Cílená cvičební intervence ke snížení nemocnosti a úmrtnosti u sepse (TERMS)

Účastníci provedou vstupní pasivní zátěžový test do 48 hodin od začátku těžké sepse. Pacienti pak budou provádět 30-60 minutové cvičení pasivního cyklu vleže na zádech 5 dní/týden. Podrobnosti o frekvenci a délce každého tréninku budou zaznamenány spolu s měřením srdeční frekvence, saturace hemoglobinu kyslíkem a krevního tlaku.

Zátěžové testy se budou skládat ze základní linie, 30 minut ergometrie pasivního cyklu nohou vleže a následné 60minutové rekonvalescence. Vzorky arteriální a venózní krve získané během tří fází protokolu budou analyzovány na metabolické faktory (krevní plyny, obsah kyslíku, pH, laktát, glukóza). V den 0, 1 a 7 se další zkumavka s krví okamžitě přenese na ledu do laboratoře Translačního výzkumného centra Biohazard Level 2 Laboratory ke zpracování a alikvotování za použití standardního pracovního postupu. Plazma bude skladována při -80 °C a rozmražena bezprostředně před použitím v biochemických analýzách nebo in vitro experimentech.

Analýza bude zahrnovat hladiny zánětlivých mediátorů, propustnost krevních cév ve svalu nohy a perfúzi svalů nohy, jak je popsáno níže. Další měření centrální a periferní hemodynamiky budou zahrnovat měření srdečního tepového objemu, průtok krve karotidou a poddajnost krční tepny založená na ultrazvuku. Kontinuální analogová měření elektrokardiogramu, centrálního žilního tlaku, krevního tlaku, oxidu uhličitého na konci výdechu a elektromyografie (quadriceps) budou monitorována během cvičení a uložena online pro následnou analýzu variability srdeční a dechové frekvence, variability krevního tlaku a citlivosti baroreflexu. Zaznamenáme také délku pobytu na JIP, hospitalizační úmrtnost a náklady na nemocniční zdravotní péči. Délka JIP a hospitalizace budou použity jako náhrada za náklady nemocnice. U každého pacienta bude také zaznamenáván čas fyzioterapie (čas na intervenci a celkový čas s každým zařazeným pacientem). Energetická náročnost bude posouzena metabolickými měřeními; bude měřena dusíková bilance a sérový prealbumin pro sledování nutričního stavu.

Mechanistický základ pozorované hemodynamiky během a po pasivním cvičení nohou bude prozkoumán pomocí komplexního translačního modelu, který zahrnuje 1) analýzu žilní krve, 2) in vitro modely buněčných kultur odvozených od člověka a 3) in vivo měření kosterního svalstva kapilár průtok krve. Tento panel bude vyhodnocen v den 0, 7 a 28.

1. Analýza venózní krve: Zánětlivé profily pacientů budou stanoveny testováním uložených vzorků plazmy na zánětlivé biomarkery a zánětlivé účinky. Budeme měřit dříve stanovený seznam 20+ zánětlivých biomarkerů zvýšených při sepsi, včetně cytokinů, chemokinů, matrixových metaloproteináz, produktů rozpadu kolagenu, neurotrofinů a stresových hormonů (kortizolu). Bude také hodnocena vrozená imunitní odpověď. HIF1alfa, podjednotka transkripčního faktoru HIF1, je klíčovým regulátorem přirozené imunitní odpovědi na zánět. Cvičení vede ke zvýšení volné DNA v plazmě, což vede k indukované expresi HIF1alfa. HIF1alfa je tedy potenciálním kandidátem na řízení změn genové exprese, které iniciují adaptace vrozené imunitní odpovědi po cvičení. HIF-1alfa, downstream cílové geny a hladiny volné DNA v plazmě ve vzorcích krve budou měřeny za účelem stanovení účinků cvičení na vrozenou imunitní odpověď během sepse.
2. Buněčná kultura in vitro: Lidská plazma bude aplikována na endoteliální buňky odvozené od člověka představující různá cévní řečiště (např. cerebrální a dermální mikrovaskulatura a velké krevní cévy, jako je aorta a žíly) pro posouzení zánětlivého potenciálu: měřitelné cíle zahrnují reaktivní formy kyslíku, oxid dusnatý, NF-kB, MAP kinázy, testy adheze leukocytů a permeabilitu. Plazma bude také aplikována na erytrocyty k určení změn v morfologii vyvolaných zánětem, což je test kritický pro pochopení kapacity přenosu kyslíku.
3. In vivo kapilární průtok krve: Výskyt svalové hypoperfuze a zvýšené vaskulární permeability bude hodnocen pomocí vlastní metody blízké infračervené spektroskopie (NIRS), která monitoruje příjem barviva absorbujícího světlo ve svalu. Barvivo, indocyaninová zeleň (ICG), se klinicky používá více než 30 let a má vysokou úroveň bezpečnosti. Svalová perfuze a vaskulární permeabilita se stanoví pomocí matematického modelu pro charakterizaci dynamiky distribuce ICG ve svalu po intravenózní injekci. Tento přístup je analogický s kontrastními zobrazovacími metodami (CT a MRI), ale s výhodou, že přenositelnost NIRS umožňuje měření u lůžka.