Riktad träningsintervention för att minska sjuklighet och dödlighet i sepsis (TERMS)

Deltagarna kommer att utföra ett passivt träningstest inom 48 timmar efter uppkomsten av svår sepsis. Patienterna kommer sedan att utföra 30-60 min liggande passiv cykel ergometristräning 5 dagar/vecka. Detaljer om frekvens och varaktighet för varje träningspass kommer att registreras tillsammans med mått på hjärtfrekvens, hemoglobin syremättnad och blodtryck.

Träningstesten kommer att bestå av baslinje, 30 minuters passiv bencykelergometri på rygg och en efterföljande 60 minuters återhämtningsperiod. Arteriella och venösa blodprover som erhålls under de tre protokollfaserna kommer att analyseras för metabola faktorer (blodgaser, syrehalt, pH, laktat, glukos). På dag 0, 1 och 7 överförs ett extra blodrör omedelbart på is till Translational Research Center Biohazard Level 2 Laboratory för bearbetning och alikvotering med användning av ett standardförfarande. Plasma kommer att lagras vid -80C och tinas omedelbart före användning i biokemiska analyser eller in vitro-experiment.

Analysen kommer att inkludera nivåer av inflammatoriska mediatorer, blodkärlspermeabilitet i benmuskeln och benmuskelperfusion enligt beskrivningen nedan. Ytterligare mått på central och perifer hemodynamik kommer att inkludera ultraljudsbaserade mått på hjärtslagvolym, halsblodflöde och följsamhet i halspulsådern. Kontinuerliga analoga mätningar av elektrokardiogrammet, centralt venöst tryck, blodtryck, koldioxid i slutet av tidvatten och elektromyografi (quadriceps) kommer att övervakas under träningen och lagras online för efterföljande analys av hjärt- och andningsfrekvensvariabilitet, blodtrycksvariabilitet och baroreflexkänslighet. Vi kommer också att registrera längden på ICU-vistelse, dödlighet på sjukhus och kostnader för sjukhusvård. Längden på ICU och sjukhusvistelse kommer att användas som surrogat för sjukhuskostnader. Sjukgymnastiktid kommer också att registreras för varje patient (tid på interventionen och total tid med varje inskriven patient). Energibehov kommer att bedömas genom metaboliska mätningar; kvävebalans och serumprealbumin kommer att mätas för att övervaka näringsstatus.

Den mekanistiska grunden för den observerade hemodynamiken under och efter passiv benträning kommer att undersökas med hjälp av en omfattande translationsmodell som inkluderar 1) venös blodanalys, 2) in vitro cellodlingsmodeller härrörande från människa och 3) in vivo skelettmuskelmätningar av kapillärer blodflöde. Denna panel kommer att utvärderas dag 0, 7 och 28.

1. Venblodanalys: Patientinflammatoriska profiler kommer att bestämmas genom att analysera lagrade plasmaprover för inflammatoriska biomarkörer och inflammatoriska inducerande effekter. Vi kommer att mäta en tidigare etablerad lista över 20+ inflammatoriska biomarkörer förhöjda vid sepsis, inklusive cytokiner, kemokiner, matrismetalloproteinaser, kollagennedbrytningsprodukter, neurotrofiner och stresshormoner (kortisol). Det medfödda immunsvaret kommer också att utvärderas. HIF1alpha, en subenhet av transkriptionsfaktorn HIF1, är en nyckelregulator för det medfödda immunsvaret mot inflammation. Träning resulterar i ökat fritt DNA i plasman vilket leder till inducerat HIF1alfa-uttryck. Således är HIF1alpha en potentiell kandidat för att orkestrera genuttrycksförändringar som initierar anpassningar av det medfödda immunsvaret efter träning. HIF-1alfa, nedströms målgener och plasmafria DNA-nivåer i blodprover kommer att mätas för att bestämma effekterna av träning på det medfödda immunsvaret under sepsis.
2. In vitro cellodling: Human plasma kommer att appliceras på humant härledda endotelceller som representerar olika vaskulära bäddar (t.ex. cerebral och dermal mikrovaskulatur och stora blodkärl såsom aorta och vener) för att bedöma inflammatorisk potential: mätbara mål inkluderar reaktiva syrearter, kväveoxid, NF-kB, MAP-kinaser, leukocytadhesionsanalyser och permeabilitet. Plasma kommer också att appliceras på erytrocyter för att bestämma inflammatorisk-inducerade förändringar i morfologi, en analys som är avgörande för att förstå syrebärande förmåga.
3. In vivo kapillärt blodflöde: Förekomsten av muskelhypoperfusion och ökad vaskulär permeabilitet kommer att bedömas med hjälp av en egenutvecklad nära-infraröd spektroskopi (NIRS) metod som övervakar upptaget av ett ljusabsorberande färgämne i muskeln. Färgämnet, indocyaningrönt (ICG), har använts kliniskt i över 30 år och har ett högt säkerhetsresultat. Muskelperfusion och vaskulär permeabilitet bestäms med hjälp av en matematisk modell för att karakterisera dynamiken i ICG-fördelningen i muskler efter en intravenös injektion. Detta tillvägagångssätt är analogt med kontrastförstärkta avbildningsmetoder (CT och MRI), men med fördelen att portabiliteten av NIRS möjliggör mätningar vid sängkanten.