Συσχέτιση της κατανάλωσης ενέργειας με τη μιτοχονδριακή λειτουργία και τη διέγερση του iNOS και των πρωτεϊνών στρες Hsp70, Hsp 90 σε ασθενείς ΜΕΘ με σήψη
Authors: Ταβλαδάκη Θεονύμφη 
Published: September 2021

Παρά το γεγονός ότι η σήψη ήταν ήδη γνωστή ως μια σοβαρή πάθηση από την εποχή του Ιπποκράτη, η συζήτηση για το τι αντιπροσωπεύει η σήψη και πώς θα πρέπει να οριοθετηθεί συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Ενώ οι ορισμοί της σήψης, σοβαρής σήψης, σηπτικού σοκ και πολυοργανικής ανεπάρκειας είχαν παραμείνει αμετάβλητοι για περισσότερο από 2 δεκαετίες, νέος ορισμός προέκυψε το 2016 που ονομάστηκε ΣΗΨΗ -3.Η διαδικασία αυτή στηρίχθηκε στην πρόσφατη γνώση ότι η σήψη έχει επιπτώσεις στη λειτουργία των οργάνων, τη μορφολογία, κυτταρική βιολογία, βιοχημεία, ανοσολογία και κυκλοφορία που όλα μαζί αποτελούν τη παθοβιολογία της σήψης. Η επικρατούσα κλίμακα βαρύτητας είναι το SOFA (Sequential Organ Failure Assessment).Η υψηλότερη κλίμακα SOFA σχετίζεται με μεγαλύτερη θνητότητα. Όσον αφορά τα παιδιά, υπάρχουν αντίστοιχοι ορισμοί. Τις τελευταίες 2 δεκαετίες η κατά περίπτωση θνητότητα έχει μειωθεί. Ο όρος «σύνδρομο συστηματικής φλεγμονώδους απάντησης / systemic inflammatory response syndrome (SIRS)» εισήχθη για να περιγράψει την υπερφλεγμονώδη απόκριση του ξενιστή στην εισβολή παθογόνων, η οποία είχε θεωρηθεί το σήμα κατατεθέν της σήψης . Αργότερα, οι Bone et al. προώθησαν την ιδέα ότι η αρχική φλεγμονώδης απάντηση ακολουθείται από το «σύνδρομο αντισταθμιστικής αντιφλεγμονώδους απόκρισης /compensatory anti-inflammatory response syndrome (CARS)», που χαρακτηρίζεται από την επαγωγή διαφόρων αντι-φλεγμονωδών μηχανισμών. Τα τελευταία χρόνια, έχει γίνει φανερό ότι στη λοίμωξη συμβάλουν τόσο προφλεγμονώδεις όσο και αντιφλεγμονώδεις μηχανισμοί. Παράλληλα με τις κυττοκίνες, χημειοκίνες, ο όρος λιποκίνες χρησιμοποιείται στη βιβλιογραφία, για να περιγράψει πρωτεϊνικά μόρια που συμμετέχουν στη φλεγμονή και στην αντίσταση στην ινσουλίνη. Η Ρεσιστίνη ως προφλεγμονώδης λιποκίνη αυξάνεται στη σοβαρή φλεγμονή. Η Αντιπονεκτίνη , είναι μειωμένη στους παχύσαρκους και σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς. Είναι γνωστό ότι όλοι οι οργανισμοί ανταποκρίνονται στις δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες παράγοντας ένα σύνολο συγκεκριμένων πρωτεϊνών αντοχής στο στρες που ονομάζονται πρωτεΐνες θερμικού σοκ (ΠΘΣ) / heat shock proteins (Hsps) ή τσαπερόνες/chaperones. Όσον αφορά την Hsp 90, έχει δειχθεί ότι αυξημένα επίπεδα Hsp90 στο πλάσμα συσχετίζονται με χειρότερη έκβαση σε βαρέως πάσχοντα παιδιά με σηπτικό σοκ .Πολλοί ερευνητές υποθέτουν ότι μέτρια επίπεδα του στρες, όπως η σήψη, αυξάνει την έκφραση των ενδοκυττάριων HSP και την έκκριση των εξωκυττάριων HSP. Η αυξημένη εξωκυττάρια Hsp72 σχετίζεται με κακή έκβαση σε βαριά πάσχοντες ασθενείς με σηπτικό σοκ . Επειδή οι πολυμορφισμοί γονιδίου HSP72 επίσης συσχετίζονται με την παραγωγή HSP72, οι πολυμορφισμοί ενός νουκλεοτιδίου (SNPs) μπορεί να είναι καθοριστικοί παράγοντες της ευαισθησίας του ατόμου .Η ανεπάρκεια οργάνων που παρατηρείται στη σήψη φαίνεται να οφείλεται, εν μέρει τουλάχιστον, σε μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, οφειλόμενη στο αναπτυσσόμενο ισχυρό οξειδωτικό στρες και συνεπακόλουθη αδυναμία παραγωγής ενέργειας που έχει επιβεβαιωθεί και σε ζωικά μοντέλα σήψης. Το οξειδωτικό στρες προκύπτει όταν η παραγωγή ROS / RNS και οι αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί δεν είναι σε ισορροπία. Το οξείδιο του αζώτου (ΝΟ) παράγεται από τρεις διαφορετικές συνθετάσες (NO synthases , NOS). Το ένζυμο, η επαγώγιμη NOS (inducible NOS /iNOS), συντίθεται denovo ως απάντηση στη φλεγμονή και παράγει μεγάλες ποσότητες ΝΟ για παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Διαφορετικές ερμηνείες μπορούν να προταθούν για τη διπλή προσωπικότητα του ΝΟ κατά τη διάρκεια σηπτικού shock. Η μιτοχονδριακή βιογένεση περιλαμβάνει την παραγωγή των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται είτε από το πυρηνικό είτε από το μιτοχονδριακό DNA, αντικαθιστώντας έτσι κατεστραμμένες πρωτεΐνες και βελτιώνοντας την ικανότητα παραγωγής ενέργειας, εφόσον υπάρχει αυξημένη ζήτηση ενέργειας. Η φλεγμονή που παρατηρείται στη Σήψη αυξάνει περαιτέρω τις μεταβολικές ανάγκες λόγω έντονου καταβολισμού. Παλαιότερες αλλά και πρόσφατες μελέτες σε ενήλικες έδειξαν ότι ο οργανισμός απαντά στη σήψη με υπομεταβολική ‘ebb’ φάση. Οι πρώιμες αλλαγές στο μεταβολικό προφίλ στη σήψη χαρακτηρίζονται από μιτοχονδριακή ανεπάρκεια, κατεσταλμένη ενεργειακή κατανάλωση και πολλαπλές κυτταρικές δυσλειτουργίες. Η υπερσίτιση σε λάθος στιγμή πιθανά να αυξάνει δυσανάλογα την προκαλούμενη από τη σήψη τη φλεγμονώδη ,ανοσολογική και ορμονική απορύθμιση. Πρόσφατα, οι HSP72 και HSP90α έχουν αποδειχθεί ότι συνδέονται με υπομεταβολικό μοντέλο σήψης με χαμηλά επίπεδα LDL/HDL που συνοδεύει την οξεία φάση του στρες και σχετίζεται με αυξημένη θνησιμότητα. Πιθανές συσχετίσεις των μεταβολικών ορμονών Αδιπονεκτίνης και Ρεσιστίνης, οι οποίες ρυθμίζουν τη δράση της ινσουλίνης, την ενέργεια και την ομοιοστασία της γλυκόζης και των λιπιδίων, με HSP, δεν έχουν ακόμη εκτιμηθεί.Σε αυτή τη μελέτη, δείξαμε ότι, η σήψη ομοίως εκδηλώνεται σε ενήλικες και παιδιά, εμπλέκοντας τις πρώιμες αλλαγές σε συγκεκριμένες οδούς φλεγμονής, ενδοκρινολογίας, εγγενούς ανοσίας, μεταβολισμού και συσταλτικότητας μυοκαρδίου. Επίσης, δείξαμε ότι το μελετημένο "παράθυρο" της παθοβιολογίας της σήψης διαφέρει από το SIRS σε ενήλικες και παιδιά, ανεξάρτητα από το αν χρησιμοποιείται ο ορισμός ενηλίκων ή παιδιατρικής σήψης. Τα προκαταρκτικά μας αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η πρώιμη παθοβιολογία στη σήψη είναι μοναδική σε όλες τις ηλικιακές ομάδες. Για πρώτη φόρα στη διεθνή βιβλιογραφία τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας έδειξαν ότι η Ρεζιστίνη και η eHSP90a ήταν υψηλότερες ενώ οι mHSP72, VO2, VCO2, EE, και τα μεταβολικά πρότυπα ήταν χαμηλότερα στη σήψη σε σύγκριση με τα SIRS, τόσο σε ενήλικες όσο και σε παιδιατρικούς ασθενείς. Παρόμοιες διαφορές ακολούθησαν μεταξύ των ομάδων τα σκορ βαρύτητας, η θερμοκρασία, HR, CRP, γαλακτικό, αλβουμίνη και EF. Έχει δειχθεί παλαιότερα ότι η HSP72 επιδεικνύει ουσιαστικές μοριακές και βιολογικές προστατευτικές επιδράσεις σε πειραματικά μοντέλα σήψης, αλλά όχι σε κλινικές μελέτες. Τα ευρήματά μας της κατασταλμένης έκφρασης mHSP72 σε σηπτικούς ενήλικες και παιδιά διευρύνει τα αποτελέσματα των πρόσφατων μελετών ενηλίκων, που δείχνουν κατασταλμένη έκφραση των ενδοκυττάριων HSP72 και HSP90α στη σήψη. Μειωμένη έκφραση της HSP, λόγω αυτοφαγίας, έχει δειχθεί να επιδεινώνει την πειραματική εξέλιξη της νόσου. Σε πρόσφατες in vitro μελέτες η HSP72 ήταν υψηλότερη σε σήψη και SIRS συγκρινόμενη με υγιείς μάρτυρες, ενώ η HSP72 αυξήθηκε και η HSP90α παρέμεινε σταθερά αυξημένη σε σηπτικό ορό. Στην παρούσα μελέτη, εκτός από το γαλακτικό και τη Ρεζιστίνη, η eHSP90α διέκρινε καλύτερα τη σήψη και το SIRS σε παιδιά και ενήλικες. Η eHSP72 ήταν επίσης ένας ισχυρός διακριτικός παράγοντας σήψης στα παιδιά. Σε μια τέτοια κατάσταση στρες, οι alarmins eHSP72 και eHSP90α απελευθερώνονται από κατεστραμμένα κύτταρα ως «σήματα κινδύνου» που ενεργοποιούν την εγγενή, επίκτητη και ορμονική αντίδραση του ξενιστή. Παρά το γεγονός ότι πρόδρομες μελέτες είχαν υιοθετήσει την υπόθεση ότι οι γονότυποι HSP72 είναι πιθανόν να επηρεάζουν την έκβαση της σήψης, η δική μας ανάλυση του γονότυπου HSP72 δεν έδειξε διαφορές στις ομάδες rs6457452 και rs1061581 όσον αφορά την προδιάθεση σε σήψη ή κακή έκβαση. Στην παρούσα έρευνα η Ρεζιστίνη, ήταν υψηλότερη και σε θέση να διακρίνει ανεξάρτητα τη σήψη από το SIRS, τόσο σε ενήλικες όσο και σε παιδιατρικούς ασθενείς. Ειδικότερα η Ρεσιστίνη συσχετίστηκε με τα σκορ βαρύτητας της νόσου, την eHSP90α στα παιδιά και αρνητικά με τα μεταβολικά πρότυπα σε ενήλικες. Αντίθετα η Αδιπονεκτίνη, μια πολυπεπτιδική ορμόνη που εκκρίνεται από τα λιποκύτταρα ρυθμίζοντας μεταβολικές διαδικασίες και την ομοιόσταση της ενέργειας, δεν φάνηκε να σχετίζεται με οποιαδήποτε από τις μεταβλητές που μελετήθηκαν. Έτσι, αν και τα επίπεδα Αδιπονεκτίνης και Ρεζιστίνης πλάσματος έχουν δειχθεί να είναι αυξημένα σε σηπτικό σοκ, στην παρούσα σειρά δείξαμε ότι μόνο η Ρεζιστίνη συσχετίστηκε με τα μεταβολικά προφίλ στη σήψη. Σε συμφωνία με προηγούμενες μελέτες, οι εκτιμώμενες τιμές EE, VO2 και VCO2 ήταν χαμηλότερες μεταξύ των μη επιζώντων και στις δύο ομάδες. Για πρώτη φορά , δείξαμε ότι χαμηλά μεταβολικά προφίλ , VO2, VCO2, αλβουμίνη, και αυξανόμενα επίπεδα γαλακτικού, μπορούσαν να προβλέψουν τη θνητότητα μεταξύ των ασθενών ΜΕΘ με παρόμοια ακρίβεια σε παιδιά και ενήλικες. Ένα υπομεταβολικό μοντέλο έχει επίσης αποδειχθεί ότι κυριαρχεί στην οξεία φάση σοβαρής σήψης σε παιδιά σχετιζόμενο με τη θνησιμότητα. Στη σειρά μας, τα υποσιτισμένα σηπτικά παιδιά είχαν υψηλότερη θνησιμότητα, ενώ οι σηπτικοί ενήλικες, οι οποίοι ήταν πιο παχύσαρκοι από τους ασθενείς με SIRS, δεν εμφάνιζαν αυξημένη θνησιμότητα .Επίσης, τα αποτελέσματα των αμινογραμμάτων της παρούσας έρευνας επιβεβαιώνουν εκείνα προηγούμενων μελετών που έδειξαν ότι στην οξεία φάση μιας κρίσιμης νόσου τα επίπεδα αμινοξέων δεν συσχετίζεται με ένα συγκεκριμένο πρότυπο κινητικότητας αμινοξέων στο πλάσμα, καθώς τα επίπεδά τους μειώνονται, αυξάνονται ή δεν μεταβάλλονται σε σύγκριση με τις τιμές που καταγράφονται σε υγιή άτομα. Επίσης αυξημένα ήταν τα επίπεδα TBARS σε σχέση με την ομάδα SIRS.Στην παρούσα μελέτη τα επίπεδα ATP ήταν μειωμένα ενώ τα επίπεδα NO3 ήταν αυξημένα σε ασθενείς με σήψη συγκριτικά με υγιείς μάρτυρες ή ασθενείς με SIRS.Κατά την φλεγμονώδη απόκριση, η επαγώγιμη ΝΟ συνθάση (NOS) διεγείρεται οδηγώντας σε υπερβολική παραγωγή ΝΟ. Επακόλουθο είναι η αναστολή της σύνθεσης ΑΤΡ και των επιπέδων ΑΤΡ σε σηπτικούς ασθενείς. Σε μια προηγούμενη μελέτη δείχθηκε ότι η BVR που βρέθηκε αυξημένη στους σηπτικούς ασθενείς της μελέτης μας διαθέτει ισχυρή αντιοξειδωτική ικανότητα και ότι η BVR στο πλάσμα προστατεύει αποτελεσματικά τα ενδοθηλιακά κύτταρα από το θάνατο που προκαλείται από το υπεροξείδιο του υδρογόνου και το υπεροξείδιο του αζώτου. Εξάλλου, τα αυξημένα επίπεδα TBARS σε σηπτικούς ασθενείς υποδεικνύουν το ισχυρό οξειδωτικό στρες στην ομάδα αυτή των ασθενών. Περαιτέρω αποσαφήνιση απαιτείται για το αν υπάρχουν και άλλες παθοβιολογικές ομοιότητες ή ανεξερεύνητα ακόμα κρίσιμα βιομόρια ή βιοενεργειακές σημαντικές διαφορές στη σήψη μεταξύ ενηλίκων και παιδιών . ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ. Οι βαρέως πάσχοντες ενήλικες και παιδιατρικοί ασθενείς ΜΕΘ με υψηλό κίνδυνο θνησιμότητας παρουσιάζουν παρόμοια φλεγμονώδη, ανοσολογικά και μεταβολικά προφίλ που δεν επηρεάζονται από τα SNSs rs6457452 και rs1061581 HSP72. Οι σημαντικές αυτές διαταραχές του μεταβολισμού και της ενδογενούς ανοσίας στην οξεία φάση του stress στη σήψη συνοδεύονται από χαρακτηριστικές μεταβολές του βιοενεργετικού προφίλ και των αμινογραμμάτων που δεν παρατηρούνται στο SIRS.Η Ρεσιστίνη και η eHSP90α μπορεί να παίζουν κυρίαρχο ρόλο στη σήψη και στο σχεδιασμό ενός κοινού προφίλ για τη σήψη ενηλίκων και παιδιών, διακριτό από το SIRS. Οι κατασταλμένες ενδοκυττάριες HSPs και ο υποσιτισμός μπορεί επίσης να συμβάλλουν στην ανάπτυξη σήψης. Ωστόσο, οι διαφορές που σχετίζονται με την ηλικία και οι διάφοροι δείκτες υποψίας για αναγνώριση και διαχείριση της πρώιμης σήψης μπορεί κατά παράδοξο τρόπο να μεταφράσουν αυτές τις ομοιότητες σε διαφορετικά αποτελέσματα ενηλίκων-παιδιών. Είναι συνεπώς επείγουσα η ποσοτικοποίηση συγκεκριμένων παθοβιολογικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε σηπτικούς ασθενείς με ποικίλες μεταβολικές και γενετικές ανωμαλίες.