Efeitos macrovasculares, microvasculares e interação leucócito-endotélio, na endotoxemia experimental após o uso de Dobutamina com e sem ressuscitação volêmica

Na sepse, o mecanismo desencadeador de morte é a disfunção múltipla de órgãos e sistemas. Com isso a microcirculação é considerada o motor na patogênese da sepse. A perfusão microcirculatória representa um dos principais objetivos para melhorar as taxas de sobrevida. Uma vez reconhecida a síndrome séptica, o protocolo clínico estabelece o uso de fluidoterapia com salina, de forma vigorosa na primeira hora e seguida de suporte inotrópico com Dobutamina. A partir daí foi levantada a hipótese das drogas β-agonistas serem relevantes na recuperação da microcirculação, antes mesmo de seu conhecido papel na recuperação do choque cardiogênico. Assim, estudar o papel da Dobutamina, um β-agonista, na resposta adrenérgica em situação de sepse se faz necessário e urgente e o entendimento de sua ação, associada à reposição volêmica, foi objeto deste estudo. Foram usados no presente estudo, 78 hamsters, induzida a endotoxemia com LPS (2mg/kg/de massa de peso corporal) e divididos em 9 grupos: controle (n=10), endotóxico(n=10), endotóxico tratados com Dobutamina na dose de 5 e 15 μg /kg/min (n=10), Isoproterenol(n=10), ressuscitação volêmica (n=10) e ressuscitação volêmica associada à Dobutamina 5 (n=10) e 15 μg/kg/min (n=4) e Isoproterenol (n=4). Foram comparados os resultados de recuperação da densidade capilar funcional ao longo do tempo entre os grupos, e obteve-se resultado estatisticamente significativo no grupo em que se usa Dobutamina de 5μg/kg/min associada à ressuscitação volêmica p< 0,05. Em conclusão este estudo mostra que o papel da ressuscitação volêmica é crucial na resposta da microcirculação para melhorar a densidade capilar funcional, que a velocidade da hemácia capilar tem relação direta com a melhora na perfusão tecidual e que a associação de recuperação volêmica com solução salina e Dobutamina na dose de 5 μg /kg /min melhora significativamente sua resposta e melhora a perfusão.

Avaliação das alterações macro-hemodinâmicas, microcirculatórias, gasométricas, metabólicas e inflamatórias secundárias à sedação com dexmedetomidina em um modelo experimental de endotoxemia em hamsters

Pela sua alta incidência, morbidade, mortalidade e custos ao sistema de saúde, a sepse se destaca entre as diversas indicações de internação em unidade de terapia intensiva (UTI). A disfunção da microcirculação tem papel central na gênese e manutenção da síndrome séptica, sendo um marco fisiopatológico desta síndrome. Pacientes críticos invariavelmente estão ansiosos, agitados, confusos, desconfortáveis e/ou com dor. Neste contexto, drogas sedativas são amplamente utilizadas na medicina intensiva. A dexmedetomidina, um agonista potente e altamente seletivo dos receptores alfa-2 adrenérgicos, vem conquistando espaço como o sedativo de escolha nas UTIs por seus efeitos de sedação consciente, redução da duração e incidência de delirium e preservação da ventilação espontânea. Apesar destas possíveis vantagens, a indicação de uso da dexmedetomidina na síndrome séptica ainda carece de conhecimentos sobre seus efeitos na microcirculação e perfusão orgânica. Com o intuito de caracterizar os efeitos microcirculatórios da dexmedetomidina em um modelo murino de endotoxemia que permite estudos in vivo da inflamação e disfunção da perfusão microvascular, hamsters Sírios dourados submetidos à endotoxemia induzida por administração intravenosa de lipopolissacarídeo de Escherichia coli (LPS, 1,0 mg.kg-1) foram sedados com dexmedetomidina (5,0 μg.kg.h-1). A microscopia intravital da preparação experimental (câmara dorsal) permitiu a realização de uma análise quantitativa das variáveis microvasculares e do rolamento e adesão de leucócitos à parede venular. Também foram analisados os parâmetros macro-hemodinâmicos e gasométricos (arterial e venoso portal), as concentrações de lactato arterial e venoso portal, a água pulmonar total e a sobrevivência do animal. Animais não-endotoxêmicos e/ou tratados com solução salina a 0,9% serviram como controles neste experimento. O LPS aumentou o rolamento e a adesão de leucócitos à parede venular, diminuiu a densidade capilar funcional e a velocidade das hemácias nos capilares e induziu acidose metabólica. O tratamento com dexmedetomidina atenuou significativamente estas respostas patológicas (p < 0,05). A frequência de pulso dos animais foi significativamente reduzida pela droga (p < 0,05). Outros resultados não foram tão expressivos (estatisticamente ou clinicamente). Estes resultados indicam que a utilização de dexmedetomidina produz um efeito protetor sobre a microcirculação da câmara dorsal de hamsters endotoxêmicos. Efeitos anti-inflamatórios da dexmedetomidina sobre os leucócitos e o endotélio poderiam melhorar a perfusão capilar e representar o mecanismo in vivo de ação da droga na microcirculação.

Acute endotoxemia inhibits microvascular nitric oxide-dependent vasodilation in humans.

Nitric oxide (NO) is crucial for the microvascular homeostasis, but its role played in the microvascular alterations during sepsis remains controversial. We investigated NO-dependent vasodilation in the skin microcirculation and plasma levels of asymmetric dimethylarginine (ADMA), a potent endogenous inhibitor of the NO synthases, in a human model of sepsis. In this double-blind, randomized, crossover study, microvascular NO-dependent (local thermal hyperemia) and NO-independent vasodilation (post-occlusive reactive hyperemia) assessed by laser Doppler imaging, plasma levels of ADMA, and l-arginine were measured in seven healthy obese volunteers, immediately before and 4 h after either a i.v. bolus injection of Escherichia coli endotoxin (LPS; 2 ng/kg) or normal saline (placebo) on two different visits at least 2 weeks apart. LPS caused the expected systemic effects, including increases in heart rate (+43%, P < 0.001), cardiac output (+16%, P < 0.01), and rectal temperature (+1.4°C, P < 0.001), without change in arterial blood pressure. LPS affected neither baseline skin blood flow nor post-occlusive reactive hyperemia but decreased the NO-dependent local thermal hyperemia response, l-arginine, and, to a lesser extent, ADMA plasma levels. The changes in NO-dependent vasodilation were not correlated with the corresponding changes in the plasma levels of ADMA, l-arginine, or the l-arginine/ADMA ratio. Our results show for the first time that experimental endotoxemia in humans causes a specific decrease in endothelial NO-dependent vasodilation in the microcirculation, which cannot be explained by a change in ADMA levels. Microvascular NO deficiency might be responsible for the heterogeneity of tissue perfusion observed in sepsis and could be a therapeutic target.

Monoclonal antibodies to murine lipopolysaccharide (LPS)-binding protein (LBP) protect mice from lethal endotoxemia by blocking either the binding of LPS to LBP or the presentation of LPS/LBP complexes to CD14.

Cellular responses to LPS, the major lipid component of the outer membrane of Gram-negative bacteria, are enhanced markedly by the LPS-binding protein (LBP), a plasma protein that transfers LPS to the cell surface CD14 present on cells of the myeloid lineage. LBP has been shown previously to potentiate the host response to LPS. However, experiments performed in mice with a disruption of the LBP gene have yielded discordant results. Whereas one study showed that LBP knockout mice were resistant to endotoxemia, another study did not confirm an important role for LBP in the response of mice challenged in vivo with low doses of LPS. Consequently, we generated rat mAbs to murine LBP to investigate further the contribution of LBP in experimental endotoxemia. Three classes of mAbs were obtained. Class 1 mAbs blocked the binding of LPS to LBP; class 2 mAbs blocked the binding of LPS/LBP complexes to CD14; class 3 mAbs bound LBP but did not suppress LBP activity. In vivo, class 1 and class 2 mAbs suppressed LPS-induced TNF production and protected mice from lethal endotoxemia. These results show that the neutralization of LBP accomplished by blocking either the binding of LPS to LBP or the binding of LPS/LBP complexes to CD14 protects the host from LPS-induced toxicity, confirming that LBP is a critical component of innate immunity.

Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance

Diabetes and obesity are two metabolic diseases characterized by insulin resistance and a low-grade inflammation Seeking an inflammatory factor causative of the onset of insulin resistance, obesity, and diabetes, we have identified bacterial lipopolysaccharide (LPS) as a triggering factor. We found that normal endotoxemia increased or decreased during the fed or fasted state, respectively, on a nutritional basis and that a 4-week high-fat diet chronically increased plasma LPS concentration two to three times, a threshold that we have defined as metabolic endotoxemia. Importantly, a high-fat diet increased the proportion of an LPS-containing microbiota in the gut. When metabolic endotoxemia was induced for 4 weeks in mice through continuous subcutaneous infusion of LPS, fasted glycemia and insulinemia and whole-body, liver, and adipose tissue weight gain were increased to a similar extent as in highfat-fed mice. In addition, adipose tissue F4/80-positive cells and markers of inflammation, and liver triglyceride content, were increased. Furthermore, liver, but not wholebody, insulin resistance was detected in LPS-infused mice. CD14 mutant mice resisted most of the LPS and high-fat diet-induced features of metabolic diseases. This new finding demonstrates that metabolic endotoxemia dysregulates the inflammatory tone and triggers body weight gain and diabetes. We conclude that the LPS/CD14 system sets the tone of insulin sensitivity and the onset of diabetes and obesity. Lowering plasma LPS concentration could be a potent strategy for the control of metabolic diseases.

Intestinal injury and endotoxemia in children undergoing surgery for congenital heart disease

RATIONALE: Children with congenital heart disease are at risk of gut barrier dysfunction and translocation of gut bacterial antigens into the bloodstream. This may contribute to inflammatory activation and organ dysfunction postoperatively. OBJECTIVES: To investigate the role of intestinal injury and endotoxemia in the pathogenesis of organ dysfunction after surgery for congenital heart disease. METHODS: We analyzed blood levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin (endotoxin activity assay) alongside global transcriptomic profiling and assays of monocyte endotoxin receptor expression in children undergoing surgery for congenital heart disease. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin were greater in children with duct-dependent cardiac lesions. Endotoxemia was associated with severity of vital organ dysfunction and intensive care stay. We identified activation of pathogen-sensing, antigen-processing, and immune-suppressing pathways at the genomic level postoperatively and down-regulation of pathogen-sensing receptors on circulating immune cells. CONCLUSIONS: Children undergoing surgery for congenital heart disease are at increased risk of intestinal mucosal injury and endotoxemia. Endotoxin activity correlates with a number of outcome variables in this population, and may be used to guide the use of gut-protective strategies.

Effects of diclofenac and dexamethasone on horse experimental endotoxemia

Quinze eqüinos machos, da raça Mangalarga, com idades entre dois e três anos, foram utilizados para se avaliar os possíveis efeitos clínicos benéficos da administração de dexametasona ou diclofenaco sódico durante a endotoxemia experimental em eqüinos. Os animais foram divididos em três grupos de cinco animais cada: controle (C), diclofenaco sódico (SD) e dexametasona (DM). Todos os grupos receberam 0,1µg/kg de lipopolissarídeo de Escherichia coli 055:B5, durante 15 minutos, por via intravenosa mais: grupo SD - 2,2mg/kg de SD, por via oral, 60 minutos antes da infusão da endotoxina; grupo DM - 1,1mg/kg, por via intravenosa, 30 minutos antes da endotoxina; grupo C - 20ml de NaCl 0,9%, por via intravenosa, 30 minutos antes da endotoxina. O SD não preveniu a leucopenia, neutropenia e linfopenia ocorridas três horas após a indução da endotoxemia, porém a DM atenuou essas alterações. As taxas de proteínas plasmática e peritoneal, a concentração de glicose e de fósforo inorgânico e a contagem de células nucleadas totais peritoneais mantiveram-se inalteradas. O diclofenaco foi eficaz na prevenção da febre e alterações nos borborigmos intestinais enquanto que a dexametasona bloqueou as alterações no número de células inflamatórias em relação ao grupo controle.

Effects of Lidocaine Infusion during Experimental Endotoxemia in Horses

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Endotoxemia por lipopolissacarídeo de Escherichia coli, em eqüinos: efeitos de antiinflamatórios nas concentrações sérica e peritoneal do fator de necrose tumoral alfa (TNF-alfa)

Avaliou-se a inibição da produção do fator de necrose tumoral alfa (TNF-alfa) devido ao pré-tratamento com antiinflamatório esteroidal (dexametasona) e não esteroidal (diclofenaco sódico) em eqüinos com endotoxemia induzida experimentalmente. Foram utilizados 15 cavalos machos não castrados, distribuídos em três grupos de cinco animais: controle (C), diclofenaco sódico (DS) e dexametasona (DM). A endotoxemia subletal foi induzida pela infusão intravenosa (IV) de 0,1mg/kg/pv de lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli 055:B5, administrado em 250ml de solução estéril de cloreto de sódio a 0,9%, durante 15min. Os cavalos do grupo-controle foram tratados com solução de cloreto de sódio a 9% IV. Nos animais do grupo DS, administraram-se, por via oral, 2,2mg/kg de diclofenaco sódico e, nos do grupo DM, 1,1mg/kg de dexametasona IV, respectivamente, 60 e 30min antes da infusão da endotoxina. Mensurou-se, por meio de ensaio de toxicidade com células da linhagem L929, a concentração de TNF-alfa no soro e no líquido peritoneal às 0, 1¼, 3 e 6 horas após injeção do LPS. No grupo-controle, observou-se aumento significativo de TNF-alfa sérico, em relação ao valor basal e aos grupos DS e DM, 1,15 horas após a indução da endotoxemia. No líquido peritoneal, as concentrações observadas estavam abaixo daquelas da curva padrão de TNF-alfa, não havendo diferença entre os grupos (P>0,05).

EVALUATION OF PERITONEAL-FLUID IN HORSES WITH EXPERIMENTAL ENDOTOXEMIA

Clinical parameters and biochemical and cellular changes in the plasma and peritoneal fluid were evaluated in horses after i.v. injection of a sub-lethal dose (50 ng/kg) of E. coli endotoxin. A significant decrease in the number of neutrophils and lymphocytes occurred in the blood 1h 15 min and 3 hours after injection of endotoxin; body temperature was increased significantly at the 3rd hour. No changes were detected in the total number of white blood cells in the peritoneal fluid. No significant differences in biochemical values were detected in either plasma or peritoneal fluid. Endotoxemia caused an alteration in blood cellularity, without effecting the peritoneal cellular population.

Annexin-A1 gene expression during liver development and post-translation modification after experimental endotoxemia

Objective and design: We have previously reported a role for annexin-A1 in liver proliferation and tumorogenicity as well as its action as an acute phase protein in a model of endotoxemia in interleukin-6 null mice.Material and methods: In this study, we have investigated the analysis of the gene and protein expression in annexin-A1 null mice and the wild type livers during foetal and adult life, and in the presence of a proinflammatory stimulus.Results: The data indicate a link between the expression of the annexin-A1 as serine-phosphorylated-protein during early events of the inflammatory response and as tyrosine-phosphorylated-form at later time-points, during the resolution of inflammation.Conclusions: The study of annexin-A1 post-translation modification may promote a new annexin-A1 peptide discovery programme to treat specific pathologies.