Perioperative Risikofaktoren für ein verschlechtertes Überleben bei postoperativer Sepsis: Bedeutung von Hypothermie und Unterernährung im Rattenmodell

Trotz erheblicher Fortschritte in der Intensivmedizin und Forschung, stellt das Krankheitsbild der Sepsis aufgrund stetig steigender Inzidenz und nur marginal zurückgehender Mortalität ein immer wichtiger werdendes Problem auf der Intensivstation dar. Insbesondere Patienten, die großen abdominalchirurgischen Eingriffen unterzogen werden, sind gefährdet eine postoperative Sepsis zu entwickeln, of mit infauster Prognose. Da zurzeit eine kausale Therapie der Sepsis limitiert ist und die Mittel der Intensivmedizin begrenzt sind, erscheint es wichtig, Risikofaktoren für ein verschlechtertes Sepsisoutcome zu kennen. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese modifizierbar sind. Auch für die Planung und Durchführung klinischer Studien ist die Kenntnis von Risikofaktoren wichtig, da ein Nichtbeachten dieser die Interpretierbarkeit der Ergebnisse einschränkt. In dieser Dissertation wurde die Bedeutung von perioperativer milder Hypothermie (32°C) und chronischer Unterernährung als Risikofaktoren für ein verschlechtertes postoperatives Sepsisüberleben evaluiert. Sowohl Unterkühlung, prä- und postoperativ, als auch Unterernährung lassen sich häufig bei chirurgischen Patienten im perioperativen Verlauf beobachten. Für beide Faktoren sind negative Effekte auf das Immunsystem beschrieben worden, die Bedeutung für den postoperativen Verlauf wird jedoch kontrovers diskutiert. In dieser Dissertation wurde das CMRT Modell verwendet, bei dem unter Simulation klinischer Komplexizität eine fäkale Peritonitis in Wistar-Ratten induziert wird. In zwei Versuchen wurde der Effekt von sowohl vor, als auch nach Operation induzierter milder Unterkühlung auf die 120-Stunden-Mortalität untersucht. Zusätzlich wurde der Effekt von perioperativer G-CSF Prophylaxe bei Hypothermie studiert. In einer separaten Versuchsreihe wurde der Einfluss von 50%igem Nahrungsentzug über drei Wochen auf die postoperative Mortalität untersucht. Sowohl bei prä-, als auch bei postoperativ induzierter Hypothermie zeigte sich ein signifikant verschlechtertes Überleben der Ratten. Bei zusätzlicher G-CSF Prophylaxe war die Mortalität wieder normalisiert und der normothermen Gruppe gleich. Im Versuch mit präoperativer Hypothermie zeigten die Zytokinmessungen eine verminderte Immunreaktion der unterkühlten Ratten, mit signifikant reduzierter IL-6 und signifikant gesteigerter IL-10 Expression. Im Versuch mit postoperativer Hypothermie zeigte sich anhand einer signifikant gesteigerten IL-6 Expression ein hyperinflammatorischer Zustand der gekühlten Tiere. Unter zusätzlicher G-CSF Prophylaxe war dies in abgemilderter Form zu beobachten. In der Versuchsreihe mit chronischem Nahrungsentzug zeigte sich eine Mortalitätsrate von 50% in beiden Gruppen. Die unterernährte Gruppe wies eine nicht signifikante Suppression der Zytokine TNF-α, MIP-2 und IL-6 auf. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass perioperative milde Hypothermie einen negativen Effekt auf das Überleben der postoperativen Sepsis hat, unabhängig davon, ob sie vor oder nach der Operation induziert wird. In beiden Fällen scheint dieser Effekt in einer Störung der empfindlichen Zytokinbalance in der frühen Phase der Sepsis begründet zu sein. Allerdings drängt präoperative Hypothermie diese Balance in Richtung Immunsuppression, postoperative Unterkühlung hingegen in Richtung Hyperinflammation. Aufgrund der klinischen Nähe des verwendeten Tiermodells, unterstützen diese Daten die Empfehlung, Patienten im perioperativen Umfeld normotherm zu halten. Sollte eine perioperative Hypothermie eindeutig indiziert sein, kann möglicherweise eine G-CSF Prophylaxe die negativen Auswirkungen der Kühlung auf das Immunsystem abmildern. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen diese These. Klinische Studien sind nun erforderlich, um eine Empfehlung auszusprechen zu können. Chronische Unterernährung zeigt trotz nachgewiesener negativer Auswirkungen auf das Immunsystem in dieser Arbeit keinen Effekt auf die postoperative Mortalität. Diese Beobachtung unterstützt die These, dass Unterernährung im komplexen perioperativen Umfeld keine ausreichend große Bedeutung trägt und somit nicht als unabhängiger Risikofaktor identifiziert werden kann. Die vorliegende Arbeit untermauert damit die Forderung, eine notwendige operative Versorgung nicht aufgrund einer vorherrschenden Unterernährung aufzuschieben

Differential effects of antibiotics in combination with G-CSF on survival and polymorphonuclear granulocyte cell functions in septic rats

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>In addition to their antimicrobial activity, antibiotics modulate cellular host defence. Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) is also a well known immunomodulator; however little is known about the interactions of G-CSF with antibiotics. We investigated in septic rats the effects of two antibiotic combinations with G-CSF.</p> <p>Methods</p> <p>In two clinic modelling randomised trials (CMRTs), male Wistar rats were anesthetized, given antibiotic prophylaxis, had a laparotomy with peritoneal contamination and infection (PCI), and were randomly assigned (n = 18 rats/group) to: 1) PCI only; 2) PCI+antibiotic; and, 3) PCI+antibiotic+G-CSF prophylaxis (20 μg/kg, three times). This sequence was conducted first with 10 mg/kg coamoxiclav, and then with ceftriaxone/metronidazole (Cef/met, 10/3 mg/kg). In additional animals, the blood cell count, migration and superoxide production of PMNs, systemic TNF-α and liver cytokine mRNA expression levels were determined.</p> <p>Results</p> <p>Only the combination coamoxiclav plus G-CSF improved the survival rate (82 vs. 44%, p < 0.001). Improved survival with this combination was accompanied by normalised antimicrobial PMN migratory activity and superoxide production, along with normalised systemic TNF-α levels and a reduced expression of TNF-α and IL-1 in the liver.</p> <p>Conclusion</p> <p>There are substantial differences in the interaction of antibiotics with G-CSF. Therefore, the selection of the antibiotic for combination with G-CSF in sepsis treatment should be guided not only by the bacteria to be eliminated, but also by the effects on antimicrobial functions of PMNs and the cytokine response.</p

Efficacy and safety of Privigen® in patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy: results of a prospective, single-arm, open-label Phase III study (the PRIMA study)

This prospective, multicenter, single-arm, open-label Phase III study aimed to evaluate the efficacy and safety of Privigen (R) (10% liquid human intravenous immunoglobulin [IVIG], stabilized with l-proline) in patients with chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP). Patients received one induction dose of Privigen (2g/kg body weight [bw]) and up to seven maintenance doses (1g/kg bw) at 3-week intervals. The primary efficacy endpoint was the responder rate at completion, defined as improvement of 1 point on the adjusted Inflammatory Neuropathy Cause and Treatment (INCAT) disability scale. The preset success criterion was the responder rate being 35%. Of the 31 screened patients, 28 patients were enrolled including 13 (46.4%) IVIG-pretreated patients. The overall responder rate at completion was 60.7% (95% confidence interval [CI]: 42.41%-76.43%). IVIG-pretreated patients demonstrated a higher responder rate than IVIG-naive patients (76.9% vs. 46.7%). The median (25%-75% quantile) INCAT score improved from 3.5 (3.0-4.5) points at baseline to 2.5 (1.0-3.0) points at completion, as did the mean (standard deviation [SD]) maximum grip strength (66.7 [37.24] kPa vs. 80.9 [31.06] kPa) and the median Medical Research Council sum score (67.0 [61.5-72.0] points vs. 75.5 [71.5-79.5] points). Of 108 adverse events (AEs; 0.417 AEs per infusion), 95 AEs (88.0%) were mild or moderate in intensity and resolved by the end of study. Two serious AEs of hemolysis were reported that resolved after discontinuation of treatment. Thus, Privigen provided efficacious and well-tolerated induction and maintenance treatment in patients with CIDP

Personalized medicine with IgGAM compared with standard of care for treatment of peritonitis after infectious source control (the PEPPER trial): study protocol for a randomized controlled trial

Background: Peritonitis is responsible for thousands of deaths annually in Germany alone. Even source control (SC) and antibiotic treatment often fail to prevent severe sepsis or septic shock, and this situation has hardly improved in the past two decades. Most experimental immunomodulatory therapeutics for sepsis have been aimed at blocking or dampening a specific pro-inflammatory immunological mediator. However, the patient collective is large and heterogeneous. There are therefore grounds for investigating the possibility of developing personalized therapies by classifying patients into groups according to biomarkers. This study aims to combine an assessment of the efficacy of treatment with a preparation of human immunoglobulins G, A, and M (IgGAM) with individual status of various biomarkers (immunoglobulin level, procalcitonin, interleukin 6, antigen D-related human leucocyte antigen (HLA-DR), transcription factor NF-κB1, adrenomedullin, and pathogen spectrum). Methods/design: A total of 200 patients with sepsis or septic shock will receive standard-of-care treatment (SoC). Of these, 133 patients (selected by 1:2 randomization) will in addition receive infusions of IgGAM for 5 days. All patients will be followed for approximately 90 days and assessed by the multiple-organ failure (MOF) score, by the EQ QLQ 5D quality-of-life scale, and by measurement of vital signs, biomarkers (as above), and survival. Discussion: This study is intended to provide further information on the efficacy and safety of treatment with IgGAM and to offer the possibility of correlating these with the biomarkers to be studied. Specifically, it will test (at a descriptive level) the hypothesis that patients receiving IgGAM who have higher inflammation status (IL-6) and poorer immune status (low HLA-DR, low immunoglobulin levels) have a better outcome than patients who do not receive IgGAM. It is expected to provide information that will help to close the knowledge gap concerning the association between the effect of IgGAM and the presence of various biomarkers, thus possibly opening the way to a personalized medicine. Trial registration: EudraCT, 2016–001788-34; ClinicalTrials.gov, NCT03334006. Registered on 17 Nov 2017. Trial sponsor: RWTH Aachen University, represented by the Center for Translational & Clinical Research Aachen (contact Dr. S. Isfort)

Hypertensive Ratten mit Antibiotika- und G-CSF Prophylaxe überleben eine abdominelle Sepsis besser als Dahl-Salz-sensitive und normotensive Wistar Ratten in klinik-modellierenden randomisierten Studien (CMRTs)

Risikofaktoren wie z.B. Diabetes mellitus, Unterernährung oder Blutverlust führen zu einer veränderten immunologischen Reaktivität gegenüber Mikroorganismen und zu einer erhöhten Mortalität in der abdominellen Sepsis, sowohl im Tiermodell als auch in der Klinik. Ebenso spielt der Risikofaktor Bluthochdruck in der Medizin nicht nur eine Rolle in der Pathogenese des Schlaganfalls und des Herzinfarktes, sondern auch bei Infektionen. In Klinik modulierenden, randomisierten Studien am Modell der fäkalen, abdominellen Peritonitis konnte beobachtet werden, dass es abhängig vom untersuchten Rattenstamm (Wistar, Spontanen Hypertensiven (SHR) Ratten, Dahl Salz-sensitven (DS) Ratten) zu verschiedenen Mortalitätsraten unter Antibiotika- und G-CSF Prophylaxe kommt. Obwohl die beiden Rattenstämme, SHR und DS Ratten, beide einen nachweislich erhöhten Blutdruck zeigten, war der Überlebensverlauf unterschiedlich. Die SHR Ratten hatten eine wesentlich geringere Mortalitätsrate, während das Überleben der DS Ratten tendenziell vermindert war. Dabei wurde bei dem SHR Stamm, im Vergleich zu den Wistar Ratten, eine deutlich geringere, lokale Expression der mRNA, der proinflammatorischen Zytokine IL 1, IL 6 und MIP 2 in den Organen der Lunge, der Leber und der Milz gefunden. Die erhöhte Expression des antiinflammatorischen Zytokins IL 10 nach einer Infektion in der Leber kann für die SHR Ratten einen günstigen Einfluss haben, während die geringere Produktion sich bei den DS Ratten eher ungünstig auswirkt. Auf Proteinebene im Plasma konnte dagegen bei der SHR Gruppe im Vergleich zu Wistar Ratten kein Unterschied bei den Zytokinen nach einer Infektion beobachtet werden. Die lokale Zytokinfreisetzung scheint daher von größerer Bedeutung zu sein als die systemische. Die Hypertension per se ist nicht entscheidend für das Überleben der Tiere und die Zytokinexpression, sondern vielmehr ihr genetischer Hintergrund. Eine Erklärungsmöglichkeit für die erhöhte Resistenz der SHR Ratten gegenüber Mikroorganismen und ihren Toxinen einhergehend mit einer erhöhten Überlebensrate konnte in der deutlichen Verringerung der lokalen Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen auf mRNA Ebene gefunden werden

Untersuchung zur Wirksamkeit der Peritoneallavage und der adjuvanten G-CSF-Therapie im tierexperimentellen Modell der abdominellen Sepsis

Zusammenfassung Der Nutzen einer Peritoneallavage bei intra-abdominellen Infekten und einer daraus resultierenden Sepsis konnte bis zum heutigen Zeitpunkt nicht auf einer Evidenz basierenden Grundlage erbracht werden. Die Peritoneallavage ist jedoch immer noch weit verbreitet, je nach einzelner chirurgischer Lehrmeinung und Schule. Bei der Stimulation der körpereigenen Immunabwehr mit G-CSF handelt es sich hingegen um einen neuartigen Ansatz, der bisher keinen Einzug in die Klinik gefunden hat, obwohl in experimentellen und klinischen Studien viel versprechende Ergebnisse erzielt wurden. Um im Tiermodell die klinische Situation möglichst akkurat zu simulieren, wurde das Konzept der CMRTs (clinic modelling randomised trials) entwickelt. Die CMRTs enthalten wichtige klinische Elemente wie: Anästhesie, Antibiose, Volumengabe, Laparotomie, Kontamination und Infektion mit standardisierten, humanen Stuhlbakterien und eine Analgesie. Neben den klinischen Elementen enthalten sie auch viele Eigenschaften von randomisierten, klinischen Studien wie Fallzahlberechnung, Randomisation, Verblindung und ein Studien-Verlaufsdiagramm wie im CONSORT Statement postuliert. In der vorliegenden Arbeit wurden drei unabhängige CMRTs durchgeführt: 1) Peritoneallavage mit physiologischer Kochsalzlösung versus Lavage mit dem Bakteriostatikum Taurolidin. 2) Keine Lavage versus Lavage mit Kochsalzlösung versus Lavage mit adjuvanter Gabe von G-CSF 12 h vor PCI sowie 12 h und 36 h danach. 3) Keine Lavage versus Peritoneallavage. Die Gruppenzahl wurde hier nach statistischen Berechnungen von 18 auf 30 Tiere erhöht. In Versuch 1 war die Lavage mit Taurolidin der Lavage mit einfacher Kochsalzlösung nicht überlegen. In der Taurolidin-Gruppe überlebten 5 von 18 Tieren die Beobachtungszeit von 120 h, in der Gruppe mit NaCl-Lavage überlebten 8 Tiere. Im Versuch 2 überlebten am meisten Tiere in der G-CSF Therapiegruppe (11 Tiere), verglichen mit der Kontrollgruppe ohne Lavage (6 Tiere) und mit Lavage (3 Tiere). Durch die G-CSF Gabe konnte die Phagozytoseaktivität 1h nach PCI erhöht, die IL-6 und TNF--Spiegel in der Peritonealflüssigkeit erniedrigt sowie die IL-6 und IL-10 Spiegel im Plasma erniedrigt werden. In Versuch 3 konnte kein signifikanter Unterschied in der Überlebensrate gefunden werden. Ohne Lavage überlebten 19 Tiere und mit 14 Tiere. In dieser Studie konnte durch den Einsatz der Peritoneallavage keine Reduktion der Mortalität erzielt werden. Durch G-CSF-Gabe in Kombination mit Peritoneallavage konnte dies jedoch erreicht werden. Es ergeben sich Hinweise aus den Bestimmungen der Zytokine und der Phagozytoseaktivität, dass diese durch G-CSF positiv beeinflusst wurden und zur Senkung der Mortalität führten. Die Verwendung der Peritoneallavage in der Klink ist kritisch zu betrachten. Dies erscheint besonders unter Berücksichtigung neuerer Ergebnisse problematisch, da die Peritoneallavage nach erfolgter Operation oder Trauma als Auslöser einer Peritonitis als „second-hit“ im Sinne eines erneuten Traumas anzusehen ist. Wie in dieser und weiteren Studien gezeigt werden konnte, beeinflusst G-CSF zumindest im Tiermodell bei komplizierten chirurgischen Eingriffen das Outcome positiv. Um den klinische Einsatz zu rechtfertigen ist jedoch auch für G-CSF ein EBM basierter Nachweis mittels klinischer Studien zu erbringen. Erste Ergebnisse aus einer randomisierten, klinischen Multizenterstudie bei Hochrisikopatienten mit Operationen auf Grund eines kolorektalen Karzinoms sind viel versprechend

Classical Swine Fever Virus N(pro) Interacts with Interferon Regulatory Factor 3 and Induces Its Proteasomal Degradation

Viruses have evolved a multitude of strategies to subvert the innate immune system by interfering with components of the alpha/beta interferon (IFN-α/β) induction and signaling pathway. It is well established that the pestiviruses prevent IFN-α/β induction in their primary target cells, such as epitheloidal and endothelial cells, macrophages, and conventional dendritic cells, a phenotype mediated by the viral protein N(pro). Central players in the IFN-α/β induction cascade are interferon regulatory factor 3 (IRF3) and IRF7. Recently, it was proposed that classical swine fever virus (CSFV), the porcine pestivirus, induced the loss of IRF3 by inhibiting the transcription of IRF3 mRNA. In the present study, we show that endogenous IRF3 and IRF3 expressed from a cytomegalovirus (CMV) promoter are depleted in the presence of CSFV by means of N(pro), while CSFV does not inhibit CMV promoter-driven protein expression. We also demonstrate that CSFV does not reduce the transcriptional activity of the IRF3 promoter and does not affect the stability of IRF3 mRNA. In fact, CSFV N(pro) induces proteasomal degradation of IRF3, as demonstrated by proteasome inhibition studies. Furthermore, N(pro) coprecipitates with IRF3, suggesting that the proteasomal degradation of IRF3 is induced by a direct or indirect interaction with N(pro). Finally, we show that N(pro) does not downregulate IRF7 expression

Classical swine fever virus replicon particles lacking the Erns^{\rm rns} gene: a potential marker vaccine for intradermal application

Classical swine fever virus replicon particles (CSF-VRP) deficient for E$^{\rm rns}$ were evaluated as a non-transmissible marker vaccine. A cDNA clone of CSFV strain Alfort/187 was used to obtain a replication-competent mutant genome (replicon) lacking the sequence encoding the 227 amino acids of the glycoprotein E$^{\rm rns}$ (A187delE$^{\rm rns}$). For packaging of A187delE$^{\rm rns}$ into virus particles, porcine kidney cell lines constitutively expressing E$^{\rm rns}$ of CSFV were established. The rescued VRP were infectious in cell culture but did not yield infectious progeny virus. Single intradermal vaccination of two pigs with 10$^7$ TCID$_{50}$ of VRP A187delE$^{\rm rns}$ elicited neutralizing antibodies, anti-E2 antibodies, and cellular immune responses determined by an increase of IFN-$\gamma$ producing cells. No anti-E$^{\rm rns}$ antibodies were detected in the vaccinees confirming that this vaccine represents a negative marker vaccine allowing differentiation between infected and vaccinated animals. The two pigs were protected against lethal challenge with the highly virulent CSFV strain Eystrup. In contrast, oral immunization resulted in only partial protection, and neither CSFV-specific antibodies nor stimulated T-cells were found before challenge. These data represent a good basis for more extended vaccination/challenge trials including larger numbers of animals as well as more thorough analysis of virus shedding using sentinel animals to monitor horizontal spread of the challenge virus

Long‐term analysis of the benefit of prophylaxis for adult patients with severe or moderate haemophilia A

Introduction: Prophylaxis with factor VIII (FVIII) concentrates in children with haemophilia A (HA) is current standard of care. The benefit of prophylactic treatment for adult HA patients is not commonly accepted. Aim: To investigate the benefit of prophylaxis over on‐demand treatment in adult and elderly patients with severe or non‐severe HA in a real‐life setting. Methods: Data from 163 patients comprising 1202 patient‐years were evaluated for 7.5 (±5.3) years. The effects on the annual bleeding rate (ABR, including spontaneous and traumatic bleeds) of treatment with a plasma‐derived FVIII concentrate, the patient's age and disease severity were investigated. The effect of changing the treatment from on demand to continuous prophylaxis on the patients’ ABRs was further analysed. Results: Prophylaxis had the greatest effect on the ABRs of patients of any age with severe or non‐severe HA. The difference in ABR of all patients treated on demand (median 31.4; interquartile range (IQR) 27.6; N = 83) compared with those treated prophylactically (median 1.3; IQR 3.6; N = 122) was statistically significant (P < .05), even for patients with non‐severe HA (median 8.4; IQR 15.5; N = 11) vs median 1.5; IQR 4.2 (N = 17), P < .05). Patients, aged up to 88 years, switching from on demand to continuous prophylaxis showed the lowest median ABR (1.1; N = 51) after their regimen change. Conclusion: Any (even low‐frequency) prophylaxis results in lower ABR than on‐demand treatment. Patients switching to prophylaxis benefitted the most, irrespective of age or HA severity. Prophylactic treatment—even tertiary—is the regimen of choice for patients of any age, including elderly patients, with severe or non‐severe HA

Differential effects of antibiotics in combination with G-CSF on survival and polymorphonuclear granulocyte cell functions in septic rats-1

Axis, PCI rats with antibiotic prophylaxis (coamoxiclav = CoA or ceftriaxone/metronidazole = Cef/met) and PCI rats with antibiotic plus G-CSF prophylaxis were analysed. Blood was sampled at 24 h after PCI from n = 9 animals each condition. Migration was assessed with a Boyden camber test. Granulocyte superoxid anion formation was determined with a cytochrom-C microplate assay. Data are presented as mean ± SEM. ANOVA analysis of variance revealed for migration P < 0.05 and for superoxide anion formation P < 0.001, df = 6 and post hoc tests of with Bonferroni correction obtained *P < 0.01 versus control, **P < 0.001 versus control, P < 0.05 versus PCI, P < 0.01 versus PCI, P < 0.05 versus coamoxiclav.<p><b>Copyright information:</b></p><p>Taken from "Differential effects of antibiotics in combination with G-CSF on survival and polymorphonuclear granulocyte cell functions in septic rats"</p><p>http://www.biomedcentral.com/1471-2334/8/55</p><p>BMC Infectious Diseases 2008;8():55-55.</p><p>Published online 30 Apr 2008</p><p>PMCID:PMC2386131.</p><p></p