Phases of systemic inflammation in septic and haemorrhagic shocks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Shocks of different origin (both septic and aseptic) be be considered clinical equivalents of systemic inflammation (SI) with following main manifestations : pronounced hypercytokinemia, other markers of systemic inflammatory response (SIR), coagulopathy, multiple organ failure (MOF), hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) distress, systemic tissue alteration. In general, these phenomena are directly and inversely related to systemic microcirculatory disturbances which determine the pathogenesis of distinct shock states. The aim of our study was to identify the features of SI phases in the development of two variants of septic shock, i.e., acute course (first week of the process) and prolonged/subacute sepsis (2 to 6 weeks from the onset of manifestations), as well as haemorrhagic shock studied 4-12 hours from the onset of massive blood loss. To verify the SI phases, we used the previously proposed SI scale, including the value of six SIR levels (RL-0-5), as well as additional criteria of SI, i.e., evaluation of clinical MOF grade (SOFA scale), plasma D-dimers (> 500 ng/mL), cortisol (> 1380 nmol/mL), tissue alteration markers, e.g., myoglobin (> 800 ng/mL) and/or troponin I (> 0.2 ng/mL). To calculate RL in SIR, plasma CRP and four cytokines (IL-6, IL-8, IL-10, TNFα) were determined. The presence of SI was established if the SI scale exceeded 5 points (numerical RL values + presence of additional criteria, each equal to 1 point). The time and severity of the developing critical state, as well as the RL scores, were taken into account when reviewing the phases.

There were three main SI phases: (1) evolving condition, (2) cytokine storm/phlogogenic hit (SD-4-5), and depressive (exhausting) phase. The latter was characterized by relatively low SIR values (RL-2-3). The lethality rate for shock in the presence of acute sepsis (n = 13) was 71.4%, reaching 94.1% in prolonged sepsis (n = 17). For haemorrhagic shock after massive blood loss, if not resolved within 24 hoursm the mortality rates was 53.8% (n = 13). Development of shock in acute sepsis, and haemorrhagic shock (within 4 to 12 hours after the onset of massive blood loss) is accompanied by the severity of critical-phase cytokine storm/PPS with a predominance of RL-5 in cases of lethal outcomes, and by a depression phase (RL-2-3) in prolonged sepsis. Overall mortality (for all groups) was 66.7% in the PS phase, 89.5% in the depressive phase and 15.4% in the evolvingl phase of haemorrhagic shock (with possible transition from this phase to the more critical SI phases until lethal outcome).

Shock states of both septic and aseptic origin are based on a typical pathological process of SI, which should be distinguished from the signs of SIR characteristic of high-intensity canonical inflammation. It is characterized by higher cytokinemia (cytokine storm phase) or by the presence of additional SI phenomena with relatively moderate SIR levels (depressive SI phase). Thus, the depressive phase of SI is more fatal for disease outcome compared to the cytokine storm phase with higher intensity of SIR.

About the authors

Natalia V. Zotova

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: zotovanat@mail.ru

PhD, senior research associate, laboratory of inflammation immunology

Russian Federation, 106 Pervomayskaya str., Yekaterinburg, 620049

Liliya V. Solmatina

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: slv10@list.ru

MD, senior research associate, laboratory of inflammation immunology

Russian Federation, 106 Pervomayskaya str., Yekaterinburg, 620049

Yulia A. Zhuravleva

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: jazhur@mail.ru

PhD, senior research associate, laboratory of inflammation immunology

Russian Federation, 106 Pervomayskaya str., Yekaterinburg, 620049

Anatoliy Yu. Brazhnikov

Ural State Medical University

Email: brazhnikovay@mail.ru

MD, Associate Professor, Department of Anesthesiology, Resuscitation, Toxicology and Transfusiology

Russian Federation, 3 Repina str., Yekaterinburg, 620000

Eugeny Y. Gusev

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: gusev36@mail.ru

professor, chief of the laboratory of inflammation immunology

Russian Federation, 106 Pervomayskaya str., Yekaterinburg, 620049

References

  1. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Лазарева М.А. Цитокиновый ответ и другие отличительные особенности критических фаз системного воспаления при сепсисе // Медицинская иммунология, 2014. Т. 16, № 2. С. 173- 182. [Gusev E.Yu., Zotova N.V., Lazareva M.A. Cytokine response and other distinctive features of critical phases of systemic inflammation in sepsis. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2014, Vol. 16, no. 2, pp. 173-182. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-2014-2-173-182.
  2. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Черешнев В.А. «Сепсис-3»: новая редакция – старые проблемы. Анализ с позиции общей патологии // Инфекция и иммунитет, 2021. Т. 11, № 4. C. 649-662. [Gusev E.Yu., Zotova N.V., Chereshnev V.A. Sepsis-3: new edition – old problems. Analysis from the perspective of general pathology. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2021, Vol. 11, no. 4, pp. 649-662. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-SAN-1629.
  3. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологического процесса. Часть. 4. Динамика процесса // Патологическая физиология и экспериментальная терапия, 2014. Т. 58, № 4. С. 4-16. [Gusev E.Yu., Chereshnev V.A. Systemic inflammation: theoretical and methodological approaches to description of general pathological process model. Part IV. A dynamics of the process. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimentalnaya terapiya = Pathological Physiology and Experimental Therapy, 2014, Vol. 58, no. 4, pp. 4-16. (In Russ.)]
  4. Brazhnikov A., Zotova N., Solomatina L., Sarapultsev A., Spirin A., Gusev E. Shock-associated systemic inflammation in amniotic fluid embolism, complicated by clinical death. Pathophysiology, 2023, Vol. 30, no. 1, pp. 48-62.
  5. Eastridge B.J., Holcomb J.B., Shackelford S. Outcomes of traumatic hemorrhagic shock and the epidemiology of preventable death from injury. Transfusion, 2019, Vol. 59, no. S2, pp. 1423-1428.
  6. Gusev E.Yu., Zotova N.V. Cellular stress and general pathological processes. Curr. Pharm. Des., 2019, Vol. 25, no. 3, pp. 251-297.
  7. Gusev E., Zhuravleva Y. Inflammation: A new look at an old problem. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, no. 9, 4596. doi: 10.3390/ijms23094596.
  8. Singer M., Deutschman C.S., Seymour C.W., Shankar-Hari M., Annane D., Bauer M, Bellomo R., Bernard G.R., Chiche J.D., Coopersmith C.M., Hotchkiss R.S., Levy M.M., Marshall J.C., Martin G.S., Opal S.M., Rubenfeld G.D., van der Poll T., Vincent J.L., Angus D.C. The third international consensus definitions for sepsis and septic shock (Sepsis-3). JAMA, 2016, Vol. 315, no. 8, pp. 801-810.
  9. Zotova N.V., Chereshnev V.A., Gusev E.Yu. Systemic inflammation: methodological approaches to identification of the common pathological process. PLoS One, 2016, Vol. 11, no. 5, e0155138. doi: 10.1371/journal. Pone.0155138.
  10. Zotova N.V., Zhuravleva Y.A., Zubova T.E., Gusev E.Y. Integral estimation of systemic inflammatory response under sepsis. Gen. Physiol. Biophys., 2020, Vol. 39, no. 1, pp. 13-26.
  11. Zotova N., Zhuravleva Y., Chereshnev V., Gusev E. Acute and chronic systemic inflammation: features and differences in the pathogenesis, and integral criteria for verification and differentiation. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 2, 1144. doi: 10.3390/ijms24021144.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Solmatina L.V., Zotova N.V., Zhuravleva Y.A., Brazhnikov A.Y., Gusev E.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».