Summary

שיטת פעילות אנדוטוקסין לאיתור דם כולו אנדוטוקמיה בחולים חולי אנוש

Published: June 24, 2019
doi:

Summary

בזאת אנו מציגים פרוטוקול למדוד במיטה את פעילות האנדוטוקסין של דגימות הדם האנושיות. הבדיקה של פעילות אנדוטוקסין היא מבחן פשוט לבצע והוא עשוי להיות ביוארקר שימושי בחולים באורח אנוש חולה עם אלח דם.

Abstract

ליפופוליסכריד, הידוע גם בשם אנדוטוקסין, הוא מרכיב בסיסי של חיידקים גראם שליליים וממלא תפקיד מכריע בפיתוח אלח דם והתחשמלות. הזיהוי המוקדם של תהליך מידבק המתפתח במהירות למחלה קריטית עשוי לבקש טיפול מהיר ואינטנסיבי יותר, ובכך עלול להוביל לתוצאות מטופלים טובים יותר. פעילות אנדוטוקסין (EA) ניתן להשתמש במיטה כסמן אמין של אנדוטוקסין מערכתית. הזיהוי של רמות פעילות אנדוטוקסין מוגבר הוכח שוב ושוב להיות משויך חומרת מחלה מוגברת אצל חולים עם אלח דם והתחשמלות. התהליך מהיר וקל לביצוע. בקצרה, לאחר הדגימה, מעורב של דם שלם מעורבב עם נוגדן אנטי אנדוטוקסין ועם LPS הוסיף. הפעילות האנדוטוקסין נמדדת כפרץ חמצוני יחסי של בינויטרופילים כפי שזוהה על ידי chemioluminescence. תפוקת הספק מתבטאת בקנה מידה מ -0 (נעדר) ל-1 (מקסימלי) ומסווגים כ-“נמוך” (< 0.4 יחידות), "ביניים" (0.4 – 0.59 יחידות), או "גבוהה" (≥ 0.6 יחידות). המתודולוגיה והרציונל המפורטים למימוש שיטת EA מדווחים בכתב יד זה.

Introduction

ליפופוליסכריד (LPS), הידוע גם בשם אנדוטוקסין, הוא רכיב מפתח של מבנה הממברנה של חיידקים גראם שליליים (GN). זה מפצה על 10% של קיר התא, להיות חיוני עבור שלמות הקרום החיצוני הומאוסטזיס. יתר על כן, הוא activator חזק של המארח מולדת המערכת החיסונית1,2.

בחשיפה מחוץ לגופית של תאי מערכת החיסונית מולדים ל-LPS מוביל שינויים בביטוי של גנים מרובים3. המינהל של כמויות קטנות מאוד של lps במתנדבים אנושיים בריאים מפעיל את המפל של דלקת מערכתית חריפה, בעוד אלח דם והתחשמלות עלול להתעורר עם ריכוזי אנדוטוקסין גבוהה יותר4,5.

אלח דם הוא מצב מסכן חיים אשר, אם לא מזוהה מיד, יכול להוביל לכישלון רב איברים ומוות. חולים ספיגה חייב להיות מטופלים בזמן, עם החייאה אגרסיבי, טיפול אנטיביוטי נאותה, בקרת מקור אופטימלית, ואסטרטגיות הנחיה תמיכה איברים. האבחנה של האטיולוגיה של אלח דם מבוססת בעיקר על זיהוי קליני וזיהוי הפתוגן מבוסס התרבות6. עם זאת, תוצאות של תרבויות מיקרוביאלית יכול לקחת עד 48 h ולא חד-משמעית של עד 30% מהמקרים7. הזדהות מוקדמת והתערבות עלולה להוביל לתוצאות מטופלים טובות יותר. בחולים בהם מחשוד אלח דם, החלטות מתקבלות לעתים קרובות על בסיס פרמטרים פיזיולוגיים וביוכימיים, ללא סימן ברור לאנדוטוקסין.

המדידה של פעילות אנדוטוקסין (EA) ניתן להשיג באמצעות שיטת מסחרית (ראה טבלת חומרים) בדם שלם. זה יכול לשמש בסמנים של אנדוספמיה מערכתית עבור ריבוד מוקדם של חומרת המחלה, במיוחד בחולים בסיכון לפיתוח הלם ספיגה8. הטיפול שימש כדי להנחות Polymyxin B הרבה תרפיה לאחרונה שפורסמה פעמיים סמיות מבוקר אקראי ניסוי קליני בחולים עם הלם ספיגה9. בחולים חולי נפש, המחקר מדיק הראה מוגברת רמות EA להיות משויך לתפקוד איברים מרובים, יחידת טיפול נמרץ (טיפול נמרץ) אורך של שהייה, ואת התמותה10.

שונה מאוד. שיטת Limulus אמבות ליפוסט (לל א), כמו ג’ל-קריש, turbidimetric, או מבחן כרומוגניים, כבר הרבה יותר מאומץ לעתים קרובות להערכת הנסיוב האנדוטוקסין. הוא מבוסס על היכולת של אנדוטוקסין כדי לגרום קרישה של המוליש של סרטן הפרסה, לימוליוס פוליפהימוס. עם זאת, לבחינה זו יש מגבלות מסוימות במונחים של ספציפיות. בפרט, זה יכול להיות גם מופעל על ידי מוצרים מחיידקים אחרים מאשר אנדוטוקסין, כגון רכיבים של הקיר תא פטרייתי, וזה יכול להיות מעוכב על ידי חלבונים שונים פלזמה האדם11.

בעשור האחרון המדידה של EA פותחה ואומתה בתור ביואריקר של במחזור אנדוטוקסין. לעומת מבחן לל א, EA הוא מהיר וקל יותר ליישם בסביבה הקלינית. יתר על כן, זה הוכח להיות מדויק יותר מאשר בדם שלם, עם רגישות מוגברת וספציפיות, הן מבחנה ב vivo12.

למרות היישום הראשוני שלה ככלי אבחון מוקדם לזיהוי מהיר של חיידקים GN כמו סוכנים סיבתי אלח דם, רמת EA גם נחקרו בתור ביוארקר של חומרת המחלה. בהקשר זה, זה הוכח להיות שימושי במיוחד כדי להעריך את מצב זילוח בשל מחלה קריטית שוטפת, כגון הלם ספיגה או תסמונת לאחר הלב מעצר13. לאחרונה, מאז התפתחות מערכות המופיליה, תוצאת EA חיובית הוצע גם ככלי סינון כדי לזהות במדויק מועמדים פוטנציאליים עבור טיפול כזה14. ערכנו לאחרונה מחקר התצפית רטרוספקטיבי על שכיחות ומשמעות קלינית של רמות גבוהות מוקדם של EA ב 107 חולים עם הלם ספיגה. בשורה עם תוצאות אחרונות אחרות, גילינו כי EA הוא סמן מבטיח של חומרת המחלה בחולים עם הלם ספיגה15.

מטרת כתב היד הנוכחי היא לתאר את השיטה לביצוע שיטת EA, במיטה או במעבדה, ולתאר את השימוש הפוטנציאלי שלה בתרחיש מייצג של הלם זיהומי. טכניקה זו יכולה לזהות את הפעילות LPS על ידי מדידת פרץ חמצוני משופר ב נויטרופילים בעקבות הטרמה שלהם על ידי מכלולי אנטי-אנדוטוקסין נוגדן ו-LPS. פרץ הנשימה המוגבר מזוהה על ידי כימומטר וכמות האור הנפלט נחשבת פרופורציונלית לכמות האנדוטוקסין בדגימת הדם. הצורך מחייב כמה ריאגנטים, לוקח בערך 30 דקות לבצע ומשתמש מעט כמו 40 μL של דם שלם12.

Protocol

הפרוטוקול מתנהל בהתאם להנחיות המוסדיות הנוגעות לטיפול בדגימות אנושיות ולאחר הליכי הניתוח הסטנדרטיים הנוכחיים של המעבדה הקלינית שלנו. השימוש בנתוני EA ומידע קליני של חולים נבדק עוקב אחר ההנחיות של ועדת האתיקה של המחקר האנושי של המוסד שלנו. 1. ציוד מעבדה וערכת שיטת הערכה <l…

Representative Results

גבר בן 72 הוסמך למחלקה לשעת חירום (ED) של בית חולים עירוני אקדמי. כמה ימים קודם לכן הוא הציג לרופא המטפל העיקרי שלו מתלונן על שריפת שתן. טיפול קצר במסלול עם פוספומצין אוראלי היה מומלץ. ההיסטוריה הרפואית שלו כללה יתר לחץ דם, סוכרת סוג 2 מסובכת היפרפלזיה שפיר של הערמונית. התרופו?…

Discussion

הלם ספיגה עדיין משויך כיום לתמותה גבוה כמו 40%, למרות שיעור זה משתנה בהתאם לדוחות נחשב16. הצורך הרומן ובסמנים טוב יותר הוא דגלו על ידי רוב המומחים בתחומים כדי לסייע מטפלים באבחון מוקדם, ניהול טוב יותר, והתחזיות של חולים עם הלם ספיגה6.

ביצוע מבחן EA אינו ?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים לפאולו ברגנטה ולליסה מטיטן, לצורך בחינת מתודולוגיית הפרוטוקול. דריו וינטרטון, MD סיפק עזרה ניכרת בסקירת כתב היד עבור מיומנות בשפה האנגלית.

Materials

EAA kit Spectral Medical Inc. EAAST-20 Package with 20 tests + 1 quality control
Smart Line TL Berthold EAASL Luminometer
Incubator shaker GRANT ES-20 Mini-incubator shaker
Vortexer VWR 444-2790 Vortex instrument

References

  1. Akira, S., Takeda, K. Toll-like receptor signalling. Nature Reviews Immunology. 4 (7), 499-511 (2004).
  2. Takeda, K. Evolution and integration of innate immune recognition systems: the Toll-like receptors. Journal of Endotoxin Research. 11 (1), 51-55 (2005).
  3. Ulevitch, R. J., Tobias, P. S. Recognition of gram-negative bacteria and endotoxin by the innate immune system. Current Opinion in Immunology. 11 (1), 19-22 (1999).
  4. Natanson, C., et al. Endotoxin and tumor necrosis factor challenges in dogs simulate the cardiovascular profile of human septic shock. The Journal of Experimental Medicine. 169 (3), 823-832 (1989).
  5. Suffredini, A. F., et al. The cardiovascular response of normal humans to the administration of endotoxin. The New England Journal of Medicine. 321 (5), 280-287 (1989).
  6. Singer, M., et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA: The Journal of the American Medical Association. 315 (8), 801-810 (2016).
  7. Gupta, S., et al. Culture-Negative Severe Sepsis: Nationwide Trends and Outcomes. Chest. 150 (6), 1251-1259 (2016).
  8. Ikeda, T., Ikeda, K., Suda, S., Ueno, T. Usefulness of the endotoxin activity assay as a biomarker to assess the severity of endotoxemia in critically ill patients. Innate Immunity. 20 (8), 881-887 (2014).
  9. Dellinger, R. P., et al. Effect of Targeted Polymyxin B Hemoperfusion on 28-Day Mortality in Patients With Septic Shock and Elevated Endotoxin Level. The EUPHRATES Randomized Clinical Trial. JAMA: The Journal of the American Medical Association. 320 (14), 1455-1463 (2018).
  10. Marshall, J. C., et al. Diagnostic and prognostic implications of endotoxemia in critical illness: results of the MEDIC study. The Journal of Infectious Diseases. 190 (3), 527-534 (2004).
  11. Levin, J., Bang, F. B. Clottable protein in Limulus; its localization and kinetics of its coagulation by endotoxin. Thrombosis et Diathesis Haemorrhagica. 19 (1), 186-197 (1968).
  12. Marshall, J. C., et al. Measurement of endotoxin activity in critically ill patients using whole blood neutrophil dependent chemiluminescence. Critical Care. 6 (4), 342-348 (2002).
  13. Grimaldi, D., et al. High Level of Endotoxemia Following Out-of-Hospital Cardiac Arrest Is Associated With Severity and Duration of Postcardiac Arrest Shock. Critical Care Medicine. 43 (12), 2597-2604 (2015).
  14. Klein, D. J., et al. The EUPHRATES trial (Evaluating the Use of Polymyxin B Hemoperfusion in a Randomized controlled trial of Adults Treated for Endotoxemia and Septic shock): study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 15, 218 (2014).
  15. Bottiroli, M., et al. Prevalence and clinical significance of early high Endotoxin Activity in septic shock: An observational study. Journal of Critical Care. 41, 124-129 (2017).
  16. Kaukonen, K. M., Bailey, M., Suzuki, S., Pilcher, D., Bellomo, R. Mortality related to severe sepsis and septic shock among critically ill patients in Australia and New Zealand. JAMA: The Journal of the American Medical Association. 311 (13), 1308-1316 (2014).
  17. Biagioni, E., et al. Endotoxin activity levels as a prediction tool for risk of deterioration in patients with sepsis not admitted to the intensive care unit: a pilot observational study. Journal of Critical Care. 28 (5), 612-617 (2013).
  18. Roth, R. I., Levin, F. C., Levin, J. Optimization of detection of bacterial endotoxin in plasma with the Limulus test. The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 116 (2), 153-161 (1990).
  19. Yaguchi, A., Yuzawa, J., Klein, D. J., Takeda, M., Harada, T. Combining intermediate levels of the Endotoxin Activity Assay (EA) with other biomarkers in the assessment of patients with sepsis: results of an observational study. Critical Care. 16 (3), (2012).
  20. Earley, Z. M., et al. Burn Injury Alters the Intestinal Microbiome and Increases Gut Permeability and Bacterial Translocation. PLoS One. 10 (7), (2015).
  21. Munster, A. M., Smith-Meek, M., Dickerson, C., Translocation Winchurch, R. A. Incidental phenomenon or true pathology?. Annals of Surgery. 218 (3), 321 (1993).
  22. Clementi, A., Virzì, G. M., Brocca, A., Ronco, C. The Role of Endotoxin in the Setting of Cardiorenal Syndrome Type 5. Cardiorenal Medicine. 7 (4), 276-283 (2017).
  23. Virzì, G. M., et al. Cardiorenal Syndrome Type 5 in Sepsis: Role of Endotoxin. in Cell Death Pathways and Inflammation. Kidney and Blood Pressure Research. 41 (6), 1008-1015 (2016).
  24. Mignon, F., Piagnerelli, M., Van Nuffelen, M., Vincent, J. L. Effect of empiric antibiotic treatment on plasma endotoxin activity in septic patients. Infection. 42 (3), 521-528 (2014).
  25. Klein, D. J., et al. Daily variation in endotoxin levels is associated with increased organ failure in critically ill patients. Shock. 28 (5), 524-529 (2007).
check_url/fr/58507?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Pinciroli, R., Checchi, S., Bottiroli, M., Monti, G., Casella, G., Fumagalli, R. Endotoxin Activity Assay for the Detection of Whole Blood Endotoxemia in Critically Ill Patients. J. Vis. Exp. (148), e58507, doi:10.3791/58507 (2019).

View Video