MARCADORES BIOLÓGICOS DE SEPSIS E INFLAMACIÓN CURSO DE FORMACIÓN CONTINUADA A DISTANCIA 2009-2010 TALLER DEL LABORATORIO CLÍNICO Nº 7 I.S.S.N.- 1988-7469 Título: Taller del Laboratorio Clínico Editor: Asociación Española de Biopatología Médica Maquetación: AEBM Fecha de Distribución: mayo de 2010 Marcadores biológicos de sepsis e inflamación Luisa Mª Fernández Sánchez.- Residente de Bioquímica Clínica, Laura López García.- Residente de Análisis Clínicos, Dra. Dolores Ortega de Heredia.- Facultativo Especialista de Área, Dra. Mª Ángeles Cuadrado Cenzual.- Facultativo Especialista de Área. Servicio de Análisis Clínicos, Hospital Clínico San Carlos, Madrid. 1. INTRODUCCIÓN La sepsis es en la actualidad la primera causa de muerte en las unidades de cuidados intensivos (UCI) no coronarias. Su incidencia ha aumentado en los últimos años, y representa aproximadamente un 2% de los ingresos hospitalarios, aumentando hasta 100 veces con la edad. Este incremento, tanto en la incidencia como en la mortalidad, se ha relacionado principalmente con una mayor sensibilidad en el diagnóstico de la enfermedad, con el aumento en el uso de técnicas invasivas que favorecen las infecciones, con el aumento de la edad de la población, con la existencia de un mayor número de enfermos inmunodeprimidos, y con el aumento de microorganismos multirresistentes a los tratamientos con antibióticos convencionales1. La prevalencia de la sepsis grave entre los pacientes ingresados varía del 2% al 11%. En Europa hay estudios documentados que hablan de que un 30% de los pacientes ingresados en la UCI desarrollan sepsis en algún momento de su estancia en la unidad2. La sepsis puede ser difícil de distinguir de otras condiciones que producen síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS) no infeccioso. Los primeros signos clínicos de sepsis son generalmente muy inespecíficos, como fiebre y leucocitosis, lo que complica su diagnóstico. La incidencia de la mortalidad se reduce significativamente si el tratamiento se inicia dentro de las 6 primeras horas de comienzo del proceso infeccioso. Por todo esto, nuestros esfuerzos deben ir dirigidos a la instauración de un tratamiento precoz, con la intención de interrumpir cuanto antes la evolución de la enfermedad, y reducir así los datos de mortalidad provocada por sepsis asociada a fallo multiorgánico. 381 La sepsis es por tanto un problema de primera magnitud, principalmente en las unidades de cuidados intensivos, con un coste sanitario social muy elevado, por lo que el conocimiento de su fisiopatología es fundamental para mejorar los resultados en la lucha contra esta enfermedad. En los últimos años se han dedicado grandes esfuerzos a entender su fisiopatología y a la búsqueda de marcadores biológicos para su detección precoz. 2. FISIOPATOLOGÍA DE LA SEPSIS: CONCEPTO DE SEPSIS A lo largo del tiempo se han utilizado muchos términos para definir la sepsis, desde que Schottmueller, a principios del siglo XX, estableció una relación entre la presencia de un microorganismo patógeno en la sangre y el desarrollo de un conjunto de signos y síntomas asociados3. A menudo se intercambian términos como infección, septicemia, bacteriemia y sepsis, lo cual lleva a confusiones. El término sepsis se refiere a la respuesta por parte del huésped a la infección. Las definiciones actuales relacionadas con el concepto de sepsis son2: Infección: es un proceso patológico causado por la invasión de un tejido o fluido biológico, o de una cavidad del cuerpo normalmente estéril, por parte de un microorganismo patógeno o potencialmente patógeno. Síndrome de Respuesta Inflamatoria Sistémica (SIRS): es la respuesta orgánica que aparece tras una agresión de suficiente intensidad como para desplazar al organismo desde su estado de equilibrio hasta un nuevo estado de inflamación sistémica. Sepsis: se refiere a un síndrome clínico definido por la presencia de infección y respuesta inflamatoria. Sepsis grave: es una sepsis complicada con fallo orgánico. Shock séptico: es una sepsis grave sumada a un estado de fracaso agudo circulatorio, caracterizado por hipotensión arterial persistente que conduce al fracaso multiorgánico. Clínicamente, la sepsis se define como el síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS) secundario a una infección grave altamente sospechada o documentada y caracterizada por la lesión generalizada del endotelio vascular. La sepsis puede originarse en cualquier parte del cuerpo. Los puntos más comunes de inicio son: 382 Los riñones (infección del tracto urinario superior) El hígado o la vesícula biliar El intestino (generalmente se ve con peritonitis) La piel (celulitis) Los pulmones (neumonía bacteriana) En pacientes hospitalizados, los sitios comunes de infección incluyen las vías intravenosas, heridas quirúrgicas, drenajes quirúrgicos y áreas de ruptura de la piel conocidas como úlceras por decúbito o escaras. El origen de la sepsis se encuentra en cualquier proceso infeccioso, ya sea por bacterias, virus, hongos o parásitos. En la sepsis hay dos mecanismos básicos que van siempre unidos: la inflamación y la coagulación. La activación de la coagulación acompaña a la inflamación sistémica tras un daño tisular. Estos mecanismos de inflamación, para eliminar el microorganismo invasor, y la trombosis para localizar la agresión y evitar la pérdida hemática, proporcionan al hombre una gran ventaja para poder sobrevivir a la infección1. La fisiopatología de la sepsis es muy compleja por la cantidad de células y productos biológicos que intervienen. En la figura 1 se muestran los procesos fundamentales que ocurren en el organismo cuando éste es invadido por un agente infeccioso1. INFECCIÓN Sistemas Humorales Contacto Complemento Coagulación Fibrinolisis Sistemas Celulares Endotelio Moléculas adhesión Oxido nítrico Monocitos Citoquinas Neutrófilos Linfocitos Radicales libres Enzimas proteolíticas Factor activador plaquetas DISFUNCIÓN ENDOTELIAL Figura 1. Fisiopatología de la sepsis. 383 Tras la agresión por un agente infeccioso o por uno de sus productos se desencadena la activación de los sistemas celulares que participan en la respuesta inmune: monocitos, macrófagos, neutrófilos, células endoteliales, plaquetas y linfocitos B y T. Se activan también sistemas de cascadas de proteínas plasmáticas, como el sistema del complemento, las vías de la coagulación, el sistema fibrinolítico y la vía del óxido nítrico con la producción de radicales libres. Toda esta reacción inmunitaria tiene como tejido diana el endotelio vascular. Dada la ubicuidad del endotelio vascular en el organismo, la disrupción celular que se produce en él puede llevar al fracaso de diferentes órganos. En la sepsis se produce una importante alteración de las plaquetas, con disminución de su número y alteración de su función. La plaquetopenia es una de las manifestaciones más precoces en la sepsis y se debe fundamentalmente a la destrucción de las plaquetas en el espacio microvascular y a su secuestro en diversos órganos, como el hígado, el pulmón y el intestino. 3. DIAGNÓSTICO DE LA SEPSIS El diagnóstico de una infección en pacientes ingresados en la UCI es difícil porque son pacientes con muchas complicaciones, que generalmente han recibido tratamiento antibiótico en algún momento del ingreso. La infección se confirma habitualmente por un cultivo de sangre positivo, y este resultado es a veces imposible de obtener en pacientes que han sido tratados con antibióticos, lo que dificulta sobremanera el diagnóstico. En el año 2001 la Conferencia para la definición de la sepsis estableció una lista de los signos a reconocer4 como guía para el diagnóstico de la sepsis, aunque ninguno es específico. Entre ellos tenemos: 1) fiebre, que en los pacientes de UCI puede tener causa infecciosa o no, 2) un recuento elevado de leucocitos que podemos encontrar en muchos procesos inflamatorios, 3) acidosis láctica, 4) taquicardia, que puede estar relacionada con otro tipo de shock no necesariamente de origen infeccioso, etc. Los clínicos necesitan herramientas para poder distinguir una reacción inflamatoria de un proceso infeccioso5. Hasta este momento el diagnóstico de SIRS, de sepsis, de sepsis grave, de shock séptico o de fracaso multiorgánico sigue siendo clínico, aunque puede estar apoyado por resultados bacteriológicos, pero no disponemos de un 384 marcador biológico con la suficiente sensibilidad y especificidad para establecer un diagnóstico definitivo. Para realizar el diagnóstico de SIRS deben cumplirse dos o más de los siguientes síntomas6: temperatura > 38ºC ó < 36ºC; frecuencia respiratoria >20 respiraciones por minuto o una PCO2 < 32 mmHg; pulso >90 latidos por minuto; Recuento de leucocitos: > 12.000/L o < 4.000/L en sangre con un recuento de neutrófilos inmaduros > 10%. A la vista de la inespecificidad de los signos y síntomas que podemos encontrar en una infección grave, disponer de marcadores biológicos resultaría una herramienta muy útil para el diagnóstico precoz de un proceso infeccioso, así como para controlar su evolución y su respuesta al tratamiento7. 4. MARCADORES BIOLÓGICOS DE SEPSIS Decenas de moléculas bioactivas circulantes o asociadas a las células han sido propuestas como marcadores útiles de presencia, severidad o curso clínico de la sepsis basándonos en su prevalencia en pacientes con este síndrome clínico o en su asociación con un pronóstico clínico adverso. Un marcador biológico suele ser una proteína u otra macromolécula que está relacionada con un determinado proceso biológico. Podemos definirlo como: “una característica que puede ser objetivamente medida y evaluada como indicador de un proceso biológico normal, de un proceso patogénico, o de la respuesta del organismo a un tratamiento farmacológico”8. La medida de estos marcadores en sangre podría darnos información clínicamente útil para estudiar la sepsis2. La sepsis se expresa a través de la interacción de una compleja red de mediadores bioquímicos y cascadas de amplificación. Algunos son esenciales para la expresión del síndrome clínico mientras que otros representan secuelas del proceso. Un marcador de sepsis es útil sólo si añade valor a los datos obtenidos de la exploración física del paciente. Un marcador de sepsis o de infección debería cumplir los siguientes requisitos7: 385 Alta sensibilidad que asegure que todos los pacientes con infección tengan un resultado positivo, y elevada especificidad que evite que los pacientes sin infección sean diagnosticados como positivos. Precoz en el tiempo para tener un diagnóstico en las primeras horas de desarrollo de la infección. Permitir diferenciar entre infección viral o bacteriana. Reflejar los resultados del tratamiento con antimicrobianos para el seguimiento del paciente. Algunos marcadores de inflamación como la proteína C reactiva (PCR), y el recuento de leucocitos han sido utilizados como marcadores de infección durante muchos años. Los marcadores más utilizados hasta este momento son la PCR y cada vez más se está utilizando la procalcitonina (PCT), pero sus valores deben interpretarse siempre dentro del contexto clínico del paciente, y son una herramienta complementaria al diagnóstico clínico. 4.1. PROTEINA C REACTIVA La PCR es una proteína de fase aguda sintetizada principalmente por los hepatocitos en respuesta a procesos infecciosos, inflamatorios y de daño tisular9. Es una proteína no glicosilada, compuesta por 206 aminoácidos y con un peso molecular de 23 kDa. Su síntesis es inducida por mediadores de la respuesta inflamatoria como la interleukina 1 (IL-1), la interleukina 6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNFα). Por tanto, la síntesis y secreción de PCR refleja la producción de citoquinas proinflamatorias. Además de ser un indicador de inflamación, esta proteína se encuentra involucrada en diversas funciones inmunomoduladoras como la amplificación de la actividad del complemento, la opsonización de bacterias y la estimulación de células fagocíticas. Su mecanismo de acción se basa en la activación del sistema del complemento después de su unión a la fosforilcolina de la membrana de las bacterias. La PCR evita la unión de granulocitos a las células endoteliales y la síntesis de superóxidos, y estimula la producción de antagonistas del receptor de la IL-1. Gracias a su estructura la PCR promueve la eliminación de la circulación de células o partículas indeseables para el organismo (bacterias, células alteradas, restos celulares, etc...). 386 La secreción de PCR comienza a las 4-6 horas de producirse el estímulo, y tarda entre 36 y 50 horas en alcanzar su mayor concentración circulante; tiene por tanto una cinética lenta. Su tiempo de vida media es de 19 horas y su valor predictivo mejora con el tiempo, siendo máximo entre las 24 y las 48 horas9. Su mayor utilidad está relacionada con mediciones seriadas (con el fin de monitorizar la respuesta terapéutica del paciente) y no en mediciones aisladas. No obstante, sus niveles plasmáticos dependen sólo de su ritmo de producción, por lo cual podría estimarse con prontitud la intensidad del estímulo inflamatorio por la rapidez con que se eleva su concentración en los momentos iniciales de sospecha de infección, y se ha sugerido como un indicador rápido de persistencia o resolución de la respuesta inflamatoria. No presenta diferencias por sexos ni sus valores se ven afectados por otras condiciones como anemia, policitemia o morfología eritrocitaria10. Se encuentran valores elevados en muchos procesos no infecciosos tales como enfermedades autoinmunes, trastornos reumáticos (como la artritis reumatoide), en el síndrome coronario agudo, en traumatismos, en quemaduras, en tumores malignos y después de una intervención quirúrgica. La PCR tiene, por tanto, valor limitado en el diagnóstico de la sepsis. Los valores de PCR circulante también se incrementan en infecciones leves, por lo que no puede correlacionarse su valor con la severidad de la infección; puede permanecer elevada durante varios días después de la eliminación del foco de la infección, presentando limitaciones para la monitorización terapéutica y para el pronóstico del paciente a corto plazo. Las concentraciones plasmáticas son normales con valores inferiores a 0.1–0.2 mg/dL. Las infecciones bacterianas son un potente estímulo que produce una rápida elevación de los niveles de PCR. En las infecciones bacterianas sistémicas sus valores están muy elevados, pudiendo detectarse niveles de PCR superiores a 5 mg/dL. Los métodos más utilizados para medir la concentración de PCR son la inmunodifusión radial, los enzimoinmunoanálisis (EIA) la inmunoturbidimetría (IT) y la inmunonefelometría (IN). Son métodos automatizados, fiables y eficientes, con buena exactitud y precisión, que permiten una rápida y sencilla cuantificación de los niveles de esta proteína. 387 Aunque algunos datos relacionan mayores niveles de PCR con mayor gravedad y mortalidad, otros investigadores han rechazado que los valores de PCR se asocien al nivel de gravedad o a la presencia de disfunciones orgánicas. En cualquier caso, no está claro el punto de corte en que la PCR permite distinguir un proceso infeccioso de no infeccioso, lo cual constituye una limitación importante de este marcador. La PCR es un buen marcador de inflamación, pero no de pronóstico. Tiene un valor predictivo positivo algo menor que otros marcadores, contribuye al diagnóstico de la infección y de la sepsis, pero discrimina mal a los pacientes que van a tener mala evolución. 4.2. PROCALCITONINA La procalcitonina (PCT) es un péptido de 116 aa con peso molecular de 13 kDa, prohormona de la calcitonina. La PCT es producida por la glándula tiroidea y codificada por el gen Calc-1, localizado en el cromosoma 11. Este péptido sufre sucesivos uniones en las células neuroendocrinas del tiroides, pulmón y páncreas hasta formar distintas moléculas, como calcitonina (32aa), katacalcina (21aa) y un fragmento N-terminal denominado aminoprocalcitonina (57aa). En infecciones graves la principal fuente de PCT en el cuerpo son células no neuroendocrinas del parénquima de hígado, riñón, grasa, músculo, estómago, etc12. La liberación de PCT puede ser inducida por toxinas del microorganismo (por ejemplo lipopolisacáridos) o indirectamente por citoquinas proinflamatorias. La función de la PCT durante la sepsis e infecciones graves es aún desconocida. Se ha sugerido que la PCT podría intervenir en el mecanismo regulador de la síntesis de óxido nítrico, responsable de la hipotensión que se genera en la sepsis. La liberación de endotoxinas por parte de las bacterias es uno de los principales estímulos para que se produzca la liberación de PCT. La elevación de la PCT tiene lugar a las 2 horas de que se produzca la liberación de endotoxinas de la pared bacteriana, alcanzando un valor máximo a las 6 horas11. Su tiempo de vida media en suero es de 22-35 horas12. Los niveles de PCT permiten una adecuada monitorización del tratamiento antibiótico, ya que muestran un incremento temprano en infección y descienden rápidamente cuando la infección responde al tratamiento9. 388 La PCT se eleva también en los primeros días de evolución de un traumatismo grave (aunque en estos puede indicar el grado de inflamación), en las quemaduras graves, en enfermedades autoinmunes, en la insuficiencia renal, intervenciones quirúrgicas, etc. En estas situaciones se observan valores elevados de PCT circulante en ausencia de infección12. En individuos sanos los niveles circulantes de PCT son muy bajos, usualmente por debajo de los 0.1 ng/mL. Un foco localizado de infección bacteriana sin inflamación sistémica a menudo no produce elevación de los niveles de PCT. En infecciones virales y en estados inflamatorios las concentraciones de PCT se elevan hasta valores de 1.5 ng/mL, y en infecciones bacterianas sistémicas los niveles pueden superar 100 ng/mL. Este incremento de su valor normal lo hace un buen marcador para la sepsis bacteriana. Por tanto se ha propugnado su uso clínico como una prueba diagnóstica de la sepsis de causa bacteriana que ayuda a un pronto reconocimiento de la infección y consiguiente tratamiento precoz. Pacientes con niveles de PCT por debajo o iguales a 0.5 ng/mL es muy poco probable que sufran unas sepsis grave o un shock séptico, mientras que niveles en el umbral de 2 ng/mL identifican a pacientes con alto riesgo. La evolución de la PCT muestra que una disminución lenta de su concentración o su falta de disminución después de las 48 horas de admisión está relacionada con un peor pronóstico. Una disminución de los niveles de PCT predice una evolución clínica favorable y puede indicar el inicio de una estrategia de retirada terapéutica para los clínicos. En la actualidad disponemos de dos ensayos cuantitativos para su medida: Técnica inmunoluminométrica: es una reacción enzimática tipo sándwich. Técnica inmunofluorescente: basada en la tecnología TRACE. Consiste en la transferencia no radiante de energía desde un donante (criptato) hasta un aceptante (XL665) ambos marcadores fluorescentes. Es una técnica muy sensible, gracias a la cual ha mejorado mucho el valor predictivo negativo de este parámetro en la infección bacteriana12. A la vista de los estudios realizados, la PCT parece ser uno de los mejores indicadores de sepsis bacteriana, siendo un marcador útil para evaluar la gravedad de la infección. Es importante señalar que la PCT es un marcador que sirve como 389 herramienta complementaria de la evolución, no debiendo ser utilizada aisladamente al decidir la conducta que debe llevarse a cabo sobre un paciente. 4.3. Marcadores Emergentes en el Diagnóstico de la Sepsis En los últimos años se han publicado numerosos artículos relacionados con el estudio de nuevos marcadores de diagnóstico y de pronóstico en el estudio de la sepsis, aunque su uso está todavía en fase de estudio y quedan aspectos a investigar para definir la utilidad real de estos nuevos marcadores en la práctica clínica. A continuación analizamos algunos de estos marcadores que presentan mayor o menor grado de interés. 4.3.1. ENDOTOXINA La endotoxina es un lipopolisacárido de la pared bacteriana de los gérmenes gramnegativos y uno de los elementos que inician la sepsis. Este hecho ha despertado el interés por analizar su importancia como marcador de diagnóstico y evolución de sepsis. La endotoxina inicia el síndrome estimulando directamente los fagocitos mononucleares (monocitos y macrófagos) y produciendo una gran variedad de factores bioactivos: metabolitos del ácido araquidónico como prostaglandinas, leucotrienos, factor activador de las plaquetas (PAF), citoquinas proinflamatorias, como TNF-α e IL-1, y anti-inflamatorias, que producen los síntomas-signos y disfunción de órganos que caracterizan a la sepsis13. No obstante, la endotoxemia se ha detectado también en otras muchas enfermedades y situaciones clínicas, como las complicaciones de pacientes hematológicos (probablemente infecciosas), la hepatopatía, la pancreatitis, las enfermedades vasculares y en pacientes de traumatología. También se ha visto su aumento tras tratamiento antibiótico adecuado. Incluso dentro de los pacientes etiológicamente homogéneos con sepsis, existe una considerable variabilidad en la prevalencia de endotoxemia y su asociación con resultados clínicos importantes, habiéndose cuestionado su utilidad14. La incapacidad para detectar endotoxemia fiable en la clínica, debida en parte a las limitaciones de los métodos que se han usado para su determinación, ha impedido la evaluación de su papel exacto en la respuesta inflamatoria en pacientes críticos. El 390 método más utilizado para su medida era un ensayo cromogénico modificado con amebocitos de limulus (LAL), en el que las proteínas del plasma pueden interferir, lo que lo hace poco útil en la cuantificación de endotoxina en fluidos biológicos 15. Actualmente disponemos de una técnica alternativa para la detección de endotoxina en sangre, basada en la detección del aumento de la actividad respiratoria en neutrófilos después de su cebado por complejos de endotoxina y una unión específica de anticuerpos anti-endotoxina (EAA)16. Con este método para determinar endotoxina (EAA) se ha publicado un estudio posterior en el que se demuestra que cuanto mayor es el nivel de endotoxemia al ingreso de un paciente en UCI, mayor es también el riesgo de desarrollar sepsis grave en las siguientes 24 horas, volviendo a recobrar interés la determinación de la endotoxina como marcador de sepsis16. Los estudios clínicos confirman un elevado valor predictivo negativo de este marcador para el diagnóstico de infección causada por bacterias gram-negativas y sepsis. El ensayo de actividad de la endotoxina puede ser un buen marcador para excluir la infección causada por bacterias gram-negativas. 4.3.2. CITOQUINAS Una de las familias de mediadores de la respuesta inflamatoria mejor conocida es la de las citoquinas. Las citoquinas son glucoproteínas de bajo peso molecular, liberadas por macrófagos, monocitos, linfocitos y células endoteliales1. Las citoquinas pueden elevarse dependiendo del estado de sepsis17. La elevación de los niveles de estas moléculas presentes en el plasma es la primera respuesta del organismo a un proceso inflamatorio. Las citoquinas pueden ejercer efectos proinflamatorios o antiinflamatorios. Son citoquinas proinflamatorias el factor de necrosis tumoral-alfa (TNF-α), la IL-1, y la IL-8, mientras que tiene carácter antiinflamatorio la IL-10. En la práctica clínica presentan una utilidad limitada porque tienen un tiempo de vida corto, de minutos, y los receptores a los que van unidas se encargar de reducir rápidamente sus niveles en la circulación sanguínea. Pueden también elevarse en muchos procesos no infecciosos tales como intervenciones quirúrgicas y enfermedades autoinmunes. 391 Los niveles de citoquinas son dependientes del tiempo transcurrido entre la extracción de la muestra y la separación del plasma, siendo este un parámetro crítico en la determinación de los mismos18. FACTOR DE NECROSIS TUMORAL ALFA (TNF-α) El TNF-α es el principal mediador en la sepsis, particularmente en el shock séptico y en la sepsis letal, desempeñando un papel central en el inicio de la respuesta inflamatoria. Es producido fundamentalmente por los macrófagos, y ejerce efectos estimulantes sobre las funciones de los polimorfonucleares tales como fagocitosis, adhesión, degranulación y producción de especies reactivas del oxígeno. El TNF-α es una citoquina pleiotrópica que afecta a la proliferación, diferenciación y funciones de cada tipo celular en la respuesta inmune. Es uno de los mediadores inflamatorios que se dispara más rápidamente en la producción de especies reactivas del oxígeno mitocondrial y en la iniciación de la necrosis y la apoptosis17. En algunos tipos de sepsis -por ejemplo en la meningocócica- los niveles circulantes de TNF-α son altos y se correlacionan con la mortalidad. La elevación persistente de TNF-α después de 12 horas en pacientes con fallo multiorgánico sugiere una relación de dichos niveles con la disfunción orgánica. Esta citoquina presenta una gran variabilidad interindividual, lo que limita su valor diagnóstico frente a otras citoquinas. INTERLEUKINA-6 (IL-6) / INTERLEUKINA-8 (IL-8) La IL-6 es producida por una gran variedad de células y se ha relacionado con diversas funciones incluyendo la respuesta inmune, la producción hepática de reactantes de fase aguda, la mediación de la fiebre y la proliferación de progenitores hematopoyéticos. La liberación de IL-6 es inducida por el TNF-α y la IL-1. La IL-6 y la IL-8 están muy relacionadas con la gravedad de la respuesta fisiológica a la infección y a la inflamación17, pero presentan limitaciones pues se han encontrado niveles elevados tanto de IL-6 como de IL-8 en pacientes que han sufrido una intervención quirúrgica, un trauma severo, enfermedades autoinmunes, infecciones virales y después del rechazo de un órgano17. 392 Se ha visto que en pacientes con sepsis la concentración de IL-6 puede elevarse hasta 1000 veces. Los niveles persistentemente elevados de IL-6 en plasma son considerados de mal pronóstico en los pacientes con shock séptico. En la sepsis neonatal la medida combinada de IL-6 e IL-8 predice prematuramente el comienzo de la sepsis con una alta sensibilidad y especificidad. La IL-6 es mejor parámetro para evaluar la gravedad de la sepsis que la IL-8. Sus valores se elevan precozmente, entre 2 y 4 horas después del inicio de la respuesta inflamatoria. Los niveles de IL-6 se correlacionan mejor con el pronóstico. La IL-6 ha sido objeto recientemente de numerosas investigaciones, en parte debido a la disponibilidad de kits comerciales, pero sobre todo debido a que es más fácilmente detectable que las otras citoquinas y persiste elevada por períodos más largos de tiempo. Los estudios realizados hasta este momento concluyen que la IL-6 y la IL-8 no son buenos marcadores de diagnóstico ni de pronóstico de la sepsis. INTERLEUKINA-10 (IL-10) La IL-10 es una importante citoquina antinflamatoria. Es una proteína de 35 kDa, producida por una subpoblación de las células CD-4, células B, monocitos, y por las células del epitelio bronquial. La IL-10 suprime la producción de IL-1, TNF-α, IL-6, IL8. Los niveles en plasma de IL-10 han mostrado ser significativamente mayores en pacientes con shock séptico que en pacientes septicémicos sin shock. En pacientes con sepsis grave la sobreproducción de la citoquina antinflamatoria IL-10 se describe como el principal predictor de gravedad y de pronóstico fatal. El papel de la IL-10 no está claro, aunque se considera como una de las citoquinas protectoras más importantes en la inflamación. En la figura 2 se puede ver la diferente cinética de los cuatro marcadores de inflamación más usados hasta este momento en la práctica clínica. 393 Figura 2. Cinética de varios marcadores de inflamación como respuesta a la acción de un microorganismo patógeno. 4.3.3. ADRENOMEDULINA La adrenomedulina (ADM) es un péptido de 52 aa, que pertenece a la misma familia que la calcitonina. Es un potente vasodilatador cuya producción por los tejidos contribuye a mantener el aporte de sangre a los órganos. La ADM se expresa en una gran variedad de tejidos, además de en las glándulas adrenales de las que recibe su nombre. Un importante número de estudios muestran que la ADM es capaz de actuar como un mediador autocrino, paracrino o endocrino en diversos mecanismos biológicos, como la regulación endotelial de la presión sanguínea, o la protección contra lesiones de órganos durante la sepsis17. Se han encontrado valores de ADM elevados en paciente con SIRS, con sepsis, o con shock séptico. La medida de los valores circulantes de ADM es difícil porque va unida a otras proteínas, tiene un tiempo de vida media corto (de aproximadamente 22 minutos), y es rápidamente eliminada de la circulación. Recientemente se ha desarrollado un nuevo ensayo inmunométrico que estudia la región media de la ADM [MR-proADM], y parece que los niveles medidos de este fragmento se correlacionan bien con los niveles de la ADM19. Los niveles de ADM hallados en plasma se correlacionan con la gravedad y con el desenlace final del shock séptico; así pues, parece útil cuantificar la ADM para el diagnóstico, seguimiento y pronóstico de la sepsis. Los datos de estudios recientes sugieren que la pro-ADM tiene 394 potencial en la detección precoz de la infección y podría tener mayor valor pronóstico que otros marcadores biológicos como la PCR y la PCT19. 4.3.4. PÉPTIDOS NATRIURÉTICOS (AURICULAR Y CEREBRAL) Los péptidos natriuréticos juegan un papel importante en la regulación del volumen de fluidos y son marcadores de fallo cardíaco. En pacientes con shock séptico, niveles elevados de péptido natriurético auricular se asocian con mayor mortalidad causada por depresión miocárdica. Un reciente estudio observacional llevado a cabo en pacientes ingresado en la UCI muestra que los valores del péptido natriurético proauricular son significativamente mayores en pacientes que sobreviven a un proceso infeccioso. Este péptido parece tener potencial como marcador biológico de sepsis y merece mayor evaluación clínica. Por otra parte, el péptido natriurético cerebral es secretado por el ventrículo cardíaco; su liberación es desencadenada principalmente por un estiramiento del ventrículo izquierdo. Un estudio prospectivo reciente muestra que entre los pacientes con sepsis que tienen valores elevados de NT-proBNP (>1400 pmol/L) la tasa de mortalidad es cuatro veces mayor que en pacientes con sepsis y con valores bajos de dicho péptido17. Estos datos llevan a pensar en su interés como parámetro para valorar el pronóstico del paciente. 4.3.5. PROTEÍNA LIGADORA DE LIPOPOLISACÁRIDOS La proteína ligadora de lipopolisacáridos (LBP) es un reactante de fase aguda con un peso molecular de 58 kDa que media en la activación de los monocitos inducida por la endotoxina y en la producción de IL-617. La LBP se une a los lipopolisacáridos (LPS) de las bacterias Gram-negativas y forma el complejo LPS-LBP, lo que produce la liberación de citoquinas proinflamatorias. La LBP es sintetizada por los hepatocitos, a nivel intestinal y por las células epiteliales pulmonares. Los niveles normales en suero son 5-10 µg/mL y se pueden llegar a alcanzar valores superiores a 200 µg/mL. El período de elevación es de 36 horas, lento sobre todo si lo comparamos con el de la PCT. Los efectos de la LBP son dependientes de la concentración; así, a concentraciones bajas aumenta la activación 395 celular y puede impulsar la inflamación, mientras que a concentraciones altas neutraliza la activación y se puede prevenir la respuesta inflamatoria20. Diversos estudios dicen que el LBP puede ser una herramienta útil como marcador de infección, aportando además información sobre la gravedad del proceso infeccioso20,21. Hasta este momento los estudios realizados han sido limitados a un número pequeño de pacientes, por lo que de momento disponemos de datos limitados para comparar este marcador con otros. Los datos obtenidos nos permiten decir que las concentraciones de LBP sólo permiten discriminar moderadamente entre sepsis y SIRS de etiología no infecciosa, y entre sepsis grave y sepsis no asociada a fallo orgánico. Los pacientes con sepsis grave presentan valores elevados de LBP al ingreso pero después de 2 días en la UCI los niveles de LBP no permiten distinguir la gravedad de la sepsis20,21. Este estudio establece como punto de corte para distinguir entre sepsis y no infección un valor de 32 µg/mL, y concluye que LBP discrimina peor la etiología de la infección que la IL-6, la PCR o la PCT. Otros estudios21 concluyen que los valores de LBP se correlacionan mal con la PCT y con la PCR para llegar a un diagnóstico. El LBP es un marcador no específico de la respuesta de fase aguda, y no puede ser usado como una herramienta de diagnóstico para diferenciar entre SIRS de etiología infecciosa de no infecciosa. Los niveles de LBP en suero son similares en ambos casos. 4.3.6. PROTEÍNA C Los pacientes con sepsis grave suelen presentar alteraciones en la coagulación, como un descenso en los niveles de antitrombina III, y de la proteína C (PC) 22. Los estudios realizados muestran cómo los niveles de PC en pacientes que desarrollan sepsis grave disminuyen antes de que aparezcan otros síntomas clínicos. La PC es precursora de una serinproteasa dependiente de vitamina K conocida como proteína C activada (PCA). La PC se convierte en PCA por la acción del complejo trombina-trombomodulina. La PCA tiene propiedades anticoagulantes, antiinflamatorias, citoprotectoras y antiapoptóticas. La PCA inactiva los factores de coagulación Va y VIIa y de ese modo inhibe la formación de trombina22, 23. 396 La PC circula en la sangre en una forma inactiva (forma zimógena), en una concentración de aproximadamente 4 µg/mL, mientras que las concentraciones circulantes de PCA son de 1 a 3 ng/mL. Así la PC se encuentra normalmente en concentraciones aproximadamente 2000 veces mayores que la PCA. La vida media en la circulación de la PC en humanos es de 10 horas, en contraste con la PCA que presenta un tiempo de vida media de sólo 20 minutos. En sujetos sanos existe una correlación positiva entre los niveles de PC circulante y PCA. En algunas enfermedades en las que no existe disfunción endotelial sistémica pueden ser generados niveles altos de PCA con una mínima reducción de los niveles de PC. La activación de la PC durante la sepsis es bloqueada por la presencia de citoquinas inflamatorias. Los niveles de PC durante la sepsis grave se encuentran por debajo del límite normal en más del 80% de los pacientes y la persistencia de este descenso estará relacionada con peor pronóstico. La PC reduce rápidamente sus niveles en la sepsis por consumo (conversión incrementada de PC a PCA), por degradación de la misma por la acción de la elastasa, y por reducción de su síntesis por parte del hígado. En la actualidad existen varios métodos para la determinación de la PC en el laboratorio, y estos pueden dividirse en dos grupos: métodos que miden la actividad funcional de PC (%), y métodos antigénicos, que miden la cantidad de proteína disponible (µg/mL)22, 23. 4.3.7. sTREM-1 (surface and soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1) El sTREM-1 (receptor soluble de activación mieloide) ha sido recientemente identificado como un marcador implicado en la respuesta inflamatoria y se ha pensado que su estudio puede contribuir al diagnóstico de pacientes afectados por una infección17. El sTREM-1 es un receptor expresado en las células mieloides perteneciente a la familia de las inmunoglobulinas, que se expresa en la superficie de los neutrófilos, de los monocitos y de los macrófagos. Este receptor se eleva en lesiones inflamatorias agudas producidas por bacterias y hongos, pero no en lesiones inflamatorias no 397 infecciosas, tales como psoriasis, ni en enfermedades autoinmunes como la vasculitis. En estudios experimentales se han observado valores de sTREM-1 muy elevados en pacientes con sepsis, pero que no se correlacionan bien con la gravedad de la enfermedad. Hasta este momento disponemos de pocos estudios que evalúen el valor clínico de sTREM-1 en la sepsis, pero parece que este marcador es más exacto que otros (se habla del 96% de sensibilidad y 89% de especificidad). En este momento se precisan todavía más estudios clínicos para conocer el verdadero potencial de sTREM-1 como marcador de infección24. 4.3.8. Neopterina La neopterina es una sustancia de bajo peso molecular liberada por los monocitos como consecuencia de un estímulo inmune provocado por los macrófagos, que activan el factor γ-interferon. La función de la neopterina se cree que está relacionada con la reactividad citotóxica de los macrófagos activados. Se han observado valores elevados de esta molécula en plasma tanto en procesos infecciosos como en inflamaciones no infecciosas y en enfermedades malignas, lo cual nos lleva a afirmar que la especificidad de esta molécula como marcador de sepsis es limitada. Otro inconveniente de esta molécula es que tarda 24 horas en elevarse, y no es por tanto un marcador precoz17. 4.3.9. Endocan La endocan o molécula-1 específica de células endoteliales es un proteoglicano dermatán-sulfato de peso molecular 50 kDa que es secretado por las células del endotelio vascular del pulmón y del riñón en respuesta a la presencia de citoquinas proinflamatorias. En un estudio piloto observacional se ha visto que los pacientes con sepsis en el momento de su ingreso en la UCI muestran niveles de endocan cuatro veces mayores que sujetos sanos o que pacientes con SIRS17. Se ha observado que los niveles de endocan son mayores en pacientes con shock séptico que en pacientes con sepsis grave o simplemente sepsis, y también se han visto valores más altos en los pacientes que no han sobrevivido. Los niveles de endocan pueden ser una herramienta útil para el estudio de procesos como la adhesión celular, la respuesta inflamatoria o la progresión de tumores. La lesión endotelial es crucial en la evolución del paciente hacia el fallo orgánico durante el shock séptico; así pues sería útil disponer de un marcador de daño endotelial como la endocan que pueda reflejar en qué etapa de la enfermedad 398 nos encontramos. En este momento este marcador está lejos de ser usado en la práctica diaria17. 4.3.10. COMPLEMENTO 3a El complemento 3a es un mediador proinflamatorio, derivado de la cadena α del complemento C3 después de la activación de la vía clásica o la alternativa de la cascada del complemento. El procedimiento empleado para cuantificar el complemento 3a es una cromatografía en columna, que es un método laborioso y caro. El complemento 3a se eleva hasta 40 veces su valor normal durante un proceso de inflamación sistémica, pero no disponemos de suficientes estudios para conocer cómo se comporta en pacientes críticos. Los estudios realizados hablan de que su concentración en plasma es significativamente mayor en pacientes con sepsis con respecto a pacientes con SIRS, pero no disponemos de datos para saber si los niveles de complemento 3a encontrados en el plasma nos dan información sobre la gravedad de la sepsis17. 4.3.11. HLA-DR El HLA-DR es un antígeno de superficie expresado en los monocitos. Durante los procesos de sepsis e infecciones graves la expresión del HLA-DR está suprimida. El grado de supresión de la expresión de HLA-DR en los monocitos se correlaciona con el grado de gravedad de la sepsis. La supresión en la expresión de HLA-DR se produce sólo en algunos pacientes que sufren sepsis y también en ciertos pacientes que han sido sometidos a cirugía. En este momento, la medida de HLA-DR no juega un papel importante en el diagnóstico de la sepsis17. 5. CONCLUSIONES A lo largo de este tema hemos destacado que en la actualidad la sepsis es un problema grave en los hospitales, y muy en especial en las UCIs debido al elevado número de ingresos hospitalarios y de mortalidad asociada que provoca. El problema principal es que es necesario un diagnóstico precoz y que los primeros signos clínicos de la sepsis son muy inespecíficos, tales como fiebre y leucocitosis. Por este motivo, y a pesar de que el diagnóstico sigue siendo clínico, sería muy útil disponer de marcadores biológicos sensibles y específicos para diagnosticar la infección así como para monitorizar su evolución y su respuesta al tratamiento. Para la rentabilidad clínica de 399 su uso estos marcadores biológicos deben de cumplir una serie de requisitos como: sensibilidad y especificidad lo mas elevadas posible, aparición precoz, corta vida media, respuesta de acuerdo a la gravedad del proceso y que su determinación sea asequible, práctica y rápida. Los marcadores biológicos más utilizados en este momento son la PCR y la PCT. La PCR es el marcador de infección más empleado, posiblemente por su cinética y por la disponibilidad de procedimientos de medida. La PCR es un buen marcador de inflamación, si bien no permite identificar el origen de la infección ni su pronóstico. Además no está claro el punto de corte que debemos establecer para distinguir un proceso inflamatorio, de una infección leve, ni de una infección grave. En los últimos años se han llevado a cabo un amplio número de estudios para evaluar el papel de la PCT como marcador de sepsis, y los resultados obtenidos permiten afirmar que la PCT es un buen marcador de sepsis de origen bacteriano, siendo además un marcador útil de gravedad de la infección. Sin embargo, su interés es más limitado en inflamación y en infecciones de origen vírico. Con respecto al resto de marcadores biológicos mencionados, podemos destacar el uso de las citoquinas proinflamatorias (IL-6, IL-8 y TNF-α) pero lo cierto es que no aportan más datos de interés clínico que por ejemplo la medida de la PCR. En general se necesitan más estudios clínicos para conocer el verdadero potencial de los marcadores emergentes que hemos tratado en este tema. Lo que tiene que quedar claro es que un “Gold Standard” que nos permita distinguir en el SIRS un origen infeccioso de uno no infeccioso, a día de hoy no existe, por lo que es necesario continuar con los estudios, en algunos de los cuales se sugiere utilizar de forma combinada más de un marcador biológico. 400 BIBLIOGRAFÍA. 1. De la Casa Monge, RM.,”Sepsis. Definición Clínica y Marcadores Biológicos”, capítulo libro: Actualizaciones en el uso clínico de los estudios de laboratorio, 2008,334352. 2. Vincent JL., “Clinical sepsis and septic shock-definition, diagnosis and management principles”, Langenbecks Arch. Surg, 2008, 393: 817-824. 3. Schottmueller H.,”Wessen und Behalund der sepsis”, 1914, Inn Med., 31: 257-280. 4. Levy MM., Fink MP., Marshall JC., Abraham E.,”2001 SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS International sepsis definitions conference”, Intens. Care Med., 2001, 29: 530-538. 5. Mueller C., Müller B., Perruchoud AP.,”Biomarkers: past, present and future” Swiss Med. 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