T helper type cytokines in sepsis: time-shared variance and correlation with organ dysfunction and hospital mortality

ABSTRACT Objective: We evaluated the kinetics of cytokines belonging to the T helper1 (Th1), Th2, and Th17 profiles in septic patients, and their correlations with organ dysfunction and hospital mortality. Methods: This was a prospective observational study in a cohort of septic patients admitted to the intensive care units (ICU) of three Brazilian general hospitals. A total of 104 septic patients and 53 health volunteers (controls) were included. Plasma samples were collected within the first 48 h of organ dysfunction or septic shock (0D), after seven (D7) and 14 days (D14) of follow-up. The following cytokines were measured by flow cytometry: Interleukin-1β (IL-1β), IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12/23p40, IL-17, IL-21, tumor necrosis factor-α (TNF-α), granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF). Results: IL-6, IL-8, G-CSF and IL-10 concentrations were higher in septic patients than in controls (p < 0.001), while IL-12/23p40 presented higher levels in the controls (p = 0.003). IL-6, IL-8 and IL-17 correlated with Sequential [Sepsis-related] Organ Failure Assessment (SOFA) D0, D1 and D3 (except for IL-6 at D0). IL-8 was associated with renal and cardiovascular dysfunction. In a mixed model analysis, IL-10 estimated means were lower in survivors than in deceased (p = 0.014), while IL-21 had an estimated mean of 195.8 pg/mL for survivors and 98.5 for deceased (p = 0.03). Cytokines were grouped in four factors according to their kinetics over the three dosages (D0, D7, D14). Group 1 encompassed IL-6, IL-8, IL-10, IL-1β, and G-CSF while Group 3 encompassed IL-17 and IL-12/23p40. Both correlated with SOFA (D0) (p = 0.039 and p = 0.003, respectively). IL-21 (Group 4) was higher in those who survived. IL-2, TNF-α and GM-CSF (Group 2) showed no correlation with outcomes. Conclusion: Inflammatory and anti-inflammatory cytokines shared co-variance in septic patients and were related to organ dysfunctions and hospital mortality.

Influence of GB virus C on IFN-γ and IL-2 production and CD38 expression in T lymphocytes from chronically HIV-infected and HIV-HCV-co-infected patients

This study was designed to assess the effect of GB virus (GBV)-C on the immune response to human immunodeficiency virus (HIV) in chronically HIV-infected and HIV- hepatitis C virus (HCV)-co-infected patients undergoing antiretroviral therapy. A cohort of 159 HIV-seropositive patients, of whom 52 were HCV-co-infected, was included. Epidemiological data were collected and virological and immunological markers, including the production of interferon gamma (IFN-γ) and interleukin (IL)-2 by CD4, CD8 and Tγδ cells and the expression of the activation marker, CD38, were assessed. A total of 65 patients (40.8 percent) presented markers of GBV-C infection. The presence of GBV-C did not influence HIV and HCV replication or TCD4 and TCD8 cell counts. Immune responses, defined by IFN-γ and IL-2 production and CD38 expression did not differ among the groups. Our results suggest that neither GBV-C viremia nor the presence of E2 antibodies influence HIV and HCV viral replication or CD4 T cell counts in chronically infected patients. Furthermore, GBV-C did not influence cytokine production or CD38-driven immune activation among these patients. Although our results do not exclude a protective effect of GBV-C in early HIV disease, they demonstrate that this effect may not be present in chronically infected patients, who represent the majority of patients in outpatient clinics.

Characterization of an animal model of severe sepsis associated with respiratory dysfunction

PURPOSE: Pathophysiological studies in humans regarding sepsis are difficult to perform due to ethical and methodological concerns. In this context, animal models of sepsis can be useful to better understand this condition and to test therapeutic strategies. The purpose of this study was to characterize a feasible and clinically relevant model of sepsis in pigs that could be useful for testing different therapeutic interventions. METHODS: 5 White Large pigs were anesthetized, arterial and pulmonary catheters were introduced, and sepsis was induced by fecal peritonitis. Several biochemical indicators of organ dysfunction and infectious parameters were measured. The pigs were monitored until death, when fragments of organs were removed for pathology. Three animals without peritonitis served as controls and were sacrificed 24 hours after surgery without developing significant changes in organ function. RESULTS: Septic pigs survived 17 hours on average (range, 16-18 h), and Escherichia coli was recovered from blood cultures. They developed a significant decrease in left ventricular work and a nonsignificant reduction in mixed venous oxygen saturation. Respiratory dysfunction was characterized by a decrease in the PaO2/FiO2 ratio and respiratory compliance. Pathology of the lungs revealed areas of pulmonary collapse, hemorrhage, pulmonary congestion, and discrete neutrophil infiltrate. CONCLUSIONS: Fecal peritonitis in pigs is a clinically relevant model of sepsis associated with acute lung injury without direct pulmonary insult. This model may prove to be useful for studying pathogenic aspects of secondary lung injury as well as for validating ventilatory or pharmacologic interventions.

PROPOSTA: Estudos sobre sepse envolvendo sua fisiopatologia são difíceis de serem realizados devido a razões éticas e metodológicas. Neste sentido, modelos animais criam oportunidades de estudos para entender a fisiopatologia e testar estratégias terapêuticas. O objetivo deste estudo foi criar um modelo relevante de choque séptico em porcos para testar e entender diferentes intervenções. MÉTODOS: 5 porcos da raça "White Large" foram anestesiados e monitorizados com uma linha arterial e um cateter de artéria pulmonar. Uma peritonite fecal foi induzida através de laparotomia. Marcadores de disfunções orgânicas e infecciosos foram mensurados. Todos porcos evoluíram até a morte e amostras de órgãos foram coletadas para exame anátomo patológico. Três animais controles com o mesmo preparo cirúrgico e sem peritonite foram sacrificados após 24 horas de evolução, sem desenvolver mudanças significativas nas funções orgânicas. RESULTADOS: Os animais séptico sobreviveram na média 17 horas (16 - 18h), e Escherichia coli foi cultivada nas amostras de sangue. Os animais sépticos evoluíram com redução do trabalho de ventrículo esquerdo. A disfunção respiratória foi caracterizada por uma redução na relação PaO2/FiO2 e na complacência respiratória. A anatomia patológica dos pulmões revelou colapso pulmonar, hemorragia, congestão e infiltrado neutrofílico. CONCLUSÕES: A peritonite fecal em porcos é um modelo de choque séptico clinicamente relevante e associada a uma lesão pulmonar sem um insulto direto. Este é um modelo que pode ser utilizado para estudar aspectos fisiopatológicos das lesões pulmonares secundárias, assim como para estudar intervenções ventilatórias ou farmacológicas.

Expressão de TLR2, TLR4, CD14, CD11b e CD11c na superfície de monócitos e resposta in vitro ao LPS, avaliada pela produção de citocinas, em pacientes com sepse grave e choque séptico / TLR2, TLR4, CD14, CD11b, CD11c expression on monocytes surface and in vitro LPS response, evaluated by cytokine production, in patients with sepsis, severe sepsis and septic shock

A sepse apresenta crescente incidência e elevada morbidade e mortalidade, sendo a principal causa de óbito nas unidades de terapia intensiva. O controle da infecção depende do adequado reconhecimento dos microrganismos pelas células do hospedeiro e de resposta efetora competente. Paradoxalmente, na sepse, os mecanismos de proteção estão também envolvidos no processo de doença, sendo o limite entre resposta protetora e de lesão ainda impreciso. Objetivos: Avaliar a expressão de receptores de reconhecimento de patógenos na superfície de monócitos e a resposta a estímulos exógenos - LPS, IL-1 P e TNF-α - in vitro, medida pela produção de citocinas, em pacientes em diferentes estádios da sepse. Métodos: Foram incluídos 41 pacientes, classificados de acordo com as definições do consenso de 1992 sendo, 14 com sepse, 12 com sepse grave e 15 com choque séptico. Dezessete voluntários sadios foram incluídos como controle. Através da citometria de fluxo, a expressão de TLR2, TLR4, CD14, CD11b e CD11c foi analisada na superfície dos monócitos em sangue total. A forma solúvel do receptor CD14 (sCD14) também foi mensurada em soro através de ELlSA. A produção de citocinas inflamatórias (TNF-α e IL-6) e antiinflamatória (IL-10) foi mensurada em sobrenadante de células mononucleares do sangue periférico após os estímulos de LPS, IL-1 P e TNF-α in vitro. Resultados: Foi detectado aumento do sCD14 sérico e uma queda expressão de mCD14 em monócitos periféricos nos pacientes em relação aos voluntários sadios (p<0,01). Entretanto não houve diferença entre os grupos estudados quanto à expressão dos receptores TLR2, TLR4, CD11b e CD11c. O grupo com sepse apresentou, comparado com os outros grupos, aumento da produção de IL-6 e TNF-α após o estímulo de LPS. Esta regulação positiva foi menos intensa com IL-1 p e ausente com TNF-α Uma regulação negativa da produção de citocinas inflamatórias foi observada na sepse grave e choque séptico. Não foi observada diferença significante na produção de IL-10 entre os grupos, todavia uma menor produção frente ao estímulo de LPS foi detectada nos pacientes em choque séptico em relação aos pacientes em sepse (p<0,05). A correlação entre receptores de superfície de monócitos e produção das citocinas frente ao LPS pode ser demonstrada quando os resultados obtidos dos pacientes sépticos foram agrupados. Surpreendentemente, detectou-se correlação da expressão dos mesmos receptores com os outros estímulos utilizados, IL-1 p e TNF-α., também foi observada. Conclusões: Neste estudo demonstramos que a resposta inflamatória está associada com o continuum de manifestações clinicas, com uma forte resposta na fase inicial (sepse) e quadro refratário nas fases tardias (sepse grave e choque séptico). A correlação observada entre os receptores de superfície e a produção de citocinas frente aos estímulos de TNF-α e IL-1p e o mesmo padrão de resposta observado com os diferentes estímulos sugere um padrão de resposta imunológica que não depende apenas da expressão dos receptores avaliados e provavelmente, tem uma regulação na via de sinalização intracelular.