Evaluación del reflejo inflamatorio como mediador de choque en pacientes con sepsis en la unidad de cuidado intensivo del Hospital Universitario San Ignacio

TRABAJO DE GRADO

MARÍA JOSÉ FERNÁNDEZ SÁNCHEZ

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS

MAESTRIA EN CIENCIAS BIOLOGICAS CON ENFASIS EN FISIOLOGÍA HUMANA

TRABAJO DE GRADO

MARÍA JOSÉ FERNÁNDEZ SÁNCHEZ

EVALUACIÓN DEL REFLEJO INFLAMATORIO COMO MEDIADOR DE CHOQUE EN PACIENTES CON SEPSIS EN LA UNIDAD DE CUIDADO

INTENSIVO DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO SAN IGNACIO.

Directores:

ALAIN RIVEROS RIVERA MÉDICO FISIÓLOGO

OSCAR SANABRIA MÉDICO NEUMÓLOGO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS

EVALUACIÓN DEL REFLEJO INFLAMATORIO COMO MEDIADOR DE CHOQUE EN PACIENTES CON SEPSIS EN LA UNIDAD DE CUIDADO

INTENSIVO DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO SAN IGNACIO.

MARÍA JOSÉ FERNÁNDEZ SÁNCHEZ

APROBADO:

____________________________ _______________________________ Dr. ALAIN RIVEROS RIVERA Dr. OSCAR SANABRIA

Director Director

____________________________ ______________________________ Dr. DANIEL BOTERO Dr. RAFAEL ANTONIO VARGAS

Jurado Jurado

____________________________ Dr. JAIRO ANTONIO PÉREZ Jurado

EVALUACIÓN DEL REFLEJO INFLAMATORIO COMO MEDIADOR DE CHOQUE EN PACIENTES CON SEPSIS EN LA UNIDAD DE CUIDADO

INTENSIVO DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO SAN IGNACIO.

MARÍA JOSÉ FERNÁNDEZ SÁNCHEZ

APROBADO:

____________________________ _______________________________ Dra. CONCEPCIÓN PUERTA Dr. MANUEL FRANCO

“La universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus Trabajos de Grado, solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y moral católicos y porque el trabajo no contenga ataques y polémicas puramente personales, antes bien, se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”

A Alain Riveros y Oscar Sanabria por su invaluable apoyo durante estos años de trabajo. A mi familia por su ayuda y paciencia. Y finalmente a mis glándulas suprarrenales porque los últimos años han sido una prueba de tolerancia para

AGRADECIMIENTOS

El autor agradece a Andre Riveros, Carlos Fabián Morantes y Alberto Acosta por su excelente asistencia técnica. A Myriam Sánchez de Gómez, por su asistencia para la medición de Interleuquinas séricas y a Sandra Milena Cardona y Edna

Maritza Carreño por su asistencia en la medición de Catecolaminas Séricas. También agradece al grupo de residentes de Medicina Interna y Medicina de Urgencias del Hospital Universitario San Ignacio por su ayuda en la recolección de

pacientes durante la ejecución del estudio. Este estudio recibió financiación del Hospital Universitario San Ignacio y del Departamento de Ciencias Fisiológicas de

TABLA DE CONTENIDO

PÁGINA

Lista de Tablas ……….…….. xi

Lista de Figuras ……….. xiv

Lista de Anexos ……….. xvi

RESUMEN ………. 1

ABSTRACT ……… . 3

INTRODUCCIÓ_N………… 5

1. DEFINICIÓN Y ALCANCE DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN………… 7

2. MARCO TEÓRICO ……….………… 11

2.1 EPIDEMIOLOGÍA DE LA SEPSIS ……… ………... 11

2.2 ESTADO ACTUAL DE LA FISIOPATOLOGÍA DE LA SEPSIS ……… 12

2.2.1 Respuesta proinflamatoria y antiinflamatoria como mediadores en la patogénesis de la sepsis………. 14

2.2.1.1 Respuesta pro-inflamatoria……… 14

2.2.1.2 Respuesta anti-inflamatoria………... 15

2.4 MARCADOR IDEAL PARA EL DIAGNÓSTICO Y PRONÓSTICO EN

SEPSIS ………. 17

2.4.1 Marcadores pronósticos actuales ………... 18

2.4.1.1 Escalas predictivas en la Unidad de Cuidado Intensivo ……….. 18

2.4.1.1.1 Acute Physiologic and Chronic Health Evaluation II (APACHE II) …... 19

2.4.1.1.2 Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) ………. 21

2.4.1.2 Biomarcadores predictivos en la Unidad de Cuidado Intensivo …………. 23

2.4.1.2.1 Procalcitonina ……….. 23

2.5 VARIABILIDAD DE LOS PARÁMETROS FISIOLÓGICOS ………... 24

2.6 TONO AUTONÓMICO Y VARIABILIDAD DE FRECUENCIA CARDIACA…. 25 2.6.1 Análisis de la Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca………. 28

2.7 USO DE LA VARIABILIDAD DE LA FRECUENCIA CARDIACA EN LA UNIDAD DE CUIDADO INTENSIVO ………... 30

3. OBJETIVOS………... 32

3.1 OBJETIVO GENERAL ……….… 32

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ………..…. 32

4. METODOLOGÍA 4.1 METODOLOGÍA DE LA OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN ……….. 33

4.1.1 Población del Estudio ………... 33

4.1.2 Diseño del Estudio ……….33

4.1.2.1 Criterios de Inclusión ……….… 36

4.1.2.3 Tamaño Muestral ………... 38

4.1.3 Protocolo de Estudio ……….…… 39

4.1.3.1 Desenlaces del Estudio ……….… 39

4.1.3.2 Cuantificación de las variables de medición ………..…… 40

4.1.3.2.1 Objetivo 1: Análisis de la Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca ….… 40 4.1.3.2.2 Objetivo 2: Análisis de Catecolaminas Séricas Fraccionadas ………… 42

4.1.3.2.3 Objetivo 3: Análisis de Interleuquinas Séricas ………..…. 43

4.2 METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN……… 45

4.2.1 Hipótesis de Investigación……….…45

4.2.2 Hipótesis Estadística ……… 45

4.2.3 Análisis Estadístico ……… 46

5. RESULTADOS ……… 47

5.1 RESULTADOS DESCRIPTIVOS ……….. 47

5.2 RESULTADOS ESCALAS PREDICTIVAS DE RIESGO ………... 50

5.2.1 SOFA ………. 50

5.2.2 APACHE II ………..…..… 50

5.3 RESULTADOS COMPONENTE NEUROENDOCRINO ……… 52

5.3.1 Parasimpático ……….52

5.3.2 Simpático ……… 53

5.3.3 Relación Tono Simpático/Vagal ……….. 55

5.4 RESULTADOS COMPONENTE INMUNOLÓGICO ………56

5.4.1 Citoquinas Pro-inflamatorias ……… 56

5.5 ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES ……….58

5.5.1 Caracterización de Componentes Principales ………. 58

5.5.2 Ordenación o Agrupación de los pacientes sépticos en función de los

Componentes Principales ……….. 61

5.6 VALIDEZ OPERATIVA DE LAS ESCALAS PREDICTIVAS DE RIESGO,

MEDICIONES DE LA VARIABILIDAD DE FRECUENCIA CARDIACA Y LAS

MECIDICIONES DE INTERLEUQUINA 6 EN PACIENTES SÉPTICOS…………63

5.6.1 Validez Operativa de las Escalas Predictivas de Riesgo en pacientes

sépticos en la Unidad de Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San

Ignacio……… 63

5.6.1.1 Validez Operativa del SOFA en pacientes sépticos en la Unidad de

Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio………. 63

5.6.1.2 Validez Operativa del APACHE II en pacientes sépticos en la Unidad

de Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio……….. 64

5.6.2 Validez Operativa de las Mediciones de la HRV en pacientes sépticos

en la Unidad de Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio……… 65

5.6.2.1 Validez Operativa del RMSSD en pacientes sépticos en la Unidad

de Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio……… 65

5.6.2.2 Validez Operativa del HF en pacientes sépticos en la Unidad de

Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio………. 67

5.6.2.3 Validez Operativa del LF en pacientes sépticos en la Unidad de

Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio………. 68

5.6.3 Validez Operativa de la IL-6 en pacientes sépticos en la Unidad de

6. DISCUSIÓN ………. 71

7. CONCLUSIONES ……….. 81

8. PERSPECTIVAS Y APLICACIONES ……… 82

9. BIBLIOGRAFÍA ……….. 84

LISTA DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Mortalidad predicha según cálculo de APACHE II en pacientes ingresados a la UCI por un proceso infeccioso activo sin requerir

cirugía de emergencia ……… 20

Tabla 2. Mortalidad predicha según cálculo de APACHE II en pacientes ingresados a la UCI por un proceso infeccioso activo con cirugía de emergencia ……….. 21

Tabla 3. Definición de Escala SOFA ………... 22

Tabla 4. Mortalidad predicha según cálculo de SOFA ………. 23

Tabla 6. Correspondencia aproximada entre las mediciones del HRV en el dominio del tiempo y las mediciones del HRV en el dominio de la

frecuencia en series de tiempo cortas (2 a 5 minutos de duración) ………... 42

Tabla 7.Características Basales de los Pacientes Sépticos ………... 48

Tabla 8. Características Clínicas y Terapéuticas Durante el Periodo de Observación ………. 49

Tabla 9. Mediciones Neuroendocrinas de los Pacientes Sépticos ………. 52

Tabla 10.Mediciones Inmunológicas de los Pacientes Sépticos ……… 56

Tabla 11.Análisis de Componentes Principales ……… 59

Tabla 12.Estructura de los Componentes Principales ………. 60

Tabla 14. Sensibilidad, Especificidad, Valor Predictivo Positivo y Valor Predictivo Negativo de la habilidad del APACHE II para predecir choque

séptico……….……... 65

Tabla 15. Sensibilidad, Especificidad, Valor Predictivo Positivo y Valor

Predictivo Negativo de la habilidad del RMSSD para predecir choque séptico…. 66

Tabla 16. Sensibilidad, Especificidad, Valor Predictivo Positivo y Valor

Predictivo Negativo de la habilidad del HF para predecir choque séptico………. 68

Tabla 17. Sensibilidad, Especificidad, Valor Predictivo Positivo y Valor

Predictivo Negativo de la habilidad del LF para predecir choque séptico.. ……... 69

Tabla 18. Sensibilidad, Especificidad, Valor Predictivo Positivo y Valor

Predictivo Negativo de la habilidad del IL-6 para predecir choque séptico……….70

LISTA DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Curvas de calibración estándar para las citoquinas basado en la

Información de fluorescencia medida ……….. 44

Figura 2.Ajuste polinómico de las curvas de calibración ……… 44

Figura 3. Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) score en pacientes

sépticos ………. 51

Figura 4. Acute Physiologic and Chronic Health Evaluation II (APACHE II)

score en pacientes sépticos ………..… 51

Figura 5. RMSSD (Raíz cuadrada del promedio de las sumas a la segunda po-

tencia de las diferencias de intervalos NN adyacentes) en pacientes sépticos…. 53

Figura 7. LF (Componente de baja frecuencia) en pacientes sépticos …………. 54

Figura 8. Niveles séricos de Norepinefrina (Noradrenalina) en pacientes sépticos ………..… 54

Figura 9. Niveles séricos de Epinefrina (Adrenalina) en pacientes Sépticos ………..…… 55

Figura 10.Relación LF/HF en pacientes sépticos ……….55

Figura 11. Niveles séricos de IL-6 en pacientes sépticos ……… 57

Figura 12. Niveles de IL-10 en pacientes sépticos ………..… 58

Figura 13. Gráfico de Componentes Principales con variables originales asocia-das a CP 1 y CP2 ……… 61

Figura 14.Componente Principal 1 en pacientes sépticos ………. 62

Figura 16. Curva ROC SOFA en pacientes sépticos en la Unidad de

Cuidado Intensivo……….… 63

Figura 17. Curva ROC APACHE II en pacientes sépticos en la Unidad

De Cuidado Intensivo………... 64

Figura 18. Curva ROC RMSSD (Raíz cuadrada del promedio de las sumas de la segunda potencia de las diferencias de intervalos NN

adyacentes) en pacientes sépticos en la Unidad de Cuidado Intensivo… ………66

Figura 19. Curva ROC HF (componente de alta frecuencia) en pacientes

sépticos en la Unidad de Cuidado Intensivo……….. 67

Figura 20. Curva ROC LF (componente de alta frecuencia) en pacientes

sépticos en la Unidad de Cuidado Intensivo……….… 68

Figura 21. Curva ROC IL-6 en pacientes sépticos en la Unidad de

LISTA DE ANEXOS

PÁGINA

Anexo 1: Carta de Aprobación del Comité de Investigaciones y Ética

del Hospital Universitario San Ignacio ………107

Anexo 2: Carta de Aprobación de Presupuesto para Medición de Interleuquinas por Concurso de Hospital Universitario San Ignacio ………108

Anexo 3:Formato de Consentimiento Informado ………....109

Anexo 4: Carta de Aprobación para presentación Poster en Physiology 2014,

The Queen Elizabeth II Conference Centre, London, UK ………110

Anexo 5: Carta de Aprobación para presentación Poster en 1st PanAmerican Congress of Physiological Sciences (PanAM-2014) –“Physiology without borders”,

Rafain Palace Hotel & Convention Center, Iguassu Falls, Brazil ……….. 113

1 RESUMEN

El choque séptico es el desenlace letal de un proceso infeccioso. En países en desarrollo, como Colombia, las tasas de choque séptico son muy altas (Rodriguez F el al. 2011, Angus DC et al 2001), lo cual condiciona pérdidas humanas y costos económicos. Infortunadamente, para abordar este problema carecemos de un elemento pronóstico en choque séptico que sea confiable, sensible y específico. La identificación de dicho predictor es una pieza fundamental, para poder administrar un tratamiento oportuno que permita disminuir la mortalidad (River E, et al 2001). El propósito de este estudio fue evaluar la confiabilidad del llamado

“Reflejo Inflamatorio” como predictor de choque séptico. Durante un periodo de 10

2 LF (Student-test, t 11,22 = 2,12, p<0,05; media±DE: choque = 4.086,62 ± 556,62 ms2_{; no-choque = 1.245,93 ± 215,17 ms}2_{) en las mediciones basales para} aquellos pacientes que desarrollaron choque. En contraste, se encontraron niveles significativamente menores de la relación LF/HF (Student-test, t 11,22 = 2,69, p<0,01, media±DE: choque = 0,46 ms2 ± 0,28 ms2; no-choque = 4,68 ms2 ± 5,15 ms2) en las mediciones basales para aquellos pacientes que desarrollaron choque. Adicionalmente, los pacientes sépticos mostraron niveles significativamente más bajos de IL-6 (Student-test, t 11,22 = 2,11, p<0,05, media±DE: choque = 133,35 pg/ml ± 140,7 pg/ml; no-choque = 876,17 pg/ml ± 1.038,45 pg/ml) y de Norepinefrina (Student-test, t 11,22 = 1,80, p <0,01; media±DE: choque = 405,4 pg/ml ± 332,94 pg/ml; no-choque = 82,92 pg/ml ± 71,06 pg/ml) en las mediciones basales de los pacientes que desarrollaron choque. No observamos diferencias estadísticamente significativas en ninguna de las otras variables. Los resultados indican que los pacientes sépticos que evolucionan a choque presentan un incremento del reflejo inflamatorio (respuesta autonómica alterada con un predominio de la actividad vagal y una disminución de la relación simpático-vagal con una respuesta pro-inflamatoria disminuida). Se concluye que componentes específicos del reflejo inflamatorio, específicamente el HRV y la IL-6, son predictores confiables de choque séptico en pacientes críticamente enfermos. Basado en esta asociación se platearán nuevos protocolos que incluyan estos predictores para mejorar la respuesta terapéutica en paciente con choque séptico.

3 ABSTRACT

4 who developed shock. In contrast, we observed significantly lower levels of the LF/HF ratio (Student-test, t 11,22 = 2,69, p<0,01, media±DE: choque = 0,46 ms2 ± 0,28 ms2; no-choque = 4,68 ms2 ± 5,15 ms2) in the baseline measurement of patients who developed shock. Moreover, patients exhibited lower levels of IL-6 (Student-test, t 11,22 = 2,11, p<0,05, media±DE: choque = 133,35 pg/ml ± 140,7 pg/ml; no-choque = 876,17 pg/ml ± 1.038,45 pg/ml) and Norepinephrine (Student-test, t 11,22 = 1,80, p <0,01; media±DE: choque = 405,4 pg/ml ± 332,94 pg/ml; no-choque = 82,92 pg/ml ± 71,06 pg/ml) in the baseline measurements of patients who developed shock. We did not observed significant differences across other variables. Our results indicate that patients who progress to shock have an increased inflammatory reflex (altered autonomic response with a predominantly vagal activity and a decreased sympathetic-vagal ratio with a decreased pro-inflammatory response). We conclude that specific components of the inflammatory reflex, namely HRV and IL-6, are reliable predictors of septic shock in critical patients. Based in this association we will aim to generate new protocols using these predictors to improve the interventions on patients with septic shock.

5 INTRODUCCIÓN

A pesar de más de 20 años de investigación intensa de tipo epidemiológico, translacional o básica, la mortalidad por sepsis ha permanecido cercana al 50% (Marik and Varon 2001). Resultados negativos de estudios terapéuticos clínicos de alto perfil (Cohen J et al. 2012; Wenzel RP et al. 2012; Williams SC 2012) en pacientes con sepsis, nos llevan a reevaluar la aproximación actual hacia la sepsis. Dentro de las razones que se han discutido para los desenlaces negativos de estas investigaciones, se ha considerado como una pieza primordial un entendimiento inadecuado de los mecanismos fisiopatológicos que operan en la sepsis. A pesar del conocimiento inmenso y detallado respecto a los mecanismos, vías de señalización, mediadores, factores de transcripción, receptores y activación genética en la respuesta del huésped frente a la infección, la falla en la compresión de la totalidad del sistema que trabaja concertadamente en los individuos sépticos hace que se dificulte el ajuste de los algoritmos de diagnóstico y manejo actuales con miras a reducir la mortalidad de los pacientes.

Estudios postmortem de pacientes fallecidos por sepsis han aportado razones importantes sobre las causas que llevan a la muerte a este tipo de pacientes, dentro de las que se destaca la importancia de los defectos inmunológicos que afectan la inmunidad del huésped (Torgersen C et al. 2009; Boomer JS et al. 2011). La evidencia de estados de hiperinflamación cuando se desarrollan procesos infecciosos, asociado a evidencia de una función inmune innata alterada, con disfunción fagocitaria y activación del complemento, asociado a estados de inmunosupresión y anergia, complica la compresión del fenómeno en este espectro de enfermedad.

6 órganos y sistemas dando origen a un sistema de respuesta complejo. Esto lleva a la necesidad de una búsqueda desde la complejidad que complemente el abordaje actual, posibilitando la innovación en el diagnóstico, predicción y pronóstico, en pacientes sépticos.

Es aquí donde el análisis de variaciones de parámetros hemodinámicos e inflamatorios del huésped puede servir como herramienta pronóstica. Por eso el presente estudio plantea valorar la utilidad del reflejo inflamatorio como elemento predictor en pacientes sépticos, más específicamente su caracterización a través de la cuantificación de elementos específicos: la variabilidad de frecuencia cardiaca y los niveles de IL-6.

7 1. DEFINICIÓN Y ALCANCE DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN:

El choque séptico es una condición fulminante que se presentan en el extremo terminal del espectro de los procesos sépticos, los cuales continúan teniendo una mortalidad elevada, a pesar de llevarse a cabo una reanimación temprana dirigida por metas (Rivers E, et al 2001) y un tratamiento específico de rápida instauración (Rivers E, et al 2001; Vincent JL. et al 2005). En países en desarrollo, como Colombia, la frecuencia de sepsis y choque séptico continúa siendo bastante elevada, siendo del 51% para sepsis y del 11% para choque séptico, con una tasa de mortalidad en los pacientes con sepsis de 7,6%, sepsis severa de 22% y choque séptico de 46%. (Rodríguez F. et al 2011).

La oportunidad y la administración de una terapia óptima con miras a normalizar parámetros hemodinámicos y revertir la hipoxia celular han demostrado disminuir la morbilidad y mortalidad en pacientes con sepsis severa y choque séptico (Rivers E, et al 2001). Desafortunadamente las manifestaciones clínicas, los parámetros hemodinámicos y los elementos paraclínicos actuales que permiten identificar de forma temprana y certera en los pacientes sépticos aquellos con mayor riesgo para un subsiguiente deterioro carecen de sensibilidad y especificidad óptima. Por lo tanto, la identificación de dicho predictor es fundamental para disminuir la mortalidad de este grupo de pacientes (Rivers E, et al. 2001).

8 inflamatorio y el sistema nervioso central en procesos infecciosos. Los detalles de dicha relación no están del todo claros aún, y la mayor parte de lo que entendemos hasta el momento respecto al papel del sistema nervioso autónomo en los estadios sépticos proviene de los trabajos de Tracey y colaboradores

quienes desarrollaron el término de “Reflejo Inflamatorio” o “Vía colinérgica

antiinflamatoria” (Andersson U et al, 2012). Este grupo ha demostrado en sepsis y

en otra variedad de condiciones inflamatorias (colitis, choque hemorrágico, lesión por reperfusión) la existencia de un reflejo neural mediado por el nervio vago que induce la liberación de acetilcolina. Se ha logrado identificar que el receptor

nicotínico α7nAch presente en los macrófagos (Konstantin T et al 2003) al ser estimulado puede inhibir un mediador molecular fundamental para la inflamación y por lo tanto suprimir la respuesta inflamatoria sistémica (Borovikova et al 2000) y el desarrollo de estadios avanzados deletéreos en sepsis (Boomer JS et al 2011). Los dos componentes fundamentales de este reflejo, por lo tanto, corresponden al control neuromodulador del sistema nervioso autónomo y a la respuesta inflamatoria sistémica mediada por el sistema inmune innato y adquirido.

9 común en pacientes con sepsis (Pontent et al 2003; Korach et al 2001); sin embargo, no se ha caracterizado su potencial como herramienta pronóstica en pacientes sépticos.

Adicionalmente, los estadios sépticos están acompañados por una respuesta inflamatoria innata y adaptativa que involucra la liberación de grandes cantidades de citoquinas inflamatorias y antiinflamatorias así como receptores solubles. Las citoquinas son mensajeros fisiológicos de la respuesta inflamatoria. Estas moléculas tienen poco papel dentro de la homeostasis normal, pero su inducción en respuesta a estímulos infecciosos, es fundamental para garantizar la respuesta del individuo. El descubrimiento de la presencia de varias citoquinas, incluyendo el factor de necrosis tumoral (TNF), interleuquina 1 (IL-1) e interleuquina 6 (IL-6) en concentraciones elevadas en pacientes sépticos, así como el desarrollo de manifestaciones similares a la sepsis en animales a los que se les inyectan dichas moléculas permitió establecer su papel en los estadios sépticos. Por lo tanto la cuantificación de interleuquinas séricas permite establecer el patrón de respuesta inflamatoria del individuo.

El propósito de este estudio es evaluar la posible asociación entre el reflejo inflamatorio con la aparición de choque séptico en pacientes infectados en la unidad de cuidado intensivo. Para esto planteamos caracterizar el patrón de respuesta inflamatoria, medida a través de interleuquinas séricas, y la respuesta autonómica, a través de las mediciones de los componentes de la variabilidad de la frecuencia cardiaca.

10 como mecanismo regulatorio, trayendo como consecuencia una pérdida de la respuesta al estrés y una supresión de la respuesta inmune responsable de su deterioro a choque séptico.

11 2. MARCO TEÓRICO:

2.1. EPIDEMIOLOGÍA DE LA SEPSIS:

Los estados sépticos, es decir, aquellas condiciones de inflamación secundaria a un proceso infeccioso, continúan siendo un problema común en los pacientes críticamente enfermos; se estima que ocurren aproximadamente 751.000 casos de sepsis severa cada año en Estados Unidos (Angus DC et al 2001), y que aproximadamente el 30% de los pacientes que ingresan a la unidad de cuidados intensivos en Europa (Vincent JLet al 2006) desarrollan en algún punto durante su estancia sepsis severa. Hallazgos similares se han encontrado en Australia, Nueva Zelanda, Brasil, China y Eslovaquia (Silva Eet al 2004; Finfer S et al 2004; Cheng B et al 2007; Zahorec R et al 2005).

La atención en los pacientes con sepsis tiene un impacto económico para la sociedad que es mayor al causado por otras enfermedades agudas, con una carga de 17 billones de dólares anuales en Estados Unidos (Angus DCet al 2001) con un costo aproximado de 50.000 dólares por paciente hospitalizado en la unidad de cuidados intensivos. Una de las principales dificultades que representan dichos procesos infecciosos es el aumento en el riesgo de muerte, reportando tasas de mortalidad de 27% en pacientes con sepsis, 32% en pacientes con sepsis severa y del 54% en pacientes con choque séptico (Vincent JLet al 2006).

12 su infección y 43.1% de los pacientes con infección de carácter nosocomial la adquirieron en la unidad de cuidado intensivo. La frecuencia de sepsis severa fue del 51% y de choque séptico del 11%, con una tasa de mortalidad en los pacientes con sepsis de 7,6%, sepsis severa de 22% y choque séptico de 46%. De lo anterior se puede concluir que en la población colombiana, las tasas de sepsis severa y choque séptico son mayores que lo reportado en la literatura.

2.2 ESTADO ACTUAL DE LA FISIOPATOLOGÍA DE LA SEPSIS:

La inflamación tiene diferentes roles en el cuerpo humano, uno de los cuales es contribuir a la habilidad del sistema inmune de enfrentar y repeler microorganismos que afectan la homeostasis corporal. Un ejemplo de estos son las moléculas que se producen durante la respuesta inflamatoria que desencadenan un incremento del flujo sanguíneo a las áreas infectadas, para ayudar a reclutar células del sistema inmune. Uno de los gatillos por los cuales se activa la respuesta inflamatoria es la respuesta al contacto con liposacáridos de las paredes celulares lo que desencadena la activación del macrófago (Majcherczyk, P. A. et al. 1999; Wang, J. E. et al. 2000). Estas células se encargan de liberar moléculas de alarma, conocidas como citoquinas algunas con propiedades inflamatorias como el factor de necrosis tumoral (TNF). Esta proteína es capaza de actuar sobre casi todos los tipos celulares y tiene un amplio rango de funciones biológicas, como inducir la expresión de genes que codifican para moléculas inflamatorias esenciales dentro de las que se encuentran la IL-1 e IL-6 (Wang, J. E. et al. 2000).

13 C.A. 1997). Lo anterior ha llevado al desarrollo de diferentes estrategias en búsqueda de inhibir la producción de TNF a nivel transcripcional, o traduccional, así como la generación de anticuerpos y receptores solubles que se unen al TNF y bloquean la actividad del TNF una vez ya sea liberado. (Rigato O. and Salomao R 2003; Döcke, W.D. et al. 1997).

Dentro del desarrollo de los mecanismos de control de la liberación de TNF, hace algunos años, se descubrió otro nivel de control de la síntesis de TNF el cual podría estar relacionado con el control que ejerce el sistema nervioso autónomo al sistema inmune. A este hallazgo se le ha denominado el reflejo inflamatorio (Andersoon U et al 2012; Borovikova et al. 2000). Este reflejo tendría como aferencia la liberación de TNF por los macrófagos activos en el sitio de la infección, el cual viaja a través del torrente sanguíneo y atraviesa la barrera hemato-encefálica para entrar en contacto con el tracto solitario (Tracey K, 2002). Aquí se desencadena la activación del nervio vago, el cual actúa como la vía eferente del reflejo y tiene como órgano diana el macrófago, actuando sobre el receptor α7nAch bloqueando la liberación de TNF (Hong Wang et al. 2003).

14 2.2.1 Respuesta proinflamatoria y antiinflamatoria como mediadores en la patogénesis de la sepsis:

Durante la infección los huéspedes producen varias citoquinas pro-inflamatorias que han sido implicadas con un papel crítico en el desarrollo de la enfermedad. La producción de estas citoquinas es iniciada por los mismos microorganismos o por productos solubles de estos como son los lipopolisacáridos o exotoxinas o por componentes de la membrana (Dinarello, C.A. 1997).

2.2.1.1 Respuesta pro-inflamatoria:

15 Las correlaciones más consistentes del perfil de citoquinas séricas con la severidad clínica inflamatoria, autoinmune o infecciosa son aquellas encontradas con la Interleuquina 6 (IL-6) más no con la IL-1 o el TNF (Casey LC et al 1993). Los niveles de IL-6 y no los niveles de TNF se encontraron como predictores de un desenlace fatal en pacientes con choque séptico (Fisher CJJ et al 1993). Es importante resaltar que a diferencia de la IL-1 y el TNF, no existe evidencia que permita sustentar el efecto inflamatorio de la IL-6. La IL-6 no induce la síntesis de PGE2 (Dinarello CA et al. 1991) y por el contrario suprime la COX-2 inducida por IL-1 (Hauptmann B. et al 1991). La IL-6 no causa hipotensión en primates, ratones o humanos independientemente de la dosis administrada.

2.2.1.2 Respuesta anti-inflamatoria:

Las IL-4, IL-10, IL-13 y el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β) cada

una tiene la capacidad de suprimir la expresión y síntesis de la IL-1, TNF y otras citoquinas. En condiciones in vitro, estas citoquinas pueden reducir la expresión genética y la síntesis de IL-1 y TNF inducida por endotoxinas hasta un valor cercano al 90% cuando son administradas a roedores. Por lo anterior, estas citoquinas son potencialmente útiles en algunas situaciones clínicas. La IL-10 parece ser particularmente útil ya que no tiene efectos clínicos adversos a diferencia de la IL-4 y el (TGF-β) (Chernoff AE et al. 1995).

2.3 ESTADO ACTUAL DEL DIAGNÓSTICO Y PRONÓSTICO EN SEPSIS:

16 respuesta inflamatoria sistémica (SIRS por sus siglas en inglés Bone RC et al 1992) como la traducción clínica de la pérdida del control local de la inflamación de carácter humoral y celular en respuesta a la injuria tisular producida por estímulos mecánicos, químicos o microbiológicos; sin embargo, fue a partir del 2001 (Levy MM et al 2003) que se amplió su definición (más allá de los 4 parámetros clásicos) mediante la inclusión de otros parámetros generales y específicos: 1.Parámetros Generales: a) (T >38.3 °C o <36 °C, b) FC > 90 lpm o > a 2DE del valor normal para la edad, c) FR > 30 rpm, d) alteración del estado mental, e) edema significativo o balance positivo >20 mL/kg en 24 horas, f) hiperglicemia dado por glicemia >110 mg/dL en ausencia de diabetes), 2. Parámetros Inflamatorios: a) Leucocitos >12,000/ml o <4,000/ml, b) Blastos > 10%, c) PCR > 2 DE del valor normal, d) Procalcitonina > 2 DE del valor normal en sangre, 3. Parámetros Hemodinámicos: a) PAS <90 mmHg, b) PAM <70 mmHg, c) descenso de la PAS >40 mmHg de la basal, d) SvO2 > 70%, e) IC > 3,5 l/min/m2; 4. Parámetros de disfunción orgánica: a) PaO2/FiO2 <300, b) GU <0,5 mL/kg/h, c) Incremento de la creatinina sérica ≥ 0,5 mg/dL; 5. Parámetros de coagulación: a)

INR >1,5, b) PTT >60 s, c) trombocitopenia <100,000/mL, d) Hiperbilirubinemia dada por bilirrubina total >4 mg/dL; y 6. Parámetros de perfusión tisular: a) Hiperlactatemia >3 mmol/L, b) llenado capilar lento.

17 dirigida por metas (Rivers E, et al 2001), y el tratamiento específico rápido (Rivers E, et al 2001; Vincent JL. et al 2005) que involucra el control de la infección (administración de antibióticos apropiados, control quirúrgico en los casos que lo amerite, retiro de materiales que puedan ser fuente de contagio o perpetuación del mismo) y el soporte metabólico y nutricional apropiado (Kumar Aet al 2006; Leone Met al 2003; Valles J et al 2003; Garnacho-Montero J et al 2008), obligan a la búsqueda de marcadores que permitan establecer no solo un diagnóstico temprano sino también un parámetro de seguimiento de la enfermedad.

2.4 MARCADOR IDEAL PARA EL DIAGNÓSTICO Y PRONÓSTICO EN SEPSIS:

El marcador ideal de infección debe ser lo suficientemente sensible para detectar la presencia de infección en pacientes con mínima, o incluso ausente respuesta inmunológica y lo suficientemente específico para discriminar infección de cualquier otro estímulo que pueda inducir una respuesta inflamatoria sistémica; por otra parte, también debe estar presente tempranamente en el curso de la enfermedad, siendo rápida y fácilmente medible y finalmente, tener un valor pronóstico (Jean-Louis Vincentet al 2008). Durante los últimos años han existido varios intentos de encontrar un marcador con estas características, ejemplos de esto son la Procalcitonina (Lobo SM et al 2003; Ugarte H et al 1999), 6, 8, IL-10 (Damas P et al 1992; Casey LC et al 1993; Pinsky MR et al 1993; Friedman G et al 1997) y los niveles de endotoxinas (Marshall JC et al 2004) entre otros (Toh CH et al 2003, Dempfle CE et al 2004); sin embargo, ninguno ha logrado cumplir con todos los requisitos para ser considerado como el marcador ideal, y es en este campo en donde deben centrarse las investigaciones actuales, si queremos cambiar el curso natural de dichos procesos sépticos.

18 combinaciones de los marcadores anteriormente, así como estudios proteómicos, genómicos y técnicas de microarreglo en búsqueda de establecer la presencia de factores genéticos individuales que puedan impactar en la probabilidad de desarrollar sepsis intentando mejorar la sensibilidad y especificidad de los mismos. También están los avances en bioinformática que permiten, a través del procesamiento de señales fisiológicas y la instrumentación derivada del mismo, condensar información del estado fisiopatológico del paciente y de esta manera, a través de la interpretación en conjunto esta información, establecer un diagnóstico adecuado, preciso, exacto y temporalmente útil de estados sépticos y pronóstico de la enfermedad (P van de Borne 2004).

2.4.1 Marcadores pronósticos actuales:

2.4.1.1 Escalas predictivas en la Unidad de Cuidado Intensivo (UCI):

19 2.4.1.1.1 Acute Physiologic and Chronic Health Evaluation II (APACHE II):

Es una escala ampliamente utilizada en UCI para establecer severidad de la enfermedad, es decir, tiene como desenlace clínico establecer el riesgo de muerte. El APACHE original fue desarrollado en 1981 (Knaus WA et al 1981) para clasificar grupos de pacientes de acuerdo a la severidad de su enfermedad y se dividió en dos secciones: una escala fisiológica para establecer el grado de enfermedad aguda y otra para la evaluación previa a la admisión a la UCI que permitiera determinar el estado crónico de salud del paciente.

En 1985 el modelo original fue revisado y simplificado para crear el APACHE II (Knaus WA et al 1985). En esta versión existen doce variables fisiológicas, los efectos de la edad y el estado crónico de salud del individuo son incorporados directamente al modelo, dándoles un valor de acuerdo a su impacto relativo para dar un único puntaje de máximo 71 puntos. El peor valor documentado para cada una de las variables en las primeras 24 horas de admisión del paciente a la UCI se emplea para cada una de las variables fisiológicas. El principal diagnóstico responsable de la admisión del paciente a la UCI se adiciona como una categoría para el cálculo total del puntaje, siendo de esta forma el diagnóstico de admisión una variable importante para predecir mortalidad.

20 Tabla 1. Mortalidad predicha según cálculo de APACHE II en pacientes ingresados a la UCI por un proceso infeccioso activo sin requerir cirugía de emergencia.

Puntaje APACHE

Mortalidad Predicha

1 5.9%

2 6.8%

3 4.4%

4 5.1%

5 5.8%

10 11.3%

20 35.5%

30 70.3%

40 91.1%

50 97.8%

60 99.5%

21 Tabla 2. Mortalidad predicha según cálculo de APACHE II en pacientes ingresados a la UCI por un proceso infeccioso activo con cirugía de emergencia.

Puntaje APACHE

Mortalidad Predicha

1 2.3%

2 3.8%

3 7.8%

4 8.9%

5 10.1%

10 18.9%

20 50.1%

30 81.2%

40 94.9%

50 98.8%

60 99.7%

71 99.9%

2.4.1.1.2 Sequential Organ Failure Assessment (SOFA):

22 La escala SOFA fue validada inicialmente en una población mixta de pacientes críticamente enfermos médico-quirúrgicos (Vincent JL et. al 1996; Mernitz PG et al. 2001; Timsit JF et al 2002; Cook R. et al 2001; Moreno R et al. 1999) y desde entonces ha sido validada y aplicada en varios subgrupos de pacientes (Ceriani R. et al 2003; Lorente JA et al. 2009), incluyendo pacientes sépticos (Vosylius S. et al 2004). Un puntaje de SOFA mayor a 15 se correlaciona con una mortalidad mayor al 90%.

Tabla 3. Definición de Escala SOFA

Escala SOFA

Sistema 0 1 2 3 4

Cardiovascular (Hipotensión

mmHg)

PAM > 70 mmHg sin soporte vasopresor

PAM < 70 mmHg sin soporte vasopresor

Dopamina < 5 ó Dobutamina a cualquier dosis.

Dopamina >

5 ó

Epinefrina <

0.1 o

Norepinefrina < 0.1.

Dopamina >

15 ó

Epinefrina ≥

0.1 o

Norepinefrina ≥ 0.1.

Respiratorio (PaO2/FiO2

mmHg)

> 400 < 400 < 300 < 200 con soporte ventilatorio

< 100 con soporte ventilatorio Renal

(Creatinina mg/dl)

< 1.2 1.2 – 1.9 2.0 – 3.4 3.5 – 4.9 ≥ 5.0

Hematológico (Plaquetas

x103_/mm3₎

> 150 < 150 < 100 < 50 < 20

Hepático (Bilirrubina Total mg/dl)

23 Tabla 4. Mortalidad predicha según cálculo de SOFA

Puntaje SOFA

Mortalidad Predicha

0 a 6 <10%

7 a 9 15 a 20%

10 a 12 40 a 50%

13 a 14 50 a 60 %

15 >80%

15 a 24 >90%

2.4.1.2 Biomarcadores predictivos en la unidad de cuidado intensivo:

El empleo de biomarcadores en el algoritmo diagnóstico y pronóstico de la sepsis está encaminado a diferenciar los procesos infecciosos de los no infecciosos responsables del SIRS y a la predicción de la severidad de los procesos patológicos, permitiendo de esta forma, implementar un plan de tratamiento apropiado y una posible valoración de la respuesta al mismo. Dentro de los biomarcadores estudiados la procalcitonina es la molécula reportada con mayor precisión para establecer pronóstico (Assicot et al. 1993; Claessens et al. 2010; Meisner et al 1999; Reinhart and Meisner 2011).

24 caracalcina y el segmento N-terminal. Sin embargo, en las infecciones graves es capaz de sintetizarse en tejidos extratiroideos (Linscheid P et. al 2003), presumiblemente en células del sistema mononuclear fagocítico. En condiciones experimentales, se ha observado, su síntesis bajo el estímulo de la endotoxina bacteriana, concretamente del fragmento lipopolisacarido.

La procalcitonina se ha implementado como un biomarcador pronóstico en el contexto del paciente con sepsis (Meng FS et al 2009; Jensen JU et al 2006). En la sepsis grave y el choque séptico, una sola determinación de procalcitonina ha mostrado resultados variables en cuestión de su valor pronóstico y la mayoría de los estudios considera que no es posible predecir la evolución de pacientes críticamente enfermos basados solamente en la presencia de niveles altos de la misma. Por lo que es de más valor su tendencia evolutiva (Jensen JU et. al 2006; Karlsson S. et al 2010; Castelli GP et al 2009; Reith HB et al 2000).

2.5 VARIABILIDAD DE LOS PARÁMETROS FISIOLÓGICOS:

25 En la actualidad se emplean varias técnicas de medición y monitorización de la información fisiológica en tiempo real (ej. presión arterial, frecuencia cardiaca y temperatura corporal), las cuales son indispensables para el manejo de pacientes críticamente enfermos en la unidad de cuidado intensivo; sin embargo, estos parámetros, aunque útiles, no siempre son predictores fiables del estado fisiológico del paciente o se desconoce su utilidad como tales. La valoración autonómica ha jugado un papel primordial en el acercamiento a la comprensión del papel que tiene el sistema nervioso autónomo en diversos estados patológicos. Existen diversas técnicas empleadas tanto en el ámbito clínico como en la investigación experimental para permitir este acercamiento, las cuales incluyen la medición de la respuesta de un órgano frente a una provocación, técnicas no invasivas como la medición de la variabilidad de la frecuencia cardiaca y la respuesta de la presión arterial frente a estímulos fisiológicos, técnicas invasivas como la microneurografía, pletismografia por oclusión, imagen de doppler laser, flujometría e imagenología simpática cardiaca (Freeman R 2006). En la actualidad cada una de estas técnicas corresponde a una herramienta útil dentro del campo de la investigación clínica y básica y de acuerdo con los avances aportados por futuras investigaciones podrían formar parte de la valoración clínica de la función autonómica de pacientes con diversas patologías.

2.6 TONO AUTONÓMICO Y VARIABILIDAD DE LA FRECUENCIA CARDIACA:

26 En adultos normales sanos, la frecuencia cardiaca promedio en reposo es de 70 lpm, disminuyendo está durante el sueño y acelerándose en situaciones de stress emocional o actividad muscular. El nodo sinusal constituye la estructura de marcapasos del corazón, es decir, quien comanda el patrón con el que late el corazón.

El nodo sinusal está usualmente bajo la influencia de ambas divisiones del sistema nervioso autónomo, siendo la división simpática la encargada de incrementar la automaticidad y la división parasimpática la de inhibirla. Los cambios en la frecuencia cardiaca usualmente involucran una acción recíproca entre las dos divisiones, es decir, en caso de requerir un aumento en la frecuencia cardiaca esta se produce como consecuencia de un aumento de la actividad simpática y una disminución paralela de la actividad parasimpática (Katona PG et al 1982). Sin embargo, en ciertas condiciones, la frecuencia cardiaca puede cambiar por acción selectiva de solo una de las divisiones del sistema nervioso autónomo.

27 aproximadamente 50 a 100 ms, debido a que esta es ejercida a través de la activación de canales de K+ _{y por lo tanto no requiere la mediación de segundos} mensajeros. Secundario a todo lo anterior, cuando se produce un estímulo a una frecuencia constante del nervio vago por algunos segundos, se observa una disminución abrupta de la frecuencia cardiaca, que alcanza un estado estable en aproximadamente uno o dos ciclos cardiacos, y cuando se suspende dicho estímulo, la frecuencia cardiaca retorna rápidamente a su nivel basal (Warner HR and Cox AJ. 1962). Estas dos características en combinación, un tiempo de latencia corto asociado a un rápido fin de su acción, le proporcionan capacidad a los nervios vagos de realizar un control latido a latido de la frecuencia cardiaca, lo cual va a ser determinante de varias características de la variabilidad de la frecuencia cardiaca. Los efectos de la división parasimpática prevalecen sobre los efectos de la división simpática a nivel del nodo sinusal (Levy MN and Zieske H 1969), esto se explica, por la regulación efectiva que ejerce la acetilcolina sobre la liberación de norepinefrina por las fibras simpáticas, ya que al ser liberada bloquea la liberación de catecolaminas por las fibras adyacentes.

28 En contraste con el sistema parasimpático, la estimulación de las fibras simpáticas, a través de neurotransmisores tipo catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) se caracteriza por un tiempo de latencia más largo y un cese de su actividad más lento. Esto se debe a la necesidad de emplear un segundo mensajero por los receptores B-adrenérgicos y la necesidad de la receptación de la noradrenalina y la difusión a través de la sangre para finalizar la acción respectivamente.

Teniendo en cuenta lo anterior se puede entender porque el sistema parasimpático es el encargado de realizar un control latido a latido de la frecuencia cardiaca, en situaciones de reposo, mientras que el sistema simpático puede ejercer este control predominantemente en situaciones de estrés.

2.6.1 Análisis de la Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca:

Una herramienta ya consolidada para la evaluación indirecta de los tonos simpático y parasimpático corresponde a la técnica HRV (por sus siglas en inglés heart rate variability) que basada en fenómenos cardiacos, hace una medición de cada ciclo cardiaco del paciente, tomando como referencia los intervalos R-R, adoptando para el análisis el nombre de intervalos NN y de las modificaciones de su periodo a lo largo del tiempo. Es decir que las fluctuaciones de la frecuencia cardiaca, que reflejan la modulación de la actividad del nodo sinusal mediada por el sistema nervioso autonómico y otros mecanismos homeostáticos, pueden ser cuantificadas por medio del análisis de la variabilidad de la frecuencia cardiaca.

29 European Society of Cardiology et al. 1996). Las cuantificaciones de las oscilaciones de la frecuencia cardiaca permiten identificar bandas de frecuencia que se relacionan con la actividad parasimpática(Freeman R et al 1991) y con la actividad simpática (Cooke WH et al 1999). Aunque la frecuencia cardiaca aumenta bajo el predominio simpático, los cambios en la variabilidad de la frecuencia cardiaca tienden a disminuir conforme aumenta su tono; por el contrario la variabilidad aumenta y la frecuencia cardiaca disminuye en presencia de un tono parasimpático aumentado.

Las bandas espectrales usadas son de 0.15 a 0.40 Hz para alta frecuencia HF (high frequency), de 0.04 a 0.15 Hz para baja frecuencia LF (low frequency) y de 0.01 a 0.4 Hz para el poder total TP (Total Power). Las medidas espectrales se computan como amplitudes (ej. Área bajo la curva) y se presentan en milisegundos. En general es aceptado que la actividad vagal eferente es la responsable de las fluctuaciones de alta frecuencia (Pomeranz B et al 1985; European Society of Cardiology et al. 1996), las cuales se pueden ver moduladas por la frecuencia respiratoria y la bipedestación y están mediadas únicamente por el sistema nervioso parasimpático. La interpretación de las fluctuaciones de baja frecuencia es un asunto de controversia, ya que para algunos autores en la posición supina estas están mediadas únicamente por el componente simpático, mientras que en posición de bipedestación estas fluctuaciones se incrementan y están mediadas en conjunto por el sistema nervioso simpático y parasimpático; sin embargo, para otros autores esta diferencia de mediación no se ve afectada por la posición y siempre están mediadas tanto por el sistema nervioso simpático como por el parasimpático (Pomeranz B et al 1985; European Society of Cardiology et al. 1996).

30 simpático del paciente y la relación entre HF/LF se utiliza como un indicador del balance simpático/vagal (European Society of Cardiology et al. 1996).

Teniendo en cuenta esta situación, consideramos, para nuestro caso en particular, en el que se buscaba cuantificar el componente neuro-autonómico del reflejo inflamatorio, realizar una cuantificación paralela de las catecolaminas de interés clínico –epinefrina y norepinefrina – y correlacionarlas con las mediciones de la HRV. Las catecolaminas séricas actúan como neurotransmisores del sistema nervioso simpático, ejerciendo efectos metabólicos y cardiovasculares por estimulación de receptores adrenérgicos en una amplia variedad de células ayudando al cuerpo a enfrentarse al stress agudo y crónico. La determinación de catecolaminas y sus metabolitos en plasma u orina es fundamental para la detección y diagnóstico de diversas patologías.

2.7 USO DE LA VARIABILIDAD DE LA FRECUENCIA CARDIACA EN LA UNIDAD DE CUIDADO INTENSIVO:

31 diferentes estados patológicos y de disfunción del sistema nervioso autónomo (European Society of Cardiology et al. 1996).

32 3. OBJETIVOS:

3.1 OBJETIVO GENERAL:

Evaluar el potencial predictivo del Reflejo Inflamatorio para describir la ocurrencia de choque séptico en pacientes infectados en la unidad de cuidado intensivo del HUSI.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Caracterizar la HRV en pacientes sépticos de la unidad de cuidado intensivo. 2. Caracterizar los niveles de catecolaminas séricas e interleuquinas proinflamatorias y antiinflamatorias en pacientes sépticos de la unidad de cuidado intensivo.

3. Describir la evolución clínica de pacientes sépticos en la unidad de cuidado intensivo.

33 4. METODOLOGÍA:

4.1. METODOLOGÍA DE LA OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN:

4.1.1 Población del Estudio:

Pacientes adultos que ingresaron a la Unidad de Cuidado Intensivo del Hospital Universitario San Ignacio, en Bogotá, Colombia, desde Marzo de 2013 a Diciembre de 2013, con diagnóstico probable o confirmado de sepsis cumpliendo los criterios establecidos en el 2001 por la Society of Critical Care Medicine, American College of Chest Physicians, American Thoracic Society, and Surgical Infection Society International Sepsis Definition Conference criteria of sepsis (Levy MM et al 2003).

4.1.2 Diseño del Estudio:

34 Se incluyeron en el estudio pacientes mayores de 18 años con diagnóstico probable o confirmado de sepsis cumpliendo los criterios establecidos en el 2001 por la Society of Critical Care Medicine, American College of Chest Physicians, American Thoracic Society, and Surgical Infection Society International Sepsis Definition Conference criteria of sepsis (Levy MM et al 2003).

De acuerdo a los criterios antes mencionados, se definió:

Sepsis: Presencia de SIRS con sospecha de origen infeccioso dada por la documentación clínica por el médico tratante o paraclínica a través de imágenes diagnósticos o laboratorios clínicos.

SIRS: Presencia de dos o más de las siguientes variables de cualquiera de los siguientes parámetros:

1. Parámetros Generales:

a. Distermia T >38.3 °C o <36 °C. b. FC > 90 lpm.

c. FR > 30 rpm.

d. Alteración del estado mental (Escala de Glasgow <15)

e. Edema significativo o balance positivo >20 mL/kg en 24 horas.

f. Hiperglicemia dado por glucosa >110 mg/dL en ausencia de diabetes. 2. Parámetros Inflamatorios:

a. Leucositos >12,000/ml ó <4,000/ml (> 15.000/ml en mujeres postparto). b. Blastos > 10%.

c. PCR > 2 DE del valor normal (5 mg/dl)

d. Procalcitonina > 2 DE del valor normal en sangre (2 ng/dl). 3. Parámetros Hemodinámicos:

a. PAS <90 mmHg, PAM <70 mmHg, o un descenso de la PAS >40 mmHg de la basal.

35 Sepsis grave: los estadios de sepsis asociados a por lo menos una de las variables que determinan disfunción orgánica, hipoperfusión sistémica o hipotensión:

- Disfunción Orgánica:

a. Hipoxemia arterial (PaO2/FiO2 < 300).

b. Oliguria aguda (GU < 0.5 ml/kg/hora por al menos 2 horas.

c. Creatinina sérica > 2 mg/dl o incremento ≥ 0.5 mg/dl del valor

basal).

d. Anormalidades de la coagulación (INR >1.5, PTT >60 seg.). e. Trombocitopenia <100,000 cel/ml.

f. Hiperbilirubinemia dada por bilirrubina total > 2 mg/dL. - Hipoperfusión:

a. Lactato sérico >3 mmol/L. b. Llenado capilar lento > 2 s.

c. Acidosis metabólica inexplicada (pH arterial < 7,3) - Hipotensión:

a. PAS < 90 mmHg o una disminución > 40 mmHg con respecto al valor previo o una PAM < 60 mmHg.

Choque séptico: estado de sepsis asociado a falla circulatoria aguda dada por uno o más de los siguientes 3 síntomas y signos clínicos: hipotensión, alteración del estado mental y oliguria definida como un gasto urinario menor a 0,5 cm3_/kg/hora por 2 horas consecutivas que persiste a pesar de una reanimación hídrica adecuada con cristaloides a 20 – 40 cm3/kg o que requiere inicio de medicación vasoactiva por infusión mayor a 6 horas.

36 4.1.2.1 Criterios de Inclusión:

1. Edad: 18 a 70 años.

2. Diagnóstico probable o confirmado de sepsis de acuerdo criterios establecidos en el 2001 por la Society of Critical Care Medicine, American College of Chest Physicians, American Thoracic Society, and Surgical Infection Society International Sepsis Definition Conference criteria of sepsis (Levy MM et al 2003).

4.1.2.2 Criterios de Exclusión:

- Enfermedad Cardiovascular concomitante:

 Enfermedad coronaria complicada por IAM en los 12 meses previos. Se ha demostrado en diversos estudios, que la HRV se encuentra disminuida en pacientes con infarto agudo de miocardio, con una recuperación progresiva algunas semas después del evento agudo, sin embargo, no existe una recuperación total antes de 12 meses postinfarto (European Society of Cardiology et al. 1996; Zabel M et al 1994).

 Falla cardiaca con clase funcional III o IV. El análisis de la variabilidad de

la frecuencia cardiaca puede no ser aplicado a pacientes con falla cardiaca con clase funcional III ó IV, ya que los estudios han demostrado que las mediciones de HRV disminuyen progresivamente a medida que incrementa la severidad de los síntomas valorados por la clase funcional y la variabilidad podría funcionar como un medio de identificación de severidad (European Society of Cardiology et al. 1996; Casolo GC et al 1995). Adicionalmente otros estudios demostraron la existencia de mediciones de variabilidad de la frecuencia cardiaca más elevadas en pacientes con falla cardiaca con clase funcional II que en aquellos con similares patologías y clase funcional III (Panina G et al 1996).

 Arritmias cardiacas. El análisis de la variabilidad de la frecuencia cardiaca

37 Society of Cardiology et al. 1996), algún grado de arritmia (European Society of Cardiology et al. 1996).

 Marcapasos cardiacos. El análisis de la variabilidad de la frecuencia

cardiaca no puede ser valorado en pacientes con ritmos no sinusales (European Society of Cardiology et al. 1996), algún grado de arritmia o uso de marcapasos cardiaco (European Society of Cardiology et al. 1996).  Valvulopatía Mitral Crónica: Pacientes con valvulopatía mitral crónica han

evidenciado una disminución del tono vagal manifiesta por una disminución del componente HF (Marangoni S et al 1993).

- Antecedente de Trasplante Cardiaco. En los pacientes con trasplante cardiaco

reciente se ha documentado una HRV reducida sin evidencia de componentes espectrales definitivos (Bernardi L _{et al 1990; Sands KE et al 1989). La evidencia} de componentes espectrales discretos se considera comúnmente como el posible desarrollo de re-inervación cardicaca (Fallen EL et al 1988). Esta re-inervación puede ocurrir en los siguientes 2 años al trasplante y es usualmente de origen simpático.

- Antecedente de Muerte Súbita: Se ha documentado una disminución de la

HRV cuantificada a través del SDNN (Standard deviation of all NN intervals) en pacientes con muerte súbita (Marangoni S et al 1993), así como del componente HF (Myers GA et al 1986).

- Tetraplejía. Pacientes con lesión medular cervical completa tienen intactas las

38

- Antecedente de disfunción autonómica. Diagnóstico previo a partir de un

análisis de variabilidad de frecuencia cardiaca de disfunción autonómica (Spallone V et al 1993; Boulton AJM et al 2005).

- Presentación inicial al ingreso a UCI con hipotensión. Se excluyen en el

presente estudio pacientes con presentación inicial de hipotensión ya que el objetivo del estudio es predecir la probabilidad de diagnóstico de sepsis y choque séptico.

- Negación por parte del paciente para participar en el estudio.

- Pacientes evaluados para elegibilidad en el estudio en un tiempo mayor a 24 horas después de la sospecha de infección.

- Pacientes que se encontraran hospitalizados durante más de 48 horas en otra institución inmediatamente antes de la hospitalización actual.

- Pacientes egresados de la institución en menos de 24 horas posteriores al ingreso.

Los pacientes fueron manejados por el personal asistencial de la unidad de cuidado intensivo, sin ninguna interferencia en su plan diagnóstico y terapéutico por el grupo de investigadores.

4.1.2.3 Tamaño muestral:

39 4.1.3 Protocolo de Estudio:

Una vez se realizó el diagnóstico de sepsis, tanto por el médico tratante como por uno de los investigadores, se entregó el consentimiento informado al paciente, su tutor legal o familiar más cercano y se incluyó al paciente en el estudio una vez se contó con dicha autorización. Una vez se ingresó el paciente en el estudio, adicionalmente a los análisis estándar para este tipo de pacientes, se caracterizaron las medidas de la variabilidad de la frecuencia cardiaca tomando un único registro electrocardiográfico de 15 minutos de duración por cada paciente con un polígrafo digital, transfiriendo los registros a un computador personal en el cual se realizó el procesamiento de la señal con el software LabChart® v7.1. Se complementó el análisis de la actividad electrocardiográfica con el ECG Analisys Module® y de la variabilidad de la frecuencia cardiaca con el HRV Module®. Las mediciones se realizaron en posición supina y a temperatura ambiente. Adicionalmente se obtuvieron dos muestras de sangre venosa para la medición de catecolaminas séricas fraccionadas por ELISA y de interleuquinas séricas por fluorometría. Se le realizo seguimiento al paciente durante las siguientes 24 horas, y/o hasta que el paciente falleció y/o se le dio egreso de la unidad de cuidado intensivo cualquiera de los anteriores que ocurrió primero. Una vez se finalizó el periodo de 24 horas de seguimiento se realizó el cálculo de las escalas predictivas SOFA y APACHE II tomando como valores los peores presentados para cada variable evaluada durante dicho lapso de tiempo.

4.1.3.1 Desenlaces del Estudio:

40 4.1.3.2 Cuantificación de las variables de medición:

4.1.3.2.1 Objetivo 1: Análisis de la Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca: Se implementó el uso de un sistema para el análisis de la variabilidad de la frecuencia cardiaca que permite la estimación basado en una serie de intervalos R-R de 5 minutos de duración. La medición se hizo con base en registros electrocardiográficos obtenidos a partir de la monitorización en cada uno de los pacientes, con un polígrafo digital, los cuales fueron transferidos a un computador personal en el cual se encontrará instalado el programa básico de procesamiento de la señal LabChart® v7.1, y para el análisis de las modificaciones de la actividad electrocardiográfica se empleó el ECG Analisys Module ® complementado para el análisis de la frecuencia cardiaca con el HRV Module®, el cual permitió la transformación de las fluctuaciones R-R a frecuencias.

41 el registro se encontraron latidos ectópicos ocasionales. Se realizó una edición de menos del 5% de los intervalos RR para no afectar la medición de la HRV.

Posterior a la pre-edición del registro se procedió a la detección del pico R a través del software. No existen recomendaciones estandarizadas para la detección del pico R para análisis de HRV, aunque se espera que el software empleado permita la visualización de los puntos de detección del pico R y la posibilidad de corregir los falsos puntos (Köhler, B.E., et al. 2002). El software HRV Module® permitió realizar dicha corrección de forma manual. Posteriormente se aplicó el análisis HRV tanto en el dominio de la frecuencia como del tiempo y se tomaron los valores de las mediciones del HRV obtenidas a través de dicho análisis.

Tabla 5. Mediciones del HRV empleadas en el estudio.

Dominio del Tiempo

Variable Descripción Unidades SDNN Standard deviation of all NN intervals. Ms

RMSSD

The square root of the mean of the sum of the squares of differences between adjacent NN

intervals

Ms

Dominio de la Frecuencia

Variable Descripción Unidades

LF Power in low frequency range (0.04 – 0.15 Hz) ms2

HF Power in high frequency range (0.15 – 0.4 Hz) ms2

LF/HF Ratio LF(ms2_)/HF(ms2₎

42 Tabla 6. Correspondencia aproximada entre las mediciones del HRV en el dominio del tiempo y las mediciones del HRV en el dominio de la frecuencia en series de tiempo cortas (2 a 5 minutos de duración).

Variable dominio del Tiempo Aproximado dominio de la Frecuencia

SDNN TP

RMSSD HF

4.1.3.2.2 Objetivo 2: Análisis de Catecolaminas Séricas Fraccionadas:

Se realizó cuantificación de catecolaminas séricas fraccionadas en el momento del ingreso del paciente al estudio. Se realizó una punción única venosa antecubital y se obtuvo una muestra de sangre total de 3 cm3 _{la cual se almacenó en} Vacutainer® con EDTA y se trasladó al laboratorio clínico del Hospital Universitario San Ignacio para ser procesada. Las muestras fueron tomadas siempre antes del inicio de soporte vasoactivo que pudiera interferir con la prueba (Adrenalina, noradrenalina, dopamina, dobutamina, labetalol, isoprotenol). En lo posible se buscó que los pacientes hubieran evitado el uso de alcohol, café, té, tabaco o realización de ejercicio fuerte en las 48 horas antes de la toma de la muestra; sin embargo, esto no pudo garantizarse en todos los casos por las condiciones inherentes al protocolo.

43 4.1.3.2.3 Objetivo 3: Análisis de Interleuquinas Séricas:

44 Figura 1. Curvas de calibración estándar para las citoquinas basado en la información de fluorescencia medida.

Figura 2: Ajuste polinómico de las curvas de calibración. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Unidad e s d e Fl u o re sce n ci a Concentración (pg/mL)

Citoquinas Th1/Th2 humanas

INF-G IL-2 IL-4 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

Unidad e s d e Fl u o re sce n ci a Concentración (pg/mL)

Citoquinas inflamatorias humanas

GM-CSF IL-1B

45 4.2 METODOLOGÍA DE ANALISIS DE LA INFORMACIÓN:

4.2.1 Hipótesis de Investigación:

Se partió de la siguiente hipótesis: Los pacientes sépticos que se deterioran a choque séptico tienen activo el reflejo inflamatorio (cuantificada una disminución del balance simpático-vagal inclinado hacia la supresión simpática y una respuesta proinflamatoria disminuida) en comparación con los pacientes sépticos que no se deterioran a choque séptico en quienes está ausente el reflejo inflamatorio.

4.2.2 Hipótesis Estadística:

Donde corresponde a la concentración medida de HRV, catecolaminas séricas e interleuquinas proinflamatorias que componen el reflejo inflamatorio en pacientes sépticos que evolucionan a choque séptico.

46 4.2.3 Análisis Estadístico:

47 5. RESULTADOS:

5.1 RESULTADOS DESCRIPTIVOS:

Treinta y tres pacientes con edades entre 18 a 85 años cumplieron los criterios de inclusión al estudio y fueron reclutados durante un periodo de diez meses. De acuerdo con el desenlace a las veinticuatro horas, fueron clasificados como choque séptico (n=11) y no choque séptico (n=22). Ningún paciente recibió agentes vasopresores o inotrópicos antes de la toma del Electrocardiograma, o las muestras para medición de catecolaminas séricas e interleuquinas séricas de base.

Las características basales de ambos grupos: edad, sexo, momento de registro del ECG, peso, talla, enfermedades subyacentes, signos vitales, hallazgos de laboratorio (excepto niveles de creatinina sérica), fuente de infección, tipo de infección fueron comparadas para ambos grupos y no demostraron diferencia significativas (Tabla 7).

De manera importante, se encontró que los niveles de creatinina sérica fueron significativamente mayores en pacientes con choque séptico en quienes la tasa de mortalidad intrahospitalaria fue significativamente mayor (Tabla 7).