Cytokines and Metabolic Patterns in Pediatric Patients with Critical Illness

Abstract

It is not known if cytokines, which are cell-derived mediators released during the host immune response to stress, affect metabolic response to stress during critical illness. The aim of this prospective study was to determine whether the metabolic response to stress is related to the inflammatory interleukin-6 (IL-6), 10 (IL-10), and other stress mediators' responses and to assess their relationships with different feeding patterns, nutritional markers, the severity of illness as assessed by the Multiple Organ System Failure (MOSF), the Pediatric Risk of Mortality Score (PRISM), systemic inflammatory response syndrome (SIRS), and mortality in critically ill children. Patients were classified as hypermetabolic, normometabolic, and hypometabolic when the measured resting energy expenditures (REE) were >110%, 90–110% and, <90% of the predicted basal metabolic rate, respectively. The initial predominance of the hypometabolic pattern (48.6%) declined within 1 week of acute stress (20%), and the hypermetabolic patterns dominated only after 2 weeks (60%). Only oxygen consumption (VO2) and carbon dioxide production (VCO2) (P < .0001) but none of the cytokines and nutritional markers, were independently associated with a hypometabolic pattern. REE correlated with the IL-10 but not PRISM. In the presence of SIRS or sepsis, CRP, IL-6, IL-10, Prognostic Inflammatory and Nutritional Index (NI), and triglycerides—but not glucose, VO2, or VCO2 increased significantly. High IL-10 levels (P = .0000) and low measured REE (P = .0000) were independently associated with mortality (11.7%), which was higher in the hypometabolic compared to other metabolic patterns (P < .005). Our results showed that only VO2 and VCO2, but not IL-6 or IL-10, were associated with a hypometabolic pattern which predominated the acute phase of stress, and was associated with increased mortality. Although in SIRS or sepsis, the cytokine response was reliably reflected by increases in NI and triglycerides, it was different from the metabolic (VO2, VCO2) or glucose response.

Resposta inflamatória e alterações nutricionais: biomarcadores.

“…Os biomarcadores podem ter potencial de diagnóstico, monitorização, estratificação, avaliação da evolução (prognóstico)9. Várias proteínas de fase aguda, relacionadas à resposta inflamatória e a condição nutricional/ metabólica, apresentam alterações de suas concentrações em situações de síndrome da resposta inflamatória sistêmica das mais variadas causas, com elevação da proteína C-reativa e fibrinogênio e queda nas concentrações de albumina, transtirretina (prealbumina) e transferrina 3,9 . Na atividade inflamatória aguda há redução das concentrações de proteínas viscerais (redistribuição para o extravascular, aumento do consumo e redução da produção hepática) com normalização na resolução do quadro, na maioria dos casos 3,9 .…”

“…Várias proteínas de fase aguda, relacionadas à resposta inflamatória e a condição nutricional/ metabólica, apresentam alterações de suas concentrações em situações de síndrome da resposta inflamatória sistêmica das mais variadas causas, com elevação da proteína C-reativa e fibrinogênio e queda nas concentrações de albumina, transtirretina (prealbumina) e transferrina 3,9 . Na atividade inflamatória aguda há redução das concentrações de proteínas viscerais (redistribuição para o extravascular, aumento do consumo e redução da produção hepática) com normalização na resolução do quadro, na maioria dos casos 3,9 . Briassoilis e colaboradores demonstraram que em resposta ao stress, as concentrações de citocinas se elevam e as dos marcadores nutricionais (principalmente transferrina e transtirretina) decrescem de forma proporcional à intensidade de graves situações proinflamatórias como na síndrome da resposta inflamatória sistêmica, sepse e disfunção orgânica múltipla 3 .…”

“…Na atividade inflamatória aguda há redução das concentrações de proteínas viscerais (redistribuição para o extravascular, aumento do consumo e redução da produção hepática) com normalização na resolução do quadro, na maioria dos casos 3,9 . Briassoilis e colaboradores demonstraram que em resposta ao stress, as concentrações de citocinas se elevam e as dos marcadores nutricionais (principalmente transferrina e transtirretina) decrescem de forma proporcional à intensidade de graves situações proinflamatórias como na síndrome da resposta inflamatória sistêmica, sepse e disfunção orgânica múltipla 3 . Os biomarcadores inflamatórios e metabóli-cos/nutricionais são utilizados na tentativa de estabelecer o prognóstico, por exemplo, de pacientes gravemente doentes 3,9,10 .…”

“…Briassoilis e colaboradores demonstraram que em resposta ao stress, as concentrações de citocinas se elevam e as dos marcadores nutricionais (principalmente transferrina e transtirretina) decrescem de forma proporcional à intensidade de graves situações proinflamatórias como na síndrome da resposta inflamatória sistêmica, sepse e disfunção orgânica múltipla 3 . Os biomarcadores inflamatórios e metabóli-cos/nutricionais são utilizados na tentativa de estabelecer o prognóstico, por exemplo, de pacientes gravemente doentes 3,9,10 . Ong e colaboradores rea--lizaram revisão sistemática da literatura analisando vários biomarcadores nutricionais e inflamatórios (albumina, transferrina, prealbumina, magnésio, cálcio, 25-hidroxivitamina D, triglicérides) e não estabeleceu relação entre o prognóstico e as concentrações dos biomarcadores para crianças gravemente doentes e com alto risco nutricional 9 .…”

“…Nos últimos anos os micronutrientes também são utilizados como biomarcadores, inclusive de pro--gnóstico, em pacientes com síndrome da resposta inflamatória sistêmica 13 . As concentrações séricas de vitamina D, as plasmáticas de zinco e selênio podem ter papel na monitorização e evolução da resposta inflamatória sistêmica 3,6,13 . Estes e outros micronutrientes são consumidos no metabolismo de células imunes e pelo fígado para prover ao organismo maiores concentrações de proteína C-reativa, por exemplo 9 .…”