Οι τσαπεροκίνες (πρωτεΐνες θερμικού σοκ - heat shock proteins) στα βαριά άρρωστα παιδιά
Authors: Φυτρολάκη Μιχαέλα-Ντιάνα 
Published: August 2021

Γενικά: Η σήψη παραμένει ένα θέμα που απασχολεί εντατικά τον ιατρικό κόσμο λόγω της υψηλής της θνητότητας. Παρόλο που η θνητότητα έχει μειωθεί την τελευταία δεκαετία χάρη στην έγκαιρη διάγνωση, παρέμβαση, και υποστηρικτική φροντίδα, το ποσοστό της θνητότητας λόγω σοβαρής σήψης/σηπτικής καταπληξίας παραμένει υψηλό. Η παθοφυσιολογία της σήψης παραμένει ένα πάζλ που του λείπουν ακόμα κομμάτια. Η σήψη είναι μια φλεγμονώδης διαδικασία κατά τη διάρκεια της οποίας διάφοροι μεσολαβητές αλληλεπιδρούν, διαδραματίζοντας ένα σημαντικό ρόλο μεταξύ των μικροοργανισμών και του ανοσολογικού συστήματος του ξενιστή. Είναι γνωστό ότι η διέγερση των κυττάρων από παθογόνα έχει σαν αποτέλεσμα την έναρξη ενός καταρράκτη προφλεγμονωδών και αντιφλεγμονωδών μεσολαβητών όπως είναι οι κυτταροκίνες, λιπιδιακοί βιοδείκτες και δραστικές μορφές οξυγόνου. Οι μεσολαβητές αυτοί σε συνδυασμό προκαλούν αγγειοδιαστολή και αύξηση της διαπερατότητας των αγγείων, με αποτέλεσμα τριχοειδική διαφυγή, διαφυγή πλάσματος στον εξωκυττάριο χώρο, και ενεργοποίηση μορίων προσκόλλησης και λευκοκυττάρων σε ιστούς και όργανα. Επί πλέον, οι ενεργοποιημένοι μεσολαβητές διεγείρουν το σύστημα της πήξης, προκαλώντας διάχυτη ενδαγγειακή πήξη. Αυτή η αλληλουχία των γεγονότων έχει σαν αποτέλεσμα την υποαιμάτωση και ιστική υποξία που είναι αιτία της οργανικής δυσλειτουργίας και συχνά αντιπροσωπεύει το θανατηφόρο στάδιο της σήψης. - Η υπερβολική ανοσολογική απάντηση στις λοιμώξεις (S, SS) ή στο μη-λοιμώδες Σύνδρομο Συστηματικής Φλεγμονώδους Απάντησης (SIRS), καθώς προκαλείται από την ανεξέλεγκτη απελευθέρωση των προφλεγμονωδών μεσολαβητών, μπορεί να οδηγήσει σε καταπληξία, πολλαπλή ανεπάρκεια οργάνων (MOSF), μη αναστρέψιμο σοκ και θάνατο. Παρά τις σημαντικές προόδους των τελευταίων ετών, η ταυτοποίηση των υψηλού κινδύνου ασθενών και η έγκαιρη αντιμετώπιση της σοβαρής σήψης παραμένει μια συνεχής ερευνητική πρόκληση.4 Στη σήψη έχουν μελετηθεί και προταθεί διάφοροι δείκτες σοβαρότητας και θνητότητας όπως βακτηριακοί παράγοντες, πρωτεΐνες οξείας φάσης (πρωτεΐνη C, προκαλσιτονίνη , LBP-LPS-binding protein), παράγοντες πήξης (fibrin degrading products, αντιθρομβίνη ΙΙΙ, dimerD),δείκτες κυτταρικής μεμβράνης (HLA-DR, CD-64, E-selectin), ορμόνες (cortisol, ACTH), διαλυτοί υποδοχείς(sCD-14, sTNFRI, sTNF-RII) και κυτοκίνες (TNF, IL-6, IL-8, IL-10). Όλοι αυτοί οι βιοδείκτες συμβάλλουν στη διάγνωση της σήψης, SIRS, και κάποιοι και προγνωστικά, χωρίς ωστόσο να έχουν την επιθυμητή ευαισθησία και ειδικότητα. Στη μελέτη μετρήθηκαν βιοδείκτες φλεγμονής και μεταβολικού προφίλ με σκοπό τόσο την επιβεβαίωση των ομάδων μη λοιμώδους SIRS, σήψης, και σηπτικής καταπληξίας, όσο και τη συσχέτισή τους με μοριακούς μεσολαβητές οι οποίοι παρέχουν προστασία έναντι του φλεγμονώδους στρες που είναι απειλητικό για τη ζωή. Βασιζόμενες στο γεγονός ότι οι HSP προάγουν τις ιντερλευκίνες (ILs) και διεγείρουν τα ανοσολογικά κύτταρα κατά την διάρκεια της συστηματικής φλεγμονώδους αντίδρασης (SIRS), τελευταίες μελέτες επικεντρώνονται στις πρωτεΐνες θερμικής καταπληξίας ως μηχανισμών κύτταρο-προστασίας και πιθανώς ως δεικτών βαρύτητας της σήψης. Σε αντίθεση με πειραματικές μελέτες σε ζώα που δείχνουν προστατευτική επίδραση της HSP72 στη σήψη, οι μελέτες in vivo ή in vitrο σε ανθρώπους δεν είναι ξεκάθαρες, αναδεικνύοντας μια πιθανή προστατευτική σχέση ή μια συσχέτιση με την θνησιμότητα και τη νοσηρότητα. Παρόλο που η αυξημένη κυκλοφορία των HSP βοηθά στη μεταφορά των σημάτων κινδύνου στα φλεγμονώδη κύτταρα και στην ανοσολογική επιτήρηση, φαίνεται ότι οι HSP, κάτω από απροσδιόριστες συνθήκες, είναι πιθανόν να ασκούν βλαβερές επιδράσεις σε ορισμένες ασθένειες. Έτσι, η αύξηση των επιπέδων της εξωκυττάριας HSP72 που ανιχνεύθηκε στο πλάσμα παιδιών που εισήχθησαν σε ΜΕΘ Παίδων με σηπτικό σοκ συσχετίστηκε με χειρότερη έκβαση. Μια άλλη μεγάλου μοριακού βάρους (90kDa) επαγόμενη HSP (HSP90α), αλληλεπιδρά με 200 περίπου πρωτεΐνες πελάτες που εμπλέκονται στη ρύθμιση της μεταγραφής και μονοπάτια μεταγωγής σήματος των υποδοχέων των γλυκοκορτικοειδών, ριβονουκλεοπρωτεινών, παραγόντων αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης, παραγόντων μεταγραφής, και πρωτεϊνικών κινασών. Ο προστατευτικός ρόλος αυτής της σε αφθονία ευρισκόμενης στο κυτταρόπλασμα τσαπερόνης, είναι η έναρξη μιας ταχείας απάντησης σε αιφνίδιες προσβολές όπως το θερμικό σοκ, η υποξία, δραστικές μορφές οξυγόνου και αυξητικοί παράγοντες. Σε παράλληλη πορεία με τις αντιφατικές μελέτες του ρόλου της HSP72 σε ανθρώπους, έχει πρόσφατα δειχθεί ότι η ενεργοποίηση του μονοπατιού HSP90/Akt επάγει την ενεργοποίηση της κασπάσης-3, προκαλώντας αύξηση του ρυθμού απόπτωσης σε σηπτικά ποντίκια. Ωστόσο, απουσιάζουν από τη διεθνή βιβλιογραφία μελέτες συσχέτισης μεταξύ των επιπέδων της εξωκυττάριας HSP90α και κλινικών δεικτών έκβασης κατά την διάρκεια της οξείας φάσης της σοβαρής σήψης (SS) ή SIRS ή με προ- ή αντι-φλεγμονώδεις ιντερλευκίνες (IL), πρωτεΐνες της διαμεμβρανικής μεμβράνης πολυμορφοπυρήνων (nCD64), πρωτεΐνες οξείας φάσης ή με οξείες μεταβολικές διαταραχές στη φάση του στρες. Επίσης, δεν υπάρχουν μελέτες σε παιδιά ΜΕΘ που να συγκρίνουν τις HSP72 και HSP90α μεταξύ διαφορετικών κατηγοριών σοβαρών νοσημάτων ασθενών, συμπεριλαμβανομένου του μη λοιμώδους SIRS, ή να συσχετίζουν τα επίπεδά τους με την έκφραση της nCD64 της οξείας φάσης ή με πρώιμες μεταβολικές διεργασίες, ποικίλες ιντερλευκίνες και την ανάπτυξη MOSF.Σκοπός : Οι εξωκυττάριες HSP δρουν σαν επαγωγές ιντερλευκινών και διεγέρτες των ανοσολογικών κυττάρων κατά τη διάρκεια του συνδρόμου της συστηματικής φλεγμονώδους απάντησης (SIRS).Οι σημερινές γνώσεις σχετικά με τα μονοπάτια συναγερμού και την έκλυση των εξωκυττάριων HSP72 και HSP90α κατά την διάρκεια της οξείας φάσης της σήψης (S) ή σοβαρής σήψης (SS) δεν είναι πλήρεις. Στην παρούσα μελέτη μετρήθηκαν στον ορό τα επίπεδα των HSP90α, HSP72, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α και η έκφραση των CD64, CD11b σε παιδιά με σήψη ή σοβαρή σήψη σε σχέση με αυτά με τραύμα (SIRS) ή υγιή παιδιά(H). Η υπόθεση που εξέτασε η παρούσα έρευνα είναι ότι τα αυξημένα επίπεδα HSP90α θα μπορούσαν να ανιχνευθούν στον ορό των σοβαρά άρρωστων παιδιών, ιδιαίτερα σε εκείνα με σοβαρή σήψη και / ή σηπτικό σοκ, καθώς σε ένα βαθμό και σε παιδιά με μη λοιμώδες-SIRS σε σύγκριση με υγιείς μάρτυρες. Έτσι, συγκριτικά με την HSP72 που επίσης αναμένεται να είναι αυξημένη σε ασθενείς με SS, SIRS και MOSF, η εξωκυττάρια HSP90α θα μπορούσε να συσχετίζεται καλύτερα με το σύνδρομο πολυοργανικής ανεπάρκειας που χαρακτηρίζει τις βαρύτερες μορφές SS και SIRS, με το πρώιμο οξύ φλεγμονώδες και μεταβολικό στρες, με συστήματα βαθμολόγησης βαρύτητας νόσου, και χαρακτηριστικές παραμέτρους έκβασης. Ο σκοπός της μελέτης είναι να αναδείξει τη σημασία της αυξημένης έκφρασης των επιπέδων στον ορό ασθενών των HSP72 και 90, καθώς και τη συσχέτιση της αύξησης των αναφερόμενων δεικτών με το οξύ φλεγμονώδη και μεταβολικό στρες και με τη σοβαρότητα της νόσου.Μεθοδολογία: Μελετήθηκαν παιδιά με σήψη (n=20), σοβαρή σήψη (n=22), SIRS (n=23) και υγιή παιδιά (n=25).Αμέσως μετά την εισαγωγή στη ΜΕΘ Παίδων, ελήφθησαν καλλιέργειες αίματος, ούρων, φαρυγγικού, βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα (BAL) και άλλες καλλιέργειες ιστών ως επί ενδείξεως καθώς και δείγματα ορού για μελέτη δεικτών της φλεγμονής. Οι HSP μετρήθηκαν με τη μέθοδο ELISA, οι ILs με χημειοφωταύγεια, και η έκφραση CD64 και CD11b σε ουδετερόφιλα με κυτταρομετρία ροής. Η σοβαρότητα της νόσου των παιδιών της μελέτης εκτιμήθηκε με τα συστήματα βαρύτητας νόσου Pediatric Risk of Mortality Score (PRISM), Therapeutic Intervention Scoring System (TISS) τροποποιημένο για παιδιά, Pediatric Logistic Organ Dysfunction Score (PELOAD) και το MOSF. Καταγράφηκαν χαρακτηριστικές παράμετροι έκβασης όπως η διάρκεια παραμονής στη ΜΕΘ (length of stay, LOS), ημέρες σε μηχανική υποστήριξη της αναπνοής (duration of mechanical ventilation, DOMV) και θνητότητα στη ΜΕΘ (PICU mortality). Η σήψη, σηπτική καταπληξία και SIRS ορίστηκαν σύμφωνα με την International Pediatric Consensus Conference. Η MOSF ορίστηκε με βάση τα κριτήρια του Wilkinson. Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν αύξηση των επιπέδων των HSP90α και HSP72 συνοδευόμενα από παράλληλη αύξηση τωνIL-6, IL-8, IL10 και στις δυο ομάδες της σήψης σε σχέση με τα υγιή παιδιά. Στην ομάδα σοβαρής σήψης σημειώθηκε αύξηση HSP72, IL6 και TNF-α σε σχέση με το τραύμα(SIRS). Οι ασθενείς με SIRS παρουσίασαν αυξημένα επίπεδα HSP90α, IL-6 και IL-8 σε σχέση με τους υγιείς (H).Η HSP72 σχετίστηκε αρνητικά με τους μεταβολικούς δείκτες και θετικά με τις TNF-α και nCD64. Μόνο η συσχέτιση με HDL (rs=-0.40, p<0.001) παρουσίασε στατιστική σημαντικότητα. Η HSP90α συσχετίστηκε θετικά με τις nCD64 (rs=0.48, p<0.001), διάφορες ιντερλευκίνες και πρωτεΐνες οξείας φάσης: IL-8 (rs=0.63, p<0.0001), IL-10 (rs=0.70, p<0.0001), CRP (rs=0.48, p<0.001), PCT (rs=0.50, p<0.001), PELOD (rs=0.72, p<0.0001),και LOS (rs=0.60, p<0.001), και αρνητικά με τις HDL(rs=-0.48, p<0.001) και LDL (rs=-0.37, p<0.01). Και οι δυο HSP αυξήθηκαν σημαντικά σε μη-επιζήσαντες και σε ασθενείς με MOSF. Οι HSP90α και HSP72 αυξήθηκαν στην ομάδα MOSF παράλληλα: α) με σημαντικές αυξήσεις των φλεγμονωδών βιοδεικτών nCD64, IL-6, CRP και PCT, β) με σημαντικές μειώσεις των μεταβολικών δεικτών (χοληστερόλης, HDL, LDL) αλλά όχι και γλυκόζης.Συμπεράσματα: Οι εξωκυττάριες HSP72 και HSP90α είναι σημαντικά αυξημένες στα βαριά πάσχοντα παιδιά, ειδικότερα στη σοβαρή σήψη. Για πρώτη φορά καταδεικνύεται ότι οι εξωκυττάριες HSP90α είναι σημαντικά αυξημένες σε βαριά άρρωστα παιδιά με SIRS, ιδιαίτερα όμως σε παιδιατρικούς ασθενείς με SS. Καταγράφεται σημαντική συσχέτιση της εξωκυττάριας τσαπεροκίνης HSP90α με την ανάπτυξη MOSF, φλεγμονώδους στρες, με τη σοβαρότητα της νόσου, δυσλειτουργία οργάνων, τη διάρκεια παραμονής στη ΜΕΘ, ημέρες σε αναπνευστήρα και την προβλεπόμενη θνητότητα. Καθώς οι HSP90α και HSP72 σχετίζονται αντίστροφα με ένα μεταβολικό πρότυπο χαμηλής-LDL/χαμηλής-HDL πρώιμης φλεγμονώδους σηπτικής διαταραχής, η αυξημένη εξωκυττάρια έκκρισης τους θα μπορούσε να διαδραματίζει το ρόλο ενός διαμεσολαβητή κατά την έναρξη της απάντησης του ξενιστή στη σοβαρή σήψη. Η τωρινή μελέτη ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές μελέτες που θα διερευνήσουν περαιτέρω την κατανόηση των μηχανισμών που ρυθμίζουν την ανοσολογική αντίδραση κατά τη διάρκεια της σοβαρής σήψης και SIRS με MOSF και ενδεχόμενα να οδηγήσει στον εντοπισμό νέων διαγνωστικών, προγνωστικών ή θεραπευτικών στόχων στη σοβαρή σήψη και τη γενικευμένη φλεγμονώδη αντίδραση στο στρες.