Biomarkers in acute respiratory failure

Acute respiratory failure (ARF) is the most common type of organ failure leading to the need for intensive care. It is often secondary to acute lung injury (ALI) and its more severe form, acute respiratory distress syndrome (ARDS). ARF, and especially ALI and ARDS, cause increased morbidity, and mortality rates remain high (up to 40%). These disorders are characterised by inflammatory reaction and tissue damage. In some cases, inflammation continues and leads to an overwhelming repair process with ongoing fibrosis, accompanied by organ dysfunction and eventually a loss of function. Measuring the magnitude of the inflammation, and the repair process, would theoretically offer information concerning outcome. Early identification of patients whose disease process is likely to proceed unfavourably, would help clinicians to optimise their treatment. The aim of this study was to evaluate the epidemiology of ARF, its treatment, and outcome in Finland, with special interest in biomarkers, and their value in the prediction of mortality. Altogether, 958 adult patients treated with ventilatory support were prospectively included in this study during an eight week period in 2007 in 25 intensive care units. Plasma aminoterminal pro-brain natriuretic peptide (NT-pro-BNP) was assessed in 602 patients, and plasma cell-free DNA in 580 patients, to evaluate their prognostic value in ARF. Markers of collagen metabolism were studied in longitudinal serum samples in 68 patients in order to evaluate their evolution in ARF and the association to multiple organ dysfunction (MOD). Ventilatory support was used in 39% of all ICU patients. The estimated incidence of ARF was 149.5/100 000 per year. Median tidal volumes used were higher than recommended. Overall mortality at 90 days was 31%. Plasma NT-pro-BNP and cell-free DNA were highly increased in the majority of patients. Both markers were independent predictors of 90-day mortality, but their discriminative power was at most moderate when used separately. The mortality was highest in those patients, in whom both biomarkers were over their separate cut-off values. Thus, combined use of these biomarkers may increase their clinical value in the mortality prediction. The markers of collagen metabolism changed significantly over time in surviving patients. None of these markers did associate with MOD in these patients.Akuutti hengitysvajaus on yleisin tehohoitoon johtava elinhäiriö ja se lisää sairastavuutta ja kuolleisuutta (jopa 40%). Akuuttiin hengitysvajaukseen johtaa usein akuutti keuhkovaurio, jonka tyypillisiä piirteitä ovat tulehdusreaktio ja kudosvaurio. Joskus voimakas tulehdusreaktio johtaa jatkuvaan arpeuttavaan prosessiin ja pahimmassa tapauksessa vaikeaan keuhkojen toiminnanvajaukseen sekä monielinhäiriöön. Tulehdusreaktion sekä siihen liittyvän arpeuttavan prosessin voimakkuutta mittaamalla voitaisiin mahdollisesti tunnistaa ne potilaat, joiden sairaus etenee epätoivotusti. Tämä auttaisi hoidon ja voimavarojen oikeassa kohdentamisessa. Tämän etenevästi toteutetun kohorttitutkimuksen tarkoituksena oli tutkia akuutin hengitysvajauksen yleisyyttä, hoitoa ja ennustetta Suomessa, sekä erityisesti selvittää biologisten merkkiaineiden ennustearvoa. Akuutin hengitysvajauksen ilmaantuvuus oli 149.5/100 000 asukasta vuodessa. Hengityslaitehoitoa tarvitsi 39% kaikista teho-osastoilla hoidetuista potilaista. Näiden potilaiden kuolleisuus 90 päivän kohdalla oli 31%. Hengityslaitehoidossa käytetyt kertahengitystilavuudet olivat suositeltuja suurempia. Sekä plasman B-tyypin N-terminaalinen natriureettinen propeptidi (NT-pro-BNP) että plasman vapaa DNA olivat voimakkaasti koholla suurella osalla potilaista. Molemmat merkkiaineet ennustivat itsenäisesti kuolleisuutta 90 päivän kohdalla, mutta erillisinä mittareina kummankin tilastollinen erottelukyky oli enintään kohtalainen. Kun merkkiaineiden tulokset yhdistettiin, kuolleisuus oli selvästi korkein niillä potilailla, joilla kumpikin merkkiaine oli korkea. Kollageeniaineenvaihdunnan merkkiaineissa tapahtui ajan mittaan merkittävää vaihtelua niillä potilailla, jotka olivat elossa 3 viikon kohdalla. Millään kollageeniaineenvaihdunnan merkkiaineella ei ollut yhteyttä monielinhäiriöön tässä potilasryhmässä