Ukierunkowana interwencja ćwiczeń w celu zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności w sepsie (TERMS)

Uczestnicy wykonają wstępną bierną próbę wysiłkową w ciągu 48 godzin od wystąpienia ciężkiej sepsy. Następnie pacjenci wykonują 30-60 min ćwiczenia ergometrii biernej w pozycji leżącej 5 dni w tygodniu. Szczegóły dotyczące częstotliwości i czasu trwania każdej sesji treningowej będą rejestrowane wraz z pomiarami tętna, wysycenia hemoglobiny tlenem i ciśnienia krwi.

Testy wysiłkowe będą składać się z linii podstawowej, 30-minutowej ergometrii biernej nóg w pozycji leżącej i następującego po niej 60-minutowego okresu regeneracji. Próbki krwi tętniczej i żylnej uzyskane podczas trzech faz protokołu zostaną przeanalizowane pod kątem czynników metabolicznych (gazy krwi, zawartość tlenu, pH, mleczan, glukoza). W dniach 0, 1 i 7 dodatkowa probówka z krwią jest natychmiast przenoszona na lód do laboratorium poziomu 2 zagrożenia biologicznego Centrum Badań Translacyjnych w celu przetworzenia i podzielenia na porcje przy użyciu standardowej procedury operacyjnej. Osocze będzie przechowywane w temperaturze -80C i rozmrażane bezpośrednio przed użyciem w analizach biochemicznych lub doświadczeniach in vitro.

Analiza będzie obejmować poziomy mediatorów stanu zapalnego, przepuszczalność naczyń krwionośnych w mięśniach nóg i perfuzję mięśni nóg, jak opisano poniżej. Dodatkowe pomiary hemodynamiki centralnej i obwodowej będą obejmowały ultrasonograficzne pomiary objętości wyrzutowej serca, przepływu krwi w tętnicy szyjnej i podatności tętnicy szyjnej. Ciągłe analogowe pomiary elektrokardiogramu, ośrodkowego ciśnienia żylnego, ciśnienia krwi, końcowo-wydechowego dwutlenku węgla i elektromiografii (mięśnia czworogłowego) będą monitorowane podczas ćwiczenia i przechowywane online w celu późniejszej analizy zmienności rytmu serca i oddechu, zmienności ciśnienia krwi i wrażliwości baroreceptorów. Będziemy również rejestrować długość pobytu na OIT, śmiertelność wewnątrzszpitalną i koszty opieki zdrowotnej w szpitalu. Długość pobytu na OIOM-ie i w szpitalu zostanie wykorzystana jako substytut kosztów szpitala. Czas fizjoterapii będzie również rejestrowany dla każdego pacjenta (czas na interwencji i całkowity czas z każdym zarejestrowanym pacjentem). Zapotrzebowanie na energię zostanie ocenione na podstawie pomiarów metabolicznych; bilans azotowy i prealbumina w surowicy zostaną zmierzone w celu monitorowania stanu odżywienia.

Mechanistyczne podstawy obserwowanej hemodynamiki podczas i po biernym ćwiczeniu nóg zostaną zbadane przy użyciu kompleksowego modelu translacyjnego, który obejmuje 1) analizę krwi żylnej, 2) modele hodowli komórek ludzkich in vitro oraz 3) pomiary mięśni szkieletowych in vivo naczyń włosowatych przepływ krwi. Ten panel zostanie oceniony w dniach 0, 7 i 28.

1. Analiza krwi żylnej: Profile stanów zapalnych pacjentów zostaną określone przez zbadanie przechowywanych próbek osocza pod kątem biomarkerów stanu zapalnego i działań indukujących stan zapalny. Zmierzymy ustaloną wcześniej listę ponad 20 biomarkerów zapalnych podwyższonych w sepsie, w tym cytokin, chemokin, metaloproteinaz macierzy, produktów rozpadu kolagenu, neurotrofin i hormonów stresu (kortyzol). Oceniona zostanie również wrodzona odpowiedź immunologiczna. HIF1alfa, podjednostka czynnika transkrypcyjnego HIF1, jest kluczowym regulatorem wrodzonej odpowiedzi immunologicznej na stan zapalny. Ćwiczenia powodują zwiększenie ilości wolnego DNA w osoczu, co prowadzi do indukowanej ekspresji HIF1alfa. Zatem HIF1alfa jest potencjalnym kandydatem do zaaranżowania zmian w ekspresji genów, które inicjują adaptacje wrodzonej odpowiedzi immunologicznej po wysiłku. W próbkach krwi zostaną zmierzone poziomy HIF-1alfa, dalszych genów docelowych i wolnego DNA w osoczu, aby określić wpływ ćwiczeń na wrodzoną odpowiedź immunologiczną podczas sepsy.
2. Hodowla komórkowa in vitro: Ludzkie osocze zostanie naniesione na pochodzące od człowieka komórki śródbłonka reprezentujące różne łożyska naczyniowe (np. mikrokrążenia mózgowego i skórnego oraz dużych naczyń krwionośnych, takich jak aorta i żyły) w celu oceny potencjału zapalnego: mierzalne cele obejmują reaktywne formy tlenu, tlenek azotu, NF-kB, kinazy MAP, testy adhezji leukocytów i przepuszczalność. Osocze zostanie również zastosowane do erytrocytów w celu określenia zmian morfologicznych wywołanych stanem zapalnym, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zdolności przenoszenia tlenu.
3. Przepływ krwi w naczyniach włosowatych in vivo: Występowanie hipoperfuzji mięśni i zwiększonej przepuszczalności naczyń będzie oceniane za pomocą opracowanej przez nas metody spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS), która monitoruje wychwyt absorbującego światło barwnika w mięśniach. Barwnik, zieleń indocyjaninowa (ICG), jest stosowany klinicznie od ponad 30 lat i ma wysoki poziom bezpieczeństwa. Perfuzję mięśniową i przepuszczalność naczyń określa się za pomocą modelu matematycznego w celu scharakteryzowania dynamiki dystrybucji ICG w mięśniu po wstrzyknięciu dożylnym. To podejście jest analogiczne do metod obrazowania ze wzmocnieniem kontrastowym (CT i MRI), ale ma tę zaletę, że przenośność NIRS umożliwia pomiary przyłóżkowe.