SEPSIS: Fisiopatología, Mediadores, Diagnóstico y Tratamiento. Dr Gustavo Benítez Estigarríbia Servicio Infectología Clínica

“Salvo en casos excepcionales, parece que el paciente muera por la respuesta de su cuerpo a la infección más que por la propia infección." Sir William Osler – 1904 “The Evolution of Modern Medicine”

SEPSIS SIRS. Infección. Sepsis INFECCIÓN SIRS BACTERIAS PANCREATITIS HONGOS TRAUMA PARÁSITOS QUEMADOS VIRUS OTROS OTROS The ACCP/SCCM Consensus Conference Committee. Chest. 1992;101:1644-1655.

En España: Incidencia de la Sepsis Sepsis grave: 104 casos por 100.000 adultos mortalidad 20,7% Shock Séptico: 31 casos por 100.000 adultos mortalidad 45,7% USA: 751.000 casos al año mortalidad global 28,6% Europa occidental: 400-500.000 casos al año 40%-70% shock séptico mortalidad del 40%-70%

Sepsis Grave: Comparación con otras enfermedades Incidencia Mortality of Severe Sepsis Mortalidad Casos / 100,000 Muertes / Año Angus et al studied the incidence, cost, and outcome of severe sepsis in the United States. In a study based on 1995 state hospital discharge records from 7 large states with population and hospital data from the US Census, Centers for Disease Control, HCFA, and the American Hospital Association, the investigators generated national sepsis data. In this study, they report that the incidence of severe sepsis is 300 cases/100,000 population. As shown on the slide, this is significantly greater than the incidence of other well recognized diseases as reported by the American Heart Association. Similarly, Angus et al reported that the annual mortality of severe sepsis in 1995 was 215,000. According to the American Heart Association, this is virtually identical to the number of people in the US who die suddenly of coronary heart disease without being hospitalized. American Cancer Society. 2000 Statistics. Available at: www.cancer.org on 3/19/01. American Heart Association. 2001 Heart and Stroke Statistical Update. Dallas, Tex: American Heart Association, 2000. Angus DC, Linde-Zwirble WT, Lidicker J, et al. Incidence, cost, outcome of severe sepsis in the United States. Crit Care Med. 2001 (In Press). National Center for Health Statistics. Fast Stats (AIDS/HIV). Available at: www.cdc.gov/nchs/fastats/aids-hiv.htm on 3/19/01. SIDA* Colon Mama CI† Sepsis Grave‡ SIDA* Cancer Mama§ IAM† Sepsis Grave‡ Cancer§ †National Center for Health Statistics, 2001. §American Cancer Society, 2001. *American Heart Association. 2000. ‡Angus DC et al. Crit Care Med. 2001

Incidencia de la sepsis grave US población Año Sepsis Cases (x103) Total US Population (million) 1,800 800 1,400 1,000 1,200 1,600 600 300 400 500 2001 2025 2050 En las últimas décadas se ha observado un incremento anual del 8,7% debido fundamentalmente: Tratamientos más agresivos Procedimientos más invasores Mayor supervivencia de los individuos más susceptibles: ancianos, neonatos, enfermos crónicos, politraumatizados, quemados, inmunodeprimidos, oncológicos…… Adapted from Angus DC, et al. Crit Care Med 2001;29:1303-10.

TOXEMIA Definiciones INFECCIÓN BACTERIEMIA ENDOTOXEMIA SEPTICEMIA

* SIRS: fiebre/hipotermia, leucocitosis/leucopenia, Conferencia Consenso (ACCM, SCCM) 1991 * SIRS: fiebre/hipotermia, leucocitosis/leucopenia, taquicardia, taquipnea * Síndrome Séptico: Sepsis: SIRS + Infección Sepsis Grave: Sepsis + hipoperfusión, hipotensión o disfunción de órganos Shock séptico: Sepsis grave con disfunción circulatoria * Síndrome de Disfunción Multiorgánica: Alteración progresiva de la función de los órganos de un paciente, con enfermedad aguda grave, incapaz de mantener su homeostasis sin ayudas.

Conferencia Consenso (ACCM, SCCM) 1991 Conferencia internacional para las definiciones de SEPSIS: (ACCP/SCCM/ESICM/ATS/SIS) 2001

Definiciones 2012: Sepsis: presencia (probable o documentada) de una infección que se acompaña de manifestaciones sistémicas. Sepsis grave: sepsis que cursa con hipotensión inducida por sepsis o signos de hipoperfusión tisular o disfunción de órganos. Shock Séptico: Hipotensión inducida por sepsis que persiste a pesar de un adecuado aporte de fluidos.

Criterios diagnósticos de sepsis: Infección documentada o sospechada y alguno de los siguientes signos/síntomas: Generales: Tª > 38,3ºC o < 36ºC Frecuencia cardíaca > 90 lpm Taquipnea: F respiratoria > 20 rpm / PCO2 < 32 torr Alteración del nivel de conciencia Edema significativo o balance + de líquidos > 20 ml/Kg/24h Hiperglucemia > 140 mg/dl en ausencia de diabetes Inflamatorios: Leucocitosis > 12.000 o Leucopenia <4000 Leucocitos normales pero > 10% de formas inmaduras PCR más de dos veces su valor normal Procalcitonina más de dos veces su valor normal Disfunción de órganos: leve

Criterios diagnósticos de sepsis grave I: Infección documentada o sospechada y alguno de los siguientes: Hipotensión inducida por sepsis: PAS < 90 mmHg, o PAM <7 0 mmHg 0 descenso > 40 mmHg de la presión arterial habitual, en ausencia de otras causas de hipotensión. Hipoperfusión tisular Lactato > 2 mmol/L Enlentecimiento del relleno capilar Y/O

Criterios diagnósticos de sepsis grave II: Disfunción de órganos: Renal: pesar de adecuado aporte de fluidos. Diuresis < 0,5 ml/Kg/h durante más de dos horas a Creatinina plasmática >2,0 mg/dl Pulmonar: PaO2/FiO2 < 250 en ausencia de neumonía PaO2/FiO2 < 200 en presencia de neumonía Hemodinámico: Hipotensión inducida por sepsis que persiste durante más de una hora , pese a la reposición de volumen Necesidad de vasopresores SvcO2< 70% Coagulación: Plaquetas < 100.000/ml Coagulopatía ( INR > 1,5 o TTP > 60 segundos) Hepático: Bilirrubina plasmática > 2 mg/dl Intestinal: Íleo Neurológico: Alteración de conciencia

Sepsis grave que cursa con fallo hemodinámido Criterios diagnósticos de Shock Séptico: Shock Séptico: Hipotensión inducida por sepsis que persiste a pesar de un adecuado aporte de fluidos. Requiere la administración de vasopresores Sepsis grave que cursa con fallo hemodinámido

Predisposición Infección Respuesta Sistema PIRO Presente Futuro Sistema para estratificar los pacientes con sepsis por: *el riesgo basal para tener una mala evolución *potencial respuesta a la terapia Presente Futuro Predisposición Edad, sexo, patología previa, estado inmunológico, etc Polimorfismos genéticos Infección Cultivos y sensibilidad de los microorganismos Ensayos sobre productos bacterinos, genes transcriptores Respuesta SIRS, otros signos de sepsis, PCR, PCT Terapias contra mediadores especíicos Disfunción Orgánica MODS, SOFA, etc Terapias anticipadas sobre mediadores precoces, germenes,

FISIOPATOLOGÍA

Mediadores antiinflamatorios AGRESIÓN INICIAL Respuesta local antiinflamatoria Respuesta local proinflamatoria AGRESIÓN INICIAL Mediadores proinflamatorios Mediadores antiinflamatorios RESPUESTA SISTÉMICA SIRS MARS CARS 17

Respuesta normal a la Infección: - Proceso inflamatorio: controlado y localizado - Generación simultánea de mediadores proinflamatorios y antiinflamatorios - Activación de fagocitos circulantes y fijos - Reparación de tejidos injuriados Finalidad de la respuesta: - Destrucción de microorganismos circulantes - Preparación del endotelio para que permita la migración de neutrófilos hacia los tejidos - Limitar pérdidas hemáticas - Repara lesiones tisulares

Respuesta a la Infección en la sepsis: - Respuesta inflamatoria sistémica que compromete tejidos normales alejados del sitio de la infección (injuria tisular) - Falla la regulación de la respuesta inflamatoria normal: liberación masiva y no controlada de mediadores proinflamatorios y antiinflamatorios Consecuencias de la respuesta: - Destrucción de gérmenes - Lesión endotelial - Lesión directa tisular

MEDIADORES DE LA INFLAMACIÓN Lipopolisacárido (Gram-) Peptidoglicano, Ác.Lipoteicoico (Gram+) Zymosano (Hongos) SEÑAL TLR4, CD14,TREM, β integrina TLR2 TLR2/TLR6 PAMP/receptores RESPUESTA CELULAR RESPUESTA HUMORAL MEDIADORES DE LA INFLAMACIÓN AMPLIFICACIÓN COAGULACIÓN/FIBRINOLISIS QUININAS COMPLEMENTO LESIÓN ENDOTELIAL Básicamente la sepsis se pone en marcha cuando unos activadores procedentes de los microorganismos patógenos o de sus productos desencadenan estímulos celulares y humorales que, bien directamente o bien a través de citocinas y otros mediadores producen unos efectos biológicos que se traducen en efectos clínicos. Estos activadores son globalmente llamados en la actualidad comportamientos moleculares asociados a patógeno o PAMP (pathogen-associated molecular patterns) y los mecanismos que ponen en marcha pueden diferir dependiendo del germen causal. EFECTOS BIOLÓGICOS 20

RESPUESTA CELULAR:

Respuesta innata: La más precoz. Entre los PAMP microbianos y sus receptores celulares TLR (toll-like receptors) correspondientes. Condiciona la producción de las citoquinas. Respuesta adaptativa: Los microorganismos estimulan la respuesta humoral específica y la celular adaptativa amplificando la respuesta innata: Linfocitos T: Tipo 1 (Th1) segregan citoquinas proinflamatorias, Tipo 2 (Th2) segregan citoquinas antiinflamatorias Linfocitos B: producen inmunoglobulinas que se unen a los microorganismos facilitando su presentación a las células NK y neutrófilos para su destrucción.

PAMS RECEPTORES

Tipos de moléculas asociadas a patógenos, procedencia y receptores PAMP Origen microbiano Receptor LPS Pared del Gram - TLR4,CD14,TREM-1,receptor de integrina β2 Ac Lipoteicoico Pared del Gram + TLR2 Mananos Pared del hongo Receptor de mananosa, proteinas fijadoras de manano Peptidoglicano Pared bacteriana TLR2, PGRP Zimosan Hongos TLR2, TLR6 Lipoproteinas Desconocido Compuesto de superficie en la Neisseria TLR1, TLR2 Flagelos Bacterias TLR5 RNA RNA Viral TLR3 TLR= toll-like receptor, son proteínas que reconocen patrones moleculares, TREM= triggering receptor expressed on myeloid cells,,son Ig 26

Expresados en los macrófagos y células dendríticas. Toll-like receptor: Expresados en los macrófagos y células dendríticas. Son claves en el inicio de la respuesta innata. Reconocen PAMs y activan la producción de Citoquinas. La expresión de Toll-Like en las células dendríticas promueve la maduration de las células dendriticas y conduce a la iniciación de la respuesta adaptativa. CD14: Proteina componente de la respuesta innata, en la membrana celular y como componente soluble, en macrófagos, granulocitos y células dendríticas. Actúa como cofactor de los Toll-like en el reconocimiento de PAMs. TREM: Proteinas del grupo Ig que es expresado en las células mieloides, y que amplifica la respuesta inflamatoria mediada por neutrófilos y monocitos, incrementando la producción de citoquinas y expresión de marcadores celulares TLR4 CD14 TREM-1

LPS-LBP CD14 TLR4 CD14 I kβ NF-kβ Núcleo Membrana celular: MyD88 TREM-1 CD14 LPS-LBP TLR4 CD14 DAP 12 Membrana celular: Monocitos, Granulocitos, linfocitos CDII2/CD18 MyD88 Degradación del Ikβ N0D1/N0D2 Cascada de las cinasas I kβ NF-kβ Núcleo Inducción de la transcripción Genes para: apoptosis, citoquinas, moléculas de adhesión, iNOS, quimiocinas Promotor

CÉLULAS DEL SISTEMA INMUNITARIO CÉLULAS INMUNITARIAS: Células linfoides: Linfocitos B Linfocitos T NK Fagocitos Mononucleares: Monocitos Macrófagos Granulocitos: Neutrófilos Eosinófilos Basófilos Mastocitos Células dendríticas TEJIDOS LINFOIDES: Órganos linfoides primarios: Médula ósea Timo Órganos linfoides secundarios: Nódulo linfático Bazo TLI

Mediadores de la Inflamación: CITOQUINAS Producidas sobre todo por los macrófagos pero también por los linfocitos , NK, células dendríticas, células endoteliales. Promueven y regulan la respuesta inflamatoria Son pleomórficas: producidas por distintas células, tienen funciones similares y dianas múltiples. Pueden ser pro-inflamatorias o anti-inflamatorias. Tienen acción autocrina, paracrina y endocrina. Actúan a modo de cascada amplificando la respuesta. Una vez liberadas interrelacionan con receptores altamente específicos en la membrana celular en los tejidos y células diana. Tienen efectos directos sobre la célula endotelial, inducen la producción de NO, FT, la expresión de moléculas de adhesión leucocito-endotelial, y la autorregulación de la trombomodulina

Mediadores primarios de la inflamación: CITOQUINAS Inflamatorias: macrófagos, neutrófilos, linfocito Th1 TNFα, IFN-γ, G-CSF , GM-CSF IL-1β, IL-6, IL-12, IL-18, IL-2, IL-15, LIF Oxido-nítrico sintetasa, Ciclooxigenasa 2. Antiinflamatorias: producidas por los linfocitos Th2, inhiben la síntesis o bloquean la acción de IL-1β, TNFα y otras citoquinas proinflamatorias: IL-4, IL-5, IL-9, IL-10, IL-8, IL-11, IL-1, IL-6 y TGF- β Antagonistas de los receptores de la IL-1β (IL-1ra) Receptores solubles para IL-1, TNFα: R-I y R-II, IL-8 TGF= factor transformador del crecimiento beta 32

Aparición de las citoquinas en el plasma 0 1 2 3 4 5 horas Nivel plasmático (U arbitrarias) LPS TNF IL - 1 IL - 6

Mediadores secundarios de la inflamación MEDIADORES LIPÍDICOS: Metabolitos del ác. araquidónico: (Fosfolipasa A2) - Prostaglandinas: PGE2, PGE4, PGD2, PGF2 - Tromboxanos: TXA2, TXB2 - Leucotrienos: B4, C4, D4 PAF RLO (Neutrófilo- Xantina oxidasa) : - Anión superóxido: O2- - Peróxido de Hidrógeno: H2O2 - Radical hidroxílico: HO NO, MOLÉCULAS DE ADHESIÓN (Endotelio) : - Selectinas (ELAM-1), Integrinas (CD-11, CD-18), Inmunoglobulinas ( ICAM-1, ICAM-2) PROTEINASAS: - Elastasa, Colagenasa, Catepsinasa, 1-PA, etc.

Respuesta antinflamatoria La sepsis es una respuesta inflamatoria, sistémica e incontrolada del organismo a la infección. Los mismos estímulos que la desencadenan provocan la liberación de mediadores antiinflamatorios:IL-10, IL-8, IL-11, IL-1, IL-6 y TGF- β Antagonistas de los recept. de IL-1β (IL-1ra) Recep solubles para IL-1, TNFα: R-I y R-II, La respuesta antiinflamatoria comienza algo después que la respuesta inflamatoria pero dura mucho más en el tiempo. Dejar al organismo en una situación de vulnerabilidad ante nuevas infecciones. Además puede haber una estimulación de la apoptosis que incrementará aún más la situación de inmunodepresión. En el SDMO, hay niveles de citocinas antiinflamatorias exageradamente elevados

RESPUESTA HUMORAL: COAGULACIÓN / FIBRINÓLISIS

Defensas humorales CASCADA de la coagulación / fibrinolisis LINFOCITOS B Cels.Plasmáticas-Inmunoglobulinas-opsonización CASCADA DEL COMPLEMENTO Opsonización-Lisis-quimiotáxis-Citoxicidad-Histamina Vasodilatación- Permeabilidad - CASCADA DE LAS QUININAS CASCADA de la coagulación / fibrinolisis

Responsables plasmáticos del mantenimiento de la Homeostasis ANTICOAGULANTES FIBRINOLÍTICOS Plasminógeno t-PA Plasmina Antitrombina III Proteina C/S IPFT Homeostasis

Pérdida de la homeostasis en la sepsis * Mediadores inflamatorios * Lesión endotelial * Expresión del factor tisular * Producción de Trombina Anticoagulantes Fibrinólisis * Reducción de: Proteina C, Proteina S, Antitrombina III y TFPI * Incremento PAI-1 * Incremento TAFIa * Agotamiento t-PA Coagulación Inflamación Homeostasis

TROMBOSIS INTRAVASCULAR INCREMENTO DE LA COAGULACIÓN DESCENSO DE LOS INHIBIDORES DE LA COAGULACIÓN BLOQUEO DE LA FIBRINÓLISIS TROMBOSIS INTRAVASCULAR

LESIÓN ENDOTELIAL -Alt PERMEABILIDAD -MICROTROMBOSIS CITOQUINAS BRADIQUININAS PAF NO PMN RLO, TNFα, IL-1, Proteasas VASODILATACIÓN E- selectina -Alt PERMEABILIDAD -MICROTROMBOSIS -Alt TONO VASCULAR HIPERCOAGULABILIDAD HIPOFIBRINÓLISIS