Endotoxin in pooled pericardial blood contributes to the systemic inflammatory response during cardiac surgery

Perfusion ◽  
2000 ◽  
Vol 15 (5) ◽  
pp. 427-431 ◽  
Author(s):  
Talia Spanier ◽  
Kelly Tector ◽  
Graham Schwartz ◽  
Jonathan Chen ◽  
Mehmet Oz ◽  
...  

Although endotoxin has been implicated as an important contributor to the systemic inflammatory response (SIR) during cardiopulmonary bypass (CPB), its source remains unclear. While gut translocation has traditionally been perceived as the primary source of endotoxemia, accumulation of endotoxin in pooled pericardial blood may represent an additional source of endotoxin that is continually reinfused into the CPB circuit. Eighteen patients undergoing primary coronary revascularization procedures were prospectively evaluated. Shed blood pooled in the pericardial space was returned to the CPB circuit through cardiotomy suction catheters at 45 min after placement of the aortic crossclamp. Simultaneous samples of pooled pericardial and peripheral arterial blood were obtained and analyzed by a limulus amebocyte lysate assay for the determination of endotoxin concentration, and an enzyme-linked immonosorbert assay for tumor necrosis factor (TNF-α) levels. Significant elevations in endotoxin were demonstrated in pooled pericardial blood samples compared with arterial blood (3.5 ± 0.5 vs 0.8 ± 0.2 pg/ml; p < 0.05). TNF-α levels were below the limits of detection in both samples. These data implicate pooled pericardial blood as an important primary source of endotoxin that, when continually reinfused throughout CPB, may contribute to the overall SIR. Because endotoxemia has been identified as an important predictor of adverse outcomes following cardiac surgery, removal of endotoxin antigen in shed pericardial blood, prior to its reinfusion into the CPB circuit, may provide a directed means to improve perioperative outcome without compromising established blood conservation techniques.

Perfusion ◽  
2016 ◽  
Vol 32 (4) ◽  
pp. 279-284 ◽  
Author(s):  
Lukas Mach ◽  
Helena Bedanova ◽  
Miroslav Soucek ◽  
Michal Karpisek ◽  
Tomas Konecny ◽  
...  

Background: Cardiac surgery and cardiopulmonary bypass (CPB) have been shown to stimulate a systemic inflammatory response which has been associated with adverse postoperative outcomes. Adipose tissue, both epicardial (EAT) and subcutaneous (SAT), is a known source of inflammatory cytokines, but its role in the pathophysiology of surgery- and CPB-induced systemic inflammatory response has not been fully elucidated. Therefore, we conducted a study to establish levels of selected cytokines in EAT and SAT prior to and after surgery with CPB. Methods: Adipose tissue samples were obtained from patients undergoing planned cardiac surgery on CPB. Samples from EAT and SAT were collected before and immediately after CPB. Levels of tumour necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), adipocyte fatty acid-binding protein (AFABP), leptin and adiponectin were determined by ELISA, which were adjusted for a total concentration of proteins in the individual samples. Results: Samples from 77 patients (mean age 67.68 ± 11.5 years) were obtained and analysed. Leptin, adiponectin, TNF-α and AFABP were shown to decrease their concentrations statistically significantly in the EAT after CPB while no statistically significant drop was observed in the SAT. On the contrary, IL-6 showed only a slight and statistically insignificant decrease in the EAT after CPB and it was in the SAT where a statistically significant drop was observed. Discussion: One of the most relevant findings of this study was the marked decrease in EAT levels of TNF-α, AFABP, leptin and adiponectin after the CPB termination. Our results suggest that EAT might serve as a pool of cytokines which are released into the circulation in reaction to surgery with CPB. Should these novel findings be confirmed, new strategies to assess and possibly reduce EAT contribution on adverse outcomes of cardiac surgery may be developed.


Perfusion ◽  
2017 ◽  
Vol 33 (2) ◽  
pp. 136-147 ◽  
Author(s):  
Adrian Bauer ◽  
Harald Hausmann ◽  
Jan Schaarschmidt ◽  
Martin Scharpenberg ◽  
Dirk Troitzsch ◽  
...  

Objective: The postoperative systemic inflammatory response after cardiopulmonary bypass (CPB) is still an undesirable side-effect after cardiac surgery. It is most likely caused by blood contact with foreign surfaces and by the surgical trauma itself. However, the recirculation of activated shed mediastinal blood is another main cause of blood cell activation and cytokine release. Minimal invasive extracorporeal circulation (MiECC) comprises a completely closed circuit, coated surfaces and the separation of suction blood. We hypothesized that MiECC, with separated cell saved blood, would induce less of a systemic inflammatory response than MiECC with no cell-saver. The aim of this study was, therefore, to investigate the impact of cell washing shed blood from the operating field versus direct return to the ECC on the biomarkers for systemic inflammation. Material and methods: In the study, patients with MiECC and cell-saver were compared with the control group, patients with MiECC and direct re-transfusion of the drawn blood shed from the surgical field. Results: High amounts of TNF-α (+ 120% compared to serum blood) were found in the shed blood itself, but a significant reduction was demonstrated with the use of a cell-saver (TNF-α ng/l post-ECC 10 min: 9.5±3.5 vs. 19.7±14.5, p<0.0001). The values for procalcitonin were not significantly increased in the control group (6h: 1.07±3.4 vs. 2.15±9.55, p=0.19) and lower for C-reactive protein (CRP) (24h: 147.1±64.0 vs.134.4±52.4 p=0.28). Conclusion: The use of a cell-saver and the processing of shed blood as an integral part of MiECC significantly reduces the systemic cytokine load. We, therefore, recommend the integration of cell-saving devices in MiECC to reduce the perioperative inflammatory response.


2021 ◽  
Vol 28 (2) ◽  
pp. 16
Author(s):  
Marija Svetikienė ◽  
Dainius Trybė ◽  
Marius Strioga ◽  
Jevgenija Veželienė ◽  
Viktoras Isajevas ◽  
...  

Background. Cardiac surgery provokes an intense inflammatory response that can cause an immunosuppressive state and adverse postoperative outcomes. We recently showed that postoperative immunonutrition with glutamine in “fragile” low-risk cardiac surgery patients was associated with a significantly increased level of CD3+ and CD4+ T cells. In order to clarify the biological relevance and clinical importance of these findings, we investigated whether an increase in the CD4+ T cell level was caused by changes in the systemic inflammatory response (caused by surgery or infection) and if it was associated with their activation status.Methods. A randomized control study of low operative risk but “fragile” cardiac surgery patients was performed. Patients were randomized into immunonutrition (IN) and control groups (C). The IN group received normal daily meals plus special immune nutrients for 5 days postoperatively, while the C group received only normal daily meals. Laboratory parameters were investigated before surgery and on the sixth postoperative day and the groups were compared accordingly. The expression of the CD69+ marker was investigated to determine T cell activation status. Serum concentrations of cytokines (interleukin-10 (IL-10), tumor necrosis factor α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6)) and C-reactive protein (CRP) were determined to assess the systemic inflammatory response, while procalcitonin (PCT) levels were evaluated to confirm or deny possible bacterial infection.Results. Fifty-five patients were enrolled in the study. Twenty-seven (49.1%) were randomized in the IN group. Results show that on the sixth postoperative day, the CD4+CD69+ and CD8+CD69+ counts did not differ between the IN and C groups, accordingly 0.25 [0.16–0.50] vs 0.22 [0.13-0.41], p=0.578 and 0.13 [0.06–0.3] vs 0.09 [0.05–0.14], p=0.178. Also, statistically significant differences were not observed in the cytokine levels (IN and C groups: TNF-α 8.13 [7.32–10.31] vs 8.78 [7.65–11.2], p=0.300; IL-6 14.65 [9.28–18.95] vs 12.25 [8.55–22.50], p=0.786; IL-10 5.0 [5.0–5.0] vs 5.0 [5.0–5.0], p=0.343 respectively), which imply that an elevated T cell count is not associated with the systemic inflammatory response. Also, PCT (IN and C groups: 0.03 [0.01–0.09] vs 0.05 [0.03–0.08], p=0.352) and CRP (IN and C groups 62.7 [34.2–106.0] vs 63.7 [32.9–91.0], p=0.840) levels did not differ between the two groups. Moreover, low levels of PCT indicated that the increase in T cell count was not determined by bacterial infection.Conclusions. Our findings showed that CD4+ T cell levels were associated with neither the systemic inflammatory response nor bacterial infection. Secondly, increases in T cells are not accompanied by their activation status. These results suggest a hypothesis that a higher postoperative T cell concentration may be associated with postoperative immunonutrition in low-risk cardiac surgery patients with intact cellular vitality, i.e. “fragile”. However, immunonutrition alone did not affect T cell activation status.


Inflammation ◽  
2013 ◽  
Vol 37 (1) ◽  
pp. 186-195 ◽  
Author(s):  
Daiki Tanno ◽  
Yukiko Akahori ◽  
Masahiko Toyama ◽  
Ko Sato ◽  
Daisuke Kudo ◽  
...  

2021 ◽  
Vol 22 (19) ◽  
pp. 10402
Author(s):  
Karina Wierzbowska-Drabik ◽  
Aleksandra Lesiak ◽  
Małgorzata Skibińska ◽  
Michał Niedźwiedź ◽  
Jarosław D. Kasprzak ◽  
...  

It is known that both psoriasis (PSO) limited to the skin and psoriatic arthritis (PSA) increase the risk of cardiovascular complications and atherosclerosis progression by inducing systemic inflammatory response. In recent decades, the introduction of biological medications directed initially against TNF-α and, later, different targets in the inflammatory cascade brought a significant breakthrough in the efficacy of PSO/PSA treatment. In this review, we present and discuss the most recent findings related to the interplay between the genetics and immunology mechanisms involved in PSO and PSA, atherosclerosis and the development of cardiac dysfunction, as well as the current PSO/PSA treatment in view of cardiovascular safety and prognosis.


2014 ◽  
Author(s):  
Σταύρος Αλοΐζος

Η σήψη αντιπροσωπεύει ένα σοβαρό πρόβλημα υγείας, που σχετίζεταιμε υψηλή θνητότητα και θνησιμότητα, παρατεταμένη παραμονή για νοσηλείαστο Νοσοκομείο, και αυξημένα άμεσα και έμμεσα κόστη. Ειδικά στην ΜΕΘ, ησήψη είναι το πρώτο αίτιο θανάτου. Ακολούθως με τα αποτελέσματα τηςμελέτης Sepsis Occurrence in Acutely Ill Patients (SOAP), 35% των βαρέωςπασχόντων ασθενών αναπτύσσουν σήψη σε κάποιο σημείο της νοσηλείαςτους στην ΜΕΘ, με θανατηφόρες επιπλοκές στο 27% από αυτές, έναποσοστό που πλησιάζει το 50% σε ασθενείς με σηπτικό σοκ. Τα Grampositive[gram (+)] βακτήρια έχουν αναδειχθεί ως το συχνότερο αίτιο λοίμωξηςτων βαρέως πασχόντων ασθενών, ακολουθούμενα από τα gram-negative[gram (-)] βακτήρια και από τους μύκητες, οι οποίοι εμπλέκονται σε περίπου18% των περιπτώσεων.Η ΧΝΑ συχνά επιπλέκεται από λοιμώξεις, ειδικά όταν φτάνει στο τελικότης στάδιο που απαιτεί αιμοδιάλυση. Η θνητότητα των ασθενών με τελικούσταδίου ΧΝΑ είναι περίπου 20%, με τις καρδιαγγειακές παθήσεις και τιςλοιμώξεις να ενοχοποιούνται για το 70% των θανάτων. Η αυξημένη επίπτωσητης σήψης στους ασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ είναι πολυπαραγοντική καιαποδίδεται στην ουραιμία, την υποθρεψία, και την διαδικασία αιμοδιάλυσης, ηοποία μπορεί να επηρεάσει πολλαπλώς τόσο την εγγενή όσο και την επίκτητηανοσία. Η υπεργλυκαιμία είναι ένας καλά μελετημένος παράγοντας πουευοδώνει σε λοιμώδεις επιπλοκές. Η διαταραγμένη ομοιόσταση της γλυκόζηςεπηρεάζει πολλές παραμέτρους της ανοσιακής απάντησης,συμπεριλαμβανομένης της εκκρίσεως κυτταροκινών, της λειτουργίας των κυττάρων της ανοσίας και της επιθηλιακής δυσπραγίας. Οι ασθενείς με ΣΔείναι συνήθως εξαιρετικά επιρρεπείς σε λοιμώξεις.Αμέσως μετά μια μικροβιακή προσβολή η φλεγμονώδης απάντησηξεκινάει μετά την αναγνώριση των συστατικών του μικροβιακού εισβολέα. Οικύριες προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες είναι ο TNF-α και οι ιντερλευκίνεςIL-6,IL-1β, and IL-8, οι οποίες προωθούν την φλεγμονώδη αντίδραση καιπροκαλούν την εμφάνιση του Συνδρόμου Συστηματικής ΦλεγμονώδουςΑντίδρασης {Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS)}.Ταυτόχρονα με την προφλεγμονώδη διέγερση, ξεκινάει και ηαντιφλεγμονώδης, η οποία αντιπροσωπεύεται κυρίως από την IL-10. Ηκυριαρχία του προφλεγμονώδους ή του αντιφλεγμονώδους προφίλ σχετίζεταιμε την κλινική έκφραση της λοίμωξης και την έκβαση της σήψης αμφότερα.Η παθογένεση της gram(-) σήψης έχει μελετηθεί εκτεταμένως καιαποδίδεται σχεδόν αποκλειστικά στη δράση του λιποπολυσακχαρίτη(ενδοτοξίνη, LPS) του βακτηριακού τοιχώματος. Το κυτταρικό τοίχωμα τωνμυκήτων αποτελείται από τρείς κυρίως ομάδες πολυσακχαριδών, πολυμερήτης μανόζης (μαννοπρωτεΐνες, 40% της ξηρής μάζας του κυτταρικούτοιχώματος), πολυμερή της γλυκόζης (b-γλυκάνη, 60% της ξηρής μάζας τουκυτταρικού τοιχώματος) και πολυμερή της N-acetylglucosamine (χιτίνη, 2%της ξηρής μάζας του κυτταρικού τοιχώματος). Ανάμεσα σε αυτά οι μαννάνεςέχουν ιδιαίτερη σημαντικότητα, καθώς παρέχουν αντιγονική πολυμορφία καικατέχουν ανοσοδιεγερτικές ιδιότητες.Παρότι είναι βολικό να πιστεύουμε ότι μια κοινή παθογενετική οδόςαποτελεί την βάση σε όλες τις σηπτικές προσβολές, φαίνεται να υπάρχειδιαφορετικότητα ανάμεσα σε διαφορετικά είδη βακτηρίων. Σκοπός της μελέτης: Ο κύριος σκοπός της παρούσης μελέτης είναι νααξιολογήσει την βασική ανοσιακή κατάσταση των ασθενών των ευπαθών σεμυκητιασικές λοιμώξεις, και να αξιολογήσει την ανοσολογική τους απάντησημετά διέγερση με συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος των μυκήτων και νασυγκριθεί αυτή η αντίδραση με την αντίδραση υγειών εθελοντών ενηλίκων,χρησιμοποιώντας ένα ex vivo μοντέλο διέγερσης. Ένας δευτερεύων σκοπόςήταν να διαπιστωθεί το εάν αυτέ οι ομάδες ασθενών ευρίσκονται σεκατάσταση ανοσοπαράλυσης, κάτι που αναγνωρίζεται με ολοένα καιαυξανόμενη συχνότητα σε βαριά πάσχοντες ασθενείς.Υλικό και μέθοδος: Μετρήσαμε τα βασικά επίπεδα των κυτταροκινών τουορού καθώς και τα επίπεδα που παρήχθησαν αυτές μετά από ex vivoδιέγερση με μαννάνη σε ολικό αίμα που συνελέγη από 10 υγιείς εθελοντές, 10ασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ, 10 ασθενείς με ΣΔ και 10 ασθενείς πουβρίσκονταν στη 2η ημέρα νοσηλείας τους σε ΜΕΘ, οι οποίοι είχαν μη σηπτικόSIRS και είχαν ένα APACHE II score ≥25. Χρησιμοποιήσαμε 100 μg/mlμαννάνης για μια περίοδο επώασης 8 ωρών ώστε να διεγείρουμε 1 ml ολικούαίματος. Τα δείγματα του αίματος συνελέγησαν από περιφερική φλέβα και ηδιέγερση έλαβε χώρα κάτω από τις ίδιες συνθήκες για όλες τις ομάδες μεμαννάνη από Saccharomyces cerevisiae της εταιρείας Sigma Chemical Co.(St Louis, MO, USA). Η μέτρηση των κυτταροκινών έγινε χρησιμοποιώνταςειδικά για το ανθρώπινο είδος εμπορικά διαθέσιμα κιτ με ELISA γιακυτταροκίνες.Αποτελέσματα: Όλες οι ομάδες των ασθενών είχαν υψηλότερες βασικέςτιμές TNF-α, IL-6, IL-1β, και IL-10 συγκρινόμενες με την ομάδα ελέγχου, αλλάμόνο στους ασθενείς της ΜΕΘ οι διαφορές ήταν στατιστικά σημαντικές. Ο λόγος IL-10/IL-6 βρέθηκε 0.33, 0.22 και 0.96 αντίστοιχα στους υγιείς, τουςασθενείς με ΧΝΑ και τους ασθενείς με ΣΔ, και 1.32 για τους ασθενείς τηςΜΕΘ πριν την διέγερση και 0.22, 0.51, 1.21, 2.46 αντίστοιχα μετά τηνδιέγερση. Σε όλες τις εξετασθείσες ομάδες, τα επίπεδα των κυτταροκινώναυξήθηκαν σημαντικά μετά την διέγερση με την μαννάνη, αν και οι βαριάπάσχοντες ασθενείς εμφάνισαν σημαντικά μικρότερη μεταβολή. Δενδιαπιστώθηκε ανοσοπαράλυση σε όλες τις εξετασθείσες ομάδες, αν καιυπήρξε σχετική ανοσοπαράλυση στους ασθενείς με ΣΔ και στους ασθενείςτης ομάδας της ΜΕΘ σύμφωνα με τον λόγο IL-10/Il-6. Επιπλέον, σύμφωνα μετον λόγο IL-10/TNF-α, όλες οι ομάδες ασθενών έχουν υψηλότερη πιθανότηταθανάτου σε σύγκριση με τους υγιείς εθελοντές, με αυτούς της ομάδας τηςΜΕΘ στην κορυφή της επικινδυνότητας και ακολουθούμενους από τουςασθενείς της ομάδας του ΣΔ. Ο λόγος IL-10/TNF-α πριν και μετά από τηνδιέγερση ήταν 0.52/0.35, 0.77/0.64, 0.96/0.91 και 1.46/1.19 για τους υγιείςεθελοντές, την ομάδα της ΧΝΑ, τους ασθενείς με ΣΔ και την ομάδα της ΜΕΘαντίστοιχα.Συμπεράσματα: Οι βαρέως πάσχοντες ασθενείς και δευτερευόντως οιασθενείς με τελικού σταδίου ΧΝΑ καθώς και οι ασθενείς με ΣΔ βρίσκονται σεπροφλεγμονώδη κατάσταση. Η ανταπόκριση των ασθενών με ΧΝΑ και ΣΔστην διέγερση με μαννάνη κρίνεται ως ικανοποιητική και συγκρίνεται με τηναντίδραση των υγειών ενηλίκων, ενώ αυτή των βαρέως πασχόντωνδιαφοροποιείται, πιθανά εξαιτίας της διαφορετικής ανοσολογικής τουςκατάστασης. Οι ασθενείς της ΜΕΘ και δευτερευόντως οι ασθενείς με ΣΔ είχανσχετική ανοσοπαράλυση.


Circulation ◽  
2021 ◽  
Vol 144 (Suppl_2) ◽  
Author(s):  
Yanan Hu ◽  
Yi Liu ◽  
Yongzhe Liu ◽  
Hui Chen ◽  
Wei Jiang ◽  
...  

Introduction: Systemic inflammatory response evoked by cardiac surgery involving a cardio-pulmonary bypass (CPB) in combination of surgical trauma, ischemia/reperfusion injury, hypothermia, and endotoxin release contributed to the postoperative morbidity and mortality. This study aimed to explore the potential of neutrophil-lymphocyte ratio (NLR), platelet-lymphocyte ratio (PLR), and systemic immune-inflammation index (SII) as novel markers to evaluate and predict the adverse clinical outcomes after longer CPB time in cardiac surgery. Methods: Patients who underwent cardiac surgery with or without CPB were allocated into two groups, CPB group (n=11) and N-CPB group (n=21). The time course of NLR, PLR, SII, and C-reactive protein (CPR) were analyzed at preoperative day 1 and postoperative day 1, 3, and 7. The baseline and postoperative parameters, the ICU and hospital stay were recorded. Results: There were no differences of baseline parameters between groups. The level of NLR, PLR, SII, and CPR at postoperative day 1 was higher than that in the preoperative day 1 in both groups (p < 0.01). The level of NLR, SII and CPR at postoperative day 3 was higher than that in the preoperative day 1 in both groups (p < 0.05). The NLR and SII at postoperative day 3 were higher in CPB group than that in N-CPB group (p < 0.05). The ICU and hospital stay was longer in CPB group than N-CPB group (p < 0.05). Conclusions: The longer duration of CPB time induced higher systemic inflammatory response characterized by higher level of NLR, PLR and SII. The SII predicted the poor outcome after longer CPB. The peak of systemic inflammatory response occurred on the third day after cardiac surgery.


Author(s):  
L.A. Krichevsky ◽  
V.Yu. Rybakov ◽  
A.A. Dvoryadkin ◽  
D.N. Protsenko

Author(s):  
Heitor P. Leite ◽  
Rodrigo Medina ◽  
Emilio L. Junior ◽  
Tulio Konstantyner

AbstractTroponin I (cTnI) is a biomarker of myocardial injury with implications for clinical outcomes. However, other contributing factors that could affect outcomes have not been uniformly considered in pediatric studies. We tested the hypothesis that there is an association between admission serum cTnI and outcomes in critically ill children taking into account the magnitude of the acute systemic inflammatory response syndrome (SIRS), serum lactate concentrations, and nutritional status of the patient. Second, we tested for potential factors associated with elevated serum cTnI. This was a prospective cohort study in 104 children (median age: 21.3 months) consecutively admitted to a pediatric intensive care unit (PICU) of a teaching hospital with SIRS and without previous chronic diseases. Primary outcome variables were PICU-free days, ventilator-free days, and 30-day mortality. Exposure variables: serum cTnI concentration on admission, revised pediatric index of mortality (PIM2), pediatric logistic organ dysfunction (PELOD-2), hypotensive shock, C-reactive protein, procalcitonin, and serum lactate on admission, and malnutrition. Elevated cTnI (>0.01 μg/L) was observed in 24% of patients, which was associated with the reduction of ventilator-free days (β coefficient = − 4.97; 95% confidence interval [CI]: −8.03; −1.91) and PICU-free days (β coefficient = − 5.76; 95% CI: −8.97; −2.55); all patients who died had elevated serum cTnI. The increase of 0.1 μg/L in cTnI concentration resulted in an elevation of 2 points in the oxygenation index (β coefficient = 2.0; 95% CI: 1.22; 2.78, p < 0.001). The PIM2 score, hypotensive shock in the first 24 hours, and serum lactate were independently associated with elevated cTnI on admission. We conclude that elevated serum cTnI on admission is independently associated with adverse outcomes in children with SIRS and without associated chronic diseases.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document