NEDERLANDSE SAMENVATTING
Acute systemische ontsteking bij gezonden en zieken Acute systemische ontsteking In dit proefschrift zijn een aantal systemische uitingen van acute ontsteking onderzocht. Deze kunnen grotendeels als generalisaties van de locale ontsteking worden beschouwd. Klassiek worden 5 kenmerken van de locale ontsteking beschreven, te weten calor, tumor, rubor, functio laesa en dolor. De systemische equivalenten van de eerste vier uitingen zijn respectievelijk koorts, oedeem, erytheem en orgaanfalen. Het begrip acute fase reactie wordt gebruikt om delen van deze gecoördineerde respons te beschrijven. Behalve koorts kenmerkt de acute fase reactie zich door verhoogde spiegels van een scala aan effector eiwitten, de zogenaamde acute fase eiwitten. Metingen van deze eiwitten, met als prototype het C-reactive protein (CRP), maken het mogelijk de omvang en duur van de acute fase reactie te kwantificeren. De afgelopen jaren is duidelijk geworden dat cytokinen een centrale rol spelen bij de inductie van de acute fase reactie. Behalve sterk gestegen cytokine-spiegels en verhoogde spiegels van acute fase eiwitten bestaan er meer markers in het bloed die wijzen op de aanwezigheid van een systemische ontstekingsreactie. Voorbeelden hiervan zijn het leukocytengetal (aantal witte bloedcellen) en het trombocytengetal (aantal bloedplaatjes). Om een beter beeld te krijgen van de wijze waarop de diverse responsen met elkaar samenhangen, is het van belang de volgorde waarin de verschillende markers veranderen, te bepalen. Om deze volgorde zo duidelijk mogelijk waar te nemen is het zinvol ongevalspatiënten te onderzoeken. Bij deze patiënten, die tevoren in de regel gezond waren, is het moment waarop de ontstekingsprikkel ontstaat (het ongeval) duidelijk. Dit in tegenstelling bijvoorbeeld tot een chronisch zieke patiënt die geleidelijk aan een sepsis ontwikkelt. Het stereotiepe gedrag van de acute systemische ontsteking bij ongevalspatiënten, heeft als methodologisch voordeel dat bij relatief kleine patiëntengroepen reeds significante patronen zichtbaar worden. Het vetembolie syndroom De hoofdstukken 2 en 3 betreffen een bijzonder soort ontstekingsreactie, het vetemboliesyndroom (FES). FES ontstaat soms bij patiënten die één of meer lange pijpbeenderen hebben gebroken. Na een klachtenvrij interval ontwikkelt de patiënt oxygenatie-stoornissen, cerebrale stoornissen en petechiën. Van deze drie manifestaties is aangetoond dat zij door embolisatie van beenmergvet veroorzaakt worden. Aangezien bij de meeste patiënten met fracturen, circulerend beenmergvet kan worden aangetoond, is het onduidelijk welke factoren ervoor verantwoordelijk zijn dat slechts een minderheid van de patiënten FES ontwikkelt. In hoofdstuk 2 is gekeken naar de relatie tussen kenmerken van de fractuur en het optreden van FES. Tevens is gekeken naar de vroege verschijnselen van systemische ontsteking. Het bleek dat een gesloten, en niet direct geopereerde fractuur (de zogenaamde non-decompressie groep) geassocieerd was met verhoogde kans op FES. Ook bleken de patiënten met FES reeds vroeg (dag 0) koorts te krijgen, hetgeen suggereert dat systemische ontsteking een rol speelt bij de inductie van FES. Daar bekend is dat CRP vet kan agglutineren, is als mogelijke verklaring voorgesteld 130
Nederlandse samenvatting dat verhoogde CRP spiegels de agglutinatie en embolisatie van circulerend beenmergvet bevorderen. In hoofdstuk 3 is getoetst of patiënten die een FES hebben doorgemaakt een open foramen ovale hebben. De aanwezigheid van een open foramen ovale maakt een rechts-links shunt mogelijk zodat embolieën de grote circulatie kunnen bereiken zonder het longvaatbed te passeren. Voor cerebrale luchtembolieën en thrombo-embolieën is aangetoond dat een open foramen ovale het risico hierop inderdaad verhoogt. Bij onderzoek met transoesophageale echocardiografie bij patiënten die een FES hadden doorgemaakt, werden geen relevante shunts gevonden. Derhalve is het onwaarschijnlijk dat een open foramen ovale een belangrijke rol speelt bij FES. Blijkbaar zijn de vetbollen in staat zich te vervormen en zo de longcapillairen te passeren waarmee ze de grote circulatie te bereiken. Interleukine-6 en de acute fase reactie In hoofdstuk 4 en 5 zijn interleukine-6 (IL-6) spiegels, tezamen met een aantal markers van ontsteking, bij patiënten met brandwonden gemeten. IL-6 bleek gecorreleerd met CRP en vooral met koorts. Zoals schematisch op de omslag van dit proefschrift is weergegeven, werd een duidelijke volgorde van de responsen waargenomen: eerst IL-6, daarna koorts, CRP, α 1 -antitrypsine, trombocytengetal, IgM en IgG. De mogelijkheid dat IL-6 bij deze reacties een causale rol speelt, wordt besproken op basis van de destijds (±1988) bekende gegevens. Latere onderzoeken, zoals het toedienen van IL-6 aan mensen, hebben de veronderstelling bevestigd dat IL-6 al de bovengenoemde onderdelen van de acute fase reactie kan veroorzaken. Voor de volledigheid moet worden aangetekend dat ook cytokinen zoals tumor necrosis factor α (TNFα) en IL-1 eveneens een belangrijke rol spelen bij de inductie van de acute fase reactie. Procalcitonine De afgelopen vijf jaar staat het eiwit procalcitonine (PCT; 13kD) als nieuwe marker van ontsteking toenemend in de belangstelling. Verhoogde spiegels van PCT zijn volgens sommige auteurs met name geassocieerd met systemische ontsteking als gevolg van bacteriële infectie. Als dit inderdaad het geval is, zou dat van grote klinische betekenis kunnen zijn bij het differentiëren tussen bacteriële infectie en andere oorzaken van systemische ontsteking. Sommige auteurs hebben gesuggereerd dat PCT direct door endotoxine zou worden geïnduceerd en niet door de tussenkomst van cytokinen, zoals dat voor de acute fase eiwitten het geval is. In hoofdstuk 6 hebben wij getoetst of cytokinen in vitro en in vivo PCT kunnen induceren. In een humaan leverslice model kon met zowel TNFα als met IL-6 significante eiwitproductie van PCT worden geïnduceerd In twee groepen van patiënten met kanker die respectievelijk TNFα en IL-6 kregen toegediend, werd eveneens duidelijke PCT-productie gemeten. Bij de TNFα behandelde patiënten bleek tevens dat PCT na circa 8 uur half-maximale waarden bereikte, tegenover 20 uur bij CRP. Op basis van deze observaties is geconcludeerd dat endotoxine geen noodzakelijke 131
Acute systemische ontsteking bij gezonden en zieken factor is voor PCT-inductie. De aanzienlijk snellere stijging van PCT dan van CRP maakt PCT in ieder geval een aantrekkelijke marker bij patiënten bij wie tijdige informatie over de omvang van de systemische ontsteking gewenst is. In hoofdstuk 6 en ook in hoofdstuk 10 worden de eigenschappen van PCT vergeleken met die van cytokinen en acute fase eiwitten, in het licht van de onbekende functie van PCT. De titel van hoofdstuk 6 stelt dat PCT zich gedraagt als een snel acuut fase eiwit. Of het ook een acuut fase eiwit is, zal nog moeten blijken. Het tijdsverloop van het trombocytengetal De hoofdstukken 7, 8 en 9 onderzoeken de betekenis van het aantal trombocyten in patiënten met ernstige ontstekingsverschijnselen De begrippen stolling en ontsteking werden vroeger als min of meer aparte processen beschouwd. Maar het is gaandeweg duidelijk geworden dat het om twee sterk geïntegreerde systemen gaat. Situaties waaraan het stollingssysteem en het ontstekingssysteem het hoofd moeten bieden, dienen zich vaak op dezelfde plaats en tijd aan. De trombocyten blijken ook allerlei eigenschappen te hebben die de functie als stollingsdeeltje te boven gaan. Er zijn allerlei aanwijzingen (hoofdstuk 1, 7, 8, 9 en 10) dat de sequestratie van trombocyten de hoofdoorzaak is van dalingen in het trombocytengetal zoals die zowel bij traumapatiënten als bij intensive care (IC) patiënten wordt gezien. Hoewel met gevoelige methoden bij veel van deze patiënten de aanwezigheid van enige diffuse intravasale stolling (DIC) kan worden aangetoond, vindt belangrijke sequestratie van trombocyten in allerlei organen plaats, zonder dat er sprake is van duidelijke DIC. Het trombocytengetal is eenvoudig, betrouwbaar en goedkoop te bepalen. Terwijl veel onderzoek naar (kwalitatieve) eigenschappen van trombocyten verricht is, is het gedrag van het trombocytengetal relatief weinig bestudeerd. Afhankelijk van de ernst en van de fase waarin een systemische ontstekingsreactie zich bevindt, kan het trombocytengetal dalen of stijgen. De respons van het trombocytengetal na stomp trauma (hoofdstuk 2) of na brandwonden (hoofdstuk 5) is al langer bekend. Het trombocytengetal daalt de eerste twee dagen (primaire verandering), om daarna te stijgen (secundaire verandering), en bij die patiënten die verder een ongecompliceerd beloop hebben na ongeveer een week het beeld van trombocytose (>350 10 9 /l) te vertonen. Trombocytengetal - de primaire veranderingen Hoofdstuk 7 beschrijft verloop van het trombocytengetal gedurende de eerste 2 dagen bij patiënten die een matig ernstig ongeval hebben gehad waarbij zij de rug hebben gebroken. Het trombocytengetal daalt gedurende de eerste 48 uur relatief sneller dan het hemoglobine. Deze daling van het aantal trombocyten is groter dan uit het bloedverlies kan worden verklaard. Gezien de argumenten dat dalingen in het trombocytengetal met name het gevolg zijn sequestratie secundair aan systemische ontsteking, is in hoofdstuk 7 gekeken naar het effect van een dosis methylprednisolon van ± 10 000 mg/24 uur (!), gestart binnen 4 uur na het ongeval, op het dalende trombocytengetal. Bij vergelijkbare groepen patiënten met wervel-trauma, was er geen verschil in daling van het trombocytengetal tussen de methylprednisolon-groep en de 132
Nederlandse samenvatting controlegroep. Dit betekent dat de processen (endotheel-activatie?) die verantwoordelijk zijn voor trauma-geïnduceerde trombocyten-sequestratie binnen 4 uur refractair zijn voor een van de meest potente ontstekingsremmende interventies die momenteel beschikbaar zijn. Trombocytengetal - de secundaire veranderingen De meeste patiënten (zowel traumapatiënten als IC-patiënten) vertonen eerst een daling van het trombocytengetal. Zoals reeds aangegeven, stijgt bij patiënten die een ongecompliceerd klinisch beloop hebben het trombocytengetal tot supranormale waarden na 1 week. Deze reactieve thrombocytose is onder andere het gevolg van verhoogde IL-6 spiegels, reden waarom rhil-6 vóór de ontdekking van het thrombopoietine getest is als thrombopoeiticum. Ondanks het feit dat de meeste patiënten op de IC verhoogde IL-6 spiegels hebben met een adequate aanmaak van trombocyten, stijgt hun trombocytengetal vaak nauwelijks. Bekend is dat geactiveerd endotheel, zoals dat aanwezig is bij een systemische ontstekingsreactie, trombocyten kan binden zonder dat er sprake is van DIC. Op basis van deze observaties werd de hypothese geformuleerd dat een afwezige secundaire stijging van het trombocyten bij ernstig zieke patiënten een uiting is van voortdurende sequestratie bij een persisterende systemische ontsteking. Daar er een bekende relatie van persisterende ontsteking met mortaliteit is, hebben wij het beloop van het trombocytengetal bij survivors en non-survivors vergeleken. In hoofdstuk 8 is naar de relatie gekeken bij patiënten opgenomen op de chirurgische IC. Voor iedere patiënt werd tussen IC-dag 2 en 10 met regressie-analyse de dagelijkse verandering in het trombocytengetal ( PC/ t) gekwantificeerd. Bij vergelijking van PC/ t met de gangbare APACHE-II score, toonde PC/ t een groter onderscheid tussen survivors en non-survivors. Bij de survivors bedroeg PC/ t 30 10 9 /l/dag versus slechts 6 10 9 /l/dag bij de non-survivors. Dit fenomeen was niet beperkt tot een bepaalde populatie IC-patiënten: in iedere subgroep vertoonden de survivors een hogere PC/ t. In de literatuur zijn er veel observaties beschreven over de associatie van het laagste trombocytengetal met mortaliteit, bij een diversiteit van ernstige acute aandoeningen zoals polytrauma, gebarsten aneurysma van de aorta, malaria, meningitis en septische shock. In hoofdstuk 9 is de waarde van de het trombocytengetal geverifieerd in een andere groep IC patiënten. Het betrof ruim 5000 IC-patiënten, zowel medisch als chirurgisch, die waren onderzocht in een Europese multicenter studie. Bij deze gevarieerde groep werd de relatie van primaire en secundaire veranderingen in het trombocytengetal met mortaliteit bestudeerd. Uit de dagelijkse metingen van het trombocytengetal werden voor iedere patiënt drie parameters berekend: PC/ t 0 2 de dagelijkse verandering in het trombocytengetal tussen IC-dag 0 en 2; PC 2 het trombocytengetal op dag 2 en PC/ t 2 10 de dagelijkse verandering van het trombocytengetal tussen dag 2 en 10. PC 2 was uitstekend gecorreleerd met het laagste waargenomen trombocytengetal, een maat die veel auteurs hebben gerelateerd met mortaliteit. Hoewel PC 2 enige associatie toonde met mortaliteit, vertoonde PC/ t 2 10 de sterkste associatie met mortaliteit. De relaties van PC 2 en 133
Acute systemische ontsteking bij gezonden en zieken PC/ t 2 10 met mortaliteit waren additief. De relatie van PC/ t 2 10 met mortaliteit werd ook bij de onderscheiden subgroepen van medische en chirurgische patiënten, evenals kinderen, waargenomen. Ten slotte In hoofdstuk 10 worden de resultaten van de oudere studies (hoofdstukken 2 t/m 5) aan de actuele literatuur gespiegeld. Met betrekking tot het vetemboliesyndroom moet worden vastgesteld dat er geen essentieel nieuwe gezichtspunten zijn ten opzichte van 10 jaar geleden. Een echt representatief diermodel ontbreekt nog steeds. De klinisch manifeste vorm van FES wordt nog slechts zelden gezien; de therapie is ondersteunend - niet causaal - met een redelijk goede prognose. De inmiddels gangbare vroege stabilisatie van fracturen heeft waarschijnlijk een bijdrage geleverd aan de verminderde incidentie van FES. Wat betreft de interleukines is er erg veel vooruitgang geboekt. De rol van IL-6, TNF-α en IL-1 bij de inductie van systemische ontsteking is uitgebreid in kaart gebracht. Helaas hebben interventiestudies gericht op het remmen van deze mediatoren nog geen succes opgeleverd. Naar de rol van PCT is vooral veel klinisch onderzoek in de vorm van spiegel-bepalingen bij allerlei patiëntengroepen verricht. Er moet nog veel fundamenteel PCT onderzoek verricht worden. PCT heeft zowel eigenschappen van een acuut fase eiwit als van een cytokine. De fysiologische functie van PCT is nog onduidelijk. Hoewel wij hebben aangetoond dat de lever aanzienlijke hoeveelheden PCT kan synthetiseren is de cellulaire bron nog een raadsel. De studies naar het trombocytengetal hebben aangetoond dat een simpele, goedkope parameter die op iedere IC dagelijks bepaald wordt, meer informatie in zich herbergt dan veelal is gedacht. De hypothese dat het beloop van het trombocytengetal een belangrijke indicator is van systemische endotheel-activatie kan in de komende jaren hopelijk getoetst worden. Het is interessant te zien wat de effecten van diverse interventies gericht op het raakvlak van stolling en ontsteking (e.g. antithrombine-iii, geactiveerd proteine C, P-selectine remmers) op het trombocytengetal zullen zijn. Hopelijk zullen zulke studies bijdragen aan een beter begrip van de processen die de outcome van ernstig zieke patiënten bepalen. 134