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Una revisión comparativa de equinos SIRS, sepsis y neutrófilos
LUISA SERATO
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doi: 10.3389/fvets.2019.00069 INTRODUCCIÓN: EL IMPACTO DE LA SEPSIS *Correspondencia: M. Katie Sheats Aceptado: 15 de febrero de 2019 Editado por: Palabras clave: sepsis, respuesta inflamatoria sistémica, neutrófilos, endotoxemia, disfunción orgánica Recibido: 16 enero 2018 Fronteras en la ciencia veterinaria Departamento de Ciencias Clínicas, Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Raleigh, NC, Estados Unidos Universidad de Calgary, Canadá MarieFrance Roy, Fundas M. Katie* Medicina Comparada y Clínica, una sección de la revista Este artículo fue enviado a Clínica Cleveland, Estados Unidos Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org Dilip Kumar Garikipati, Sección de especialidades: Sheats MK (2019) Una revisión comparativa de SIRS equinos, sepsis y neutrófilos. Frente. Veterinario. ciencia 6:69. Revisado por: REVISAR publicado: 12 de marzo de 2019 doi: 10.3389/fvets.2019.00069 mkpeed@ncsu.edu Citación: Universidad de Utrecht, Países Bajos Publicado: 12 de marzo de 2019 Inge Dagmar Wijnberg, 1 La definición más reciente de sepsis en medicina humana se puede resumir como una disfunción orgánica causada por una respuesta desregulada del huésped a la infección. En medicina equina, aunque no hay una definición de consenso disponible, la sepsis se describe comúnmente como una respuesta inflamatoria sistémica del huésped desregulada a la infección. La defensa contra la infección del huésped es el papel principal de las células inmunitarias innatas conocidas como neutrófilos. Los neutrófilos también contribuyen a la lesión del huésped durante la sepsis, lo que los convierte en objetivos potenciales importantes para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de la sepsis. Esta revisión presentará perspectivas históricas y actualizadas sobre la respuesta inflamatoria sistémica (SIRS) y la sepsis; también discutirá el impacto de la sepsis en los neutrófilos y el impacto de los neutrófilos durante la sepsis. La identificación futura del diagnóstico y la terapia de sepsis clínicamente relevantes depende de una comprensión más profunda de la patogénesis de la enfermedad en todas las especies. Para obtener esta comprensión, existe una necesidad crítica de investigación que utilice un sistema de clasificación claramente definido y aplicado de manera consistente para los pacientes diagnosticados con sepsis y en riesgo de desarrollarla. Una revisión comparativa de equinos SIRS, sepsis y neutrófilos marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 La Sociedad de Medicina de Cuidados Críticos y el grupo de trabajo de la Sociedad Europea de Medicina de Cuidados Críticos definen la sepsis como una disfunción orgánica potencialmente mortal causada por una respuesta desregulada del huésped a la infección (1). La sepsis cobra millones de vidas humanas en todo el mundo cada año, y solo en América del Norte, más de 750 000 personas desarrollan sepsis anualmente (2). Si bien la tasa de mortalidad por sepsis en humanos parece estar disminuyendo (27 % en 2007, por debajo del 39 % en 2000) (3), el continuo aumento en la tasa de diagnóstico de sepsis, que supuestamente se duplicó entre 2000 y 2008 (4), hizo es la undécima causa principal de muerte en los Estados Unidos en 2010 (5). Desde una perspectiva de salud nacional, el impacto de la sepsis es significativo, ya que el Proyecto de Costo y Utilización de la Atención Médica (HCUP, por sus siglas en inglés) identificó la sepsis como la afección más costosa tratada en los hospitales en 2011, con un costo total agregado de $24 mil millones (6) . Debido a su impacto, la sepsis continúa siendo el foco de intensas investigaciones en las que se está reevaluando la comprensión actual de la fisiopatología, se está cuestionando la relevancia de varios modelos in vitro e in vivo (7–9) y la importancia de los estudios específicos de especie . se están reconociendo las diferencias (10). Con información y comprensión avanzadas, los médicos y los científicos básicos podrán desarrollar nuevos enfoques y nuevos objetivos para el tratamiento e incluso la prevención de esta devastadora afección. Machine Translated by Google https://doi.org/10.3389/fvets.2019.00069 http://loop.frontiersin.org/people/475486/overview https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#editorial-board https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#editorial-board https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#editorial-board https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#editorial-board https://doi.org/10.3389/fvets.2019.00069 mailto:mkpeed@ncsu.edu https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2019.00069/full https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles Sepsis: una perspectiva equina Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org fundas DEFINICIÓN DE SEPSIS • Temperatura corporal > 38,6 ◦C (101,5 ◦F) • Frecuencia cardíaca > 60 latidos/ min • Hiperventilación (frecuencia respiratoria > 30 respiraciones/min) • Recuento de glóbulos blancos > 12.500 células/µl o < 4.500 células/µl y 10 % neutrófilos en banda En contraste con la gran cantidad de estudios que han examinado el impacto de la sepsis en la supervivencia de los potros hospitalizados, los estudios sobre la mortalidad por sepsis en caballos adultos son raros. En 2017, Arroyo et al. informó sobre los factores asociados con la supervivencia en 97 caballos con pleuroneumonía séptica (24). En este trabajo, la sepsis se definió como la presencia de síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS) y un cultivo bacteriano positivo de un aspirado traqueal o líquido pleural. Sesenta y cinco de los 97 caballos (67%) con pleuroneumonía séptica sobrevivieron hasta el alta. Otros estudios recientes sobre la mortalidad de caballos adultos hospitalizados optaron por examinar los resultados en pacientes con diagnósticos distintos a la sepsis, incluida la endotoxemia (25, 26), SIRS (27, 28) y síndrome de disfunción orgánica múltiple (MODS) (29, 30). Hasta que las definiciones de consenso estén disponibles para los profesionales equinos, es probable que se desconozca el impacto de la sepsis en la supervivencia de los caballos adultos (31). En 2001, se convocó una segunda Conferencia Internacional de Definiciones de Sepsis para responder a las crecientes críticas de los expertos en el campo de que las definiciones de la ACCP/SCCM de 1991 no reflejaban una comprensión actualizada de la fisiopatología de la sepsis humana y sus síndromes asociados y estaban contribuyendo a erróneo La definición de SIRS propuesta por Bone et al. junto con las definiciones de "sepsis", "sepsis grave" y "shock séptico", también ha ganado una aceptación general dentro de la medicina veterinaria y se citan en revisiones específicas de equinos sobre sepsis (35, 36 ) . Aunque actualmente no se dispone de una definición consensuada de sepsis en especies veterinarias, los ejemplosde criterios publicados utilizados para diagnosticar SIRS incluyen dos o más de los siguientes en caballos adultos (37): Con estos criterios, los investigadores determinaron que SIRS estaba presente en el 30 % de los caballos adultos con cólicos (37) y en más del 40 % de los potros neonatales gravemente enfermos (18) que se presentaron en un hospital docente para evaluación y tratamiento. La sepsis es una de las razones más comunes por las que los potros recién nacidos acuden a los hospitales veterinarios de atención terciaria (11, 12). En un estudio retrospectivo reciente, Giguere et al. informó sobre los diagnósticos primarios y secundarios de 1.065 equinos recién nacidos ≤ 14 días de edad presentados en una unidad de cuidados intensivos (UCI) entre 1982 y 2008 (13). Estos autores reportan que 453 de 1065 potros (42,5%) tuvieron hemocultivo positivo y 641 de 1065 potros (60,2%) fueron clasificados como sépticos. En este estudio, la sepsis se definió como cualquiera o todos los siguientes criterios: (1) hemocultivo positivo, (2) más de un sitio de infección ante mortem o (3) evidencia post mortem de más de un proceso séptico. Uno de los hallazgos más interesantes de esta investigación es la evidencia de que la supervivencia de los potros ingresados en las UCI neonatales, aunque no específicamente por sepsis, ha aumentado significativamente en las últimas 3 décadas. En otro estudio multicéntrico de neonatos equinos hospitalizados, Wong et al. informaron que 147 de 273 (46%) potros ≤ 30 días de edad fueron clasificados como sépticos (14). Los potros en este estudio fueron clasificados como sépticos según los mismos criterios informados por Weber et al. (15). Wong et al. informaron que el 73% (92 de 126) de los potros sépticos en su estudio sobrevivieron hasta el alta (14). En general, las tasas de supervivencia reportadas para los potros con sepsis varían de 45 a 81 %, con una variabilidad significativa en la población de muestra y la definición de sepsis entre los estudios (16 a 22). En términos de costo financiero, un estudio prospectivo informó que el costo medio de hospitalización y tratamiento para los potros que sobrevivieron a la sepsis fue de $2842,00 (23); pero según la gravedad de la enfermedad y la duración de la hospitalización, los costos de cada paciente pueden ser mucho más altos. • Temperatura corporal > 38 ◦C (100,4 ◦F) o < 36 ◦C (96,8 ◦F) • Frecuencia cardíaca > 90 latidos/min • Hiperventilación (frecuencia respiratoria > 20 respiraciones/min o PaCO2 < 32 mmHg) • Glóbulos blancos recuento > 12.000 células/µl o < 4.000 células/µl o > 10 % de formas de banda marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 Si bien aún hay menos informes sobre el costo y la incidencia de la sepsis en los caballos en comparación con los humanos, se ha logrado un progreso significativo en los últimos años para comprender mejor el impacto del diagnóstico de la sepsis en los resultados de los pacientes equinos, particularmente en los potros. • Temperatura corporal > 39,2 ◦C (102,6 ◦F) o <37,2 ◦C (99 ◦F) • Frecuencia cardíaca > 120 latidos/min • Hiperventilación (frecuencia respiratoria > 30 respiraciones/min) • Recuento de glóbulos blancos > 12 900 células/ µl o < 4.000 células/µl, o > 10 % de neutrófilos en banda • y evidencia de sepsis, isquemia o hipoxia cerebral, o traumatismo Es importante destacar que, como resultado de esta conferencia, se propuso el término "síndrome de respuesta inflamatoria sistémica" (SIRS) como criterio de definición de sepsis. El SRIS se describió como una respuesta inmunitaria proinflamatoria clínica no específica. Si bien en ese momento se entendió que el SIRS puede ocurrir en respuesta a numerosos eventos que dañan el tejido del huésped (es decir, trauma, anafilaxia, isquemia, hemorragia), en el caso de la sepsis, el evento desencadenante del SIRS es una infección documentada o sospechada. Tal como lo definen Bone et al. SIRS está presente cuando los pacientes humanos experimentan 2 o más de los siguientes cambios fisiológicos agudamente alterados, en ausencia de otra causa conocida para tales anomalías: y dos o más de los siguientes en neonatos equinos (18): En 1991, Roger C. Bone presidió una “Conferencia de Consenso” del Colegio Estadounidense de Médicos del Tórax (ACCP) y la Sociedad de Medicina de Cuidados Críticos (SCCM), a la que se le encomendó el “objetivo de acordar un conjunto de definiciones que podrían aplicarse a pacientes con sepsis y sus secuelas” (32). Se esperaba que las definiciones desarrolladas fueran lo suficientemente amplias para mejorar las primeras detección de sepsis al lado de la cama para permitir una intervención terapéutica temprana. También se anticipó que el consenso sobre las definiciones de sepsis ayudaría a estandarizar los protocolos de investigación, lo que conduciría a una “mejor difusión y aplicación de la información derivada de los estudios clínicos” (33). El resultado fue el desarrollo de una amplia serie de definiciones (Tabla 1) que todavía se usa en la práctica hoy en día y ha servido como base para numerosos criterios de inclusión en ensayos clínicos en humanos durante las últimas dos décadas (34) . 2 Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles Dada la lista de quejas presentadas contra las definiciones de sepsis de la ACCP/SCCM de 1991, es algo sorprendente que se hayan realizado muy pocos cambios a las definiciones originales en la segunda Conferencia de Definiciones de Sepsis (Tabla 2). Los participantes de la conferencia de 2001 coincidieron en que los criterios SIRS eran demasiado sensibles y carecían de la especificidad necesaria. Como resultado, crearon una lista ampliada de posibles signos de inflamación sistémica en respuesta a una infección (Tabla 3), con la precaución de que los médicos que buscan establecer un diagnóstico de sepsis solo deben incluir aquellos criterios de diagnóstico que no pueden explicarse fácilmente por otras causas. . El Consenso de 2001 concluyó que los cambios más significativos a la definición de sepsis y sus condiciones asociadas basados en biomarcadores eran prematuros y que los cambios futuros a estas definiciones se basarían en una mayor comprensión de los procesos inmunológicos y bioquímicos involucrados y en los medios fácilmente disponibles para diagnosticarlos. en sepsis (34). El esquema propuesto para la sepsis, llamado PIRO [Predisposición, Insulto, Respuesta, Insuficiencia orgánica (PIRO)], abordó 4 áreas principales para estadificar la sepsis de manera similar al sistema de estadificación TNM (Tumor, ganglios linfáticos, metástasis) ((237) ) utilizado para pacientes oncológicos. El primer componente, Predisposición, aborda la creciente comprensión de que el mismo insulto (es decir, una infección) puede provocaruna respuesta más grave o un peor resultado en algunas personas en comparación con otras. En medicina humana, las variables de “predisposición” incluyen la genética, el género, la edad y el estado nutricional. Clínicamente, esta categoría también se reconoce Este argumento fue respaldado por datos que mostraban que la mayoría de los pacientes de la UCI y muchos pacientes de la sala general cumplían con los criterios de SIRS (43–46). Otras críticas afirmaron que un diagnóstico de SIRS no proporcionaba información sobre el proceso de la enfermedad subyacente y era simplemente una lista de signos clínicos que se observan de forma rutinaria en pacientes que tienen una respuesta adecuada a un insulto fisiológico. Otra crítica importante de la definición de sepsis fue que la infección real a menudo solo podía identificarse en el 50% (o menos) de los pacientes que "parecían" sépticos (7, 44, 47). El concepto de un sistema de estadificación de sepsis clínicamente útil fue introducido por la Conferencia Internacional de Definiciones de Sepsis de 2001. El consenso estableció que dicho sistema “estratificaría a los pacientes tanto por su riesgo de un resultado adverso como por su potencial para responder a la terapia” (48). la clasificación y datos de ensayos clínicos defectuosos (38–42). Los críticos estaban principalmente insatisfechos con la inclusión de los criterios SIRS en la definición de sepsis, argumentando que los criterios carecían de especificidad y eran demasiado sensibles para ser utilizados en diagnósticos clínicos o ensayos clínicos (41) . Taquicardia Proteína C reactiva en plasma > 2 DE por encima del valor normal Trombocitopenia Definiciones de la conferencia de consenso ACCP/SCCM leucopenia Parámetros inflamatorios: Síndrome de disfunción multiorgánica: presencia de una función orgánica alterada en un paciente gravemente enfermo, de modo que la homeostasis no se puede mantener sin intervención. Fiebre oliguria aguda Anomalías de la coagulación CUADRO 2 | Definiciones de sepsis SCCM/ESISM/ACCP/ATS/SIS (2001). Síndrome de disfunción multiorgánica: presencia de una función orgánica alterada en un paciente gravemente enfermo, de modo que la homeostasis no se puede mantener sin intervención. Sepsis grave: sepsis complicada por disfunción orgánica. Edema significativo o balance de líquidos positivo Infección documentada o sospechada y algunos de los siguientes: Parámetros de disfunción de órganos: Hiperlactatemia marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 Sepsis: una perspectiva equina Choque séptico : inducida por sepsis con hipotensión a pesar de la reanimación adecuada con líquidos junto con la presencia de anomalías de perfusión que pueden incluir, entre otras, acidosis láctica, oliguria o una alteración aguda del estado mental. Los pacientes que reciben agentes inotrópicos o vasopresores pueden no estar hipotensos en el momento en que se miden las anomalías de perfusión. taquipnea Procalcitonina plasmática > 2 DE por encima del valor normal hiperbilirrubinemia Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org Sepsis: el síndrome clínico definido por la presencia de infección y una respuesta inflamatoria sistémica. Hipotermia CUADRO 3 | SCCM/ESISM/ACCP/ATS/SIS criterios diagnósticos para sepsis (2001). Recuento normal de glóbulos blancos con > 10 % de formas inmaduras Aumento de creatinina Íleo Definiciones de sepsis SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS Parametros generales: Hiperglucemia (en ausencia de diabetes) leucocitosis Hipoxemia arterial Relleno capilar disminuido o moteado CUADRO 1 | Definiciones de la conferencia de consenso ACCP/SCCM (1991). Sepsis: la presencia de infección, documentada o fuertemente sospechosa, con una respuesta inflamatoria sistémica. Estado mental alterado Choque séptico : sepsis grave complicada por insuficiencia circulatoria aguda caracterizada por hipotensión arterial persistente, a pesar de la reanimación con volumen adecuado y sin explicación por otras causas. Parámetros hemodinámicos: Hipotensión arterial Saturación de oxígeno venoso mixto >70% Índice cardíaco >3,5 1 min−1 m−2 Parámetros de perfusión tisular: fundas Sepsis grave: sepsis asociada con disfunción orgánica, hipoperfusión o hipotensión. Las anomalías de hipoperfusión y perfusión pueden incluir, entre otras, acidosis láctica, oliguria o una alteración aguda del estado mental. SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS Criterios diagnósticos ampliados para sepsis ESTADIFICACIÓN DE LA SEPSIS, MODELADO EQUINO RESULTADOS DE LOS PACIENTES 3 Adaptado de Levy et al. (34). Adaptado de Bone et al. (32). Adaptado de Levy et al. (34). Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org El segundo componente del sistema de estadificación PIRO aborda el insulto (es decir, la infección). Esta categoría transmite la importancia del tipo y la ubicación de la infección, que se sabe que tiene un impacto en el resultado tanto en humanos como en caballos (56–58). Una publicación reciente de Declue et al. demuestra que la sangre equina estimulada con componentes de organismos gramnegativos y grampositivos produce diferentes perfiles de citoquinas (59). El tercer componente del sistema de estadificación de la sepsis de PIRO es la Respuesta a la sepsis. Los parámetros físicos y bioquímicos que habitualmente describen a los pacientes humanos y veterinarios sépticos son bien conocidos y están incorporados en las definiciones actualmente aceptadas de sepsis y sus síndromes asociados (32, 34). Otros estudios recientes sobre sepsis equina tanto en potros como en adultos examinan el impacto de las infecciones grampositivas y mixtas en las características clinicopatológicas de la enfermedad y los resultados (16, 60–63 ). Más allá de la infección, el "insulto" también podría estratificar a los pacientes según la enfermedad primaria. Si bien las causas informadas de "insulto" que conducen a la sepsis en caballos adultos incluyen solo unas pocas causas, como neumonía y colitis (24, 63), el "insulto" en los recién nacidos equinos es muy variado e incluye diagnósticos primarios como ruptura de vejiga, pre / inmadurez, falla de transferencia pasiva, isoeritrolisis neonatal, síndrome de inadaptación neonatal, etc. Mientras que en pacientes veterinarios. Nemzek et al. demostraron que los glóbulos blancos de los rottweilers y dóberman pinschers producen una marcada respuesta inflamatoria de citocinas en comparación con la de los perros de razas mixtas (49). Los autores correlacionan sus hallazgos con la predisposición de estas razas a la infección grave por parvovirus canino. El concepto de Predisposición también es relevante para los pacientes equinos, cuyos glóbulos blancos (en comparación con otras especies) demuestran una respuesta marcadamente proinflamatoria a los lipopolisacáridos (LPS) (35, 50). marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 Desafortunadamente, la aplicación clínica de estosparámetros (es decir, el diagnóstico de SIRS) a menudo no ayuda a los médicos a medir la gravedad o el pronóstico de la enfermedad de un paciente individual; además, carecen de sensibilidad cuando se trata de criterios de inclusión para ensayos clínicos. Los biomarcadores de sepsis, junto con otros criterios, están aumentando su utilidad para diagnosticar, guiar el tratamiento y predecir los resultados de los pacientes con sepsis (65–69). Los biomarcadores específicos que recientemente se han mostrado prometedores en el pronóstico de la sepsis humana incluyen la procalcitonina sérica (PCT), el propéptido natriurético cerebral Nterminal (NTproBNP), la interleucina6 (IL6), el tiempo de protrombina (PT) y el tiempo de trombina (TT). ) (70, 71). La procalcitonina también se usa para ayudar en la selección de la terapia antimicrobiana empírica, ya que se ha demostrado que este biomarcador es significativamente más alto en pacientes con sepsis por grampositivos en comparación con sepsis por gramnegativos ( 72, 73). Biomarcadores circulantes de disfunción de las células endoteliales, incluida la proporción de angiopoyetina2/ angiopoyetina1 de adhesión circulante (Ang2/Ang1) y la proporción de angiopoyetina1/Tie2 (Ang1/Tie 2), molécula de adhesión intercelular (ICAM )1, la molécula de adhesión de células vasculares (VCAM)1 y la trombomodulina (TM), también han demostrado ser predictores independientes de mortalidad a los 90 días en pacientes de la UCI con sepsis grave y shock séptico (74) . La proteína C reactiva también es uno de los biomarcadores de sepsis humana más estudiados, aunque la evidencia sugiere que es más útil para predecir la progresión fatal de los pacientes sépticos en lugar de ayudar en el diagnóstico inicial de sepsis (75) . Los biomarcadores de inflamación y sepsis investigados en potros y caballos adultos incluyen lactato, CD14 soluble (sCD14), amiloide sérico A, procalcitonina, proteína C reactiva (CRP), haptoglobina (Hp), interleucina 1β (IL 1β), interleucina 10 ( IL 10) e interleucina6 (IL6) (25, 48, 76–80). En un estudio prospectivo de 643 potros, la mediana de la concentración de Llactato en potros sépticos (4,8 mmol/L) fue significativamente mayor que la de los potros no sépticos (3,3 mmol/L) (48) . En 95 caballos adultos presentados por emergencia, Roy et al. informan que el lactato en sangre plasmática >2,06 mmol/L aumentó significativamente la probabilidad de muerte (OR = 5,65; IC 95 %, 2,38– 14,13, P < 0,001), y el lactato se incluyó en su modelo de resultado final de SIRS grave (27). Además, un modelo experimental equino muestra que la expresión génica en células mononucleares de sangre periférica estimuladas con LPS es claramente diferente en algunas "familias" de caballos en comparación con otras (51). Otras "predisposiciones" que sería interesante investigar en términos de sepsis equina podrían incluir enfermedades que predisponen a los caballos a la desregulación de la insulina, la glucosa o el cortisol, como el síndrome metabólico equino (EMS) o la disfunción de la glándula pituitaria intermedia (PPID). Los investigadores ya han demostrado que la fracción de cortisol libre aumenta significativamente en caballos sanos con sobrepeso, así como en caballos con PPID y desregulación de la insulina (52). En un estudio observacional prospectivo, Hinchcliff et al. informó que las concentraciones más altas de cortisol sérico se asociaron significativamente con un mayor riesgo de no supervivencia en un grupo de 35 caballos adultos presentados por cólicos (53). Si bien el estado de SIRS no se informó en el estudio de Hinchcliff, Roy et al. informó recientemente que SIRS en la presentación se asoció con mayores probabilidades de muerte en un grupo de 247 caballos adultos presentados por cólico (27), lo que sugiere que los caballos que no sobrevivieron con cortisol alto en el estudio de Hinchcliff también tenían SIRS. Otros investigadores determinaron que los caballos adultos hospitalizados con SIRS que no sobrevivieron habían disminuido significativamente la afinidad de unión a los glucocorticoides (54). La desregulación del cortisol ya se ha asociado con peores resultados de sepsis en pacientes humanos. En un estudio sobre 164 pacientes pediátricos, Alder et al. informó que los pacientes con expresión baja del receptor de glucocorticoides y cortisol sérico alto tenían tasas más altas (75 %) de insuficiencia multiorgánica (>2) y muerte (55). En conjunto, esta evidencia sugiere que el diagnóstico previo de EMS y/o PPID podría ser una "predisposición" relevante para los caballos que reciben tratamiento por sepsis, y los resultados en esta población de pacientes pueden justificar una mayor investigación. En múltiples estudios, se ha demostrado que sCD14 está elevado en potros con septicemia (81) o caballos adultos clasificados como enfermos (82) o clínicamente endotoxémicos (25); sin embargo, se ha demostrado que sCD14 no es un buen predictor de resultados (82). La procalcitonina, que es uno de los biomarcadores de sepsis más utilizados en medicina humana, se ha investigado recientemente en caballos. Usando un muchos estudios describen el cultivo de sangre como el estándar de oro para proporcionar evidencia de SIRS relacionado con una infección (64), otros estudios recientes han optado por aceptar también la evidencia clínica de infección más SIRS como apoyo al diagnóstico de sepsis (15, 18). Dada la sensibilidad relativamente baja del hemocultivo como se usa en medicina veterinaria, parece probable que el hemocultivo como estándar de oro independiente conduzca a un diagnóstico infradiagnóstico de sepsis y que una definición de "uno u otro" tenga la mayor utilidad en el contexto de la medicina equina (31). 4 fundas Sepsis: una perspectiva equina Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org MEDICAMENTO DEFINICIONES DE SRES EN EQUINO Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org fundas Sepsis: una perspectiva equina 5 más probabilidades de tener SIRS. Claramente, esta investigación demuestra la utilidad clínica potencial de una puntuación MODS para caballos adultos hospitalizados. Un inconveniente potencial para el uso clínico de la puntuación MODS propuesta sería el costo adicional para el cliente de los datos de puntuación que no se recopilan de forma rutinaria, pero si la identificación temprana y el tratamiento agresivo de los pacientes en riesgo pudieran mejorar los resultados de los pacientes, los beneficios podrían en última instancia superan los costos. Si bien numerosos estudios equinos han utilizado las definiciones de consenso de SIRS y sepsis propuestas por la medicina humana, existe un debate en curso sobre cómo definir mejor estos términos para la medicina veterinaria equina.En consecuencia, los investigadores veterinarios han dirigido esfuerzos significativos hacia el desarrollo y el interrogatorio de varios puntajes y modelos SIRS/sepsis para ayudar a los médicos a predecir los resultados de los pacientes. ELISA que desarrollaron, Rieger et al. informaron que los niveles medios de procalcitonina en plasma fueron significativamente diferentes entre caballos sépticos (n = 5) y sanos (n = 24) (8450 ng/ml frente a 47 ng/ml) Desde sus inicios, el concepto PIRO (Tabla 4) ha demostrado ser un predictor confiable de mortalidad en pacientes humanos con sepsis (88, 89). Queda por ver si el concepto PIRO tiene aplicaciones en medicina veterinaria. Criterios SIRS en recién nacidos/potros En una revisión reciente de la sepsis neonatal equina, Wong et al. (90) presentan criterios para el diagnóstico de SIRS basados en la presencia de 3 de 6 criterios (fiebre o hipotermia, taquicardia, taquipnea, leucocitosis o leucopenia, hiperlactatemia, hipoglucemia) adaptados a 4 categorías de edad diferentes (recién nacido, neonato, juvenil, destete) (90). Wong et al. además estipulan que, al igual que en pediatría humana (91), al menos uno de los criterios debe ser temperatura anormal o recuento de leucocitos debido a que las enfermedades que afectan a los recién nacidos suelen causar taquicardia y taquipnea. En un artículo posterior, Wong et al. utilizan sus criterios de SIRS neonatal para crear lo que llamaron una puntuación de sepsis "actualizada" (14), que se basaron en la "puntuación de sepsis neonatal equina modificada" publicada en 1988 (92). Además de agregar los criterios de SIRS neonatal, la puntuación de sepsis actualizada también incorporó Llactato en sangre, creatinina sérica y recuento de linfocitos. Utilizando un diseño de estudio prospectivo, los investigadores recolectaron hallazgos clínicos, patológicos y de examen físico de 273 potros enfermos (<30 días de edad) presentados a seis centros veterinarios de referencia diferentes para comparar la asociación de los criterios originales y actualizados de sepsis neonatal equina y SIRS con sepsis. en potros. Los potros se clasificaron como sépticos si tenían alguno de los siguientes: (1) hemocultivo positivo, (2) >1 sitio de infección basado en citología, cultivo bacteriano o histopatología, o (3) evidencia post mortem de >1 proceso séptico , como se describió previamente (15). La puntuación de sepsis "actualizada" no mejoró la capacidad de predecir la sepsis en comparación con la puntuación de sepsis modificada, y los criterios de SIRS modificados fueron ligeramente mejores para predecir la sepsis (OR más significativo) que los criterios de SIRS neonatal equino (14) . En otro informe reciente, Weber et al. llevó a cabo un estudio de cohorte retrospectivo sobre registros hospitalarios de neonatos equinos admitidos en un hospital universitario veterinario entre 1982 y 2008. Los datos recopilados de estos registros fueron marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 (76). En un estudio observacional prospectivo multicéntrico de potros sépticos < 24 h de edad (n = 40), no sépticos enfermos (n = 40) y sanos < 7 días de edad, Zabrecky et al. informó que mientras que la PCR en plasma aumenta con la inflamación en los potros recién nacidos, ni la PCR ni la Hp parecen ser útiles como biomarcadores de punto único en el tiempo para la sepsis en los potros (77). Burton et al. informaron que la relación sérica IL 6:IL10 podría resultar valiosa como pronosticador de la septicemia neonatal equina (80). Usando el análisis de expresión génica de glóbulos blancos, Castagnetti et al. determinaron que la IL1β está significativamente elevada en potros enfermos de < 7 días de edad con sepsis en comparación con potros enfermos no sépticos y potros sanos (79). En un modelo de sobrecarga de carbohidratos de sepsis equina diseñado para inducir laminitis, Steelman et al. utilizaron análisis de red y correlación de la metabolómica sérica y determinaron que el aminoácido citrulina era significativamente más bajo en todos los animales del estudio séptico. Como parte del mismo estudio, Steelman et al. mostró que los niveles de citrulina fueron significativamente más bajos en pacientes clínicos con resultados adversos (es decir, laminitis o muerte) después de la presentación de sepsis o cólico (6 de 19 caballos) (83). La citrulina también se ha identificado como un biomarcador de pronóstico potencial para potros con sepsis (84). Con definiciones de sepsis mejoradas y un acuerdo sobre los criterios relevantes para las investigaciones clínicas, los biomarcadores sin duda mejorarán la comprensión, el diagnóstico, el tratamiento e incluso la prevención de la sepsis equina. El componente final del sistema de estadificación PIRO es la insuficiencia orgánica. La evidencia de la medicina humana y veterinaria indica que la evidencia de disfunción orgánica es un determinante importante del pronóstico en pacientes con sepsis (29, 85–87 ). Recientemente, McConachie et al. desarrolló y validó un sistema de puntuación para la disfunción orgánica múltiple en caballos adultos con cólico quirúrgico agudo (29). Se midieron criterios específicos para monitorear la función del corazón (troponina cardíaca sérica, índice de volumen sistólico, desviación estándar de intervalos de normal a normal), riñones (creatinina, creatinina), hígado (concentraciones de ácidos biliares séricos), tracto gastrointestinal (reflujo nasogástrico volumen, distensión abdominal), sistema musculoesquelético (actividad de la creatina cinasa sérica, cojera de grado Obel), sistema respiratorio (relación PaO2/FiO2, frecuencia respiratoria y esfuerzo) y vía de la coagulación (recuento de plaquetas o tiempo de protrombina). El sistema neurológico se evaluó con una puntuación de dolor modificada que incluía conductas posturales y sociales, comportamiento y actividad. Según los rangos de referencia de laboratorio, la revisión de la literatura y el juicio clínico, estos investigadores asignaron a cada órgano una puntuación en la que 0 no está afectado, 1 a 2 está afectado y 3 falla, lo que arroja una puntuación máxima de insuficiencia orgánica de 24. Los datos para la puntuación MODS se recopilaron el Día 1 y 2 postoperatorio en 62 caballos adultos presentados para cólico y laparotomía exploradora. La puntuación MODS generada por estos criterios tuvo una asociación muy alta con la supervivencia a los 6 meses, y un punto de corte óptimo de ≥ 8 resultó en una sensibilidad del 92 % y una especificidad del 88 % para predecir la supervivencia a los 6 meses. Además, estos investigadores también determinaron que la cantidad de órganos afectados (≥ 1) y la cantidad de órganos que fallaron (= 3) también se asociaron significativamente con la supervivencia a los 6 meses, y que los caballos con una puntuación ≥ 8 fueron 10,7 veces Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-sciencehttps://www.frontiersin.org https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles Criterios de SIRS en caballos adultos Si bien varios estudios han examinado los criterios de SIRS y sepsis en neonatos equinos, solo hay un estudio reciente sobre SIRS en caballos adultos. En 2017, Roy et al. realizó un estudio observacional prospectivo para determinar el valor pronóstico de las medidas de SIRS en caballos adultos presentados para tratamiento de emergencia y para identificar el mejor modelo de SIRS grave para predecir el resultado. En este estudio, los criterios SIRS incluyeron lo siguiente: frecuencia cardíaca > 52 lpm, frecuencia respiratoria > 20 lpm, temperatura fuera del rango de 37,0 a 38,5 ◦C y recuento de glóbulos blancos fuera de los rangos de 5,0 a 12,5 × 109 /L. Utilizando estos criterios, Roy et al. informaron que el 31% de 464 casos de emergencia tenían 2 o más criterios de SIRS anormales al ingreso y que el diagnóstico de SIRS se asoció con mayores probabilidades de muerte. También informaron que los caballos con 3 y 4 signos de SIRS (SIRS3/4) tenían mayores probabilidades de muerte en comparación con los casos sin SIRS (OR = 19,80; IC del 95 %, 9,18–42,74, P < 0,001) o los caballos con solo 2 signos de SIRS (SIRS2) (OR = 4,45; IC 95 %, 1,78–11,15; P = 0,002). Además, determinaron que un modelo de SIRS grave, incluida la puntuación de SIRS y los marcadores de perfusión tisular (concentración de lactato en sangre >2,06 mmol/L y color alterado de la membrana mucosa), generó el mejor modelo para predecir el resultado en esta población de caballos (27) . se traduce en enrojecimiento e hinchazón con calor y dolor. En los términos actuales, explicamos estas antiguas observaciones con los términos modernos de vasodilatación periférica (enrojecimiento), fuga vascular (hinchazón) y fiebre (calor). Ahora entendemos que estos conceptos, reconocidos por los antiguos griegos Galeno y Celso, son esenciales para la defensa del huésped local frente a los microorganismos invasores. Inflamación local Los cuatro signos cardinales de la inflamación (como se describe en el siglo I dC) son rubor et tumor cum calore et dolore (94). Este Reconocimiento de patógenos: un componente clave de la defensa del huésped En los vertebrados, el sistema inmunitario tiene dos brazos: la inmunidad innata y la adaptativa. El sistema inmunológico innato fue el primero en evolucionar y, como tal, está presente en todas las plantas y animales, mientras que la inmunidad adaptativa se encuentra solo en los vertebrados. Dentro del medio ambiente, las plantas y los animales están expuestos a microorganismos potencialmente invasivos y, como tales, están armados con mecanismos defensivos. En los mamíferos, la primera línea de defensa es la barrera física, que incluye la piel y las membranas mucosas, las capas mucosas que recubren los tractos respiratorio y gastrointestinal, varias enzimas y péptidos antimicrobianos. Estas barreras repelen a la gran mayoría de los microorganismos, pero cuando los patógenos “rompen la pared”, la vasodilatación y la fuga vascular, mediadas por la liberación local del factor de necrosis tumoralα (TNFα), la interleucina (IL)1β y la histamina , promueven la reclutamiento de fagocitos profesionales (es decir, neutrófilos) al área (95). Ambos componentes del sistema inmunológico de los vertebrados tienen características únicas que son vitales para una defensa óptima del huésped. La respuesta inmunitaria innata es capaz de reconocimiento instantáneo de patógenos y movilización rápida de fuerzas celulares destructivas, pero es incapaz de proporcionar inmunidad a largo plazo, que es responsabilidad del sistema inmunitario adaptativo de respuesta más lenta. se utiliza para evaluar el rendimiento de la "puntuación de sepsis modificada" (93), para determinar si las puntuaciones de sepsis cambian significativamente con el tiempo y para determinar los factores clínicos objetivos asociados con la sepsis. Armados con enzimas bactericidas y proteolíticas, así como con la capacidad de producir intermediarios de oxígeno reactivo, los neutrófilos son especialmente adecuados para matar patógenos. Además, la activación local de la cascada de la coagulación retarda la diseminación de los organismos infecciosos a través de la formación de microtrombos, que ocluyen los vasos pequeños. En última instancia, el objetivo de estos mecanismos de defensa es eliminar el patógeno localmente, en el lugar de la invasión. La sepsis ocurre cuando la respuesta del huésped a la infección se vuelve sistémica. Esta respuesta sistémica tiene efectos perjudiciales en los tejidos y sistemas de órganos alejados del lugar de la lesión inicial (96). La fisiopatología de este proceso es extremadamente compleja. Usando datos de 1065 potros, Weber et al. mostró que la puntuación de sepsis modificada fue significativamente mejor para predecir la sepsis que un modelo multivariable generado a partir de criterios objetivos. También muestran que el rendimiento diagnóstico de la puntuación de sepsis modificada no cambió significativamente con el tiempo, y que la sensibilidad de la puntuación de sepsis modificada en esta población de pacientes mejoró al disminuir el punto de corte de >11 a >7 ( 15 ) . Gravedad de referencia Polimorfismos de TLR, IL1, I Condiciones crónicas Choque SOFÁ Futuro Biomarcadores Daño y activación endotelial marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 PAG Edad Disfunción de órganos SDRA Hipotensión Sitio de infección Ensayo de productos microbianos Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org Sepsis: una perspectiva equina Respuesta bacteriemia Fuente de admisión TNF y CD14 Infección Fallo renal agudo Patógeno Genética Disfunción mitocondrial Predisposición comorbilidades hipoxemia Respuesta inmune MODOS Adquiridos en la comunidad o nosocomiales Detección de factores de virulencia CUADRO 4 | PIRO (sistema de estadificación de pacientes con sepsis). O Resolución clínica Carga bacteriana Disponible genotipado fundas R Susceptibilidad 6 DE SEPSIS MECANISMOS DE HOSPEDAJE DEFENSA—FISIOPATOLOGÍA Adaptado de Levy et al. (34). Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org Para unirse a TLR4, LPS primero debe interactuar con la proteína de unión de LPS para luego unirse a CD14 soluble o unido a membrana (células mieloides) (107, 108). Después de la unión de CD14, LPS interactúa con TLR4 y su coreceptor MD2, lo que da como resultado el reclutamiento dependiente de la proteína asociada al receptor de TLR/ interleucina (IL)1 (TIRAP) de la proteína adaptadora MyD88 Aunque en la actualidad las consecuencias de este ciclo de amplificación en especies veterinarias solo se infieren, se ha demostrado la reactividad cruzada de los PRR equinos con diferentes DAMP y PAMP (59, 102). (109). La activación de MyD88 provocala activación del factor de transcripción NFκB, así como la fosforilación de las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK). El resultado mejor reconocido y más frecuentemente informado de la unión de TLR4LPS es la regulación positiva mediada por NFκB de mediadores proinflamatorios como TNFα e IL1β. Sin embargo, la activación de TLR4 mediada por LPS en monocitos circulantes en algunas especies induce la regulación positiva simultánea de los genes IL10 e IL1Rα , lo que demuestra que la señalización de TLR4 también activa mediadores antiinflamatorios (110). Esta doble activación de mediadores proinflamatorios y antiinflamatorios sirve para eliminar rápidamente la infección al mismo tiempo que limita el nivel general de activación del sistema inmunitario; sin embargo, esta activación coordinada de mediadores proinflamatorios y antiinflamatorios por TLR4 en humanos es algo diferente en el caballo (35). Desencadenantes y receptores de la respuesta inmunitaria innata Las moléculas clave involucradas en el reconocimiento de patógenos y lesiones tisulares por parte del sistema inmunitario son patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) y patrones moleculares asociados a daños (DAMP, también “alarminas”), respectivamente. La lista de PAMP incluye LPS, flagelina, peptidoglicano, ácido lipoteicoico, ADN viral de doble cadena y motivos CpG no metilados (97). Citocinas en la sepsis El enfoque de las primeras investigaciones sobre la sepsis humana fue el SIRS, que se creía que era un pico abrumador y descontrolado en la respuesta inmunitaria proinflamatoria del huésped (96). Aunque el SIRS puede ocurrir en respuesta a un traumatismo, anafilaxia, isquemia, hemorragia e inflamación estéril (p. ej., pancreatitis), en el caso de sepsis se documenta el evento desencadenante o se sospecha que es una infección. Los altos niveles de citocinas proinflamatorias circulantes, como TNFα, IL1 e interleucina6 (IL6), se citaron como evidencia de SIRS tanto en pacientes humanos sépticos como en animales de laboratorio con sepsis inducida. La creencia de que la sepsis era un estado de hiperinflamación condujo a numerosos ensayos clínicos que investigaron agentes que bloquearían, neutralizarían, eliminarían o atenuarían varios mediadores proinflamatorios. Como la mayoría de estos estudios fracasaron, se volvió a examinar la patogénesis hiperinflamatoria propuesta de la sepsis. En ese momento, con base en nueva evidencia de inmunosupresión/inmunoparálisis en pacientes sépticos (111), se propuso que el SIRS era solo la fase inicial de la sepsis seguida de una respuesta antiinflamatoria compensatoria. Los PAMP y/o DAMP presentes en tejidos inflamados y/o infectados se reconocen mediante la señalización de PRR en la superficie de células inmunitarias como neutrófilos, macrófagos, mastocitos y células dendríticas, y células no inmunitarias como células epiteliales, células endoteliales , miocitos y fibroblastos (100, 103, 104). Existen numerosos tipos de PRR, incluidas las proteínas que contienen repeticiones ricas en leucina (NLR, anteriormente llamadas receptores tipo NOD), los receptores de lectina tipo C (CLR), los receptores tipo RIGI (RLR) y los receptores tipo Toll. (TLR) (105). La señalización de TLR es un paso esencial en la activación de la respuesta inmune innata. Según las diferencias en la señalización de TLR4LPS equino, la respuesta de los monocitos equinos al LPS es más proinflamatoria que la de otras especies. La causa principal de esta diferencia es que la activación por LPS de TLR4 transmite señales principalmente a través de MyD88, con una activación mínima de la expresión génica mediada por TRIF, como se demostró en experimentos con monocitos equinos (50 ). Como resultado de la señalización de MyD88, la estimulación con LPS de los monocitos equinos provoca una inducción rápida y de corta duración del ARNm de TNFα, una expresión rápida y más sostenida del ARNm de IL1β y una inducción más lenta pero sostenida del ARNm de IL6. Después de un retraso de aproximadamente 4 h, también se induce la expresión del ARNm de IL10, aunque el nivel de inducción es mucho más bajo que el observado con los agonistas de TLR3, como el ADN viral de doble cadena. El resultado es una señalización más fuerte de la vía MyD88, que se considera proinflamatoria, y una señalización disminuida de la vía TRIF, que se considera antiinflamatoria. En otras especies, PI(3)Kδ regula el cambio en la señalización de TLR4 entre MyD88 y TRIF, pero este evento no parece ocurrir en los monocitos equinos. Estos atributos de la señalización TLR4 específica para los monocitos equinos, junto con su notable sensibilidad a las concentraciones "nM" de LPS, proporcionan una base científica para la marcada respuesta inflamatoria que experimentan los caballos en respuesta a la exposición a endotoxinas (50) . Las moléculas que actúan como DAMP incluyen hialuronano, sulfato de heparano, proteínas de choque térmico, proteína B1 del grupo de alta movilidad (HMGB1) y trifosfato de adenosina (ATP) (98). Si bien los DAMP han recibido atención reciente como modelos de inflamación estéril, tanto los PAMP como los DAMP son relevantes para la discusión de la fisiopatología de la sepsis. El sello distintivo de la sepsis clínica es una respuesta dañina o dañina del huésped a la infección. Los TLR son necesarios para la eliminación de la infección bacteriana, pero la señalización excesiva de TLR puede provocar una inflamación sistémica, que puede tener consecuencias perjudiciales para el huésped. Debido a la importancia relativa de la endotoxina en varias enfermedades equinas, el receptor tipo Toll 4 (TLR4), que se une al componente lípido A del LPS, ha sido objeto de mucha investigación y se discutirá más adelante. Otros miembros de la familia TLR identificados en caballos (TLR 2, 3, 5, 8 y 9) se revisan en detalle en otro lugar (35, 97, 106). Si bien se acepta que los PAMP están involucrados en el inicio de la respuesta inflamatoria, es razonable sospechar que la lesión tisular causada por patógenos invasores y/o el huésped (es decir, daño mediado por neutrófilos) también generaría DAMP. Los DAMP podrían activar aún más la respuesta inmunitaria innata, lo que daría lugar a una señalización adicional de citoquinas inflamatorias, reclutamiento de neutrófilos y daño tisular. Teniendo en cuenta la reactividad cruzada de los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) individuales para PAMP y DAMP (98–100), un círculo vicioso de amplificación de señal finalmente da como resultado una respuesta inmunitaria globalmente desregulada. La evidencia muestra que la interacción de PAMP y DAMP con sus receptores se correlaciona con mayores tasas de mortalidad en un modelo de sepsis en ratones polimicrobianos (101). marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 697 fundas Sepsis: una perspectiva equina Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.orgMachine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org NEUTRÓFILOS EN SALUD Y SEPSIS Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org fundas Sepsis: una perspectiva equina 8 Sin embargo, en los potros, la evidencia sugiere que la proteína IL6 es más baja en la sangre de los potros sépticos en comparación con los sanos y que la relación IL6:IL10, que fue más alta en los potros sanos de la misma edad en comparación con los potros sépticos, puede ser un indicador de pronóstico útil para la septicemia neonatal (80). Por otro lado, las funciones efectoras de los neutrófilos, como la liberación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y las trampas extracelulares (NET), pueden ser muy dañinas para el tejido del huésped en varias enfermedades, incluida la sepsis. Por lo tanto, los neutrófilos son objetivos potenciales para combatir el daño orgánico asociado con la sepsis. Una mejor comprensión de las funciones de los neutrófilos y los reguladores moleculares de las respuestas de los neutrófilos podría conducir a nuevos objetivos para la modulación terapéutica de la disfunción de los neutrófilos en la sepsis. La citocina antiinflamatoria más comúnmente investigada en personas y caballos es la IL10, aunque otros mediadores antiinflamatorios incluyen IL4, IL11, IL13, factor de crecimiento transformante β, receptores solubles de TNF y antagonista del receptor de IL1 . (87, 123). Hay varias características clave de los neutrófilos que los hacen particularmente efectivos para responder a la invasión bacteriana. Las citocinas antiinflamatorias ofrecen un contrapeso a las señales proinflamatorias, lo que da como resultado la supresión de la producción de IL 1β, TNFα y quimiocinas y la disminución de las moléculas de adhesión vascular. Los niveles elevados de IL10 en pacientes humanos con sepsis se asocian con peores resultados y una mayor (1) Los neutrófilos son los leucocitos más abundantes en la circulación sistémica, con 2,9–8,5 × 109 células/l circulando en caballos adultos sanos y 2,5–7,5 × 109 células/l en humanos adultos. Es importante destacar que estos neutrófilos circulantes se mantienen en un estado de reposo hasta que reciben señales de reclutamiento y activación. Este es un importante mecanismo de seguridad que normalmente mantiene bajo control el poder destructivo de los neutrófilos. (2) Grandes cantidades de neutrófilos se reclutan rápidamente para la circulación a partir de las reservas de neutrófilos ubicadas en la médula ósea. Esto es particularmente importante, considerando que se supone que la vida útil de los neutrófilos diferenciados terminalmente es relativamente corta (es decir, una vida media de 10,5 h en el caballo y 8 h en humanos) (130132), aunque evidencia reciente de que la vida útil promedio de los neutrófilos es de 5,4 días ha puesto en duda esa suposición (133). (3) riesgo de MODS y muerte (124–126). En la sepsis neonatal equina, se han notificado niveles significativamente elevados de IL10 en los no supervivientes en comparación con los supervivientes (122). Sin embargo, otro estudio comparó los niveles de IL10 circulante entre potros sépticos y controles sanos y no encontró diferencias (80). Aún no se ha investigado si los niveles de IL10 se correlacionan o no con el resultado en pacientes equinos adultos con sepsis natural. En condiciones fisiológicas, los neutrófilos se encuentran tanto en la circulación como en depósitos marginales en el bazo, el hígado y los pulmones (134, 135). Aunque la razón de la concentración de neutrófilos en estos órganos sigue siendo incierta, se postula que los órganosneutrófilos actúan como centinelas, proporcionando una vigilancia constante para la detección y defensa contra microbios. (CARS), lo que lleva a eventos adversos como una mayor tasa de infecciones nosocomiales (96). Las características distintivas de CARS se citaron como expresión disminuida de moléculas del complejo principal de histocompatibilidad de clase II en monocitos circulantes (mHLADR), apoptosis masiva de linfocitos circulantes y niveles plasmáticos elevados de la citocina antiinflamatoria IL10 (112) . Desde entonces, esta noción de una respuesta inflamatoria multimodal o de dos fases a la sepsis ha sido rechazada y reemplazada por la evidencia de un síndrome de respuesta antiinflamatoria (MARS) integrado y altamente mixto (113). Las características de las citoquinas de la sepsis equina y la enfermedad crítica son actualmente objeto de intenso estudio. En este momento, gran parte de los datos de citocinas inflamatorias disponibles se basan en modelos de sepsis equina, como la infusión intravenosa de LPS o la administración oral de extracto de nuez negra (BWE) o carbohidratos. En 1882, Elie Metchnikoff observó el reclutamiento de células fagocíticas en los sitios de lesión en embriones de estrellas de mar y formuló la hipótesis de que ellas (es decir, los neutrófilos) estaban involucradas en la digestión microbiana (127). La evidencia de estos modelos muestra que, como en otras especies, los caballos inicialmente producen TNFα en respuesta a LPS (114–116). Esta observación inició más de un siglo de investigación que continúa examinando el papel de los neutrófilos en la defensa del huésped, la lesión del huésped, la eliminación de microbios, la resolución de la inflamación, la inmunodeficiencia y la curación de tejidos. El objetivo de esta sección de la revisión es cubrir temas amplios de la fisiología de los neutrófilos que son relevantes para la fisiopatología de la sepsis; se remite al lector a otra parte para obtener detalles sobre los mecanismos moleculares de la sepsis y un examen más detallado de la señalización de los neutrófilos (10, 128). marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 Altos niveles de TNFα circulante también están presentes en caballos con cólico, una enfermedad que a menudo provoca una respuesta inflamatoria sistémica. Además, los aumentos marcados en TNFα se han relacionado con una mayor tasa de mortalidad en casos de cólico equino y sepsis en potros (117, 118). Se sabe que el TNFα induce la expresión de interleucina (IL)1β, y la administración de estas dos citocinas juntas es suficiente para reproducir el shock séptico en animales (119, 120). En caballos, se han documentado elevaciones de IL1β en potros con sepsis natural y en caballos adultos después de la infusión de LPS (79, 121). Los neutrófilos de primera respuesta son esenciales para la defensa del huésped contra las bacterias. Otra citoquina importante durante la sepsis en humanos y caballos es la IL6, que se produce después de que las células se exponen a TNFα e IL1β. Si bien la IL6 no se considera una citoquina proinflamatoria, tampoco se considera antiinflamatoria. La infusión de LPS en caballos adultos provoca un aumento significativode los niveles circulantes de IL6 (121). En un informe sobre potros recién nacidos con sepsis natural, los niveles de IL6 fueron más bajos que los controles sanos de la misma edad (80). Estos investigadores proporcionan evidencia de que los potros sanos adquieren una cantidad significativa de IL6 a partir de la transferencia pasiva de inmunidad. En un informe diferente, la expresión del gen IL6 aumentó significativamente en los potros sépticos que no sobrevivieron en comparación con los potros que sobrevivieron a la sepsis (122). Debido a que estos dos estudios examinaron la proteína IL6 o el ARNm, pero no ambos, sus resultados aparentemente contradictorios son difíciles de resolver. En ensayos de sepsis en humanos, los niveles persistentemente elevados de IL6 se correlacionaron con la gravedad de la enfermedad y un mayor riesgo de muerte (111). Los pacientes neutropénicos o con deficiencia de adhesión de leucocitos tienen un mayor riesgo de infección bacteriana (129). Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles Los neutrófilos "detectan" estos gradientes de quimioatrayentes en virtud de GPCR independientes y "priorizan" las señales de quimioatrayentes de etapa intermedia y final utilizando la vía de la fosfatidilinositol3OH quinasa (PI(3)K) y el homólogo de tensina (PTEN) y la vía p38 MAPK , respectivamente (151, 152). Con el daño a la maquinaria de migración (como ocurre en la sepsis), los neutrófilos pierden su "brújula", no logran controlar la infección y se convierten en una carga para su huésped. La liberación local de estos mediadores hace que el endotelio vascular vecino aumente la expresión endotelial de Pselectina y luego de Eselectina e ICAM1 (141143). Los receptores de quimioatrayentes juegan un papel vital en la traducción de las señales espaciales del gradiente de quimioatrayentes a la maquinaria celular que impulsa la locomoción de los neutrófilos. Los estímulos característicos, incluidos los PAMP y los DAMP, activan estas células para que liberen mediadores proinflamatorios como IL1β y TNFα , así como quimioatrayentes para los neutrófilos (139, 140). La cantidad de neutrófilos inmaduros, o en banda, también se altera durante la sepsis, y el aumento de estas células se conoce como "desplazamiento a la izquierda". Un "desplazamiento a la izquierda" es significativo porque, en comparación con los neutrófilos maduros, los neutrófilos inmaduros tienen una vida relativamente más larga y son resistentes a la apoptosis espontánea, tienen mayor Quimiotaxis Los neutrófilos circulantes, inicialmente distantes del sitio primario de invasión del patógeno, son reclutados al área de infección tisular por un gradiente indiscutible de quimiocinas del huésped producidas endógenamente (es decir, interleucina8 y leucotrienoB4) conocidas como quimioatrayentes intermedios. A medida que los neutrófilos cruzan el endotelio para ingresar al sitio real de la infección, deben “ignorar” los gradientes de quimiocinas del tejido huésped difusamente inflamado para “apuntar” a los microorganismos invasores. Los quimioatrayentes de etapa final derivados de péptidos bacterianos y factores del complemento del huésped, como Nformilmetionilleucil fenilalanina (fMLP) y C5a, indican a los neutrófilos que converjan en el punto de invasión bacteriana para fagocitar material extraño y liberar su arsenal de antimicrobianos. agentes que incluyen oxidantes, proteinasas y péptidos catiónicos (147). Reclutamiento de neutrófilos El daño a los tejidos, ya sea como resultado de una lesión estéril o de una invasión patógena, es reconocido por las células inmunitarias, como los macrófagos y los mastocitos, así como por las células del estroma (136–138). Los pasos iniciales de la cascada de adhesión de leucocitos son la captura y la rodadura. Están mediados por la expresión endotelial inducida de selectina P y E y selectina L expresada por neutrófilos y ligando de selectina E (ESL1), ligando de selectina P (PSGL1) y CD44, que se expresan constitutivamente (144 , 145). La fuerza de estas uniones mediadas por selectina solo se desarrolla durante el esfuerzo cortante que experimentan los neutrófilos durante el flujo sanguíneo laminar (146, 147). También es importante para la progresión de la adhesión de los neutrófilos a la pared de los vasos sanguíneos la presentación de quimiocinas unidas al endotelio a sus respectivos receptores acoplados a proteína G (GPCR) en la superficie celular de los neutrófilos. La señalización de GPCR conduce a la activación "de adentro hacia afuera" de las integrinas β2 de neutrófilos (148). Esta activación de las integrinas β2 de neutrófilos Mac1 (CD11b, αMβ2) y LFA1 (CD11a, αLβ2) facilita la adhesión a sus respectivos ligandos en la superficie endotelial, ICAM1 e ICAM2, lo que conduce a la β2 intgerina. Activación de afuera hacia adentro y subsiguiente rodadura lenta, detención y, finalmente, fortalecimiento de la adhesión. Después del fortalecimiento de la adhesión, los neutrófilos se preparan físicamente para su viaje transendotelial, adquiriendo una apariencia polarizada característica con un lamelipodio en el borde de ataque y un urópodo en el borde de salida (149). Usando mecanismos dependientes de integrina β2, revisados en detalle en otra parte (150), los neutrófilos atraviesan el endotelio a través de rutas transcelulares o paracelulares, cruzan la membrana basal y se alojan en sitios de invasión bacteriana. invasión y daño tisular. (4) En respuesta a los estímulos quimiotácticos, los neutrófilos pueden migrar a velocidades extremadamente rápidas (hasta 12 um/ min), lo que significa que tienen un tiempo de respuesta del objetivo tisular tan corto como 3 h después del ataque inicial. (5) Los neutrófilos están equipados con un contingente notable de receptores de superficie y moléculas de adhesión que facilitan la activación y la transmigración endotelial y culminan en la llegada de neutrófilos a sitios remotos de lesión o infección tisular. Todas estas propiedades hacen que los neutrófilos sean especialmente adecuados para proporcionar una respuesta rápida a la invasión bacteriana en el huésped. Números anormales de neutrófilos en la sepsis Los números alterados de glóbulos blancos circulantes son una característica definitoria del SIRS y la sepsis (32). Como los glóbulos blancos más abundantes en circulación, los neutrófilos desempeñan un papel importante para determinar si los recuentos de leucocitos del paciente se encuentran fuera de un rango de referencia normal. Durante los modelos de infusión de LPS de SIRS, el número de neutrófilos circulantes en caballos adultos cae significativamente dentro de las primeras 2 a 4 h (neutropenia) y luego vuelve a aumentar (neutrofilia) (153, 154). Los neutrófilos en sangre también aumentan significativamente 18 a 20 h despuésde la colitis inducida por oligofructosa en caballos adultos (155). Los cambios en el número de neutrófilos circulantes durante el SIRS y la sepsis se atribuyen a señales de movilización de citoquinas, productos bacterianos y otros mediadores inflamatorios (156). Además, en estas condiciones se altera la vida útil de los neutrófilos. En estados saludables, los neutrófilos se eliminan de la circulación tras la activación intrínseca de la apoptosis y la fagocitosis de los macrófagos en el bazo, el hígado y la médula ósea (157); pero en neutrófilos humanos expuestos a LPS bacteriano (158) o neutrófilos de pacientes con sepsis (159), la apoptosis se retrasa. Esto también es cierto en los caballos. Los caballos con lesiones intestinales estrangulantes tienen una menor proporción de neutrófilos apoptóticos circulantes que los caballos sometidos a artroscopia quirúrgica (160). Investigaciones recientes también muestran que la colitis por oligofructosa inducida en caballos, que causa diarrea severa y SIRS, da como resultado un retraso significativo en la apoptosis de neutrófilos ex vivo. Estos investigadores continuaron demostrando que el tratamiento con LPS retrasa la apoptosis de los neutrófilos equinos in vitro de forma dependiente de la dosis (161), y que la apoptosis retrasada se atribuye a la actividad de la caspasa9 pero no a la caspasa3 ni a la caspasa 8 (161). Estos autores proponen que la vida prolongada de los neutrófilos en caballos endotoxémicos puede contribuir al desarrollo de SIRS. marzo 2019 | Volumen 6 | Artículo 69 Los neutrófilos que pasan por el área de endotelio activado entran en una cascada de adhesión reversible que consta de seis pasos, mediados por interacciones ligandoreceptor y mecanismos moleculares específicos. 9 fundas Sepsis: una perspectiva equina Fronteras en la Ciencia Veterinaria | www.frontiersin.org Machine Translated by Google https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science#articles https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science https://www.frontiersin.org Migración alterada de neutrófilos La respuesta de los neutrófilos a la inflamación está mediada en gran parte por quimiocinas y citocinas, que envían señales a los neutrófilos a través de GPCR. Durante la sepsis, la expresión de estos agonistas de neutrófilos puede aumentar de forma anómala. Esto puede reducir la capacidad de respuesta de los neutrófilos al menos de dos maneras. Con una alta tasa de unión a ligandos, los GPCR se desensibilizan funcionalmente debido a la falta de capacidad de detección de gradientes (176). Además, la unión del ligando de GPCR conduce a la internalización del receptor, lo que también amortigua de manera efectiva la activación de neutrófilos mediada por GPCR. Estos mecanismos se reconocen clínicamente en pacientes sépticos, cuyos neutrófilos tienen una expresión superficial disminuida de CXCR2 (también conocido como receptor de IL8) (177). En ratones, también se ha demostrado que la sepsis aumenta el receptor de quimiocinas CCR2 (178). El resultado de esta regulación positiva es un aumento en la migración aleatoria de neutrófilos, una acumulación de neutrófilos en órganos remotos y una falla en la acumulación de neutrófilos en el foco de infección. Alteración de la rigidez de los neutrófilos y secuestro del lecho capilar En condiciones saludables, los neutrófilos normales con un diámetro de 7–9 µm se deforman para pasar a través de capilares con un diámetro promedio de 5–6 µm. En pacientes humanos con sepsis, la deformabilidad de los neutrófilos disminuye y los neutrófilos atrapados en los lechos capilares alteran el flujo sanguíneo y liberan radicales de oxígeno y proteasas que contribuyen al daño de los órganos (171). Los estudios in vitro han demostrado que la disminución de la deformabilidad de los neutrófilos en respuesta a fMLP o TNFα está asociada con la aparición de un anillo de submembrana de Factina (172). Se ha informado que la rigidez de los neutrófilos aumenta proporcionalmente con la gravedad de la sepsis (173) y que esto conduce a una acumulación de neutrófilos en los lechos capilares de los sinusoides pulmonar y hepático. En un modelo de rata de neumonía bacteriana, los neutrófilos con submembrana Factina se retuvieron preferentemente sobre los neutrófilos sin Factina durante el paso por los pulmones (174). También se ha detectado una disminución de la deformabilidad de los neutrófilos en neutrófilos equinos estimulados con LPS (175), así como en pacientes equinos con afecciones que causan SIRS, incluido el cólico debido a la enfermedad inflamatoria intestinal y la estrangulación intestinal (169). En caballos con estrangulamiento intestinal, los cambios en la deformabilidad de los neutrófilos, junto con el tamaño y la granularidad, se correlacionaron con una pobre resultado (169). Se desconoce si las alteraciones en la estructura de la actina contribuyen a la acumulación de neutrófilos dentro de las láminas u otros órganos de los caballos con sepsis. La evidencia sugiere que el aumento de los niveles circulantes de citocinas y quimiocinas puede dificultar el reclutamiento normal de neutrófilos de la vasculatura. Los pacientes con sepsis frecuentemente tienen niveles elevados de IL8, C5a y TNFα en la sangre (180). También se han documentado niveles elevados de TNFα en potros con presunta “septicemia” (118). El pretratamiento in vitro con IL8 redujo la migración de neutrófilos a través de las monocapas endoteliales (181), y la exposición in vitro de neutrófilos a concentraciones de C5a comparables a las de la sangre de pacientes sépticos paralizó por completo la respuesta migratoria de neutrófilos (112, 182). El TNFα elevado en la sangre de pacientes sépticos disminuye la migración de neutrófilos, inhibe la apoptosis de neutrófilos, mejora el cebado de neutrófilos y la producción de especies reactivas de oxígeno y suprime la expresión de CXCR2 de neutrófilos (158, 183, 184). En estudios in vitro, Brooks et al. demostraron que el quimioatrayente IL8 es capaz de atenuar la migración de neutrófilos equinos al factor activador de plaquetas (PAF) y, en menor medida, LTB4, de manera dependiente de CXCL2. Estos autores concluyen que este efecto podría provocar el atrapamiento de neutrófilos activados en sitios de inflamación in vivo (185). La mayor presencia de neutrófilos cebados dentro de la vasculatura, que se ha demostrado en pacientes sépticos, DNI fue significativamente mayor en perros con sepsis en comparación con perros con anemia hemolítica inmunomediada (IMHA) y perros sanos y significativamente mayor en perros con shock séptico en comparación con perros sépticos sin insuficiencia circulatoria; sin embargo, no se detectaron diferencias entre sobrevivientes y no sobrevivientes (168). En un estudio observacional prospectivo reciente de pacientes adultos equinos de emergencia, la presencia de neutrófilos en banda en el frotis de sangre
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