Immunoparalysis in critically ill children

Abstract

Introdução: A imunoparalisia está associada a um pior prognóstico no contexto de cuidados intensivos pediátricos. A diminuição da expressão de HLA-DR e a diminuição da produção de citocinas têm sido usados na sua caracterização. Este estudo teve como objetivo determinar o grupo de doentes com maior probabilidade de imunoparalisia, correlacionando este estado com um risco aumentado de infeção nosocomial e pior prognóstico.Métodos: Foi realizado um estudo exploratório incluindo doentes com o diagnóstico de falência multiorgânica, durante um período de seis meses. Após admissão no serviço de cuidados intensivos pediátricos, determinou-se, por citometria de fluxo, a expressão de HLA-DR pelos monócitos (expressa em “intensidade de fluorescência média” – IFM) e a frequência de monócitos a produzir citocinas intracelulares (TNF-α e IL-6), em três momentos distintos (T1 = 1-2º dia; T2 = 3-5º dia; T3 = 6-8º dia). Com base na gravidade inicial da doença, estabelecida pelo score PELOD-2, foram calculados os valores ‘cut-off’ que permitiram identificar o grupo de doentes com risco aumentado de imunoparalisia. A análise comparativa entre os dois grupos teve em conta os parâmetros demográficos e clínicos dos doentes.Resultados: Foram incluídos quinze doentes, 60.0% do sexo masculino, com uma idade média de 4.1 anos. Considerando a presença de dois critérios em T1 (IFM de HLA-DR nos monócitos clássicos ≤1758.5; e frequência de monócitos a produzir IL-6 ≤68.5%) ou dois critérios em T3 (IFM de HLA-DR nos monócitos clássicos ≤2587.5; e frequência de monócitos a produzir TNF-α ≤93.5%), obtivemos uma variável para definir o estado de imunoparalisia, com 100% de sensibilidade e 81.5% de especificidade. No grupo com imunoparalisia, foram incluídos 40% dos doentes. Neste grupo, observou-se uma frequência superior de infeção nosocomial (p = 0.011), uma mediana superior de score de drogas vasoativas (p = 0.014) e uma mediana superior de internamento hospitalar (p = 0.036). Uma frequência aumentada de monócitos não-clássicos foi observada no subgrupo de doentes com o diagnóstico de sépsis (p = 0.004). Não se registaram óbitos.Discussão: A diminuição na expressão de HLA-DR pelos monócitos, em combinação com a diminuição na frequência de monócitos a produzir TNF-α e IL-6, aparenta ser um bom marcador de imunoparalisia, tanto em fases precoces da doença como em fases tardias, e associa-se a piores prognósticos. Por outro lado, a frequência aumentada de monócitos não-clássicos nos doentes com sépsis é sugestiva de melhor prognóstico.Conclusão: A imunoparalisia parece definir-se por uma expressão diminuída de HLA-DR pelos monócitos e por baixas frequências de monócitos a produzir citocinas, ao longo da primeira semana de internamento, estando estes achados relacionados com um risco aumentado de infeção nosocomial e com maior gravidade clínica.

Introduction: Immunoparalysis is associated with poorer outcomes in the paediatric intensive care unit (PICU) setting. Downregulation of human leukocyte antigen (HLA)-DR and reduced cytokine production have been used to characterize it. We aimed to determine the group of patients with higher chances of immunoparalysis and correlate this status with increased risks of nosocomial infection and adverse clinical parameters.Methods: We conducted an exploratory study including PICU patients with multiple organ dysfunction, over a period of six months. Monocyte HLA-DR expression (determined by the mean fluorescence intensity – MFI) and the frequency of monocytes producing intracellular cytokines (TNF-α and IL-6) after in vitro activation with LPS and IFNγ were measured by flow-cytometry at three distinct time points (T1=1-2 days; T2=3-5 days; T3=6-8 days) following PICU admission. Using the Paediatric Logistic Organ Dysfunction (PELOD)-2 score to assess initial disease severity, we established the optimal cut-off values of the evaluated parameters to identify the subset of patients with a higher probability of suffering from immunoparalysis. A comparative analysis based on demographic and clinical parameters was performed between them.Results: Fifteen patients, 60.0% males, with a median age of 4.1 years were included. Considering the presence of two criteria in T1 (classical monocytes MFI for HLA-DR ≤1758.5, AUC 0.775; and frequency of monocytes producing IL6 ≤68.5%, AUC 0.905) or two criteria in T3 (classical monocytes MFI of HLA-DR ≤2587.5, AUC 0.675; and frequency of monocytes producing TNF-α ≤93.5%, AUC 0.833), a variable to define immunoparalysis was obtained (100% sensitivity, 81.5% specificity). Forty per cent of patients were assigned to the immunoparalysis group. In the immunoparalysis group, a higher frequency of nosocomial infection (p=0.011), a higher median vasoactive inotropic score (p=0.014) and a higher median length of hospital stay (p=0.036) was observed compared to the no immunoparalysis group. In the subgroup with the diagnosis of sepsis/septic shock (n=5), patients showed higher percentages of non-classical monocytes (p=0.004). No mortality was recorded.Discussion: A reduction in classical monocytes HLA-DR expression, combined with lower frequencies of monocytes producing TNF-α and IL-6 at both early and later stages of critical illness appears to be a good marker of immunoparalysis and is associated with worse outcomes. On the other hand, increased frequency of non-classical monocytes in patients with sepsis/septic shock is suggestive of a better prognosis.Conclusion: Immunoparalysis seems to be defined by low levels of monocytes HLA-DR expression and low frequencies of monocytes producing cytokines during the first week of critical illness and these findings relate to an increased risk of nosocomial infection and deleterious outcomes.