immunomonitoring of cd64 and hla-dr biomarkers …...immunomonitoring of cd64 and hla-dr biomarkers...

Immunomonitoring of CD64 and HLA-DR biomarkers in ICU patients with high risk of developing sepsis

Ester Lucas Varas1; Oriol Plans Galván2; Fernando Arméstar Rodríguez2; Bibiana QuirantSánchez1, 3, Eva Mª Martínez-Cáceres1, 3

1Immunology Department. Laboratori Clínic de la Metropolitana Nord, Hospital Germans Trias i Pujol, Badalona (Spain)2 Intensive Care Unit, Hospital Germans Trias i Pujol, Badalona (Spain)3Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra (Spain)

Predictive, diagnostic and prognostic study

Moderador

Notas de la presentación

Buenos días, soy Ester Lucas del servicio de Inmuunologia del Hospital Germas Trias y es un placer poder presentar el estudio que hemos realizado” Immunomonitoring of CD64 and HLA-DR biomarkers in ICU patients with high risk of developing sepsis. Predictive, diagnostic and prognostic study” en colaboración con el servicio de medicina intensiva.

About31,5 millions

of people develop sepsis

5,3 millionsassociated deaths

Survivorswith increased

morbidity

1. Introduction. Incidence and Mortality

Moderador


La sepsis se considera una de las manifestaciones de infección aguda más importantes y mortales a nivel mundial. A nivel global se calcula una incidencia de 31.5 millones de casos de sepsis. En los últimos años se ha incrementado el número de supervivientes debido al rápido diagnóstico. Aun así, la mortalidad que presenta sigue siendo muy elevada con unas 5.3 millones de muertes asociadas a ella. En el ámbito de medicina intensiva alrededor del 40% de los pacientes admitidos la desarrollan esta enfermedad, y del 20 al 50% de los pacientes mueren debido a complicaciones asociadas.

According to Sepsis-3 :

Sepsis. Life-threatening organ dysfunction caused by a dysregulated

host response to infection. Clinical diagnostic

Septic Shock. Subset of sepsis in which underlying circulatory,

cellular and metabolic abnormalities are profound enough to substantially

increase mortality

1. Introduction. Sepsis Definition

1

1. (Singer et al., 2016)

Moderador


Según la última conferencia realizada sobre sepsis conocida como Sepsis-3. La sepsis se define como “una disfunción orgánica potencialmente mortal causada por una respuesta desregulada del huésped a la infección” que se diagnostica de forma clínica. El shock séptico se redefine como “un subgrupo de la sepsis” con peor pronóstico y mayor severidad que aumenta la mortalidad.

Microbiological culture CRP PCT Lactate

1. Confirmatory infection test

2. Response time

3. False negatives

4. The infection is rarely confirmed microbiologically

1. High Sensibility Low Specificity

2. Non specific acute phase protein

3. Normality: CRP<10mg/ml

1. High Specificity Low Sensibility

2. Normality: <2ng/ml

1. Reflects tissue hypoperfusion and anaerobic metabolism

1. Introduction. Diagnostic Markers

CRP: C-Reactive Protein

PCT: Procalcitonin

Moderador


Entonces, como marcadores diagnósticos de infección actualmente están: Cultivo microbiológico como prueba confirmatoria de infección. Presenta una serie de limitaciones demora tiempo medio de respuesta y falsos negativos CRP: presenta una gran sensibilidad, pero baja especificidad. PCT: presenta una alta especificidad pero baja sensibilidad. Lactato: su concentración refleja la hipoperfusión tisular Como se observa ninguno de los marcadores permite un diagnostico rápido; por lo que se requiere el desarrollo de biomarcadores para un diagnostico precoz

Trauma

Inmunoparalysis

(Gentile et al., 2012)

1. Introduction. Immune response associated with the infection

Moderador


Con el objetivo de estudiar este proceso en la bibliografía se ha descrito el uso de los marcadores HLA-DR y CD64 Pero ¿por qué hay pacientes que tienen mayor predisposición a infectarse? Un paciente cuando ingresa en UCI por una patología, en nuestro caso nos centraremos los neurológicos o pancreatitis aguda, se produce una hiperrespuesta inflamatoria sistémica llamada SIRS que es una respuesta inflamatoria generalizada que el sistema inmune intentará compensar con una respuesta antiinflamatoria, denominada CARS. En este punto el organismo intentará hacer un balance entre respuesta inflamatoria-antiinflamatoria para recuperar la homeostasis. Pero si este estado antiinflamatorio CARS se mantiene en el tiempo o la respuesta antiinflamatoria es superior a la respuesta SIRS, se produce una inmunosupresión transitoria que lleva a la aparición de un estado de inmunoparálisis. El CARS es una respuesta antiinflamatoria mantenida, continuada y severa que conlleva una inmunoparálisis. En este periodo el sistema inmune esta atenuado por culpa de CARS hace que los pacientes sean más vulnerables a una infección secundaria y puede provocar la aparición de SIRS secundarios.

The immunological markers used for immunomonitoring:

HLA-DR§ MHCIIà APCs

§ Reports on immunocompetent status

CD64§ Early marker of infection

§ CD64 is constitutively expressed in monocytes

[IL-6]à neutrophil activationà CD64 expression in neutrophils

1. Introduction. Immunological markers

Moderador


Así, los biomarcadores inmunológicos utilizados fueron: HLA-DR. Molécula de histocompatibilidad de clase II que se expresa en las células presentadoras de antígeno (APCs). Informa sobre el estado inmunocompetente del paciente. CD64. Marcador temprano del proceso de infección. Se expresa constitutivamente en los monocitos, y cuando hay una infección en los neutrófilos activados por IL-6 El análisis de dichos marcadores se realizó mediante citometría de flujo

Immunologicalmonitoring of theHLA-DR and CD64biomarkers in riskpatients allows earlydiagnostic ofimmunoparalysis andsepsis

Immunomitoringallows the clinicalevolution of thesepatients to bedetermined

01 02

2. Hypothesis

Moderador


Las hipótesis del estudio fueron: La monitorización inmunológica de los biomarcadores HLA-DR y CD64 en pacientes de riesgo permite diagnosticar de forma precoz la inmunoparálisis y la sepsis La inmunomonitorización permite determinar la evolución clínica de dichos pacientes

PreventiveMonitoring the

immunocompetent status of patients at

high risk of infections in the ICU using the HLA-DR biomarker

DiagnosticAssessment of the

sensibility and specificity of the

CD64 biomarker in critical patients who

develop infection during follow-up

PrognosticSerial monitoring of

the immune response using

nCD64 and mHLA-DR to determine the

proinflammatory and anti-inflammatory

balance

3. Objectives

Moderador


Los objetivos del siguiente estudio pueden clasificarse en: Preventivos: evaluar la inmunocompetencia mediante el biomarcador HLA-DR Diagnósticos: cuya finalidad es favorecer un diagnostico precoz de infección mediante CD64 Pronósticos: para valorar la capacidad de recuperación del sistema inmune y la resolución de la infección mediante CD64 y HLA-DR

¡ Prospective longitudinal study

(January 2018 - May 2018)

¡ Collaboration ICU – Microbiology –

Immunology Hospital Germans Trias i

Pujol (Badalona)

Inclusion Criteria¡ >18 years admitted to the ICU

¡ Hospitalization prognosis >15 days

¡ Neurological pathology or Acute

pancreatitis

Exclusion Criteria¡ Admission in the study >24h of

hospitalization

¡ Discharge or Exitus 72h after the inclusion

¡ Corticosteroid therapy

4. Material

Moderador


Diseño Hemos realizado un estudio propectivo longitudinal en el servicio de Inmunologia del Hospital Germans Trias i Pujol en colaboración con la unidad de cuidados intensivos y microbiología Criterios de inclusión Los criterios de inclusión fueron: Presencia de patología neurológica o pancreatitis aguda con un pronostico de hospitalización superior a 15 días Criterios de exclusión Por otro lado, los criterios de exclusión: Persona con tratamiento inmunosupresor o enfermedad mediada

T0 T1 T2 T3 T4 T5Day 0 Day 3 Day 6 Day 9 Day 12 Day 15

Table. Immunological Monitoring

Figure. Monitoring of the preventive, diagnosis and prognosis study

5. Methods. Immunological Monitoring

Moderador


Monitorización inmunológica Se realizó un seguimiento a cada paciente cada 72 horas durante 15 días hasta tener 6 tiempos de seguimiento. ¿De qué forma haríamos esta monitorización? Partimos de un paciente en y se inicia el estudio longitudinal preventivo; en el momento de sospecha clínica de infección se inicia el estudio diagnóstico. En este momento también se mirarían los marcadores actuales como son la CRP y la PCT. Después del diagnóstico de sepsis o infección, se inicia el estudio pronostico

Monitoring of changes inproinflammatory andanti-inflammatory expression

Index Sepsis=nCD64

mHLA−DR

Prognostic Study Preventive Study

Evaluates the ability if theimmune system to control theinfection

mHLA-DR MFI

% mHLA-DR

Index HLA−DR=mHLA−DRlHLA−DR

Diagnostic Study

Rapid and early detection ofinfection

nCD64 MFI

Index CD64 =nCD64mCD64

Index Sepsis=nCD64

mHLA−DR

5. Methods. Immunological Variables

Moderador


El estudio predictivo se basa: En la expresión de la molécula HLA-DR en monocitos El porcentaje de monocitos que expresan HLA-DR El índice HLA-DR: los cambios en la expresión del marcador antiinflamatorio HLA-DRm y HLA-DRl; Como marcador diagnóstico de infección Los niveles de CD64 en neutrófilos Además del índice CD64 que divide la MFI de los CD64n+ y de los CD64m+. A nivel pronostico combinaremos los dos ya que es una vez el paciente se ha infectado miraremos como es el estado inmunológico de inmunocompetencia/inmunosupresión del paciente mediante el índice sepsis que se basa en los cambios a nivel de la expresión del estado proinflamatorio (CD64n) e inmunosupresor (HLA-DRm).

Moderador


En el análisis inmunológico En el caso de los linfocitos, como he comentado la molécula de HLA-DR es una molécula de histocompatibilidad de clase II y se expresa en las APC entonces, como marcador control negativo de expresión de HLA-DR son los linfocitos. Estos solo expresan HLA-DR cuando están activados, como la mayoría no lo están nos sirve como control negativo porque no es una célula que lo expresa constitutivamente.

0

Moderador


Seguidamente los monocitos están marcadores con CD14+ y miramos la expresión de HLA-DR; aquí vemos la población de monocitos expresada con HLA-DR lo normal es que prácticamente todos expresen HLA-DR. En monocitos miramos el HLA-DR que será positivo en un paciente inmunocompetente pero en un paciente inmunosuprimido hay una disminución de la expresión del HLA-DR.

0

Moderador


Por último, los neutrófilos los marcamos con CD15+ y miramos la expresión de MFI CD64+.

6. Results. Included Patients

Moderador


Hemos incluido 21 individuos que ingresaron en UCI y cumplen con los criterios del estudio; se excluyeron 3 pacientes quedando n=18 pacientes para el análisis n=12 desarrollaron infección y n=6 no se infectaron

6. Results. Included Patients

Moderador


Durante el análisis estadístico se comprobó que en pacientes con pancreatitis aguda los biomarcadores CD64n y HLA-DRm en pacientes estaban alterados en la cohorte estudiada. Este hecho provocó la exclusión de n=3 pacientes con pancreatitis aguda. quedando finalmente pacientes con infección n=10 y pacientes sin infección n=5.

Expression of HLA-DR in monocytes HLA-DR Index

Figure. Comparison of the HLA-DR MFI inmonocytes in serial determinations every 3days between patients infected (n=10) andnon-infected (n=5)

Figure. Comparison of HLA-DR Index inserial determinations every 3 days betweenpatients infected (n=10) and non-infected(n=5)

6. Results. Preventive Biomarkers

Moderador


Durante el estudio predictivo observamos una tendencia a que los pacientes sin infección presenten valores más elevados en (i) la MFI de la molécula HLA-DRm y en (iii) el Índice HLA-DR, pero sin relevancia estadística.

Figure. Comparison of the percentage ofmonocytes in serial determinations every 3days between patients infected (n=10) andnon-infected (n=5) *p-value<0,05

Expression of HLA-DR in monocytes

Percentage of monocytes expressing

HLA-DRHLA-DR Index

p-value=0,038*

Figure. Comparison of the HLA-DR MFI inmonocytes in serial determinations every 3days between patients infected (n=10) andnon-infected (n=5)

Figure. Comparison of HLA-DR Index inserial determinations every 3 days betweenpatients infected (n=10) and non-infected(n=5)

6. Results. Preventive Biomarkers

Moderador


Respecto al porcentaje de monocitos que expresan HLA-DR encontramos diferencias significativas en el día 3 Este hecho podría indicar que los pacientes sin infección no presentan el estado de inmunosupresión y, por lo tanto, la probabilidad de infectarse es menor.

Expression of CD64 in neutrophils

CD64 Index

Figure. Comparison of CD64 MFI in neutrophils in serialdeterminations every 3 days between patients infected(n=10) and non-infected (n=5)

Figure. Comparison of CD64 Index in serialdeterminations every 3 days between patients infected(n=10) and non-infected (n=5)

6. Results. Diagnostic Biomarkers

Moderador


El estudio diagnóstico lo hemos hecho mediante la expresión de CD64 en neutrófilos y el índice sepsis. En ambos parámetros no se hallan relevancia, sin embargo, los pacientes infectados presentan valores más elevados por lo que hay una respuesta inflamatoria en los pacientes infectados que se mantiene en el tiempo.

Figure. ROC curve of nCD64

Figure. ROC curve of CRP Figure. ROC curve of PCT

Figure. ROC curve of Sepsis Index

AUC P-Value

0,840 0,037*

CRP >10,75 mg/ml (Sensibility:80%Specificity: 60%)

AUC P-Value

0,900 0,014*

PCT >2,08 ng/ml (Sensibility:40%

Specificity: 100%)

AUC P-Value

0,830 0,043*

nCD64 >98,5MFI (Sensibility:80%Specificity: 80%)

AUC P-Value

0,850 0,032*

Sepsis Index >0,035 (Sensibility:80%Specificity: 80%)


Moderador


En cuanto comparar los marcadores de rutina CRP y PCT con los biomarcadores estudiados CD64n e índice sepsis Hacemos la curva ROC para valorar la S y E.




AUC P-Value

0,840 0,037*


AUC P-Value

0,900 0,014*


Specificity: 100%)

AUC P-Value

0,830 0,043*


AUC P-Value

0,850 0,032*



Moderador


Como hemos comentado la CRP es muy sensible a diferencia de la PCT que es poco sensible y muy específica.




AUC P-Value

0,840 0,037*


AUC P-Value

0,900 0,014*


Specificity: 100%)

AUC P-Value

0,830 0,043*


AUC P-Value

0,850 0,032*



Moderador


Hacemos la curva ROC para valorar la S y E. Como hemos comentado la CRP es muy sensible y poco específica a diferencia de la PCT que es poco sensible y muy específica.




AUC P-Value

0,840 0,037*


AUC P-Value

0,900 0,014*


Specificity: 100%)

AUC P-Value

0,830 0,043*


AUC P-Value

0,850 0,032*



Moderador


En cambio en los biomarcadores estuidados, tanto la expresión de CD64 en neutrófilos como el índice sepsis presentan una S:80% y E: 80%

AUC P-Value

0,850 0,032*


Basal Previous Infection


Figure. Comparative cut-off MFI nCD64 between infected patients (n=10) and non-infected (n=5)

Figure. Comparative cut-off Sepsis Index between infected patients (n=10) and non-infected (n=5)


AUC P-Value

0,830 0,043*


Moderador


Hemos establecido el cut-off mediante curva ROC de cada una de ellas en base al que presenta mayor relación S-E

AUC P-Value

0,850 0,032*




Figure. Comparative cut-off MFI nCD64 between infected patients (n=10) and non-infected (n=5)

Figure. Comparative cut-off Sepsis Index between infected patients (n=10) and non-infected (n=5)


AUC P-Value

0,830 0,043*


Moderador


Para valorar si la estratificación de CD64n e índice sepsis, es correcta establecemos el cut-off de cada una de ellas en base al que presenta mayor relación S-E

Sepsis Index

Figure. Comparison of the sepsis index in serialdeterminations every 3 days between infectedpatients (n=8) and patients with septic shock (n=2)*p-value<0,05

p-value=0,041* p-value=0,028*

Figure. Comparison of the sepsis index in serialdeterminations every 3 days between non-infectedpatients (n=5), infected patients (n=8) and patientswith septic shock (n=2) *p-value<0,05

6. Results. Prognostic Biomarkers

Moderador


El último parámetro por analizar es el estudio pronóstico Lo que vemos es que existen diferencias en los grupos ya que los pacientes que desarrollan shock séptico presenta valores más elevados del índice sepsis que los grupos restantes

Correlation Sepsis Index vs. APACHE

Figure. Correlation between the sepsis index and APACHEscore in the first 24 hours of admission to the ICU (n=15)

CorrelationSepsis Index vs. SOFA

Figure. Correlation between the sepsis index and SOFAscore in the first 24 hours of admission to the ICU (n=15)

6. Results. Prognostic Biomarkers

Moderador


Si correlacionamos el Indice Sepsis con otros índices clínicos de mortalidad y severidad como son APACHE y SOFa observamos UCI que son APACHE y SOFA una correlación positiva con ambos scores de forma que a mayor índice sepsis se observa un peor pronóstico para el paciente; los pacientes con índice sepsis más elevado presentan mayor riesgo de mortalidad en las primeras 24h

PreventiveMonitoring of the percentage of mHLA-DR and HLA-DR Index

Preventive marker

7. Conclusions

Moderador


La monitorización del % de monocitos que expresan HLA-DR e índice HLA-DR podría usarse como marcadores predictivos

Preventive

Diagnostic

Monitoring of the percentage of mHLA-DR and HLA-DR Index

Preventive marker

The expression levels of nCD64 and the Sepsis Index

High sensibility and specificity for the early detection of infectionDiagnostic marker

7. Conclusions

Moderador


Los niveles de expresión de CD64 en neutrófilos y el índice sepsis presentan una elevada S y E para la detección temprana de infección podrían utilizar con finalidad diagnostica

Preventive

Diagnostic

Prognostic

Monitoring of the percentage of mHLA-DR and HLA-DR Index

Preventive marker

The expression levels of nCD64 and the Sepsis Index

High sensibility and specificity for the early detection of infectionDiagnostic marker

The Sepsis Index has a positive correlation with APACHE and SOFA scores

Prognosis marker

7. Conclusions

Moderador


El índice sepsis presenta correlación positiva con los scores APACHE y SOFA podría utilizarse con finalidades pronósticas

TeamIntensive Care Unit

Fernando Arméstar RodríguezOriol Plans Galvan

ImmunologyBibiana Quirant Sánchez

Eva Mª Martínez- Cáceres

Moderador


¡Gracias!

immunomonitoring of cd64 and hla-dr biomarkers …...immunomonitoring of cd64 and hla-dr biomarkers...

Documents