La Neisseria Meningitidis es uno de los más temidos agentes causales de enfermedades infecciosas en la niñez, afectando principalmente a los niños por debajo de 4 años y a los adolescentes. Puede causar meningitis, sepsis y shock séptico, caracterizado por una rápida aparición de petequias y púrpura fulminante.

El lipopolisacárido meningocóccico, un constituyente de la membrana externa bacteriana, juega un papel central en la fisiopatología de la sepsis meningocóccica.
La liberación de grandes cantidades de lipopolisacáridos dentro del torrente sanguíneo induce una cascada de reacciones mediada por la respuesta inmune del huésped, incluyendo una masiva activación del sistema de complemento, activación del sistema de coagulación y la inducción de citoquinas proinflamatorias y antiinflamatorias.
Elevados niveles de estos mediadores antiinflamatorios, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa) y la IL-6 se encuentran asociados con una enfermedad fatal.
Las quemoquinas pertenecen a una familia de más de 40 péptidos relativamente pequeños, involucrados en la quimioatracción y la activación de leucocitos en el sitio de la inflamación y en la inducción de la producción de citoquinas.

Las quemoquinas son de esta manera el factor determinante de las reacciones inflamatorias y de la inmunidad. Estos péptidos son secretados por las células tisulares, leucocitos y las células epiteliales activadas. Cuatro subfamilias diferentes pueden ser identificadas en base a la alta presencia de los primeros dos residuos de cisteína, los cuales están separados o no por otros aminoácidos: las quemoquinas CC, las quemoquinas CXC, las quemoquinas CX3C y las quemoquinas C. Las quemoquinas actúan a través de una familia de receptores de quemoquinas, los cuales están presentes en los tipos de células como los leucocitos, células dendríticas y células endoteliales.

Las quemoquinas CXC, las cuales incluyen al GRO-α (gen α relacionado a crecimiento) y la IL-8, son potentes quimiotácticos para neutrófilos, mientras que la quemoquinas CC, incluyendo la Proteína 1 quimiotáctica del Monocito (MCP-1) y la proteína inflamatoria de macrófagos-1 alfa (MIP-1a), atrayendo monocitos, linfocitos, basófilos, eosinófilos y células natural Killer.

Las familias de quemoquinas C y CX3 están representadas por una sola quemoquina cada una: linfotactina y fractalquina, respectivamente.

Se piensa que la linfotactina se encuentra involucrada principalmente en la atracción de linfocitos, mientras que la fractalquina, una molécula de transmembrana expresada en las células endoteliales, media la captura y adhesión de los leucocitos circulantes.
Las quemoquinas y sus receptores juegan un importante papel en la inmunidad innata contra enfermedades infecciosas como el HIV/SIDA y la malaria, pero también tienen un papel importante en las enfermedades autoinmunes.

El rol de las quemoquinas en la sepsis meningocóccicas o en el shock séptico no ha sido hasta ahora estudiado en forma intensiva.

En la enfermedad meningocóccica, los lipo-oligosacáridos y las proteínas externas de membrana de los meningococos inducen una fuerte respuesta inflamatoria en los pacientes. Estudios en pacientes con meningitis bacteriana, causada por N. Meningitidis, Streptococo pneumoniae o Haemófilus influenzae, mostraron altos niveles de IL-8 y MCP-1 en el líquido cefalorraquídeo y niveles variables de aumento de GRO-alfa y MIP-1 alfa. En estudios de pacientes con sepsis a meningococo o shock séptico, sólo han sido reportado los niveles séricos de IL-8 y RANTES (regulador de la activación de células T normalmente secretadas y expresadas). Los niveles de IL-8 han correlacionado positivamente con los resultados y la severidad de la enfermedad, en oposición a RANTES el cual se ha detectado significativamente más bajo en pacientes con enfermedad severa y no sobrevivientes.

El propósito del estudio fue medir los niveles séricos de las quemoquinas CXC y CC en niños, durante la fase inicial de la sepsis por meningococo y determinar su relación con la severidad de la enfermedad y los resultados.

Material y métodos:

Los niños con diagnóstico clínico de sepsis por meningococo o shock séptico fueron incluidos entre Julio de 1997 y Marzo de 2000 y entre Diciembre de 2001 y Julio de 2002 luego de obtener el consentimiento informado de sus padres o cuidadores legales. Este estudio retrospectivo fue aprobado por el comite de ética médica del Erasmo MC.
Los criterios de inclusión para sepsis por meningococo fueron:

Edad entre 1 mes y 18 años, un rush petequial y/o púrpura fulminante, taquicardia, taquipnea y una temperatura corporal menor de 36 ºC o mayor de 38.5 ºC.
Los criterios de inclusión para shock séptico por meningococo fueron todos los antes mencionados más, hipotensión persistente a pesar de un suplemento adecuado de volumen o dos o más características de pobre perfusión de órgano diana: pH < o igual a 7.3, déficit de base menor -5 o lactato plasmático mayor de 2.0 mmol/L; hipoxia arterial definida por una PO2 < de 75 mmHg, una relación PO2/FIO2 < de 250 o Saturación de O2 < de 96% en pacientes sin enfermedad pulmonar preexistente, fallo renal agudo definido como un volumen urinario < de 0.5 ml/Kg/hora por al menos 1 hora a pesar de una adecuada carga de volumen y sin enfermedad renal, o un deterioro súbito del estado de conciencia basal no causado por meningitis. 

Lo antes posible, pero al menos dentro de las 6 horas luego de la admisión a la unidad de cuidados intensivos pediátricos, se debe tomar una muestra de sangre de una vía arterial y recolectar muestras de suero y plasma y almacenarla a –80 ºC  hasta que sea utilizada para realizar análisis. Para este estudio se utilizó tanto suero como plasma para la medición de quemoquinas por medio de ELISA. Cuando la vía arterial todavía se encontraba presente, la sangre fue extraída nuevamente 24 horas después de la inclusión y las muestras de suero o plasma fueron recolectadas y almacenadas.

Treinta y ocho niños con shock séptico meningocóccico participaron en el estudio aleatorizado, placebo controlado, donde los pacientes recibieron placebo o una de las tres dosis del concentrado de proteína C cada 6 horas por los primeros 3 días, luego cada 12 horas por un máximo de 7 días. Las muestras de suero utilizadas en el presente estudio fueron retiradas previamente a la infusión de la medicación del estudio y 24 horas luego de comenzado el tratamiento.

Resultados:

Pacientes

Cincuenta y ocho pacientes fueron incluidos, de los cuales seis tuvieron sepsis a meningococo y 52 shock séptico, de acuerdo a los criterios. La media de edad de los pacientes fue de 4.0 años (rango 0.1 – 16.1 años).

Nueve pacientes murieron de shock séptico (15.5%), todos excepto uno dentro de las 24 horas de la admisión. Treinta y siete pacientes requirieron soporte ventilatorio al momento de la primera muestra (64%).

La media del puntaje PRISM en la admisión fue de 22.0 (IC 95%, 19.6 - 24.4), la media del puntaje sepsis relacionada a la valoración del fallo orgánico fue 10.2 (IC 95%, 9.0 – 11.3) y la media del puntaje de coagulación intravascular diseminada fue de 5.1 (IC 95%, 4.6 – 5.7). La media de concentración de lactato fue de 4.4 mmol/L (IC 95%, 3.8 – 5.0), los niveles medios de proteína C reactiva fueron de 96 mg/L (IC 95%, 77 – 114) y la media de recuento de glóbulos blancos fue 11.6 x 10 9 /L  (IC95%, 9.4 – 13.8)
La media de intervalo entre el comienzo de los síntomas y el tiempo de la primera muestra de sangre fue de 13.9 horas (IC 95%, 11,5 – 16.4)
Quemoquinas

La MCP-1 y la IL-8 fueron detectadas en todas las muestras de los pacientes al momento de la inclusión con un valor medio de 5,340 pg/ml (rango 91 – 445,600 pg/ml) y 9,541 pg/ml (rango, 28 – 427,500 pg/ml), respectivamente. La MIP-1 alfa se detectó en 33 de 58 pacientes (57%) con un valor medio de 164 pg/ml (rango, 20 – 9,784 pg/ml) y los niveles de GRO-alfa fueron detectados en 40 pacientes (69%) con un valor medio de 892 pg/ml (rango, 20 –101,150 pg/ml).

Los niveles de MIP-1 alfa, GRO-alfa y de MCP-1 estuvieron significativamente más elevados en pacientes con shock séptico que en aquellos pacientes con sepsis (P=0.009, P=0.005 y P=0.006, respectivamente), mientras que no hubo diferencias significativas en los niveles de IL-8 entre pacientes con sepsis y shock séptico (P=0.066).

Los niveles de quemoquinas al momento de la admisión correlacionaron fuertemente entre ellas, así como con los niveles de IL-6 y TNF-alfa con un coeficiente de correlación de Spearman entre los rangos 0.56 a 0.91. Se observaron diferencias significativas entre los sobrevivientes y los no sobrevivientes (Mann-Whitney U test, P < 0.0001) para todos los niveles de quemoquinas séricas, así como para las citoquinas TNF-alfa y la IL-6. Todos los no sobrevivientes tuvieron niveles más elevados de MCP-1, MIP-1alfa, IL-8 e IL-6 comparado con los sobrevivientes.

Se encontraron correlaciones positivas entre los niveles de quemoquinas y los puntajes PRISM (Il-8, rs =0.72; MIP-1alfa rs =0.67, GRO-alfa rs =0.70; y MCP-1 rs =0.62; P < 0.0001).
Coeficientes de correlación entre MIP-1 alfa, GRO-alfa y MCP-1 y puntajes PRISM fueron más elevados que entre los niveles de TNF-alfa y los puntajes PRISM (rs =0.56) y fueron levemente menores que entre la IL-6 y los puntajes PRISM (rs =0.73).
También se detectaron altas correlaciones entre los niveles de quemoquinas séricas y los puntajes de coagulación intravascular diseminada, puntajes de valoración de fallo orgánico relacionado a sepsis, parámetros de laboratorio para severidad de enfermedad y activación de la coagulación como la concentración de lactato, proteína C reactiva y recuento de glóbulos blancos, dimeros D y niveles de fibrinógeno.

Además los niveles séricos iniciales de MCP-1 y MIP-1 alfa, pero no los de GRO-alfa e IL-8, correlacionaron negativamente con el intervalo entre la aparición de petequias y el tiempo de toma de muestra de sangre  (ambos rs = -0.28, P=0.037).
Ocho de nueve no sobrevivientes murieron dentro de las 24 horas luego de la admisión.
Los niveles de quemoquinas séricas disponibles en los niños luego de 24 horas de la admisión en la unidad de cuidados intensivos (n=49) mostraron una disminución significativa (P < 0.0001 para todas las quemoquinas).

Discusión:

Una compleja red de citoquinas, factores del complemento y factores de la coagulación y fibrinólisis se encuentran involucrados en la fisiopatología de la sepsis meningocóccica como respuesta a muy altas cargas de lipopolisacáridos y proteínas de la membrana externa. Las quemoquinas se encuentran involucradas en el envío de leucocitos al sitio de la inflamación y son probablemente necesarias  para la traducción de la respuesta innata contra los patógenos en una respuesta específica adquirida.

El presente estudio demostró la presencia de niveles extremadamente altos de quemoquinas de la familia CC así como de la familia CXC en suero obtenido de niños en la fase inicial del shock séptico o de la sepsis meningocóccica.

Esto implica una up regulation (regulación en alza) generalizada de ambas familias de quemoquinas en el estadio temprano de la enfermedad meningocóccica en niños.
Schinkel y colegas demostraron que las quemoquinas de ambas familias se producen fácilmente dentro de las 2 horas luego de un desafío con endotoxinas en voluntarios sanos.
La media de los niveles de IL-8, MCP-1 y MIP-1 alfa fue más alta que los valores descriptos en los pacientes con meningitis meningocóccica. Además, los niveles pico de MIP-1 alfa fueron 20 veces más altos y los de IL-8, 250 veces más altos que los niveles descriptos en pacientes adultos con sepsis.

MIP-1 alfa y GRO-alfa estuvieron moderadamente elevados o aun no detectables en los pacientes moderadamente enfermos, pero alcanzaron niveles muy elevados en los pacientes severamente enfermos. Los niveles séricos de MCP-1 e IL-8 estuvieron en rangos detectables en todos los pacientes y alcanzaron niveles muy elevados en los pacientes severamente enfermos, especialmente en los no sobrevivientes.

Estos resultados están en concordancia con aquellos descriptos por Moller y col., quienes mostraron que los niveles de MCP-1, IL-8 y MIP-1alfa estuvieron significativamente elevados en pacientes con septicemia meningocóccica fulminante en comparación con los pacientes con meningitis clara o enfermedad leve.

En suma, nosotros mostramos fuertes diferencias significativas entre los sobrevivientes y no sobrevivientes, en los niveles séricos de MCP-1, MIP-1alfa y la IL-8. Valores límites con 100% de sensibilidad y 94-98% de especificidad en predecir los resultados, fueron calculados para estas quemoquinas.

Esto es en comparación al TNF-alfa, probablemente la citoquina más intensamente estudiada en la enfermedad meningocóccica, para lo cual el valor límite de 22.5 tuvo una sensibilidad del 78% y una especificidad del 98%. La IL-6, otra citoquina conocida involucrada en la sepsis meningocóccica, estuvo también más elevada en todos los no sobrevivientes que en los sobrevivientes. En nuestro estudio, la IL6 tuvo un valor límite con una sensibilidad y especificidad similar a las quemoquinas.

La correlación inversa entre la MCP-1 y MIP-1alfa y el intervalo entre la aparición de petequias sugiere que estas quemoquinas juegan un papel importante en los pacientes severamente enfermos en los cuales el curso de la enfermedad es más rápido que en otros pacientes.

Los niveles de quemoquinas también correlacionaron con la severidad de la enfermedad, como lo indicó la alta correlación entre los puntajes de severidad de la enfermedad y los parámetros de laboratorio. Correlaciones entre los niveles de quemoquinas y los puntajes PRISM fueron más altos que la correlación entre el TNF-alfa y los puntajes PRISM, indicando que los niveles séricos de estas quemoquinas son mejores predictores de severidad de enfermedad que el TNF-alfa.

Polimorfismos comunes en los genes de la MCP-1, MIP-1alfa y la IL-8 han sido recientemente descubiertos y están asociados con una producción aumentada de estas quemoquinas.

Se necesitan investigaciones adicionales para determinar el papel de estos polimorfismos genéticos en la severidad de la enfermedad meningocóccica en niños.
Los resultados de nuestro estudio sugieren que los niveles de quemoquinas pueden ser candidatos apropiados para implementarlos en puntajes pronósticos basados en los parámetros de laboratorio.

Las quemoquinas pueden jugar un papel clave en la fisiopatología de la enfermedad meningocóccica y tanto las quemoquinas, como sus receptores son nuevos blancos potenciales para el direccionamiento de los tratamientos.

Actualmente se encuentran en desarrollo los antagonistas de los receptores de quemoquina, los anticuerpos antiquemoquina y los inhibidores de quemoquinas de amplio espectro. Futuras investigaciones mostrarán su aplicabilidad en la enfermedad meningocóccica.

Conclusión:

Los niveles séricos de las quemoquinas CXC y CC en niños en fase inicial de la sepsis meningocóccica pueden predecir severidad de la enfermedad y resultados.