Proctologie Altérations de la signalisation cellulaire dans la septicémie

Altérations de la signalisation cellulaire dans la septicémie

Des données récentes ont montré des schémas stables d’activation entre les cellules mononucléées du sang périphérique et les neutrophiles chez des sujets humains sains Bien que les polymorphismes dans les récepteurs Toll-like jouent un rôle contributif L’activation accrue de la protéine kinase activée par un mitogène, Akt, et du facteur nucléaire NF-κB dans les neutrophiles et d’autres populations cellulaires obtenues à des stades précoces de l’évolution clinique de la toxicité aiguë induite par la sepsie. une lésion pulmonaire ou après un traumatisme accidentel est associée à une évolution clinique plus sévère, suggérant qu’un phénotype cellulaire pro-inflammatoire contribue au dysfonctionnement du système organique dans de tels contextes. Identification de patients présentant des phénotypes cellulaires caractérisés par une activation accrue de NF-κB, Akt et ainsi que pat discrète L’activation génique peut permettre l’identification de patients atteints de sepsis susceptibles d’avoir un pronostic clinique plus défavorable, permettant ainsi l’instauration précoce de thérapies modulant les voies de signalisation délétères avant le dysfonctionnement du système organique, réduisant la morbidité et améliorant la survie

Des voies de signalisation intracellulaires multiples impliquant des kinases, des facteurs transcriptionnels et l’expression de médiateurs immunorégulateurs sont altérées dans les populations cellulaires qui contribuent au dysfonctionnement du système organique et à la mortalité dans le sepsis. L’activation de tels événements intracellulaires est déclenchée par l’interaction des produits microbiens avec les récepteurs TLR. En outre, les médiateurs de l’inflammation circulants et libérés localement, y compris les cytokines, les fragments du complément et les composants de la coagulation activée et des systèmes fibrinolytiques, qui sont générés en quantités accrues lors d’infections sévères, interagissent également avec les récepteurs membranaires. conduisant à l’activation de voies intracellulaires capables d’accélérer encore les cascades pro-inflammatoires Par exemple, l’expression de cytokines telles que TNF-α et IL-β augmente l’insepsie et l’engagement du TNF-α avec les récepteurs du TNF de type Ip et de type IIp. β avec les récepteurs IL- appartiennent g à la famille des récepteurs TLR / IL- produit une activation des kinases comprenant Src, p, kinase régulée par le signal extracellulaire, et phosphoinositide -kinase et des facteurs transcriptionnels tels que le facteur nucléaire [NF] -BB important pour une régulation plus élevée des protéines inflammatoires [- De même, l’association de fragments de complément, tels que Ca, ou de molécules fibrinolytiques, telles que l’activateur du plasminogène de laurokinase, avec leurs récepteurs a de puissants effets pro-inflammatoires. TLR et TLR, ainsi que d’autres récepteurs, tels que le récepteur couplé aux protéines, qui induisent une augmentation de la production de cytokines et d’autres protéines immuno-régulatrices, ainsi que la libération de médiateurs pro-inflammatoires, y compris les espèces réactives de l’oxygène. , champignons et virus Des récepteurs et des modes d’activation similaires sont démontrés Les polymorphismes génétiques conduisent à des altérations de la conformation des TLR qui s’accompagnent d’une diminution de l’activation cellulaire après exposition à des produits bactériens Chez la souris, des mutations dans tlr, présentes dans le CH / La souche HeJ est associée à une résistance à l’endotoxine chez [,,] Environ% des humains ont des substitutions d’acides aminés inTLR à As pGly et ThrIle qui les rendent hyporéceptibles aux lipopolysaccharides inhalés Ces polymorphismes TLR semblent également être associés à une prédisposition bactériémie à Gram négatif et choc septique, mais n’a pas démontré d’avantage de survie ou de désavantage chez les patients avec septicémie [,,] Cependant, de telles altérations génétiques dans TLR et autres récepteurs semblent ne représenter qu’un pourcentage relativement faible de la variabilité démontrée chez les humains lorsque leurs cellules sont exposées à des produits bactériensLes données récentes ont montré un modèle relativement stable Dans cette étude, des volontaires ont été identifiés qui ont systématiquement démontré une diminution ou une augmentation de la libération de TNF-α et d’autres cytokines lorsque leur sang était cultivé avec du LPS. Nous avons trouvé des modèles similaires. de réponse élevée ou faible parmi les neutrophiles obtenus à partir de sujets humains et stimulés avec LPS, un ligand TLR et, can peptidogly, qui interagit avec TLR, ou une protéine de boîte de groupe de mobilité élevée – HMGB, un ligand double TLR et TLR En dépit de la variabilité stable de l’activation cellulaire qui est présente parmi la population humaine génétiquement hétérogène, seul un nombre limité d’études ont examiné comment ces modèles peuvent être corrélés avec la clinique. résultats inseps est ou d’autres maladies graves dans lesquelles le risque de dysfonctionnement des organes en raison de graves l’infection est élevée L’examen de ces problèmes est entravé, en partie, par la difficulté d’obtenir des cellules pour l’analyse à des stades précoces de l’évolution clinique d’un patient avant que des événements physiopathologiques, tels qu’une hypotension ou une hypoxémie grave, n’entrent en ligne de compte. Néanmoins, un certain nombre d’études ont examiné le facteur transcriptionnel NF-κB et les kinases, y compris p et Akt, et fournissent des indications sur la façon dont l’hétérogénéité de la signalisation cellulaire peut contribuer à l’évolution clinique ultérieure

NF-kB

Le facteur régulateur transcriptionnel NF-κB joue un rôle central dans la modulation de l’expression de nombreux médiateurs immuno-régulateurs impliqués dans la réponse inflammatoire aiguë. Les facteurs de transcription NF-κB / rel fonctionnent comme des dimères maintenus latéralement dans le cytoplasme des cellules. ,,,, -] On connaît des protéines NF-κB / Rel de mammifères: Rel c-Rel, p RelA, RelB, p, et p Voies de signalisation initiées par l’engagement de TLR, tels que TLR et TLR, par des produits microbiens et autres les médiateurs inflammatoires conduisent à l’accumulation nucléaire de NF-κB et à la transcription accrue des gènes responsables de l’expression des cytokines, des chimiokines, des molécules d’adhésion et d’autres médiateurs de la réponse inflammatoire associée à l’infection. le cytoplasme bloque la séquence de localisation nucléaire de NF-κB, inhibant son mouvement dans le noyau L’exposition des cellules à des stimuli inflammatoires, y compris LPS, peptidogly peut et des cytokines pro-inflammatoires telles que TNF-a ou IL-ß, aboutit à la phosphorylation de IkB-αon sérines et, conduisant à son ubiquitination subséquente et sa dégradation par le protéasome S. Phosphorylation de IκB-α est médiée par les kinasesIKKα et IKKβ, qui sont catalytiquement Composants actifs du complexe kinase IKK IKK Les kinases en amont qui participent à la phosphorylation et à l’activation de l’IKK comprennent celles qui sont directement associées aux TLR, telles que les kinases IRAK et IRAK associées aux récepteurs IL, ainsi que les kinases qui peuvent être activé par TLR ou d’autres récepteurs, y compris les événements de phosphorylation p et Akt [,, -], en plus de ceux impliquant IKKa / ß et IkB-a, et impliquant des sous-unités NF-KB telles que p et des protéines coactivatrices nucléaires ou la protéine de liaison à l’élément sensible à l’AMPc sont médiées par p, Akt et d’autres kinases et jouent un rôle important dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de NF-KB IKB- est également importante transcription médiée par NF-κB interminable par la migration dans le noyau et l’association avec NF-κB, avec cette interaction exposant un signal d’exportation nucléaire, conduisant à un mouvement de NF-κB du noyau vers le cytoplasme. l’accumulation de PBMC NF-κBin s’accompagne d’une mortalité plus élevée et d’une évolution clinique plus grave chez les patients atteints de septicémie En général, ces séries cliniques ont démontré une activation persistante du NF-κB chez les non survivants. NF-κB à des stades précoces de leur cycle septique que les non invasives, ainsi que le retour plus rapide de l’accumulation nucléaire de NF-κB aux niveaux trouvés dans les PBMC inactivés

Figure View largeToile de téléchargementConcentrations nucléaires du NF-κBin les cellules mononucléaires du sang périphérique sont plus élevées que les survivants barres blanches à des temps variables après le diagnostic de septicémie sévère Adapté deBohere et al avec permissionFigure View largeTélécharger les concentrationsNucléaires du facteur nucléaire NF-κBin les cellules mononucléaires du sang périphérique sont plus hautes Bien que les hétérodimères NF-κB constitués des sous-unités p: p soient capables d’activer des gènes trans lorsqu’ils sont liés à des séquences du promoteur κB, des homodimères p: p apparaissent. être inhibiteur et capable de bloquer la transcription La tolérance à l’endotoxine dépendait de l’expression de p, car les cellules des souris déficientes en p ne pouvaient pas être tolérées au LPS Etant donné les propriétés inhibitrices des homodimères p: p, il est intéressant concentrations de Ces homodimères NF-κB sont augmentés dans les PBMC des non survivants des seps par rapport aux survivants De même, les non survivants ont montré une diminution significative des rapports p; p / p: p dans les PBMC, comparé à ceux des survivants. que les concentrations nucléaires de NF-κB sont plus élevées chez les non-survivants que chez les survivants, une question non résolue est de savoir si de tels changements se produisent tôt et, par conséquent, définissent l’évolution ultérieure du sepsis ou si les changements physiopathologiques L’activation de κB en tant qu’événement secondaire, de sorte que de tels changements dans NF-κB sont simplement associés à un dysfonctionnement plus sévère du système organique mais ne contribuent pas directement au résultat. Dans les modèles précliniques de septicémie, le blocage du NF-κB améliore la survie. l’activation contribue à la dysfonction cellulaire et à la dysfonction de l’organe [,,] Une étude chez des patients opérés sans septicémie confirme l’hypothèse selon laquelle le phénotype neutrophile Les profils d’activation de NF-κB prédisent les résultats cliniques Dans cette série clinique de patients en réparation d’anévrismes aortiques, des niveaux préopératoires plus élevés de neutrophiles périphériques NF-κBin ont été associés à la mort et au développement de dysfonctions postopératoires les données de notre laboratoire soutiennent l’affirmation selon laquelle les altérations précoces du NF-κB contribuent à la gravité de l’insuffisance organique et des résultats cliniques Dans cette étude, des neutrophiles du sang périphérique ont été prélevés chez des patients atteints de pneumopathie aiguë induite par septicémie. blessure Des niveaux nucléaires accrus de NF-κB dans les neutrophiles non stimulés ont été associés à un résultat clinique pire, tel que défini par la mort ou la ventilation mécanique pour & gt; A noter, au moment de la collecte des neutrophiles, la sévérité de la fonction dys pulmonaire, telle que définie par le PaO / FIOratio, ainsi que la sévérité globale de la maladie, telle que définie Par ailleurs, les neutrophiles de patients dont l’évolution clinique ultérieure était plus sévère présentaient une translocation nucléaire accrue du NF-KB après avoir été cultivées avec le LPS. rôle important dans le développement et la gravité de la lésion pulmonaire aiguë, en particulier aux premiers stades , de telles données suggèrent que les modifications précoces de l’activation de NF-κB contribuent à l’insepsis résultat Cette information clinique, couplée avec les études susmentionnées qui ont montré stable phénotypes répondeur haut et bas dans la population en bonne santé, implique que la présence d’un phénotype neutrophile prépondérant ype, caractérisée par une translocation nucléaire accrue de NF-κB après stimulation par des ligands TLR ou TLR, serait associée à une réponse inflammatoire pulmonaire plus sévère et à une évolution clinique en réponse à l’infection Inversement, les personnes neutrophiles ont activé l’activation du NF-κB après stimulation On s’attendrait à ce que l’inflammation des neutrophiles soit moins intense, de même que la dysfonction de l’organe.

Figure Vue large Diapositive de téléchargementNiveaux nucléaires du facteur nucléaire NF-κBare significativement augmenté inneutrophiles obtenus dans h de l’initiation de la ventilation mécanique chez les patients dont l’évolution clinique de la lésion pulmonaire aiguë induite par la septicémie est plus grave comme définie par décès ou ventilation pour & gt; jours, c’est-à-dire jours sans ventilateur [VFD], comparés aux patients avec des cours moins sévères définis par ventilation mécanique pour & lt; jours, ou & gt; VFD Neutrophilactivation, comme indiqué par translocation nucléaire de la réponse de NF-κBin à la culture avec lipopolysaccharide LPS, était également significativement plus élevé chez les patients qui sont morts ou ont nécessité une ventilation mécanique pendant des périodes prolongées ⩽ VFD Notez que les concentrations nucléaires de base de NF-κB chez les patients présentant une lésion pulmonaire aiguë induite par la septicémie, indépendamment de l’évolution clinique ultérieure, démontrant une activation de base du NF-κB en association avec un sepsis * P & lt; vs volontaires † P & lt; , vs> VFD Adapté de Yanget al withpermissionFigure View largeTableau de téléchargementLes niveaux nucléaires du facteur nucléaire NF-κB sont significativement augmentés des inneutrophiles obtenus en h de l’initiation de la ventilation mécanique chez les patients dont l’évolution clinique est plus sévère que définie par la mort ou l’aération pour & gt; jours, c’est-à-dire jours sans ventilateur [VFD], comparés aux patients avec des cours moins sévères définis par ventilation mécanique pour & lt; jours, ou & gt; VFD Neutrophilactivation, comme indiqué par translocation nucléaire de la réponse de NF-κBin à la culture avec lipopolysaccharide LPS, était également significativement plus élevé chez les patients qui sont morts ou ont nécessité une ventilation mécanique pendant des périodes prolongées ⩽ VFD Notez que les concentrations nucléaires de base de NF-κB chez les patients présentant une lésion pulmonaire aiguë induite par la septicémie, indépendamment de l’évolution clinique ultérieure, démontrant une activation de base du NF-κB en association avec un sepsis * P & lt; vs volontaires † P & lt; , vs> VFD Adapté de Yanget al withpermission

Activation de la kinase et résultat de la sepsie

Bien qu’il ait été démontré que l’activation des voies p et phosphoinositide -kinase / Akt kinase contribue à l’accumulation de neutrophiles pulmonaires et au développement de dysfonctionnement des organes dans les modèles précliniques de septicémie , seules quelques informations suggèrent que ces kinases contribuent au résultat Patients hospitalisés atteints d’une infection aiguë Comme pour le NF-κB, nous avons trouvé que les neutrophiles de volontaires sains présentent des phénotypes de réponse élevée et faible stables pour la phosphorylation de p et Akt après culture avec LPS ou HMGB. de p après l’exposition au LPS ne sont pas nécessairement les mêmes que ceux qui montrent une augmentation de la phosphorylation d’AktIn dans une étude de Rosengart et al sur des patients traumatisés non infectés. parmi les cellules obtenues par lavage bronchoalvéolaire De note, il n’y avait pas de différences dans te rms des caractéristiques démographiques, hypotension, score de sévérité des blessures, nombre de transfusions sanguines, ou scores de gravité des maladies au moment où les échantillons ont été collectés chez les patients avec des profils d’activation p bas ou élevés. À un stade précoce, une lésion identifie non seulement les patients susceptibles d’avoir une évolution clinique ultérieure plus sévère, mais peut également contribuer au développement d’un dysfonctionnement du système organique. Pour examiner plus avant la relation entre les phénotypes neutrophiles et l’évolution clinique ultérieure, nous obtenons du sang périphérique. neutrophiles de patients atteints de lésion pulmonaire aiguë induite par septicémie dans h de l’initiation de la ventilation mécanique, puis déterminé phosphorylation de base de p et Akt, ainsi que l’augmentation des niveaux de p et Akt phosphorylés, après la culture des neutrophiles avec LPS pour h [ Les patients dont l’évolution clinique ultérieure était caractérisée par h ou ventilation mécanique pour & gt; Les jours ont montré une activation significativement plus élevée de Akt, mais pas de p, après la stimulation des neutrophiles induite par le LPS que les patients qui ont nécessité une ventilation mécanique pendant ⩽ jours, mais il n’y avait pas de différence en termes de démographie. Ces résultats, ainsi que ceux décrits par Rosengart et al chez les patients traumatisés, suggèrent que les personnes dont les neutrophiles ont un phénotype pro-inflammatoire, tel que défini par une activation accrue des kinases, sont plus Étant donné que les altérations cellulaires précèdent de nombreux dysfonctionnements organiques contribuant à la mortalité dans ce contexte, ces études suggèrent également que l’identification et la correction des altérations de la voie de signalisation cellulaire sont restées précoces dans le temps. l’évolution clinique du patient peut améliorer les résultats

Vue de la figure grandDownload slidePatients avec une évolution clinique plus sévère de la lésion pulmonaire aiguë induite par la septicémie telle que définie par la mort ou la ventilation mécanique pour & gt; jours, c’est-à-dire, ⩽ jours sans ventilateur [VFD] montrent une plus grande activation de Akt dans les neutrophiles périphériques stimulés par le lipopolysaccharide LPS que les patients avec une évolution moins sévère comme défini par la ventilation pour & lt; jours, ou & gt; A ce stade, il n’y avait pas de différences dans l’oxygénation ou d’autres paramètres physiologiques qui différenciaient les patients dont les suites cliniques ultérieures étaient plus ou moins sévères. A noter, les taux d’Akt p-Akt phosphorylés étaient plus élevés chez les patients non stimulés. neutrophiles provenant de patients atteints d’une lésion pulmonaire que chez des volontaires sains, indépendamment de leur évolution clinique ultérieure, démontrant l’activation d’Akt chez ces patients. Cependant, la capacité à induire davantage la phosphorylation d’Akt après exposition à des patients différenciés LPS avec une évolution clinique plus sévère ceux dont l’évolution clinique ultérieure était moins sévère De tels résultats indiquent que la présence de neutrophiles avec un phénotype pro-inflammatoire plus grand semble être un indicateur précoce d’un résultat clinique plus mauvais dans la lésion pulmonaire aiguë induite par le sepsis * P & lt ;, volontaires † P & lt; , vs> VFD t-Akt, total Akt Adapté de Yang et al avec permissionFigure View largeTélécharger les patients avec un cours clinique plus sévère de la lésion pulmonaire aiguë induite par la septicémie définie par la mort ou ventilation mécanique pour & gt; jours, c’est-à-dire, ⩽ jours sans ventilateur [VFD] montrent une plus grande activation de Akt dans les neutrophiles périphériques stimulés par le lipopolysaccharide LPS que les patients avec une évolution moins sévère comme défini par la ventilation pour & lt; jours, ou & gt; A ce stade, il n’y avait pas de différences dans l’oxygénation ou d’autres paramètres physiologiques qui différenciaient les patients dont les suites cliniques ultérieures étaient plus ou moins sévères. A noter, les taux d’Akt p-Akt phosphorylés étaient plus élevés chez les patients non stimulés. neutrophiles provenant de patients atteints d’une lésion pulmonaire que chez des volontaires sains, indépendamment de leur évolution clinique ultérieure, démontrant l’activation d’Akt chez ces patients. Cependant, la capacité à induire davantage la phosphorylation d’Akt après exposition à des patients différenciés LPS avec une évolution clinique plus sévère ceux dont l’évolution clinique ultérieure était moins sévère De tels résultats indiquent que la présence de neutrophiles avec un phénotype pro-inflammatoire plus grand semble être un indicateur précoce d’un résultat clinique plus mauvais dans la lésion pulmonaire aiguë induite par le sepsis * P & lt ;, volontaires † P & lt; , vs> VFD t-Akt, total Akt Adapté de Yang et al avec la permission

Conclusions

La modulation de cascades de signalisation intracellulaires impliquant des kinases, telles que p ou Akt, ou des facteurs transcriptionnels, tels que NF-KB, par des approches inhibitrices spécifiques a montré leur importance physiopathologique dans des modèles expérimentaux. Cependant, le rôle des voies intracellulaires spécifiques chez les patients atteints de sepsis reste incomplètement déterminée, principalement parce que de telles altérations dans les modèles d’activation cellulaire n’ont pas été examinées à des moments précoces avant le début du dysfonctionnement d’organes multiples. Ces résultats suggèrent que des phénotypes de répondeurs stables, indépendants des polymorphismes TLR ou TLR, sont présents chez les humains et peuvent être corrélés avec des signes cliniques. viens dans le cadre de la septicémie L’identification des patients avec des phénotypes cellulaires pro-inflammatoires aux premiers temps peut permettre l’établissement des rapies qui interrompent les cascades de signalisation délétères avant que le dysfonctionnement du système d’organe se développe, réduisant la morbidité et améliorant la survie

Remerciements

Soutien financier Instituts nationaux de la santé subventions HL- et HL- Conflits d’intérêts potentiels EA: pas de conflits