Målrettet treningsintervensjon for å redusere sykelighet og dødelighet ved sepsis (TERMS)

Deltakerne vil utføre en inngangspassiv treningstest innen 48 timer etter utbruddet av alvorlig sepsis. Pasientene vil deretter utføre 30-60 min ryggliggende passiv syklus ergometriøvelse 5 dager/uke. Detaljer om frekvens og varighet av hver treningsøkt vil bli registrert sammen med mål på hjertefrekvens, hemoglobin oksygenmetning og blodtrykk.

Treningstestene vil bestå av baseline, 30 minutter med liggende passiv bensyklus ergometri, og en påfølgende 60 minutters restitusjonsperiode. Arterielle og venøse blodprøver tatt under de tre protokollfasene vil bli analysert for metabolske faktorer (blodgasser, oksygeninnhold, pH, laktat, glukose). På dag 0, 1 og 7 blir et ekstra blodrør umiddelbart overført på is til Translational Research Center Biohazard Level 2 Laboratory for prosessering og alikvotering ved bruk av en standard operasjonsprosedyre. Plasma vil bli lagret ved -80C og tint umiddelbart før bruk i biokjemiske analyser eller in vitro-eksperimenter.

Analyse vil inkludere nivåer av inflammatoriske mediatorer, blodkarpermeabilitet i benmuskel og benmuskelperfusjon som beskrevet nedenfor. Ytterligere mål på sentral og perifer hemodynamikk vil inkludere ultralydbaserte målinger av hjerteslagvolum, carotisblodstrøm og halspulsårens etterlevelse. Kontinuerlige analoge målinger av elektrokardiogrammet, sentralt venetrykk, blodtrykk, endetidal karbondioksid og elektromyografi (quadriceps) vil bli overvåket under treningen og lagret online for påfølgende analyse av hjerte- og respirasjonsfrekvensvariabilitet, blodtrykkvariabilitet og barorefleksfølsomhet. Vi vil også registrere lengden på ICU-opphold, dødelighet på sykehus og kostnader for sykehushelsetjenester. Lengde på ICU og sykehusopphold vil bli brukt som surrogater for sykehuskostnader. Fysioterapitid vil også bli registrert for hver pasient (tid på intervensjonen og total tid med hver påmeldt pasient). Energibehov vil bli vurdert ved metabolske målinger; nitrogenbalanse og serum prealbumin vil bli målt for å overvåke ernæringsstatus.

Det mekanistiske grunnlaget for den observerte hemodynamikken under og etter passiv beintrening vil bli utforsket ved hjelp av en omfattende translasjonsmodell som inkluderer 1) venøs blodanalyse, 2) in vitro human-avledede cellekulturmodeller og 3) in vivo skjelettmuskelmålinger av kapillær. blodstrøm. Dette panelet vil bli evaluert på dag 0, 7 og 28.

1. Venøs blodanalyse: Pasientens inflammatoriske profiler vil bli bestemt ved å analysere lagrede plasmaprøver for inflammatoriske biomarkører og inflammatorisk-induserende virkninger. Vi vil måle en tidligere etablert liste over 20+ inflammatoriske biomarkører forhøyet i sepsis, inkludert cytokiner, kjemokiner, matrisemetalloproteinaser, kollagennedbrytningsprodukter, nevrotrofiner og stresshormoner (kortisol). Den medfødte immunresponsen vil også bli evaluert. HIF1alpha, en underenhet av transkripsjonsfaktoren HIF1, er en nøkkelregulator for den medfødte immunresponsen på betennelse. Trening resulterer i økt fritt DNA i plasma som fører til indusert HIF1alfa-ekspresjon. Dermed er HIF1alpha en potensiell kandidat til å orkestrere genuttrykksendringer som initierer tilpasninger av den medfødte immunresponsen etter trening. HIF-1alfa, nedstrøms målgener og plasmafrie DNA-nivåer i blodprøver vil bli målt for å bestemme effekten av trening på den medfødte immunresponsen under sepsis.
2. In vitro cellekultur: Humant plasma vil bli påført humant avledede endotelceller som representerer forskjellige vaskulære senger (f.eks. cerebral og dermal mikrovaskulatur, og store blodkar som aorta og vener) for å vurdere inflammatorisk potensial: målbare mål inkluderer reaktive oksygenarter, nitrogenoksid, NF-kB, MAP-kinaser, leukocyttadhesjonsanalyser og permeabilitet. Plasma vil også bli brukt på erytrocytter for å bestemme inflammatorisk-induserte endringer i morfologi, en analyse som er avgjørende for å forstå oksygenbærende kapasitet.
3. In vivo kapillær blodstrøm: Forekomsten av muskelhypoperfusjon og økt vaskulær permeabilitet vil bli vurdert ved hjelp av en egenutviklet nær-infrarød spektroskopi (NIRS) metode som overvåker opptaket av et lysabsorberende fargestoff i muskelen. Fargestoffet, indocyaningrønt (ICG), har blitt brukt klinisk i over 30 år og har høy sikkerhetsrekord. Muskelperfusjon og vaskulær permeabilitet bestemmes ved å bruke en matematisk modell for å karakterisere dynamikken i ICG-fordelingen i muskler etter en intravenøs injeksjon. Denne tilnærmingen er analog med kontrastforsterkede avbildningsmetoder (CT og MR), men med fordelen at portabiliteten til NIRS muliggjør målinger ved sengekanten.