Intervento mirato all'esercizio fisico per ridurre la morbilità e la mortalità nella sepsi (TERMS)

I partecipanti eseguiranno un test di esercizio passivo di ingresso entro 48 ore dall'insorgenza di sepsi grave. I pazienti eseguiranno quindi 30-60 minuti di esercizio di cicloergometria supino passivo 5 giorni a settimana. Verranno registrati i dettagli della frequenza e della durata di ogni sessione di allenamento insieme alle misure della frequenza cardiaca, della saturazione dell'ossigeno nell'emoglobina e della pressione sanguigna.

I test di esercizio consisteranno in baseline, 30 minuti di ergometria del ciclo della gamba passiva supina e un successivo periodo di recupero di 60 minuti. I campioni di sangue arterioso e venoso prelevati durante le tre fasi del protocollo saranno analizzati per i fattori metabolici (gas ematici, contenuto di ossigeno, pH, lattato, glucosio). Il giorno 0, 1 e 7, un'ulteriore provetta di sangue viene immediatamente trasferita su ghiaccio al laboratorio di rischio biologico del Translational Research Center per l'elaborazione e l'aliquotazione utilizzando una procedura operativa standard. Il plasma sarà conservato a -80°C e scongelato immediatamente prima dell'uso in analisi biochimiche o esperimenti in vitro.

L'analisi includerà i livelli del mediatore infiammatorio, la permeabilità dei vasi sanguigni nel muscolo della gamba e la perfusione del muscolo della gamba come descritto di seguito. Ulteriori misure di emodinamica centrale e periferica includeranno misure basate sugli ultrasuoni della gittata cardiaca, del flusso sanguigno carotideo e della compliance dell'arteria carotidea. Le misurazioni analogiche continue dell'elettrocardiogramma, della pressione venosa centrale, della pressione arteriosa, dell'anidride carbonica di fine espirazione e dell'elettromiografia (quadricipite) saranno monitorate durante l'esercizio e memorizzate online per la successiva analisi della variabilità della frequenza cardiaca e respiratoria, della variabilità della pressione arteriosa e della sensibilità baroriflessa. Registreremo anche la durata della degenza in terapia intensiva, la mortalità in ospedale e i costi dell'assistenza sanitaria ospedaliera. La durata della degenza in terapia intensiva e in ospedale saranno utilizzate come surrogati per i costi ospedalieri. Verrà inoltre registrato il tempo di fisioterapia per ciascun paziente (tempo sull'intervento e tempo totale con ciascun paziente arruolato). Il fabbisogno energetico sarà valutato mediante misure metaboliche; il bilancio azotato e la prealbumina sierica saranno misurati per monitorare lo stato nutrizionale.

La base meccanicistica dell'emodinamica osservata durante e dopo l'esercizio passivo delle gambe sarà esplorata utilizzando un modello traslazionale completo che incorpora 1) analisi del sangue venoso, 2) modelli di colture cellulari di derivazione umana in vitro e 3) misure in vivo del muscolo scheletrico del capillare circolazione sanguigna. Questo pannello sarà valutato nei giorni 0, 7 e 28.

1. Analisi del sangue venoso: i profili infiammatori del paziente saranno determinati analizzando campioni di plasma conservati per biomarcatori infiammatori e azioni che inducono infiammazione. Misureremo un elenco precedentemente stabilito di oltre 20 biomarcatori infiammatori elevati nella sepsi, tra cui citochine, chemochine, metalloproteinasi della matrice, prodotti di degradazione del collagene, neurotrofine e ormoni dello stress (cortisolo). Verrà valutata anche la risposta immunitaria innata. HIF1alpha, una subunità del fattore di trascrizione HIF1, è un regolatore chiave della risposta immunitaria innata all'infiammazione. L'esercizio provoca un aumento del DNA libero nel plasma che porta all'espressione indotta di HIF1alpha. Pertanto, HIF1alpha è un potenziale candidato per orchestrare i cambiamenti di espressione genica che avviano gli adattamenti della risposta immunitaria innata dopo l'esercizio. L'HIF-1alfa, i geni bersaglio a valle ei livelli di DNA libero plasmatico nei campioni di sangue saranno misurati per determinare gli effetti dell'esercizio sulla risposta immunitaria innata durante la sepsi.
2. Coltura cellulare in vitro: il plasma umano verrà applicato a cellule endoteliali di derivazione umana che rappresentano vari letti vascolari (ad es. microvascolarizzazione cerebrale e dermica e grandi vasi sanguigni come l'aorta e le vene) per valutare il potenziale infiammatorio: gli obiettivi misurabili includono specie reattive dell'ossigeno, ossido nitrico, NF-kB, MAP chinasi, test di adesione leucocitaria e permeabilità. Il plasma verrà anche applicato agli eritrociti per determinare i cambiamenti morfologici indotti dall'infiammazione, un test fondamentale per comprendere la capacità di trasporto dell'ossigeno.
3. Flusso sanguigno capillare in vivo: l'insorgenza di ipoperfusione muscolare e l'aumento della permeabilità vascolare saranno valutati utilizzando un metodo di spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) sviluppato internamente che monitora l'assorbimento di un colorante che assorbe la luce nel muscolo. Il colorante, verde indocianina (ICG), è stato utilizzato clinicamente per oltre 30 anni e ha un elevato record di sicurezza. La perfusione muscolare e la permeabilità vascolare sono determinate utilizzando un modello matematico per caratterizzare la dinamica della distribuzione dell'ICG nel muscolo dopo un'iniezione endovenosa. Questo approccio è analogo ai metodi di imaging con mezzo di contrasto (CT e MRI), ma con il vantaggio che la portabilità del NIRS consente misurazioni al letto del paziente.