Biomarkeri de diagnostic în sepsis

Introducere

Sepsisul a fost recent redefinit drept disfuncţie de organ ameninţătoare de viaţă din cauza alterării răspunsului organismului la infecţie⁽¹⁾. Este una din principalele cauze de deces în secţiile de terapie intensivă în întreaga lume. În SUA se înregistrează aproximativ 200.000 de decese prin sepsis pe an⁽²⁾, fiind una din principalele 10 cauze de deces intraspitalicesc. Rata medie de mortalitate la pacienţii cu sepsis este de 33,2%⁽¹⁾, iar la pacienţii cu şoc septic şi complicaţiile acestuia, rata mortalităţii depăşeşte 60%⁽³⁾, în pofida progreselor terapeutice din ultimele decenii. Din cauza ratei de mortalitate ridicate, a incidenţei crescute a disfuncţiei de organ şi a costurilor de spitalizare mari, detecţia precoce a sepsisului este necesară şi benefică, permiţând iniţierea rapidă a unui tratament agresiv, de preferat în primele 6 ore de la diagnostic⁽⁴⁾.

Markeri de diagnostic în sepsis

Diagnosticul sepsisului este adesea destul de dificil şi reprezintă o provocare în secţiile de terapie intensivă, hemoculturile fiind încă standardul de aur de diagnostic. Acestea temporizează însă diagnosticul pentru 2-3 zile, fiind frecvent negative sau neconcludente din cauza gradului de contaminare.

Pentru aprecierea severităţii şi a evoluţiei spre deces prin sepsis se folosesc scoruri clinice de severitate şi markeri serologici. Biomarkerii serici pot creşte acurateţea metodelor de diagnostic şi sunt utili în monitorizarea evoluţiei pacienţilor cu sepsis. Cu toate acestea, nu a fost identificat un marker standard sau o combinaţie de markeri care să fie universal acceptate ca metodă de diagnostic precoce a sepsisului⁽⁴⁾.

În mod curent, markerii inflamatori sunt utilizaţi ca factori predictivi ai mortalităţii şi morbidităţii la cazurile de sepsis. De asemenea, nivelurile serice crescute de acid lactic, de exemplu, sunt corelate cu o rată de mortalitate mai mare decât la pacienţii cu niveluri serice scăzute. Cu toate că aceşti markeri sunt destul de eficienţi în aprecierea severităţii bolii şi a riscului de deces prin sepsis, ei nu sunt folosiţi ca factori predictivi ai sepsisului înainte de apariţia simptomatologiei⁽⁴⁾.

Un biomarker ideal care să poată fi folosit în urgenţă trebuie să aibă o bună acurateţe, reproductibilitate şi valoare predictivă (diagnostic), să poată detecta pacienţii cu risc pentru complicaţii (prognostic), să aibă specificitate şi sensibilitate crescute, să permită diferenţierea între etiologia infecţioasă şi cea neinfecţioasă, precum şi aprecierea eficacităţii terapiei şi să fie accesibil (preţ mic)⁽⁵⁾. Metodele de diagnostic de rutină sunt foarte utile în practica medicală, dar nu prezintă sensibilitate şi specificitate destul de ridicate. În ultimii ani s-au efectuat studii pe diverşi produşi de metabolism, acizi nucleici şi proteine pentru a stabili utilitatea acestora ca biomarkeri cu specificitate şi sensibilitate cu valori de peste 75%. Printre cei mai utilizaţi markeri serologici se numără proteina C reactivă (CRP), procalcitonina (PCT) şi adenozin-deaminaza (ADA)⁽⁶⁾.

CRP serică şi procalcitonina serică sunt doi dintre markerii intens studiaţi şi citaţi în literatura de specialitate pentru aceste indicaţii şi sunt utilizaţi la scară largă. Creşterea ambilor markeri a fost inclusă în definiţia sepsisului în 2003, dar s-a constatat că ei prezintă limitări în diferenţierea sepsisului de alte condiţii inflamatorii sau în aprecierea prognosticului. Ulterior, ghidurile clinice privind tratamentul sepsisului sever şi al şocului septic au inclus nivelul lactatului pentru a ghida terapia, monitorizarea acidului lactic la pacienţii cu risc devenind un standard în practica medicală. Dată fiind complexitatea răspunsului la sepsis, este puţin probabil ca doar un singur marker ideal să fie găsit⁽⁷⁾.

Proteina C reactivă (CRP), denumită după capacitatea de a precipita polizaharidul C din structura Streptococcus pneumoniae, a fost prima proteină de fază acută descrisă în literatura de specialitate şi este un marker pentru inflamaţia sistemică şi distrucţia tisulară. CRP este sintetizată în cea mai mare cantitate de către hepatocite, dar şi de celulele musculare netede, macrofage, celule endoteliale, limfocite şi adipocite. Sinteza hepatică este controlată de interleukina-6 (IL-6). Proteina C reactivă prezintă niveluri serice crescute în infecţii, dar şi în boli neinfecţioase, cum ar fi boli autoimune, boli reumatice, sindroame coronariene acute, tumori maligne, precum şi după traume sau intervenţii chirurgicale⁽⁸⁾.

Sensibilitatea CRP ca un criteriu de diagnostic pentru infecţiile acute a fost raportată cu valori cuprinse între 30% şi 97,2%, iar specificitatea, cu valori cuprinse între 75% şi 100%⁽⁹⁾.

Deoarece nivelurile serice ale CRP cresc semnificativ în inflamaţia acută, acest biomarker a fost folosit mulţi ani pentru a indica prezenţa unui proces inflamator ori infecţios important, mai ales în pediatrie, fiind utilizat frecvent şi în diagnosticul precoce al sepsisului la nou-născuţi⁽⁷⁾.

Principalele dezavantaje ale CRP sunt: lipsa de specificitate în diagnosticul infecţiilor bacteriene⁽⁴⁾, sensibilitatea redusă, precum şi faptul că nu permite diferenţierea între sepsis şi răspunsul inflamator sistemic (SIRS) de etiologie neinfecţioasă. De altfel, având o specificitate ridicată, dar sensibilitate scăzută, CRP este utilizată pentru valoarea sa predictivă negativă⁽⁵⁾.

Procalcitonina (PCT) este un prohormon al calci­to­ninei, secretat de celulele parenchimale, inclusiv de ce­lu­le­le hepatice, renale, adipocite şi celulele mus­cu­lare, ca răspuns la endotoxine sau la mediatorii se­cre­taţi în infecţiile bacteriene (Il-1ß, TNF şi IL-6). Pro­cal­citonina este utilizată ca biomarker pentru diag­nos­ticul infecţiilor bacteriene, precum sepsisul şi şocul septic, şi se corelează cu gradul de extindere şi severitate al acestora⁽¹⁰⁾. Nivelurile serice crescute au fost asociate cu o rată de mortalitate crescută şi core­la­te cu diferite scoruri clinice de severitate: SOFA, APACHE şi SAPS⁽⁷⁾.

Creşterea rapidă şi susţinută a nivelurilor serice ale procalcitoninei în cazul infecţiilor face din aceasta un biomarker ideal de diagnostic şi monitorizare. Procalcitonina creşte în primele 2-4 ore de la infecţie şi atinge un peak în 6-8 ore, fiind cunoscut faptul că poate creşte de 1000 de ori peste valoarea normală în condiţii de inflamaţie. Ca marker al infecţiei, studii curente au raportat o sensibilitate şi specificitate de 75-100%⁽⁹⁾.

Prezentând o dinamică paralelă cu evoluţia infecţiei, procalcitonina este utilă atât pentru diagnostic, cât şi pentru aprecierea eficacităţii antibioterapiei folosite şi a prognosticului: creşte prompt în primele ore de la stimularea infecţioasă şi scade semnificativ dacă infecţia este controlată de sistemul imunitar al gazdei sau de antibioterapie⁽¹¹⁾.

Procalcitonina este, de asemenea, utilă în diferenţierea infecţiilor bacteriene de cele virale, în care menţine niveluri serice reduse. O metaanaliză efectuată de Simon et al.⁽¹²⁾, care a inclus studii ce au evaluat rolul PCT şi CRP în diagnosticul infecţiilor bacteriene, a arătat că PCT are sensibilitate şi specificitate mai mari decât CRP în diferenţierea inflamaţiei de cauză infecţioasă de cea de cauză neinfecţioasă.

Creşterea nespecifică a nivelurilor serice ale PCT în absenţa unei infecţii bacteriene poate fi întâlnită în cadrul unei distrucţii celulare masive – traume severe sau postchirurgical – fapt care, asemeni proteinei C reactive, limitează acurateţea PCT în diferenţierea dintre sepsis şi SIRS de etiologie neinfecţioasă, conform unor studii metaanalitice^(13,14,15).

Noi biomarkeri serici

În ultimii ani s-au făcut numeroase studii pentru identificarea unor noi biomarkeri serici care să permită diagnosticarea precoce a sepsisului; dintre aceştia, unii par a fi de o reală utilitate.

Receptorul solubil de declanşare exprimat pe celulele mieloide-1 (sTREM-1) este un membru al superfamiliei de imunoglobuline, exprimat pe suprafaţa externă a neutrofilelor şi monocitelor, ambele celule fiind implicate în perpetuarea răspunsului imun precoce⁽⁴⁾. Expresia sa este mediată de expunerea la bacterii şi fungi. Forma solubilă a TREM-1 poate fi găsită în fluidele organismului, precum plasma, lichidul pleural, lichidul de lavaj bronhoalveolar, urină şi în lichidul cefalorahidian, şi poate fi dozată prin test ELISA⁽¹⁶⁾.

O metaanaliză bazată pe 11 studii (1795 de pacienţi incluşi) a identificat o specificitate de 80% şi o sensibilitate de 79%⁽¹⁷⁾.

sTREM-1 se corelează cu alţi markeri prognostici; astfel, când este combinat cu PCT, acurateţea diagnosticului creşte semnificativ. De asemenea, asocierea sTREM-1 + IL-6 conferă o bună acurateţe pentru diferenţierea nou-născutului infectat de cel neinfectat⁽¹⁸⁾.

Receptorul solubil al plasminogenului de tip urokinază (suPAR) este un nou marker pentru activarea imună. Receptorul activator al plasminogenului de tip urokinază (uPAR) este exprimat pe variate tipuri celulare şi participă la numeroase funcţii imunologice, precum migrarea, aderarea, angiogeneza, fibrinoliza şi proliferarea celulară. Pe durata stimulării inflamatorii, uPAR este clivat de pe suprafaţa celulelor de către proteaze pentru a crea forma solubilă a receptorului, suPAR, care poate fi detectată în urină, sânge şi lichid cefalorahidian prin metoda ELISA⁽¹⁹⁾.

Studiile au arătat că nivelurile serice ale suPAR sunt crescute semnificativ la pacienţii în stare critică, în special la pacienţii cu sepsis, în strânsă corelaţie cu biomarkerii inflamatori, cu funcţia organică şi cu scorurile clinice, fiind un bun marker pentru evaluarea severităţii bolii şi a riscului de mortalitate⁽²⁰⁾.

Proadrenomedulina – Pro-ADM. Adrenomedulina este un peptid cu rol imunomodulator, metabolic şi vasodilatator. Fragmentele de prehormon (Pro-ADM) sunt mult mai stabile decât peptidul complet, acestea putând fi măsurate prin metode automate. Fragmentul mijlociu al proadrenomedulinei (MR-pro-ADM) este cea mai stabilă parte din structura ADM şi a fost detectat în plasma pacienţilor cu şoc septic, consecinţă a degradării active a ADM⁽²¹⁾.

ADM poate contribui la diagnosticul sepsisului şi la monitorizarea evoluţiei acestuia. Într-un studiu prospectiv de tip observaţional, Suberviola et al.⁽²²⁾ au constatat că Pro-ADM are o valoare prognostică privind mortalitatea intraspitalicească mai mare decât PCT sau CRP. Un alt studiu, efectuat de Angeletti şi colab., a arătat că MR-proADM diferenţiază sepsisul de reacţia inflamatorie sistemică neinfecţioasă şi că măsurarea simultană a MR-proADM şi PCT la pacienţii cu sepsis creşte probabilitatea de diagnostic comparativ cu determinarea individuală a fiecărui marker⁽²³⁾.

Presepsina (sCD14-ST) este un fragment solubil ce rezultă din clivarea clusterului 14 de diferenţiere (CD14), sub acţiunea proteazelor din plasmă, în timpul procesului inflamator. CD14 este o glicoproteină exprimată pe membrana de suprafaţă a monocitelor şi a macrofagelor şi are rol de receptor pentru lipopolizaharidele bacteriene (LPS) şi pentru proteina de legare a LPS (LPB). La contactul cu agentul infecţios, CD14 are rol de moleculă de recunoaştere în răspunsul imun împotriva microorganismelor.

Presepsina este prezentă în foarte mici concentraţii în serul indivizilor sănătoşi şi creşte ca răspuns la infecţia bacteriană, în special în sepsis⁽²⁴⁾. Nivelul seric creşte la două ore după infecţie şi atinge maximul în 3 ore⁽²⁵⁾, ceea ce o face foarte utilă în diagnosticul precoce al sepsisului. Într-o metaanaliză efectuată de Wu et al.⁽²⁶⁾ s-a constatat că presepsina are o acurateţe diagnostică similară cu a PCT şi CRP, dar utilitatea sa creşte în combinaţie cu alţi biomarkeri.

Proteina de legare a heparinei (HBP) este sintetizată în neutrofile şi eliberată odată cu activarea lor. La sediul infecţiei, HBP este responsabilă de recrutarea şi activarea monocitelor şi a altor mediatori ai inflamaţiei, contribuind în mod direct la menţinerea şi progresia inflamaţiei⁽²⁷⁾.

HBP se corelează cu severitatea bolii: un nivel seric crescut se asociază cu un risc crescut de deces⁽²⁸⁾.

Într-un studiu prospectiv efectuat la 233 de pacienţi adulţi febrili suspectaţi de sepsis, nivelurile crescute ale HBP au contribuit la identificarea pacienţilor cu risc major de a dezvolta sepsis cu colaps circulator. HBP s-a dovedit a fi cel mai bun factor predictiv pentru sepsisul sever, depăşind procalcitonina, IL-6 şi acidul lactic, având o sensibilitate de 87,1%, o specificitate de 95,1%, o valoare predictivă pozitivă de 88,4% şi o valoare predictivă negativă de 94,5%⁽²⁹⁾.

Un alt studiu recent, orientat spre evaluarea rolului HBP în diagnosticul şi aprecierea prognosticului sepsisului în rândul populaţiei pediatrice, a identificat o sensibilitate şi specificitate a acestui marker de 98,31%, respectiv de 97,87%, confirmându-i utilitatea⁽²⁷⁾.

Citokinele proinflamatorii. Secreţia de multiple citokine se corelează cu severitatea şi mortalitatea cazurilor de sepsis şi indică faptul că procesul de inflamaţie necontrolată specifică sepsisului a început. Cele mai proeminente trei citokine asociate fazei precoce a inflamaţiei sunt IL-1ß, TNF-a şi IL-6, fiind factori predictivi ai mortalităţii.

Nivelul seric de IL-6 poate fi utilizat ca marker de diagnostic pentru un potenţial sepsis: creşterea de 10 ori sau mai mult faţă de valoarea bazală este considerată un indicator precoce de sepsis⁽³⁰⁾. Concentraţia serică a IL-6 creşte înaintea proteinei C reactive, iar dozarea concomitentă a IL-6 şi CRP oferă posibilitatea detecţiei sepsisului înainte ca declanşarea cascadei de citokine din faza precoce să declanşeze procesul inflamator care conduce la distrucţie tisulară şi afectare de organ⁽⁴⁾. Un studiu clinic recent a constatat că IL-6 are o bună valoare predictivă pozitivă înaintea apariţiei simptomatologiei⁽³⁾.

În urma a numeroase studii, un nou set de biomarkeri – numiţi şi „biomarkeri-santinelă” – a fost propus ca predictor precoce al sepsisului, înainte ca simptomatologia să se contureze: IL-6, PCT şi sTREM-1⁽⁴⁾. Cei trei biomarkeri sunt specifici pentru aspecte diferite ale procesului inflamator care conduce la sepsis: PCT este marker general de inflamaţie, dar nivelurile cele mai mari se înregistrează în sepsisul bacterian, sTREM-1 este eliberat de celulele mieloide, fiind specific procesului chemotactic implicat în lupta antibacteriană⁽³¹⁾, iar IL-6 este un marker al cascadei de citokine proinflamatorii. Creşterea valorilor serice ale celor trei confirmă faptul că nivelurile circulante ale moleculelor proinflamatorii indică nu numai un risc crescut de a se dezvolta un sepsis, dar şi faptul că procesul chemotactic antimicrobian a început deja, chiar dacă pacientul nu prezintă încă simptome de sepsis⁽⁴⁾.

Nu există studii în care toţi cei trei biomarkeri să fi fost măsuraţi împreună, dar dozarea asociată a câte doi dintre ei s-a dovedit utilă pentru predicţia şi/sau prognosticul sepsisului, deoarece, prin combinarea lor, se completează deficienţele individuale ale fiecăruia⁽⁴⁾. De asemenea, s-a constatat că asocierea PCT+CRP ca set standard de diagnostic este inferioară asocierii sTREM-1+IL-6 şi că eliminarea CRP creşte sensibilitatea şi specificitatea celorlalţi trei biomarkeri, deoarece exclude inflamaţiile de altă natură, cum ar fi boli cronice şi traume, detectate prin creşterea nespecifică a CRP⁽³²⁾.

Concluzii

Infecţiile bacteriene sistemice reprezintă o condiţie ameninţătoare de viaţă, cu o mortalitate crescută, diagnosticul acestora fiind adesea destul de dificil. Hemocultura rămâne standardul de aur de diagnostic în sepsis, dar identificarea unor biomarkeri cu valoare predictivă în depistarea precoce a sepsisului permite iniţierea rapidă şi agresivă a tratamentului, îmbunătăţind prognosticul. Noi biomarkeri sunt analizaţi în diferite scenarii clinice, însă niciunul dintre aceştia, dozat individual, nu a arătat specificitate şi sensibilitate suficientă pentru a prezice evoluţia către sepsis înainte de conturarea semnelor clinice. Dozarea combinată a cel puţin doi biomarkeri, mai ales din rândul celor trei „markeri-santinelă” (IL-6, PCT şi sTREM-1), creşte semnificativ acurateţea diagnosticului fazei precoce a sepsisului.

Conflicts of interests: The authors declare no conflict of interests.