Patients with Bacteraemia in Emergency Department : Underlying diseases, cfDNA, PCSK9 and outcome
Rannikko, Juha (2019)
Rannikko, Juha
Tampere University
2019
Lääketieteen ja biotieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Medicine and Life Sciences
Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta - Faculty of Medicine and Health Technology
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2019-12-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1256-5
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1256-5
Tiivistelmä
Bakteremiassa potilaalta löydetään eläviä bakteereita verenkierrosta. Osalla bakteremiapotilaista on myös sepsis, mutta sepsiksessä ei välttämättä tarvitse olla bakteremiaa. Molemmissa näistä päivän 7 ja päivän 28 kuolleisuus on kirjallisuuden mukaan korkea. Kuolleisuutta koskevissa tutkimuksissa ei kuitenkaan ole huomioitu erikseen pitkäaikaissairauksien vaikutusta. Pitkäaikaissairauksien tiedetään vaikuttavan infektiokuolleisuuteen, mutta pitkäaikaissairauksien ja infektioiden keskinäistä suhdetta on kuitenkin tutkittu vähän.
Sepsiksen diagnostiikan ja ennusteen arvioinnin apukeinoina on tutkittu erilaisia verenkierrosta mitattavia biologisia merkkiaineita. Biologisten merkkiaineiden tutkimus on lisännyt myös ymmärrystä sairauksien patogeneesistä. Muutamat tutkimukset ovat osoittaneet soluvapaalla DNA:lla (cell-free DNA, cfDNA) olevan kuolleisuutta ennustavaa arvoa, mutta tutkimuksia, joissa sitä olisi verrattu sepsiksen ennustetta mittaavaan pisteytykseen, qSOFA:n (quick Sequential Organ Failure Assessment), ei ole aiemmin tehty. Viimeisimpien tutkimusten mukaan cfDNA on myös merkittävä tekijä yleistyneen hyytymishäiriön (DIC:n) patogeneesissä.
Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) –entsyymillä on rooli kolesteroliaineenvaihdunnassa, ja kaksi siihen vaikuttavaa vasta-ainetta, alirokumabi ja evolokumabi, ovat käytössä kolesterolilääkkeinä. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet saman entsyymin säätelevän myös gram-negatiivisten bakteereiden hajoamisessa syntyvän lipopolysakkaridin ja gram-positiivisten bakteereiden lipoteikkohapon poistamista verenkierrosta. Tästä syystä molemmilla yllä mainituilla lääkkeillä on jo aloitettu tutkimukset sepsispotilailla, vaikka tutkimuksia tämän entsyymin veripitoisuuksista infektiopotilailla on vasta vähän.
Tätä taustaa vasten tutkimuksen tavoitteena oli selvittää pitkäaikaissairauksien osuutta bakteremian jälkeisessä kuolleisuudessa (Tutkimus I), tutkia bakteremiapotilailla cfDNA:n ennustearvoa (Tutkimus II) ja selvittää PCSK9- entsyymin pitoisuuksia verenkierrossa bakteremiapotilailla sekä niiden korrelaatiota bakteremian vaikeusasteeseen ja potilaan ennusteeseen (Tutkimus III).
Kyseessä oli kohorttitutkimus, jonka aineisto muodostui 497:stä bakteremiatapauksesta 484:llä eri potilaalla. Bakteremiapotilaat olivat olleet Tampereen yliopistollisen sairaalan päivystyspoliklinikalla vuosina 2012-2014.
Kliininen aineisto sekä verinäytteet kerättiin prospektiivisesti. Biomarkkereita analysoitiin 481:ltä tapaukselta. Kuolleisuus oli päivään 7 mennessä 9%, päivään 28 mennessä 14% ja päivään 90 mennessä 20%.
Tutkimuksessa I kehitettiin metodi, jossa infektiolääkärit jaottelivat 90 päivän sisällä bakteremiasta kuolleet potilaat kolmeen ryhmään. Ensimmäiseen ryhmään jaoteltiin ne potilaat, joiden kuoleman he katsoivat liittyvän bakteremiaan ja joilla olisi ollut yli puolen vuoden elinaikaennuste ilman bakteremiaan sairastumista. Ryhmään kaksi jaoteltiin ne potilaat, joiden kuolema liittyi bakteremiaan, mutta joiden ennuste olisi joka tapauksessa ollut alle puoli vuotta. Kolmanteen ryhmään jäivät ne bakteremiapotilaat, joiden kuolema katsottiin liittyvän vain pitkäaikaissairauksiin. Ryhmään yksi jaoteltiin 16 potilasta (16% kaikista kuolleista), ryhmään kaksi 45 potilasta (46%) ja ryhmään kolme 37 potilasta (38%). Yleisin pitkäaikaissairaus ryhmissä 2 ja 3 oli etäpesäkkeinen pahanlaatuinen kasvain. Tutkimuksessa todettiin myös, ettei edes päivään 7 mennessä tapahtuvia kuolemia voida pitää pelkästään bakteremiasta johtuvana vaan tässäkin ryhmät 2 ja 3 muodostivat enemmistön (66%).
Tutkimuksessa II bakteremiapotilaiden päivystyspoliklinikalla otettujen (päivä 0) cfDNA:n arvojen mediaani oli 1,38 μg/ml. Mediaani oli tilastollisesti merkittävästi korkeampi päivään 7 mennessä menehtyneillä kuin henkiin jääneillä (p<0,001). CfDNA:n AUC-arvo (area under curve) päivään 7 mennessä tapahtuvan menehtymisen ennustamisessa oli 0,77 (95% luottamusväli (LV) 0,69-0,85). QSOFA:lla oli samankaltainen ennusterarvo (AUC 0,77, 95% LV 0,70-0,85), mutta C-reaktiivisella proteiinilla (CRP:llä) AUC oli vain 0,52 (95% LV 0,43-0,60). Jos potilaan cfDNA oli yli 1,69 μg/ml ja samanaikaisesti qSOFA-pisteytys 2 tai yli, potilaan vetosuhde (odds ratio) menehtymisestä päivään 7 mennessä oli 20-kertainen verrattuna niihin, joilla sekä cfDNA-taso että qSOFA-pisteytys olivat matalampia. Viiden korkeimman cfDNA-arvon saaneiden joukossa oli kolme vaikean DIC- komplikaation saanutta potilasta.
Tutkimuksessa III bakteremiapotilaiden päivystyspoliklinikalla otettujen (päivä 0) PCSK9:n arvojen mediaani oli 376 ng/ml, mikä on tilastollisesti merkitsevästi korkeampi kuin bakteremiasta parantuneilla potilailla. Sekä päivään 7 että päivään 28 mennessä menehtyneillä oli muita bakteremiapotilaita tilastollisesti merkitsevästi alhaisempi PCSK9:n taso (p=0,022 ja p=0,001, tässä järjestyksessä). Gram- positiivisten ja gram-negatiivisten bakteremioiden välillä ei ollut tilastollissesti merkitsevää eroa PCSK9:n pitoisuuksissa (p=0,499). PCSK9:n pitoisuuksilla oli
merkitsevä positiivinen korrelaatio CRP:n pitoisuuksien kanssa. (p<0.001).
Yhteenvetona voidaan sanoa pitkäaikaissairauksilla olevan merkittävä rooli bakteremian jälkeisessä kuolleisuudessa. Lisäksi cfDNA:n kyky ennustaa kuolleisuutta bakteremiapotilailla osoittautui hyväksi, toisin kuin CRP:llä. PCSK9 nousi bakteremian yhteydessä, mutta sen pitoisuudet olivat matalammat päivään 7 ja 28 mennessä menehtyneillä kuin eloonjääneillä.
Sepsiksen diagnostiikan ja ennusteen arvioinnin apukeinoina on tutkittu erilaisia verenkierrosta mitattavia biologisia merkkiaineita. Biologisten merkkiaineiden tutkimus on lisännyt myös ymmärrystä sairauksien patogeneesistä. Muutamat tutkimukset ovat osoittaneet soluvapaalla DNA:lla (cell-free DNA, cfDNA) olevan kuolleisuutta ennustavaa arvoa, mutta tutkimuksia, joissa sitä olisi verrattu sepsiksen ennustetta mittaavaan pisteytykseen, qSOFA:n (quick Sequential Organ Failure Assessment), ei ole aiemmin tehty. Viimeisimpien tutkimusten mukaan cfDNA on myös merkittävä tekijä yleistyneen hyytymishäiriön (DIC:n) patogeneesissä.
Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) –entsyymillä on rooli kolesteroliaineenvaihdunnassa, ja kaksi siihen vaikuttavaa vasta-ainetta, alirokumabi ja evolokumabi, ovat käytössä kolesterolilääkkeinä. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet saman entsyymin säätelevän myös gram-negatiivisten bakteereiden hajoamisessa syntyvän lipopolysakkaridin ja gram-positiivisten bakteereiden lipoteikkohapon poistamista verenkierrosta. Tästä syystä molemmilla yllä mainituilla lääkkeillä on jo aloitettu tutkimukset sepsispotilailla, vaikka tutkimuksia tämän entsyymin veripitoisuuksista infektiopotilailla on vasta vähän.
Tätä taustaa vasten tutkimuksen tavoitteena oli selvittää pitkäaikaissairauksien osuutta bakteremian jälkeisessä kuolleisuudessa (Tutkimus I), tutkia bakteremiapotilailla cfDNA:n ennustearvoa (Tutkimus II) ja selvittää PCSK9- entsyymin pitoisuuksia verenkierrossa bakteremiapotilailla sekä niiden korrelaatiota bakteremian vaikeusasteeseen ja potilaan ennusteeseen (Tutkimus III).
Kyseessä oli kohorttitutkimus, jonka aineisto muodostui 497:stä bakteremiatapauksesta 484:llä eri potilaalla. Bakteremiapotilaat olivat olleet Tampereen yliopistollisen sairaalan päivystyspoliklinikalla vuosina 2012-2014.
Kliininen aineisto sekä verinäytteet kerättiin prospektiivisesti. Biomarkkereita analysoitiin 481:ltä tapaukselta. Kuolleisuus oli päivään 7 mennessä 9%, päivään 28 mennessä 14% ja päivään 90 mennessä 20%.
Tutkimuksessa I kehitettiin metodi, jossa infektiolääkärit jaottelivat 90 päivän sisällä bakteremiasta kuolleet potilaat kolmeen ryhmään. Ensimmäiseen ryhmään jaoteltiin ne potilaat, joiden kuoleman he katsoivat liittyvän bakteremiaan ja joilla olisi ollut yli puolen vuoden elinaikaennuste ilman bakteremiaan sairastumista. Ryhmään kaksi jaoteltiin ne potilaat, joiden kuolema liittyi bakteremiaan, mutta joiden ennuste olisi joka tapauksessa ollut alle puoli vuotta. Kolmanteen ryhmään jäivät ne bakteremiapotilaat, joiden kuolema katsottiin liittyvän vain pitkäaikaissairauksiin. Ryhmään yksi jaoteltiin 16 potilasta (16% kaikista kuolleista), ryhmään kaksi 45 potilasta (46%) ja ryhmään kolme 37 potilasta (38%). Yleisin pitkäaikaissairaus ryhmissä 2 ja 3 oli etäpesäkkeinen pahanlaatuinen kasvain. Tutkimuksessa todettiin myös, ettei edes päivään 7 mennessä tapahtuvia kuolemia voida pitää pelkästään bakteremiasta johtuvana vaan tässäkin ryhmät 2 ja 3 muodostivat enemmistön (66%).
Tutkimuksessa II bakteremiapotilaiden päivystyspoliklinikalla otettujen (päivä 0) cfDNA:n arvojen mediaani oli 1,38 μg/ml. Mediaani oli tilastollisesti merkittävästi korkeampi päivään 7 mennessä menehtyneillä kuin henkiin jääneillä (p<0,001). CfDNA:n AUC-arvo (area under curve) päivään 7 mennessä tapahtuvan menehtymisen ennustamisessa oli 0,77 (95% luottamusväli (LV) 0,69-0,85). QSOFA:lla oli samankaltainen ennusterarvo (AUC 0,77, 95% LV 0,70-0,85), mutta C-reaktiivisella proteiinilla (CRP:llä) AUC oli vain 0,52 (95% LV 0,43-0,60). Jos potilaan cfDNA oli yli 1,69 μg/ml ja samanaikaisesti qSOFA-pisteytys 2 tai yli, potilaan vetosuhde (odds ratio) menehtymisestä päivään 7 mennessä oli 20-kertainen verrattuna niihin, joilla sekä cfDNA-taso että qSOFA-pisteytys olivat matalampia. Viiden korkeimman cfDNA-arvon saaneiden joukossa oli kolme vaikean DIC- komplikaation saanutta potilasta.
Tutkimuksessa III bakteremiapotilaiden päivystyspoliklinikalla otettujen (päivä 0) PCSK9:n arvojen mediaani oli 376 ng/ml, mikä on tilastollisesti merkitsevästi korkeampi kuin bakteremiasta parantuneilla potilailla. Sekä päivään 7 että päivään 28 mennessä menehtyneillä oli muita bakteremiapotilaita tilastollisesti merkitsevästi alhaisempi PCSK9:n taso (p=0,022 ja p=0,001, tässä järjestyksessä). Gram- positiivisten ja gram-negatiivisten bakteremioiden välillä ei ollut tilastollissesti merkitsevää eroa PCSK9:n pitoisuuksissa (p=0,499). PCSK9:n pitoisuuksilla oli
merkitsevä positiivinen korrelaatio CRP:n pitoisuuksien kanssa. (p<0.001).
Yhteenvetona voidaan sanoa pitkäaikaissairauksilla olevan merkittävä rooli bakteremian jälkeisessä kuolleisuudessa. Lisäksi cfDNA:n kyky ennustaa kuolleisuutta bakteremiapotilailla osoittautui hyväksi, toisin kuin CRP:llä. PCSK9 nousi bakteremian yhteydessä, mutta sen pitoisuudet olivat matalammat päivään 7 ja 28 mennessä menehtyneillä kuin eloonjääneillä.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4885]