Função mitocondrial das células imunes na sepse (MitoSepsis)

Fundo

Evidências sugerem que a sepse e o choque séptico prejudicam gravemente as mitocôndrias e que a disfunção mitocondrial resultante está relacionada à gravidade e ao resultado da disfunção orgânica resultante. Na sepse, anormalidades mitocondriais - bioquímicas e ultraestruturais - foram reconhecidas em vários órgãos, incluindo fígado, rins, tecido muscular esquelético e cardíaco e células sanguíneas. Uma revisão sistemática sobre a função mitocondrial avaliada como consumo de oxigênio, estado 3 e estado 4 de respiração, atividade de enzimas respiratórias ou níveis de ATP tecidual e taxas de renovação mostrou função diminuída especialmente em modelos de sepse com duração superior a 16h. Níveis reduzidos de glutationa reduzida, um importante antioxidante intra-mitocondrial, em combinação com o aumento da geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) e espécies reativas de nitrogênio (RNS) inibem a fosforilação oxidativa e a geração de ATP. Esse desarranjo intrínseco adquirido no metabolismo energético celular contribui para a redução das atividades dos complexos enzimáticos da cadeia de transporte de elétrons mitocondriais e para a biossíntese de ATP prejudicada e contribui para a disfunção orgânica na sepse.

As células imunes circulantes desempenham um papel importante na fisiopatologia da sepse. A estimulação do sistema imunológico altera os requisitos de energia das células imunes; a regulação negativa da atividade das células imunes tem sido associada à sepse prolongada. A ativação das células imunes exige um aumento nos requisitos de energia, portanto, uma produção reduzida de ATP devido à função mitocondrial prejudicada pode ser um fator na modulação da resposta imune na sepse. Alterações na função mitocondrial e falha energética têm sido relatadas em células mononucleares do sangue periférico e parecem estar associadas à modulação da resposta imune à sepse. Macrófagos incubados com endotoxina/interferon-γ apresentam diminuição do consumo de oxigênio e inibição do complexo I mitocondrial. Diferentes mecanismos para alteração da função mitocondrial nessas células têm sido propostos, incluindo aumento na produção de NO e nitração de proteínas mitocondriais [14], elevação de IL-10 [15] ou níveis de prostaglandinas. Em neutrófilos humanos, a função mitocondrial intacta desempenha um papel importante na quimiotaxia e fagocitose, o comprometimento desses mecanismos leva a uma diminuição da capacidade de defesa aos desafios microbianos.

O HIF-1α é um fator de transcrição que atua como um fator regulatório chave na evolução da homeostase do oxigênio. Sob condições normóxicas, o HIF-1α é continuamente sintetizado e degradado após hidroxilação por dioxigenases que utilizam oxigênio, Fe e α-cetoglutarato como substratos. Durante a hipóxia, a baixa disponibilidade de oxigênio limita a reação; O HIF-1α não é mais degradado e rapidamente se acumula e desencadeia a transcrição de genes envolvidos na homeostase do oxigênio, como enzimas glicolíticas, transportadores de glicose, fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e eritropoietina. Sob condições hipóxicas, o HIF medeia também uma diminuição nos níveis de mRNA das proteínas da cadeia respiratória, preparando a célula para produzir ATP principalmente a partir da glicólise e não da fosforilação oxidativa, otimizando assim a energia celular e a homeostase para sobrevivência e função durante a hipóxia.

Relatórios recentes publicados relacionaram a inflamação e a estimulação de endotoxinas à ativação do HIF-1α. O HIF-1α demonstrou ser regulado positivamente e estabilizado em macrófagos e monócitos tratados com LPS em condições normóxicas. Os níveis de HIF-1α mostraram-se diminuídos em macrófagos deficientes em TLR4 após estimulação com LPS, sugerindo que a estimulação com LPS de HIF-1α é mediada por TLR4.

Os dados sobre a função mitocondrial das células imunológicas humanas na sepse grave são limitados e a correlação potencial dos requisitos e produção de energia mitocondrial e a gravidade da condição e resultado do paciente não estão bem estabelecidos. A reação imunológica no contexto de sepse grave e choque séptico consiste em um sistema interdependente e altamente complexo que envolve diferentes tipos de células imunes e citocinas pró e anti-inflamatórias envolvidas em um processo dependente do tempo. Estudos in vitro simples avaliando a função mitocondrial de um único tipo de células imunes e citocinas únicas em apenas um ponto no tempo durante o curso do processo séptico podem não ser um modelo apropriado para espelhar as complexas interações do sistema imunológico. Medições seriadas da função mitocondrial de diferentes células-chave e citocinas pró e anti-inflamatórias específicas e marcadores de apoptose paralelamente a outros marcadores clínicos e laboratoriais de sepse podem oferecer uma avaliação e compreensão mais aprofundadas desse padrão deletério da doença.

Objetivo

O objetivo do projeto é investigar de forma abrangente as alterações na função mitocondrial e na morfologia das células imunes em pacientes com sepse grave e choque séptico. Pretendemos avaliar alterações na função mitocondrial de monócitos, células B e células T CD4+ em correlação com os níveis de várias citocinas e com parâmetros clínicos e laboratoriais clássicos de gravidade da sepse e evolução.

Métodos

Um total de 30 pacientes internados na unidade de terapia intensiva (UTI) de um hospital terciário devido a sepse grave ou choque séptico serão incluídos no estudo após obtenção do consentimento informado por escrito do paciente ou de seus familiares. São excluídos pacientes com qualquer tipo de doença infecciosa crônica, inflamatória ou autoimune, após transplantes ou em uso de imunossupressores.

Controles: 30 voluntários saudáveis ​​A avaliação da função mitocondrial de monócitos/granulócitos será realizada pela medição da atividade do complexo mitocondrial usando um protocolo de titulação padrão para medir a ativação do complexo I a IV. Para dosagem dos níveis séricos de IL-1, IL-6, IL-10 e TNF serão utilizados kits comerciais padrão.