Nuove prospettive nella terapia della sepsi. Quale ruolo della ossigenoterapia iperbarica?

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Abele Rosati
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2 Nuove prospettive nella terapia della sepsi. Quale ruolo della ossigenoterapia iperbarica? G. Vezzani, L. Caberti, L. Cantadori, M. Mordacci, N. Nicolopoulou, A. Pizzola, G. Povesi ASL Parma, Presidio Ospedaliero di Vaio (Fidenza Pr). U.O. di Anestesia, Rianimazione, Terapia Iperbarica e Terapia Antalgica. Negli ultimi quaranta anni i fallimenti nella terapia antinfiammatoria della sepsi sono stati numerosi: basta citare la terapia anti TNF e la terapia anti LPS. Causa più frequente di questi fallimenti, veri cimiteri per le ditte farmaceutiche, è l assunto errato che i dati sperimentali ricavati da animali, in specifico da ratti o da topi, possano essere applicati alle sepsi della specie umana senza tener conto non solo delle enormi differenze genetiche, ma del semplice dato clinico che la sepsi ben difficilmente viene valutata, soprattutto dal rianimatore, all inizio delle sue manifestazioni cliniche, per cui e.g., le terapie anti TNF o anti LPS in clinica, sono sostanzialmente sempre tardive. Inoltre una valutazione retrospettiva (1) dei lavori che impiegano antinfiammatori nella sepsi, documenta la mancanza di omogeneità nei soggetti arruolati negli studi, quindi con capacità di risposta immunitaria molto diverse. Altro dato importante è che la risposta proinfiammatoria conseguente alla sepsi o al trauma può di per sé provocare danno d organo, ma è altrettanto documentato che la stessa risposta è in grado di bloccare una eventuale invasione di microrganismi (2). Non solo, ma un eventuale terapia antinfiammatoria può incrementare addirittura la mortalità del gruppo trattato: si veda il lavoro clinico dove viene valutato l effetto degli anticorpi anti Lo studio Protein C World Wide Evaluation in Severe Sepsis (PROWESS) ha documentato la efficacia della proteina C attivata ricombinante (Drotrecogin) nelle sepsi gravi e nello shock settico, e nel novembre 2001 ne è stato approvato l uso clinico.

3 Senza entrare nel merito del meccanismo d azione della APC, è noto come la trombina, dopo che si è legata alla trombomodulina sulla superficie dell endotelio, attiva la proteina C plasmatica che, assieme al suo cofattore proteina S, agisce come inibitore dei fattori Va e VIIIa, esercitando dunque un azione anticoagulante. Ma APC possiede anche proprietà -1 e IL-6 nei monociti e riducendo la adesività fra neutrofili e endotelio (4). Proprio quest ultimo aspetto deve indurre ad una riflessione. Infatti il meccanismo di inibizione della adesività dei neutrofili sulla cellula endoteliale si basa, fra l altro, su un azione indiretta della APC sulle E-Selectine, mediante la produzione di un carboidrato derivato dalla APC, una polilactosamina, molto più potente del ligando naturale, l antigene sialilato Lewis-X, che non è comunque l unico ligando (5). In questo meccanismo d azione si inserisce l attività antinfiammatoria dell ossigeno iperbarico, almeno per quanto riguarda la adesività legata alle E-Selectine. Infatti è nota (6) l attività dell ossigeno iperbarico sulle E-Selectine, per cui è ipotizzabile un meccanismo di potenziamento della APC da parte della OTI. Ma vi sono nuove strategie terapeutiche antinfiammatorie molto interessanti per le quali è da valutare un eventuale meccanismo sinergico con l OTI. Inibizione dell apoptosi Molti mediatori proinfiammatori prodotti durante sepsi sperimentali si sono dimostrati essere induttori di apoptosi, sia della apoptosi rapida tipica dei linfociti o di quella ritardata più caratteristica dei neutrofili. Oltre alla regolazione genetica esiste una famiglia di proteine denominate genericamente caspasi che sostengono un ruolo fondamentale nella apoptosi. Le caspasi sono divise in tre gruppi: a) attivatori delle citochine b) iniziatori della apoptosi c) effettori della apoptosi

4 La sindrome da risposta infiammatoria sistemica, gli ormoni glucocorticoidi, le specie radicaliche dell ossigeno, componenti la membrana batterica, concorrono a indurre e mantenere l apoptosi. Al momento non vi sono studi che documentano una qualche interazione fra l azione antinfiammatoria della OTI e l induzione o il mantenimento della apoptosi. High-Mobility-Group B-1 protein (HMGB-1) HMGB-1 agisce come mediatore tardivo (almeno 18 ore) dopo l induzione di uno stato settico con LPS (7). HMGB-1, soprattutto di produzione macrofagica, si lega ai RAGE (receptor for advanced glication end products) della membrana endoteliale, facilitando l attivazione del fattore trascrizionale NF-kB e MAPK e inducendo la sintesi di mediatori proinfiammatori. Sulla membrana delle cellule endoteliali produce la comparsa di molecole della adesività (8) e in specifico ICAM-1, VCAM-1 e E-Selectine (9). L azione sulla adesività leucociti/endotelio, la comparsa tardiva, il ruolo centrale nel mantenimento della risposta infiammatoria ne fanno un bersaglio ideale quale oggetto di studio nel rapporto con la OTI. Inibizione della migrazione macrofagica (MIF) MIF fu originariamente descritto come una citochina dei linfociti T, successivamente si vide che era prodotto anche da cellule della adenoipofisi, da leucociti eosinofili, da cellule tubulari renali, da cellule epiteliali polmonari e anche dai macrofagi. MIF è in grado di indurre la sintesi di molte citochine proinfiammatorie dai macrofagi. Pazienti settici hanno elevati livelli serici di MIF (10) che si correlano con una cattiva prognosi.

5 Non sono noti dati relativi al rapporto MIF e OTI, ma indubbiamente è un oggetto di ricerca interessante e promettente. C5a e C5a recettore (C5aR) Molti stimoli possono attivare le diverse vie del complemento: LPS, immunocomplessi etc. La frazione C5a possiede numerosi effetti proinfiammatori: risposta chemotattica dei neutrofili (11), produzione di anione superossido da neutrofili, (12) incremento della permeabilità vascolare (13). Il blocco di C5a con anticorpi nei ratti, all inizio della sepsi, incrementa fortemente la sopravvivenza (14). Dati simili si possono ottenere con il blocco del recettore C5aR mediante anticorpi (15). Nelle sepsi in umani (16) si è documentato un rapporto fra gravità della sepsi, mortalità e livello plasmatico di C5a, che, in aggiunta, si è dimostrato in grado di sopprimere il respiratory burst dei neutrofili. Il beneficio potenziale del blocco C5a/C5aR sembra certo. Mancano studi di conferma su grandi numeri di pazienti, né sono disponibili studi sui rapporti fra OTI e C5a/C5aR. Conclusione Al momento solo la introduzione nella terapia della sepsi grave e dello shock settico della Drotrecogin, ha portato ad un effettivo miglioramento della sopravvivenza. Tuttavia, a parte il costo, le limitazioni nell impiego sono notevoli (soprattutto pericolo di sanguinamento). Visti i meccanismi d azione, l impiego della OTI, quale strategia terapeutica aggiuntiva antinfiammatoria nelle sepsi sperimentali, ha indubbiamente un suo razionale quando si fa uso di Drotrecogin e di inibitori di HMGB-1 protein. Quest ultima ricerca è in corso fra il nostro gruppo e altri gruppi dell Istituto di Medicina Sperimentale della facoltà di Medicina dell Università di Parma e del centro di ricerca S. Raffaele di Milano.

6 Bibliografia essenziale 1. Eichacker, P.Q. et al. (2002). Risk and the efficacy of antiinflammatory agents: retrospective and confirmatory studies of sepsis. Am. J Respir. Crit. Care Med. 166, Riedemann, N.C., Guo, R.F., & Ward, P.A. (2003). Novel strategies for the treatment of sepsis. Nat. Med. 9, Fisher, C.J., (1996). Treatment of septic shock with the tumor necrosis factor receptor: Fc fusion protein. The Soluble TNF Receptor Sepsis Study Group. N Engl. J Med. 334, Riewald, M., Petrovan, R.J., Donner, A., Mueller, B.M., & Ruf, W. (2002). Activation of endothelial cell protease activated receptor 1 by the protein C pathway. Science. 296, Grinnel BW et al: Human protein C inhibits selectin-mediated cell adhesion: role of unique fucosylated oligosaccharide. Glycobiology 1994 Apr; 4(2): Buras JA et al : HBO decreases endothelial cell expression of E-selectin and ICAM-1, adhesion molecules for neutrophils, when exposed to 2.5 ATA for 90. Am J Physiol Cell Physiol, Wang, H. el al. (1999). HMGB-I as a late mediator of endotoxin lethality in mice. Science. 285, Wang, H.,et al. (2001). HMGBI as a late mediator of lethal systemic inflammation. Am. J. Respir. Crit. Care Med 164, Treutiger CJ et : High mobility group 1B-box mediates activation of human endothelium J Intern Med 2003 Oct, 254(4): Lehmann, L.E. et al. (2001). Plasma levels of macrophage migration inhibitory factor are elevated in patients with severe sepsis. Intensive Care Med. 27, Shin, II.S., et al(1968). Chemotactic and anaphylatoxic fragment cleaved from the fifth component of guinea pig complement. Science. 162, Sacks T et al: (1978) Oxygen radicals mediate endothelial cell damage by complement-stimulated granulocytes. An in vitro model of immune vascular damage. J. Clin. Invest 61, Schumacher, W.A. et al: (1991). The anaphylatoxins C3a and C5a are vasodilators in the canine coronary vasculature in vitro and in vivo. Agents Actions. 34, Czermak BJ et al. (1999). Protective effects of C5a blockade in sepsis Nat. Med 5, Huber-Lang, M.S. et al. (2002). Protection of innate immunity by C5aR antagonist in septic mice. FASEB J 16, Nakae H. et al. (1994). Serum complement levels and severity of sepsis. Res. Commun.Chem. Pathol. Pharmacol. 84,

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