Διαταραχές των μιτοχονδρίων στις διάφορες μορφές σήψης

Abstract

Background: Sepsis-induced multiple organ failure is the major cause of mortality and morbidity in critically ill patients. The precise mechanisms by which this dysfunction is caused remain to be elucidated. Because ATP production by mitochondrial oxidative phosphorylation accounts for more than 90% of total oxygen consumption, we postulated that mitochondrial dysfunction results in organ failure, possibly due to nitric oxide, which is known to inhibit mitochondrial respiration in vitro and is produced in excess in sepsis.Methods: We did skeletal muscle biopsies on 25 septic patients within 24 h of admission to intensive care. The biopsy samples were analysed for myosin heavy chains (MHC), isoform gene transcript levels using a real-time PCR technique, respiratory-chain activity and ATP production (complex V) using a real-time QPCR technique for mitochondrial enzyme gene transcript levels citrate synthase (CS), cytochrome C oxidase I-III, NADH and UCPs 2-3.Results: The gene transcription of myosin fiber types I, IIa and citrate synthase (complex V) was significant higher in skeletal muscle biopsy of septic survivors, and demonstrated lower insulin sensitivity using HOMA test. Severity of septic shock ( SAPS II) found to be higher in critically ill patients.Conclusion: In critically ill patients, we found an association between the type of myosin fiber and ATPase gene transcription and insulin resistance that relate to organ failure and eventual outcome. These data implicate bioenergetic failure as an important pathophysiological mechanism underlying multiorgan dysfunction.

Όπως θα αναπτυχθεί αναλυτικά ακολούθως, θεωρείται δεδομένη η υψηλή επίπτωση της σηπτικής νόσου, παρά τις ελλείψεις που παρουσιάζει στην καταγραφή της, τόσο στη νοσηρότητα όσο και στη θνητότητα των ασθενών στις Μονάδες Εντατικής Θεραπείας. Η συνεχής αναζήτηση μεθόδων βελτίωσης της επιβίωσης των σηπτικών ασθενών οδήγησε στην ανάδειξη του κεντρικού ρόλου που διαδραματίζουν οι κυτταροκίνες, τόσο στην πρόκληση όσο και στην γενίκευση της συστηματικής φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού. Ερέθισμα για την δημιουργία αυτής της διατριβής αποτέλεσε η διερεύνηση της επίδρασης των κυτταροκινών σε κυτταρικό επίπεδο ως κεντρική υπόθεση. Έτσι επιχειρήσαμε να απαντήσουμε στα κάτωθι ερωτήματα :Παρατηρείται δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων σε σηπτικούς ασθενείς και εάν ναι, σε πιο στάδιο σήψης και σε πιο επίπεδο λειτουργίας των μιτοχονδρίων;Ποιος ο ρόλος των κυτταροκινών στην δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων και αν αυτή συσχετίζεται με κάποια από τις μορφές σήψης;Μπορεί κάποια από τις μετρούμενες παραμέτρους να αποτελέσει προγνωστικό παράγοντα συσχέτισης του σταδίου της σήψης και της δυσλειτουργίας των μιτοχονδρίων ; Για να απαντήσουμε στα ανωτέρω ερωτήματα οργανώθηκε η ακόλουθη μελέτη.Παρακολουθήσαμε τους σηπτικούς ασθενείς της Μονάδας Εντατικής Θεραπείας του νοσοκομείου Ευαγγελισμός το πρώτο 24ωρο που αυτοί κατηγοριοποιούνταν σε κάποιο από τα στάδια σήψης σύμφωνα με τις κατευθυντήριες οδηγίες του 2001, εκτός περιορισμών.Των ασθενών αυτών καταγράφονταν σε ειδικό έντυπο, που δημιουργήθηκε για τον σκοπό αυτό, δημογραφικά στοιχεία, στοιχεία από το αναμνηστικό τους ιστορικό και την παρούσα νόσο, όπως και δεδομένα που αφορούσαν την νοσηλεία τους πχ. αγωγή, αερισμός και αιμοδυναμικέςπαράμετροι.Καταγράφονταν επίσης εργαστηριακά ευρήματα, απαραίτητα για την συμπλήρωση προγνωστικών scores, από την συλλογή ορού κατόπιν φυγοκέντρησης πήγματος αίματος, ποσότητα του οποίου αποθηκεύτηκε σε βαθειά κατάψυξη στους -80 βαθμούς Κελσίου. Η ποσότητα αυτή χρησιμοποιήθηκε σε δεύτερο χρόνο για τον προσδιορισμό με την μέθοδοElisa των κυκλοφορουσών κυτταροκινών, όπως και την μέτρηση τροπονίνης, proBNP, γαλακτικού, προκαλσιτονίνης και CRP.Η ακολουθούμενη μεθοδολογία ολοκληρώθηκε με την λήψη βιοψίας σκελετικού μυός, κατόπιν συγκατάθεσης συμφώνως κώδικα ηθικής-δεοντολογίας των συγγενών και ενημέρωσης θεραπόντων, που ακολουθώντας την ανωτέρω περιγραφείσα τεχνική ψύξης-συντήρησης υποβάλλεται σε επεξεργασία και μελέτη για την μέτρηση γονιδιακών ισομερών που αφορούν τους μύες, τα μιτοχόνδρια και τη λειτουργία αυτών.Τα αποτελέσματα υποβλήθηκαν σε στατιστική ανάλυση και συγκριτική μελέτη σε σχέση με την βαρύτητα της νόσου και την βιωσιμότητα των ασθενών.Η έκφραση του γονοτύπου των ισομερών της μυοσίνης των τύπων Ι και ΙΙα μυϊκών ινών, όπως και της κιτρικής συνθάσης είναι στατιστικά σημαντικότερη στους επιζήσαντες σηπτικούς ασθενείς γενικότερα.Αν δημιουργήσουμε δύο υποσύνολα που αφορούν τους σηπτικούς και βαρέως πάσχοντες ασθενείς, προκύπτει συσχέτιση των ανωτέρω ευρημάτων με πολυπαραγοντικές μεταβλητές όπως τα scores, ενώ TNFα και τροπονίνη παραμένουν στατιστικά υψηλότερες μεν στους βαρέως πάσχοντες στατιστικά μη σημαντικές δε.Τα ανωτέρω αποτελέσματα αποτελούν επιβεβαίωση του αυθαίρετου για εκείνη την χρονική στιγμή διαχωρισμού των σηπτικών ασθενών της μελέτης μας σε αυτούς που επιβίωσαν και τους βαρέως πάσχοντες που απεβίωσαν. Η μελέτη sepsis-3, όπως δημοσιεύτηκε τον Φεβρουάριο του 2016, διακρίνει τους ασθενείς σε σηπτικούς (πρώην βαριά σηπτικούς) και σε σηπτική καταπληξία, με κύριο γνώμονα, ανεξαρτήτου αιτίας, την αυξημένη πιθανότητα να μην επιβιώσουν.