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Objective: The mortality associated with sepsis remains unacceptably high, despite modern high-quality intensive care. Based on the results from previous studies, anaemia and its management in patients with sepsis appear to impact outcomes; however, the transfusion policy is still being debated, and the ideal approach may be extremely specific to the individual. This study aimed to investigate the long-term impact of anaemia requiring red blood cell (RBC) transfusion on mortality and disease severity in patients with sepsis. We studied a general surgical intensive care unit (ICU) population, excluding cardiac surgery patients. 435 patients were enrolled in this observational study between 2012 and 2016.
Results: Patients who received RBC transfusion between 28 days before and 28 days after the development of sepsis (n = 302) exhibited a significantly higher 90-day mortality rate (34.1% vs 19.6%; P = 0.004, Kaplan–Meier analysis). This association remained significant after adjusting for confounders in the multivariate Cox regression analysis (hazard ratio 1.68; 95% confidence interval 1.03–2.73; P = 0.035). Patients who received transfusions also showed significantly higher morbidity scores, such as SOFA scores, and ICU lengths of stay compared to patients without transfusions (n = 133). Our results indicate that anaemia and RBC transfusion are associated with unfavourable outcomes in patients with sepsis.
Highlights
• CD62p + exosomes were significantly increased in septic polytrauma-patients, while CD40+, as well as CD49e + exosomes were diminished.
• Exosomal IL-6 concentration in septic patients reflects the systemic IL-6.
• Exosomal IL-10 concentration seemed to be constant in patients and healthy controls.
• Decrease of miR-21 in exosomes was associated with the development of sepsis, while exosomal miR-93, miR-155 and miR-92a were not specifically altered.
Abstract
Sepsis as a severe systemic inflammation leads oftentimes to organ dysfunction and subsequently to death. In polytrauma patients, septic complications represent with 45% the predominant cause of late death and are responsible for extremely high costs in the healthcare system. Therefore, clinicians have to detect as early as possible the begin of sepsis to improve the patient's outcome. One new promising diagnostic tool to diagnose septic complications in polytraumatized patients are exosomes.
Plasma samples from polytraumatized patients (Injury Severity Score (ISS) ≥16) which developed sepsis (n = 10) and without sepsis (n = 10), were collected at emergency room (ER), 24h and 5 days after trauma. The EVs subpopulations were investigated by a bead-based multiplex flow cytometry measurement of surface epitopes and were compared with plasma EVs from healthy controls (n = 10). Moreover, exosomal cytokine concentrations were measured via high-sensitive ELISA and were correlated with systemic concentrations. For miRNA cargo analysis, we analysed the miRNAs miR-1298-5p, miR-1262, miR-125b-5p, miR-92a-3p, miR-93-5p, miR-155-5p and miR-21-5p and compared their exosomal concentrations by means of RT-qPCR.
CD62p + exosomes were significantly increased in septic polytrauma-patients (p ≤ 0.05), while CD40+exosomes, as well as CD49e + exosomes were diminished (p ≤ 0.05). Furthermore, we observed that the exosomal IL-6 concentration reflects the systemic IL-6 concentration (r2 = 0.63) and did not significantly alter between patients with and without sepsis. The exosomal IL-10 concentration seemed to be constant in all patients and healthy controls. We observed that a decrease of miR-21-5p in exosomes was associated with the development of sepsis (p ≤ 0.05), while exosomal miR-93-5p, miR-155-5p and miR-92a-3p were not specifically altered in septic patients.
Taken together, the present study in polytraumatized patients demonstrated that the development of sepsis is associated with an increase of CD62p + exosomes. Furthermore, the exosomal cargo was changed in septic patients: miR-21-5p was diminished.
Die schwere Sepsis ist trotz verbesserter Therapiemethoden der modernen Intensivmedizin mit einer erheblichen Mortalität behaftet und septische Erkrankungen verursachen in Deutschland Schätzungen zufolge ca. 60.000 Todesfälle pro Jahr. Im Falle der gram-negativen Sepsis wird durch die Freisetzung von bakteriellen Zellwandbestandteilen wie LPS über die Bindung an Toll-like Rezeptoren, insbesondere TLR-4, eine systemische Immunreaktion ausgelöst. Diese kann dann über verschiedene Mechanismen zu systemischer Hypotension, Organversagen und schließlich zum Tod im Zuge der schweren Sepsis führen. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass LPS auch in der Lage ist protektive Effekte auszulösen. So schützt die Gabe einer niedrigen Dosis LPS den Organismus vor verschiedenen Schädigungen, die in einem späteren Zeitintervall folgen. Beschrieben sind protektive Effekte in Modellen von Ischämie/Reperfusion, direktzellschädigenden Agenzien und auch gegenüber hochdosierter LPS-Gabe. In letztgenanntem Fall wird der gezeigte Effekt als LPS-Toleranz bezeichnet. In der vorliegenden Arbeit sollte nun untersucht werden, ob niedrige Dosen von LPS einen protektiven Effekt bei einem folgenden LPS-Schock vermitteln können, wobei insbesondere Effekte auf die Leber, mit ihrer herausragenden Rolle in der Elimination von LPS aus dem Organismus, im Fokus der Experimente standen. Des Weiteren sollte eine mögliche Rolle der Häm-Oxygenase 1 (HO-1) im Zuge dieser Protektion untersucht werden, da verschiedene Arbeiten der letzten Jahre gezeigt haben, dass HO-1 in der Lage ist eine Protektion gegen verschiedene Arten der Zellschädigung zu vermitteln. Für die Untersuchungen wurde ein Tiermodell an der Ratte gewählt. Als wesentliche Ergebnisse sind festzuhalten, dass die Gabe von 1 mg / kg KG LPS (intraperitoneal) 24h vor Auslösen eines LPS-Schocks mit 6 mg / kg KG (intravenös) zu einer signifikanten Verbesserung der Kreislaufparameter und zu einer Verringerung der Leberzellschäden führt, gemessen am mittleren arteriellen Blutdruck bzw. an GOT und GPT im Serum der Tiere. Außerdem zeigt sich, dass die Gabe von niedrig dosiertem LPS zu einem Anstieg der HO-1 Konzentration der Leber im 24h Zeitverlauf führt und dass in den Lebern der Tiere, die eine Protektion durch LPS-Vorbehandlung erfahren haben, die HO-1 Menge signifikant gegenüber den nicht vorbehandelten Tieren erhöht ist. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die HO-1 eine wichtige Rolle in der Leberprotektion im Rahmen der LPS-Toleranz durch Vorbehandlung mit niedrig dosiertem LPS spielt. Das in dieser Arbeit verwendete Modell des LPS-Schocks stimmt dabei in vielen Bereichen mit den pathophysiologischen Veränderungen während einer gramnegativen Sepsis überein. Die Ergebnisse dieser Arbeit im Einklang mit den Untersuchungen anderer Arbeitsgruppen zeigen also, dass durch eine gezielte Modulation der Immunantwort, z.B. über eine Induktion der HO-1 Produktion, eine Protektion des Organismus gegen einen im Intervall folgenden septischen Schock möglich sein könnte. Eine zeitlich abgestimmte und gezielte Modulation der inflammatorischen Prozesse bei Hochrisikopatienten, z.B. vor geplanten großen operativen Eingriffen oder Organtransplantationen, könnte daher in Zukunft helfen das Überleben dieser Patienten zu verbessern.
Ein Krankenhauslabor und ein Einsendelabor, das mehrere Krankenhäuser versorgt, haben prospektiv 3.907 Blutkulturflaschen für das BACTEC™ 9000–System (BDDiagnostics, Heidelberg, Germany) untersucht. Dabei wurden 1.888 aerobe Flaschen, 1.880 anaerobe Flaschen und 139 pädiatrische Blutkulturflaschen verarbeitet. Es wurden der Zeitpunkt der Beimpfung und der Zeitpunkt des Einlesens der Kulturen in das Gera ̈t dokumentiert. Neben den Medientypen und dem Blutvolumen wurden folgende Daten erhoben: Die Zeit vom Einlesen in das Gerät bis zum positiven Signal (Detektionszeit), die Identifizierung des Erregers bis zur Species, die Antibiotikatherapie und die Wiederfindungsrate verglichen mit der terminalen Subkultur. Die mittlere Transportdauer betrug 21,4 h, die mittlere Detektionszeit 21,5 h. 27 Flaschen waren falsch negativ und sechs Flaschen falsch positiv. Bei sieben der falschnegativen Flaschen hatte die Partnerflasche ein positives Signal gegeben (Staphylococcus aureus, Enterobactercloacae, Enterococcus faecalis, Candida albicans, Burkholderia cepacia, zwei Pseudomonas aeruginosa-Stämme). Davon waren vier Isolate strikte Aerobier, die nichtin der anaeroben Flasche wuchsen, fünf Patienten standen unter Antibiotikatherapie und eine Flasche hatte eine Transportzeit)48 h und ist in dieser Gruppe ebenfalls aufgeführt. 15/27 falsch negative Flaschen hatten eine Transportzeit)48 h, 11 Patienten bekamen in dieser Gruppe eine Antibiotikatherapie. 6/27 falsch negative Flaschen hatten eine Transportzeit-48 h, davon wurden zwei Patienten antibiotisch behandelt. Einmal handelte es sich um C. glabrata, die nicht in der anaeroben Flaschewuchs. Der klinisch relevante Anteil der falsch negativen Blutkulturen (Isolat nicht in der Begleitflasche nachgewiesen), der innerhalb von 48 h in das BACTEC™ 9000-Gerät eingelesen wurde, betrug 0,15%.
Diese Arbeit untersuchte die Epidemiologie und den Einfluss verschiedener Faktoren (Grunderkrankung, empirische Therapie, Schweregrad der Sepsis und Erreger mit Resistenz) auf das Überleben von Patienten mit Septikämien. Die häufigsten Grunderkrankungen dieses Kollektivs waren Leukämien (33%), solide Neoplasien (14%) sowie kardiale Vorerkrankungen (14%). Knapp die Hälfte der Patienten erwarb die Septikämie im Krankenhaus (47%). ...
Evaluation of INSTAND e.V.’s external quality assessment for C-reactive protein and procalcitonin
(2019)
Background: The purpose of this paper was to analyze the general diagnostic strength and performance of in vitro diagnostics for C-reactive protein and procalcitonin based on the results of external quality assessment schemes (EQAs).
Methods: We analyzed qualitative and quantitative data on both markers collected by the Society for Promotion Quality Assurance in Medical Laboratories (INSTAND e.V.) from 20 EQAs. The C-reactive protein evaluation was method-specific and the procalcitonin evaluation manufacturer-specific (pseudonymized). Coefficients of variation were determined in order to evaluate interlaboratory comparability and the performance of individual laboratories during the analyzed period was examined.
Results: Overall most of our participants were able to correctly distinguish the positive from the negative samples, but we occasionally observed also false-positive results for the immunological detection of C-reactive protein. For the semi-quantitative results of C-reactive protein we observed an overall median difference below 5% except for dry chemistry methods (≤ 21%). For procalcitonin two manufacturer collectives showed a good comparability, while one manufacturer detected up to 42% higher results. The coefficients of variation are promising for both analytes even though they surpass the manufacturer’s indication for some collectives. The performance of individual laboratories during the analyzed period was more stable for C-reactive protein than for procalcitonin.
Conclusion: In-vitro diagnostic testing for C-reactive protein and procalcitonin showed promising results in our EQAs but still further improvements are needed. We recommend stepping up research on reference measurement methods for both parameters to possibly enhancing the accuracy and diagnostic strength of such assays.
Background: Peritonitis is responsible for thousands of deaths annually in Germany alone. Even source control (SC) and antibiotic treatment often fail to prevent severe sepsis or septic shock, and this situation has hardly improved in the past two decades. Most experimental immunomodulatory therapeutics for sepsis have been aimed at blocking or dampening a specific pro-inflammatory immunological mediator. However, the patient collective is large and heterogeneous. There are therefore grounds for investigating the possibility of developing personalized therapies by classifying patients into groups according to biomarkers. This study aims to combine an assessment of the efficacy of treatment with a preparation of human immunoglobulins G, A, and M (IgGAM) with individual status of various biomarkers (immunoglobulin level, procalcitonin, interleukin 6, antigen D-related human leucocyte antigen (HLA-DR), transcription factor NF-κB1, adrenomedullin, and pathogen spectrum).
Methods/design: A total of 200 patients with sepsis or septic shock will receive standard-of-care treatment (SoC). Of these, 133 patients (selected by 1:2 randomization) will in addition receive infusions of IgGAM for 5 days. All patients will be followed for approximately 90 days and assessed by the multiple-organ failure (MOF) score, by the EQ QLQ 5D quality-of-life scale, and by measurement of vital signs, biomarkers (as above), and survival.
Discussion: This study is intended to provide further information on the efficacy and safety of treatment with IgGAM and to offer the possibility of correlating these with the biomarkers to be studied. Specifically, it will test (at a descriptive level) the hypothesis that patients receiving IgGAM who have higher inflammation status (IL-6) and poorer immune status (low HLA-DR, low immunoglobulin levels) have a better outcome than patients who do not receive IgGAM. It is expected to provide information that will help to close the knowledge gap concerning the association between the effect of IgGAM and the presence of various biomarkers, thus possibly opening the way to a personalized medicine.
Trial registration: EudraCT, 2016–001788-34; ClinicalTrials.gov, NCT03334006. Registered on 17 Nov 2017.
Trial sponsor: RWTH Aachen University, represented by the Center for Translational & Clinical Research Aachen (contact Dr. S. Isfort).
Die Rate von positiven Blutkulturen wird in der Literatur mit 6,4% bis 18% angegeben. Hierbei wird nicht zwischen Einsendungen zur Bestätigung des Verdachts auf eine Sepsis bzw. zum Ausschluß einer Sepsis unterschieden. In einer prospektiven Untersuchung bei 315 Patienten mit Verdacht auf Sepsis, bei denen Blutkulturen beimpft wurden, konnte bei 199 (63%) ein ätiologischer Nachweis erbracht werden.
Die Bestimmung von Procalcitonin im Serum stellt einen wesentlichen Bestandteil der Diagnostik, Verlaufskontrolle und Therapieüberwachung septischer Infektionen dar. Das Procalcitonin ist ein Marker, der in der Diagnostik von Infektionen, schweren Entzündungen und Sepsis wertvolle und therapieentscheidende Aussagen ermöglicht. Er sollte allerdings nicht zum Screening asymptomatischer Personen im Rahmen arbeitsmedizinischer Vorsorgen oder sog. Manager-Untersuchungen genutzt werden, sondern lediglich beim klinischen Verdacht einer vorliegenden systemischen Infektion bei entsprechenden Symptomen.
Die Sepsis ist mit einer hohen Letalität im Krankenhaus verbunden. Ein wesentlicher Auslöser der Sepsis ist das Endotoxin. Es führt zu Entzündungsreaktionen im Organismus mit Ausbildung eines septischen Schocks bis hin zum Multiorganversagen. Zudem führt es zu Veränderungen im Gerinnungssystem mit unterschiedlich schweren Ausprägungen. Das Endotoxin wird physiologisch im menschlichen Körper durch IgM neutralisiert. In dieser Studie wurde der Effekt von IgM angereichertem intravenösen Immunglobulin auf die Endotoxinaktivität untersucht. Zusätzlich wurden die Auswirkungen einer IgM-IVIg-Therapie auf Entzündungsparameter und auf viskoelastische und konventionelle Gerinnungsparameter betrachtet. Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock auf einer anästhesiologisch-chirurgischen Intensivstation wurden rekrutiert. Nach dem Studieneinschluss von 15 Patienten erfolgte die Implementierung einer neuen SOP, in der die Anwendung von IgM-IVIg (5g/kg/d für 3 Tage) integriert wurde. Daraus bildeten sich eine Kontroll- und eine IgM-IVIg Gruppe. Der Beobachtungszeitraum umfasste 4 Tage. Es wurde der Endotoxin Activity Assay® (EAA®) zur Messung der Endotoxinaktivität an Vollblutproben durchgeführt. Die durchgeführte Rotationsthrombelastometrie ROTEM® diente neben der Messung der Gerinnungszeiten auch zur Erfassung der mechanischen und zeitlichen Stabilität eines Blutgerinnsels. Als Maß für die Aggregation von Thrombozyten diente die Impedanzaggregometrie Multiplate®. Die Routinelaborparameter wurden nach allgemeinem Standard erhoben. Eingeschlossen wurden die Daten von 26 Patienten. Die IgM-IVIg-Gruppe zeigte am ersten Tag, 6 und 12 Stunden nach Behandlungsbeginn, eine Reduktion der Endotoxinaktivität (0,51±0,06 vs. 0,26±0,07, p<0,05) und unterschied sich signifikant im Vergleich zur Kontrollgruppe 6 Stunden nach Behandlungsbeginn (0,26±0,07 vs. 0,43±0,07, p<0,05). Die Thrombozytenzahl war signifikant höher in der IgM-IVIg- Gruppe im Beobachtungszeitraum (200/nl±43 vs. 87/nl±20, p<0,05). Die Fibrinogenkonzentration war in der Kontrollgruppe am zweiten (311mg/dl±37 vs. 475mg/dl±47 (p=0,015)) und am vierten Tag (307mg/dl±35 vs. 420mg/dl±16 (p=0,017)) signifikant niedriger. Es konnten keine Unterschiede in den thromboelastometrischen oder aggregometrischen Untersuchungen, oder bei den Entzündungsparametern beobachtet werden. Die präsentierten Ergebnisse müssen aufgrund der geringen Stichprobengröße sorgsam interpretiert werden. Dennoch könnten die Ergebnisse die Basis für weitere Studien in der Zukunft sein, die auf IgM-IVIg als eine therapeutische Option bei Patienten mit einer hohen Endotoxinaktivität abzielen. In der vorliegenden Studie fanden wir Hinweise, dass eine IgM-IVIg-Therapie bei Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock die Endotoxinaktivität vermindert. Zudem scheint IgM-IVIg bei o.g. Patienten eine pathognomonische Thrombozytopenie positiv zu modelieren.