Svalová slabost kriticky nemocných a role mitochondriální dysfunkce Kateřina Jiroutková Laboratoř bioenergetiky 3.LFUK KAR IKEM, Praha
www.seahorsebio.com
VIII. kongres CSIM 12.6.2014
ICUAW – svalová slabost kriticky nemocných
významně determinuje přežití a QoL (Herridge, NEJM 2011)
incidence 25-75% u ventilovaných >7dní VAP či CRBSI 1-2/1000 patient days
www.seahorsebio.com
VIII. kongres CSIM 12.6.2014
ICUAW – svalová slabost kriticky nemocných Cumulative Proportion at Hospital (Kaplan-Meier) Complete
Censored (excl. nonsurvivors)
1,0
No ICUAW (MRC>48) ICUAW (MRC<48) p=0.005 (log-rank test)
Cumulative Proportion At Hospital
0,9 0,8
N= 78 pacientů, 44 testovatelných (2x v odstupu 24 hodin, medián 15. den pobytu)
0,7 0,6 0,5
ICUAW ano 21 (48%), mortalita 38% ne 23 (52%), mortalita 0%
0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 -0,1 0
www.seahorsebio.com
50
100
150
200
VIII. kongres CSIM 12.6.2014 T ime
250
300
350
400
ICUAW – patofyziologie
Periferní nerv ▫ ▫
Axonopatie Neuromuskulární spojení
Kosterní sval ▫ ▫
www.seahorsebio.com
Sarkopenie (atrofie) Dysfunkce (myopatie)
VIII. kongres CSIM 12.6.2014
ICUAW – patofyziologie Batt et al AJRCCM 2013
www.seahorsebio.com
VIII. kongres CSIM 12.6.2014
ICUAW – patofyziologie Batt et al AJRCCM 2013
www.seahorsebio.com
VIII. kongres CSIM 12.6.2014
Batt et al AJRCCM 2013
ICUAW – bioenergetické selhání
Akutní kritické stavy (sepse) •Porucha syntézy ATP, defekt komplexu I (Brealey, Lancet 2002) Kompenzatorní aktivace mitochondriální biogeneze •Frederiksson PlOS One 2008 •Predikuje přežití u MODS (Carre AJRCCM 2010)
www.seahorsebio.com
Hypotéza: mitochondriální dysfunkce v kosterním svalu přetrvává do chronické fáze u pacientů s klinicky významnou ICUAW
ICUAW – metodika
Subjekty studie Pacienti: UPV>14 dní, těžká svalová slabost (MRC<24 při obou vyšetření) Kontroly: elektivní operace kyčle Intervence = biopsie z m. vastus lateralis Koncentrace komplexů I-V (western blot) Aktivita jednotlivých komplexů dýchacího řetězce v nativním homogenátu (oxygrafie) Metabolické studie na myotubách (extracelulární flux, Seahorse biosciences)
www.seahorsebio.com
ICUAW – metodika
Experiment www.seahorsebio.com
19.12. 2013, Homogenát kosterního svalu, Subjekt ICUAW6
ICUAW – metodika
www.seahorsebio.com
ICUAW – metodika H+
Intermembrane space
H+ H+
H+
NADH+ +H+ e-
H+ H+
H+ H+ H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+ H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+ H+
CIII
H+
H+
ΔΨM
H+
H+ H+
CytC
H+
CIV
CV
CII
NAD H+ Matrix
H+
H+
H+
Q
CI
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ FADH2
H+
FAD
2H2O
ATP
O2+4H
ADP+P
H+
H+
H+ H+ H+
H+
H+
H+
ΔΨM = Membrane potential www.seahorsebio.com
ICUAW - metodika H+
Intermembrane space
H+ H+
H+
H+
H+ H+
NADH+ +H+ e-
H+ H+
CI
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
CIII
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+ H+
Oligomycin
H+
CytC Q
H+
H+
H+ H+
H+ H+
H+
H+
H+
CIV
ΔΨM
CV
CII
NAD H+
H+
H+
H+
2H2O H+ H+ H+
H+ H+
www.seahorsebio.com
ADP+P
H+
H+
Matrix
ATP
O2+4H
H+
ICUAW - metodika H+
Intermembrane space
H+ H+
H+
H+
H+ H+
NADH+ +H+ e-
H+ H+
CI
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
CIII
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
Oligomycin
H+
CytC Q
H+
H+
H+ H+
H+ H+
H+
H+
H+
CIV
FCCP
ΔΨM
CV
CII
NAD H+
H+
H+
H+
2H2O
O2+4H
H+
H+
H+ H+
www.seahorsebio.com
ADP+P
H+ H+
Matrix
ATP
H+
H+
ICUAW - metodika H+
Intermembrane space
H+ H+
H+
H+
H+ H+
NADH+ +H+ e-
H+ H+
CI
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+
Oligomycin
H+
CIV
H+
H+
H+
CytC
CIII
H+
H+
H+ H+
H+ H+
Antimycin A
Q
H+ H+
H+
H+
H+
FCCP
ΔΨM
CV
CII
NAD H+
H+
H+
H+
2H2O H+ H+ H+
H+ H+
www.seahorsebio.com
ADP+P
H+
H+
Matrix
ATP
O2+4H
H+
ICUAW – metodika
www.seahorsebio.com
Krajcova et al., JPEN 2013
ICUAW – metodika
Normalisace spotřeby O2 na celkové množství proteinů na aktivitu citratsynthasy (měřítko obsahu mitochondrií v preparátu)
www.seahorsebio.com
ICUAW – předběžné výsledky
www.seahorsebio.com
Uváděná data jsou průměry hodnot normalizovaných na aktivitu citratsynthasy v pmol/s.nkat.
ICUAW – diskuse
Septic survivors Septic non-survivors Controls www.seahorsebio.com
Akutní (<24 hod) sepse (Brealey et al. Lancet 2002)
ICUAW – diskuse
ICUAW = zvýšení kapacity dýchacího řetězce distálně za komplexem I Důvod? ▫ Přizpůsobení vyšší betaoxidaci při nižší dostupnosti glukózy a glutaminu ▫ Sukcinát = IC mediátor systémového zánětu (Tannahill, Nature 2013) ▫ U septického potkana sukcinát zabránil vzniku bioenergetického selhání (Protti CCM 2007)
www.seahorsebio.com
ICUAW – diskuse
palmitát
FA ox.
www.seahorsebio.com
ICUAW – diskuse
www.seahorsebio.com
ICUAW – závěr
Budoucnost profylaxe a terapie ICUAW Současnost Kultura časné mobilizace Prevence kalorického deficitu Specifické substráty/mikronutrienty nefungují www.seahorsebio.com
Vize Substrátové manipulace Individualizovaná terapie anaboliky Mitochondriání antioxidanty Aktivátory mitochondriální biogeneze
Poděkování
Autoři a poděkování • •
• • • • •
F. Duška – školitel A. Krajčová, J. Žiak - PGS Laboratoř bioenergetiky 3. LF UK (J.Patková, M. Elkalaf, J. Trnka) V. Džupa, V. Frič – Ortopedická klinika FNKV M. Fric - KAR FNKV J. Gojda – II. IK FNKV V. Fürstová – Odd. molek. biologie 3. LF UK M. Kalous PřF UK, Z. Drahota FÚ AVČR
www.seahorsebio.com
