Diagnostic and prognostic significance of hemostasis-related parameters and endothelial dysfunction biomarkers in sepsis

Uvod: Sepsa je jedan od vodećih uzroka smrtnosti u jedinicama intenzivnog lečenja i van njih uprkos implementaciji novih dijagnostičkih i terapijskih protokola širom sveta. Multiorganska disfunkcija (MODS), koja predstavlja najtežu formu nepovoljnog toka sepse, je u osnovi svojih patofizioloških dešavanja obeležena promenama, koje se dešavaju na nivou kapilara, pre svega u endotelu. Poremećaji koagulacije koji se javljaju kao posledica ovih promena u endotelu su prepoznati kao jedan od dijagnostičkih kriterijuma prema najnovijim smernicama za dijagnostiku i lečenje sepse, međutim njihov značaj u predviđanju toka i ishoda ovog oboljenja još uvek nije precizno definisan. Cilj istraživanja: Odrediti koncentraciju markera endotelne aktivacije, aktivacije koagulacije, aktivnost prirodnih inhibitora koagulacije i funkcionalnost fibrinolize kod obolelih od sepse u odnosu na njihove vrednosti u zdravoj populaciji. Ispitati mogućnost upotrebe markera endotelne disfunkcije i pokazatelja poremećaja mehanizma hemostaze za postavljanje dijagnoze sepse i predikciju pojave komplikacija. Ispitati mogućnost upotrebe markera endotelne disfunkcije i pokazatelja poremećaja mehanizma hemostaze za procenu ishoda kod obolelih od sepse. Materijal i metode: Istraživanje je sprovedeno analitičkom metodom u formi studije preseka, a obuhvatilo je pacijente lečene na Odeljenju anestezije i reanimacije Urgentnog centra Kliničkog centra Vojvodine i na Klinici za infektivne bolesti Kliničkog centra Vojvodine, u Novom Sadu. Istraživanje je sprovođeno tokom 2012. i 2013. godine u trajanju od dve godine. U studiju je bilo uključeno 180 ispitanika od kojih je 150 imalo postavljenu dijagnozu sepse,a 30 ispitanika su činili kontrolnu grupu su klinički i biohemijski zdravih ispitanika, dobrovoljni davaoci krvi. Ispitanici su kategorisani u četiri grupe u odnosu na kliničko stanje i laboratorijske nalaze unutar prvih 24 časa od prijema: bolesnici sa sepsom, teškom sepsom, septičkim šokom i multiorganskom disfunkcijom na prijemu. Nakon kategorizacije ispitanika, izračunati su APACHE II i SOFA numerički pokazatelji procene težine bolesti ispitanika. U roku 24 časa od trenutka postavljanja dijagnoze sepse, iz uzoraka krvi ispitanika, izvršene su predviđene laboratorijske analize u cilju praćenja endotelne aktivacije, aktivacije koagulacije i inhibicije antikoagulantnih mehanizama. U toku 48 časova od prijema, bolesnici koji nisu imali MODS na prijemu su intenzivno praćeni u cilju evidentiranja razvoja multiorganske disfunkcije, dok su bolesnici koji su imali MODS praćeni radi evidentiranja perzistiranja ili eventualne rezolucije MODS-a. Zdravstveno stanje bolesnika je praćeno tokom 28 dana od trenutka uključivanja u studiju i nakon tog perioda je evidentiran ishod lečenja u smislu preživljavanja ili smrtnog ishoda. Statistička analiza je izvršena pomoću statističkog paketa IBM SPSS 20 Statistics. Podaci su predstavljeni tabelarno i grafički, a statistička značajnost određivana je na nivou p< 0,05. Rezultati: Vrednosti bioloških markera endotelne aktivacije i aktivacije koagulacije su statistički značajno povišene kod obolelih od sepse u odnosu na njihove vrednosti u zdravoj populaciji, dok su vrednosti prirodnih inhibitora koagulacije statistički značajno snižene kod obolelih od sepse u odnosu na njihove vrednosti u zdravoj populaciji. Vrednosti APTT-a, PT-a, D-dimera, fibrinogena, prirodnih inhibitora koagulacije i markera endotelne aktivacije (endokan i vWF antigena i aktivnosti) imaju značajan i veoma visok dijagnostički potencijal. Vrednosti biomarkera endotelne disfunkcije i pokazatelja poremećaja hemostaznog mehanizma su značajni prediktori komplikacija kod bolesnika sa sepsom. APTT, PT, D-dimer, broj trombocita, vrednosti priorodnih inhibitora koagulacije, trombomodulina, endokana i ETP-a su jednako validni u inicijalnoj proceni toka kliničke slike sepse kao i prediktivni APACHE II i SOFA skorovi. Koncentracija trombomodulina, D-dimera, ETP-a i PC su dobri prediktori nastanka MODS-a u prvih 48 časova u toku sepse. Endokan, PT, APTT, koncentracija fibrinogena, prirodnih inhibitora koagulacije i vrednosti ETP-a su značajni u predikciji mortaliteta kod bolesnika sa sepsom. Zaključci: Ukoliko bi pokazatelji aktivacije endotela i mehanizma hemostaze bili inkorporirani u određeni sistem skorovanja u cilju procene težine bolesti u smislu ishoda kod bolesnika sa sepsom, to bi moglo doneti doprinos boljoj klasifikaciji bolesnika, te primeni pravovremene i adekvatne terapije u cilju postizanja pozitivnog ishoda kod bolesnika sa sepsom. Prilikom interpretacije pokazatelja inflamacije i koagulacije neophodno je steći uvid u celokupnu sliku pro-i antikoagulantnih dešavanja koja se odvijaju tokom sepse, odnosno adekvatno proceniti pravac toka disbalansa mehanizma hemostaze da bi se eventualnim terapijskim merama mogao postići pozitivan učinak.Introduction: Sepsis is one of the main causes of death in intensive care units and other hospital wards in spite of implementation of new sepsis treatment guidelines in everyday hospital practice worldwide. Changes that occur in the microvasculature, affecting primarily endothelial cell, are the basis of the pathophysiology of multiorgan dysfunction (MODS) in sepsis. Coagulation abnormalities which occur as a consequence of endothelial changes are recognized as diagnostic criteria for sepsis, but significance of these changes in the outcome prognosis and prediction of the course of sepsis is still not accurately defined. Aims: Evaluation of hemostasis related parameters and endothelial activation biomarkers values in patients with sepsis and healthy volunteers. Determination whether the levels of hemostasis-related parameters and biomarkers of endothelial activation have diagnostic significance and are they associated with MODS development and persistence in the first 48 hours of hospitalization and 28-day mortality in patients with sepsis. Material and methods: This is cross-sectional study conducted in 2012 and 2013 in the Department of Anesthesia and Reanimation at the Emergency Center of the Clinical Center of Vojvodina and in the Clinic of Infectious Disease at the Clinical Center of Vojvodina. 150 patients who fulfilled criteria for diagnosis of sepsis were included in the study. Patients were divided into 4 groups: sepsis, severe sepsis, septic shock and MODS. 30 healthy volunteers, blood donors were the control group. After the categorization of patients, during the first 24 hours of hospitalization, predictive APACHE II and SOFA scores were calculated. Hemostasis related parameters and endothelial activation biomarkers concentrations were determined within the first 24 hours of the onset of the disease. To assess the development of complication of the disease, patients were monitored for 48 hours for MODS development and persistence or resolution and for 28 days from the onset of sepsis for outcome assessment. Data were analyzed using SPSS 20.0 software and are presented in tables and graphs, statistical significance was set at p< 0,05. Results: Biomarkers of endothelial and coagulation activation are significantly higher in patients with sepsis in comparison to their values in healthy volunteers, while concentrations of natural anticoagulants are significantly lower in patients with sepsis than in healthy volunteers. APTT, PT, D-dimer, fibrinogen, natural anticoagulants and biomarkers od endothelial activation (endocan and vWF antigen and activity) have diagnostic significance in patients with sepsis. Hemostasis related parameters and endothelial activation biomarkers are good prognostic factors for complication development in patients with sepsis. APTT, PT, D-dimer, platelet count, natural anticoagulants, thrombomodulin, endocan and ETP are equally valuable in early prediction of sepsis development as APACHE II and SOFA scores. Thrombomodulin, D-dimer, ETP and PC are good predictors of MODS development during the first 48 hours from sepsis onset. Endocan, PT, APTT, fibrinogen concentration, values of natural anticoagulants and ETP values are significant in 28-day mortality prediction in patients with sepsis. Conclusion: A combination of markers of endothelial dysfunction with widely used ICU scores and organ failure assessment could contribute to an early recognition of complication development and consequent death in patients with sepsis. It is necessary to obtain the full insight in pro-and anticoagulant dynamic evaluation while interpreting coagulation and inflammation processes in sepsis development, in order to accurately lead early resuscitation therapy