Association Between Inflammatory Markers and Cognitive Outcome in Patients with Acute Brain Dysfunction Due to Sepsis

Sepsiste Akut Beyin Disfonksiyonu Olan Hastalarda İnflamatuvar Belirteçler ile Kognitif Sonuç İlişkisi

Erdem TÜZÜN, Achmet ALİ, Canan ULUSOY, Figen ESEN, Günseli ORHUN, Elif YILDIRIM, Hakan GÜRVİT, Perihan ERGİN ÖZCAN, Melike KÜÇÜKERDEN

Abstract

Introduction: Sepsis-induced brain dysfunction (SIBD) has beenneglected until recently due to the absence of specific clinical orbiological markers. There is increasing evidence that sepsis may posesubstantial risks for long term cognitive impairment.Methods: To find out clinical and inflammatory factors associated withacute SIBD serum levels of cytokines, complement breakdown productsand neurodegeneration markers were measured by ELISA in sera of86 SIBD patients and 33 healthy controls. Association between thesebiological markers and cognitive test results was investigated.Results: SIBD patients showed significantly increased IL-6, IL-8, IL-10and C4 d levels and decreased TNF-α, IL-12, C5a and iC3b levels thanhealthy controls. No significant alteration was observed in neuronal lossand neurodegeneration marker [neuron specific enolase (NSE), amyloidβ, tau] levels. Increased IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α and decreasedC4 d, C5a and iC3b levels were associated with septic shock, coma andmortality. Transient mild cognitive impairment was observed in 7 of21 patients who underwent neuropsychological assessment. Cognitivedysfunction and neuronal loss were associated with increased duration ofseptic shock and delirium but not baseline serum levels of inflammationand neurodegeneration markers.Conclusion: Increased cytokine levels, decreased complement activityand increased neuronal loss are indicators of poor prognosis and adverseevents in SIBD. Cognitive dysfunction and neuronal destruction in SIBDdo not seem to be associated with systemic inflammation factors andAlzheimer disease-type neurodegeneration but rather with increasedduration of neuronal dysfunction and enhanced exposure of the brain tosepsis-inducing pathogens.

Özet

Amaç: Sepsiste beyin disfonksiyonu (SBD), spesifik klinik veya biyolojik belirteçlerin bulunmaması nedeniyle son zamanlara kadar ihmal edilmiştir. Sepsisin uzun dönem kognitif bozukluk için önemli bir risk oluşturabileceğine dair kanıtlar artmaya başlamıştır. Yöntem: Bu çalışmada sepsis ile uyarılan bilişsel işlev bozukluğunun altında yatan klinik ve inflamatuvar faktörleri ortaya koymak için,86 sepsis hastası ile 33 sağlıklı kontrol hastasının serumlarında ELISA yöntemi ile geniş bir inflamasyon ve nörodejenerasyon belirteçleri serisinin düzeyleri ölçüldü. Bu biyolojik belirteçler ve kognitif test sonuçları arasındaki ilişki araştırıldı. Bulgular: SBD hastalarında sağlıklı kontrollere göre IL-6, IL-8, IL-10 ve C4d seviyelerinde anlamlı derecede artma ve TNF-α, IL-12, C5a ve iC3b seviyelerinde düşme görüldü. Nöronal kayıp ve nörodejenerasyon belirteçlerinin (nöron spesifik enolaz, amiloid β, tau) düzeylerinde anlamlı bir değişiklik gözlenmedi. Artmış IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α ve azalmış C4d, C5a ve iC3b düzeyleri septik şok, koma ve mortalite ile ilişkilendirildi. Nöropsikolojik değerlendirmeye alınan 21 hastanın 7’sinde geçici hafif kognitif bozukluk gözlendi. Kognitif disfonksiyon ve nöronal kayıp, artmış septik şok süresi ve deliryum ile ilişkilendirildi ancak başlangıçtaki serum inflamasyon ve nörodejenerasyon belirteçlerinin düzeyleri ile ilişkili değildi. Sonuç: Artan sitokin seviyeleri, azalan kompleman aktivitesi ve artan nöronal kayıp, kötü prognoz ve olumsuz olayların göstergeleridir. SBD’deki kognitif işlev bozukluğu ve nöronal yıkım, sistemik inflamasyon faktörleri ve Alzheimer hastalığı tipi nörodejenerasyon ile ilişkili görünmemekte, fakat nöronal işlev bozukluğunun süresinin uzamasına ve beyindeki sepsis indükleyici patojenlere artan maruz kalma ile ilişkilendirilmektedir.