Función mitocondrial de las células inmunitarias en la sepsis (MitoSepsis)

Fondo

La evidencia sugiere que la sepsis y el shock séptico afectan gravemente a las mitocondrias y que la disfunción mitocondrial resultante está relacionada con la gravedad y el resultado de la disfunción orgánica resultante. En la sepsis, se han reconocido anomalías mitocondriales, bioquímicas y ultraestructurales, en múltiples órganos, incluidos el hígado, los riñones, el tejido muscular esquelético y cardíaco y las células sanguíneas. Una revisión sistemática sobre la función mitocondrial evaluada como consumo de oxígeno, respiración en estado 3 y estado 4, actividad de enzimas respiratorias o niveles tisulares de ATP y tasas de recambio mostró una función disminuida, especialmente en modelos de sepsis que duran más de 16 horas. Los niveles reducidos de glutatión reducido, un importante antioxidante intramitocondrial, en combinación con una mayor generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y especies reactivas de nitrógeno (RNS) inhiben la fosforilación oxidativa y la generación de ATP. Este trastorno intrínseco adquirido en el metabolismo de la energía celular contribuye a la reducción de las actividades de los complejos enzimáticos de la cadena de transporte de electrones mitocondriales y a la alteración de la biosíntesis de ATP y contribuye a la disfunción orgánica en la sepsis.

Las células inmunitarias circulantes juegan un papel importante en la fisiopatología de la sepsis. La estimulación del sistema inmunitario altera los requerimientos energéticos de las células inmunitarias; la regulación a la baja de la actividad de las células inmunitarias se ha asociado con sepsis prolongada. La activación de las células inmunitarias exige un aumento de los requisitos energéticos, por lo que una producción reducida de ATP debido a una función mitocondrial alterada puede ser un factor en la modulación de la respuesta inmunitaria en la sepsis. Se han reportado alteraciones en la función mitocondrial y falla energética en células mononucleares de sangre periférica y parecen estar asociadas con la modulación de la respuesta inmune a la sepsis. Los macrófagos incubados con endotoxina/interferón-γ muestran una disminución en el consumo de oxígeno e inhibición del complejo mitocondrial I. Se han propuesto diferentes mecanismos para la alteración de la función mitocondrial en estas células, incluyendo aumentos en la producción de NO y nitración de proteínas mitocondriales [14], elevación de IL-10 [15] o niveles de prostaglandinas. En los neutrófilos humanos, la función mitocondrial intacta juega un papel importante en la quimiotaxis y la fagocitosis, el deterioro de estos mecanismos conduce a una disminución de la capacidad de defensa frente a los desafíos microbianos.

HIF-1α es un factor de transcripción que actúa como factor regulador clave en la evolución de la homeostasis del oxígeno. En condiciones normóxicas, HIF-1α se sintetiza y degrada continuamente después de la hidroxilación por dioxigenasas que utilizan oxígeno, Fe y α-cetoglutarato como sustratos. Durante la hipoxia, la baja disponibilidad de oxígeno limita la reacción; HIF-1α ya no se degrada y se acumula rápidamente y desencadena la transcripción de genes implicados en la homeostasis del oxígeno, como las enzimas glucolíticas, los transportadores de glucosa, el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF) y la eritropoyetina. En condiciones hipóxicas, HIF media también una disminución en los niveles de ARNm de las proteínas de la cadena respiratoria, preparando la célula para producir ATP principalmente a partir de la glucólisis y no de la fosforilación oxidativa, optimizando así la energía y la homeostasis celular para la supervivencia y la función durante la hipoxia.

Informes publicados recientemente han relacionado la inflamación y la estimulación de endotoxinas con la activación de HIF-1α. Se ha demostrado que HIF-1α está regulado al alza y estabilizado en macrófagos y monocitos tratados con LPS en condiciones normóxicas. Se demostró que los niveles de HIF-1α disminuyeron en macrófagos deficientes en TLR4 después de la estimulación con LPS, lo que sugiere que la estimulación de HIF-1α con LPS está mediada por TLR4.

Los datos sobre la función mitocondrial de las células inmunitarias humanas en la sepsis grave son limitados y la posible correlación entre los requisitos y la producción de energía mitocondrial y la gravedad del estado del paciente y el resultado no están bien establecidos. La reacción inmunológica en el contexto de sepsis severa y shock séptico consiste en un sistema interdependiente altamente complejo que involucra diferentes tipos de células inmunes y citocinas pro y antiinflamatorias involucradas en un proceso dependiente del tiempo. Los estudios simples in vitro que evalúan la función mitocondrial de un solo tipo de células inmunitarias y citocinas individuales en un solo momento durante el curso del proceso séptico podrían no ser un modelo apropiado para reflejar las complejas interacciones del sistema inmunitario. Las mediciones en serie de la función mitocondrial de diferentes células clave y las citoquinas proinflamatorias y antiinflamatorias específicas y los marcadores de apoptosis en paralelo con otros marcadores clínicos y de laboratorio de sepsis pueden ofrecer una evaluación y comprensión más profundas de este patrón de enfermedad perjudicial.

Objetivo

El objetivo del proyecto es investigar exhaustivamente los cambios en la función mitocondrial y la morfología de las células inmunitarias en pacientes con sepsis grave y shock séptico. Planeamos evaluar los cambios en la función mitocondrial de los monocitos, las células B y las células T CD4+ en correlación con los niveles de varias citocinas y con los parámetros clínicos y de laboratorio clásicos de la gravedad de la sepsis y el resultado.

Métodos

Se incluirán en el estudio un total de 30 pacientes ingresados ​​en la unidad de cuidados intensivos (UCI) de un hospital de atención terciaria debido a sepsis grave o shock séptico después de obtener el consentimiento informado por escrito del paciente o de los familiares del paciente. Se excluyen los pacientes con cualquier tipo de enfermedad crónica infecciosa, inflamatoria o autoinmune, después de trasplantes o que reciban agentes inmunosupresores.

Controles: 30 voluntarios sanos La evaluación de la función mitocondrial de los monocitos/granulocitos se realizará midiendo la actividad del complejo mitocondrial utilizando un protocolo de titulación estándar para medir la activación del complejo I a IV. Para medir los niveles séricos de IL-1, IL-6, IL-10 y TNF se utilizarán kits comerciales estándar.