w jelicie
E. coli
w jelicie
+
Sepsa
jelito
węzły
chłonne
wątroba
śledziona
Endotoksemia w OIT
low
intermedate
high
367 (42,8%)
228 (26,6%)
262 (30,6%)
57,2%
Marshall JC at al. J Infect Dis 2004 Aug 1;190(3):527-34
Endotoksemia w OIT
Marshall JC , J Infect Dis 190(3):527-34, 2004
Endotoksemia- wpływ na śmiertelnośd
Variable
APACHEII
SOFA
Diagnosis on admission [N]
Peritonitis
Pneumonia
UTI
Skin and soft tissue infection
Endotoxin activity [EAU]
Procalcytonin [ng/mL]
WBC [103/µl]
CRP [mg/l]
Creatinine [mg/dl]
Platelets [103/µl]
ICU length of stay [days]
ICU mortality [%]
Endotoxemia (+)
(N=95)
23 (16-29)
10 (7-13)
Endotoxemia (-)
(N=62)
19 (16-25)
11 (8-12)
54
24
10
12
0.57 (0.46-0.67)
19.6 (6.7-38.0)
15.7 (10.0-23.3)
180 (117-273)
1.82 (1.1-3.0)
148 (83-252)
12 (6-30)
52
53
25
7
15
0.27 (0.17-0.36)
3.1 (1.8-13.6)
16.4 (10.5-27.0)
179 (121-228)
1.3 (0.9-2.0)
189 (72-296)
14 (8-29)
25
p
0,10
0,85
0,83
<0.001
<0.001
0,47
0,48
0,03
0,68
0,93
0,004
Metody oznaczania endotoksyn
•
Endotoksyny zanieczyszczają komercyjnie dostępne produkty
białkowe i biologicznie aktywne substancje.
•
Obecnośd niewielkich ilości endotoksyn może wywoływad poważne
efekty uboczne.
•
Limulus test
•
Metoda chemiluminescencyjna
•
Rabbit pyrogen test
Metody oznaczania endotoksyny – LAL test (Limulus amebocyte lysate)
• krew pobrana od skrzypłocza (Limulus
polyphemus, horseshoe crab) reaguje na
endotoksynę bakterii G (-) tworząc agregaty
• LAL test: metoda żelowa, turbidometryczna,
chromogenna.
• Lizat z amebocytów (LAL) stosowany do detekcji
endotoksyn
w
medycynie,
przemyśle
farmaceutycznym, kosmetycznym.
Oznaczanie endotoksyn - metoda chemiluminescencyjna
EAA (Endotoxin Activity Assay) - test pozwalający na oznaczenie LPS w
krwi pełnej (30min.)
Oznaczanie endotoksyn - metoda chemiluminescencyjna
0,0 - 0,39 EAU - ujemny;
0,4 – 1.0 EAU – podwyższony
Filtr
Wypełnienie
Związki
eliminowane
Toraymyxin 20R (Toray
Industries, Japan)
Polymyxin B covalently bound to polypropylene-polystyrene
fibers fabric
Endotoxin
LPS adsorber (Alteco
Medical, Sweden)
Synthetic polypeptide bound to porous polyethylene discs
Endotoxin
oXiris (Gambro-Hospal,
France)
AN69-based membrane, surface treated with a
polyethyleneimine (PEI) and grafted with heparin
Endotoxin
Cytokines
CPFA (Bellco, Italy)
Polyethersulfone Plasma filter with adsorption on an
unselective hydrophobicresin cartridge, and a synthetic
high-permeability polyethersulfone hemofilter for
continuous hemofiltration
Cytokines
Cytosorb (Cytosorbents,
USA)
Polystyrenedivinyl benzene copolymer beads with a
biocompatible polyvinylpyrrolidone coating.
Cytokines
1. przepływ krwi 150 ± 50 mL/min,
heparynizacja ogólna
2. czas trwania -120 minut
3. rekomendowane
powtórzenie
hemoperfuzji
po
24
h,
jeżeli
aktywność endotoksyny >0,6 AU
1,2
1
EAA units
0,8
przeżyli
zmarli
0,6
0,4
0,2
0
Baseline
24 h
48 h
Ryc.1 Aktywność endotoksyn we krwi u pacjentów we wstrząsie
septycznym, u których zastosowano eliminację endotoksyn
Wpływ eliminacji endotoksyn na czynnośd narządów
Przed
zabiegiem
24 godz. po zabiegu
p
MAP [mm Hg]
Noradrenaline [ug/kg/min]
68 ± 20
0,48 ± 0,41
80 ± 16
0,34 ± 0,46
0,002
0,04
Mleczany [mmol/L]
4,18 ± 3,73
2,72 ± 1,92
0,03
PO2[ mm Hg]
Sat O2 [%]
PaO2/Fi02
94,8± 23,6
95,2±5,7
213 ± 94
96,0 ± 24,5
94,3 ± 8,8
233 ±100
n.s.
n.s.
n.s.
PCT [ng/ml]
54,1 ± 62,8
53,4 ± 73,5
n.s
CRP [mg/l]
183 ± 76
191 ± 101
n.s
SOFA
11,4 ± 3,7
10,0 ± 4,6
0,01
Wnioski
• Pomiar aktywności endotoksyny ułatwia podjęcie decyzji o
zastosowaniu jednej z metod eliminacji endotoksyn z krążenia
(filtr Alteco, membrana oXiris, filtr z polimyksyna).
• Metody eliminacji endotoksyn z krążenia mogą stad się
istotnym elementem w leczeniu pacjentów z ciężką sepsą i
wstrząsem septycznym.
• Metoda chemiluminescencyjna, jako system POCT, jest
najbardziej przydatna w oznaczaniu poziomu endotoksyn w
warunkach OIT.
Endotoksemia- wpływ na śmiertelnośd
1,0
Cumulative Proportion Surviving
0,9
Log rank test p=0.001
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0
20
40
60
80
100
120
Day s after ICU adm ission
Figure 2
Kaplan–Meier survival analysis of time to death. Solid liner represents group with endotoxemia,
dotted line represents group without endotoxemia. (badania własne)