Биомаркеры повреждения эндотелия и их роль в прогнозировании развития сепсиса и септического шока

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2024-01-03

Т.И. Хомякова(1), М.А. Бабаев(2), Е.А. Пономаренко(1), Ю.Н. Хомяков(3)
1-НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского»,
Российская Федеpация, 117418, Москва, ул. Цюрупы, 3;
2-ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского,
Российская Федеpация, 119991, Москва, пер. Абрикосовский, 2;
3-ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора,
Российская Федеpация, 111123, Москва, ул. Новогиреевская, 3А

Введение. Сепсис – это полиорганная дисфункция в ответ на генерализацию инфекционного процесса. Вероятность развития сепсиса коррелирует с значением биохимических параметров, которые могут служить прогностическими маркерами. Эндотелий, как структурная основа системы кровообращения, в первую очередь подвергается воздействию патогенетических факторов, выполняя защитную функцию. Целью данного обзора было обобщение результатов оценки диагностической и прогностической эффективности молекулярных маркеров эндотелиального повреждения при развитии воспаления, сепсиса и септического шока. Материал и методы. Поиск литературы проводился по базам данных PubMed/Medline, Elsevier.com., ResearchGate, РИНЦ/elibrary, за последние десять лет. Результаты. По ключевым словам было найдено и проанализировано 215 статей, из которых было выбрано 70 наиболее значимых и достоверных источников. Сделан вывод о необходимости разработки панели маркеров повреждения эндотелия, которые в совокупности обеспечат высокую достоверность и специфичность оценки риска развития сепсиса и септического шока.
Ключевые слова: 
сепсис, биомаркеры, гликокаликс, эндотелин-1, синдекан-1, гепарансульфат, гиалуронан
Для цитирования: 
Хомякова Т.И., Бабаев М.А., Пономаренко Е.А., Хомяков Ю.Н. Биомаркеры повреждения эндотелия и их роль в прогнозировании развития сепсиса и септического шока. Молекулярная медицина, 2024; (1): 20-28https://doi.org/10.29296/24999490-2024-01-03
Список литературы: 
  1. Seymour C.W., Gomez H., Chang C.H., Clermont G., Kellum J.A., Kennedy J., Yende S., Angus D.C. Precision medicine for all? Challenges and opportunities for a precision medicine approach to critical illness. Crit Care. 2017; 21 (1): 257. https://doi.org 10.1186/s13054-017-1836-5.
  2. Méndez Hernández R., Ramasco Rueda F. Biomarkers as prognostic predictors and therapeutic guide in critically ill patients: clinical evidence. J. Pers. Med. 2023; 13 (2): 333. https://doi.org 10.3390/jpm13020333.
  3. Joffre J., Hellman J., Ince C., Ait-Oufella H. Endothelial responses in sepsis. Am. J. Respir Crit Care Med. 2020; 202 (3): 361–70. https://doi.org 10.1164/rccm.201910-1911TR.
  4. Jacobi J. The pathophysiology of sepsis-2021 update: Part 1, immunology and coagulopathy leading to endothelial injury. Am. J. Health Syst Pharm. 2022; 79 (5): 329–37. https://doi.org 10.1093/ajhp/zxab380.
  5. Maneta E., Aivalioti E., Tual-Chalot S., EminiVeseli B., Gatsiou A., Stamatelopoulos K., Stellos K. Endothelial dysfunction and immunothrombosis in sepsis. Front Immunol. 2023; 14: 1144229. https://doi.org 10.3389/fimmu.2023.1144229.
  6. Raia L., Zafrani L. Endothelial activation and microcirculatory disorders in sepsis. Front Med (Lausanne). 2022; 9: 907992. https://doi.org10.3389/fmed.2022.907992.
  7. Nishibori M. Novel aspects of sepsis pathophysiology: NETs, plasma glycoproteins, endotheliopathy and COVID-19. J. Pharmacol Sci. 2022; 150 (1): 9–20. https://doi.org 10.1016/j.jphs.2022.06.001.
  8. Baby S., Reljic T., Villalba N., Kumar A., Yuan S.Y. Endothelial glycocalyx-associated molecules as potential serological markers for sepsis-associated encephalopathy: A systematic review and meta-analysis. PLoS One. 2023; 18 (2): e0281941. https://doi.org 10.1371/journal.pone.0281941.
  9. Barichello T., Generoso J.S., Singer M., Dal-Pizzol F. Biomarkers for sepsis: more than just fever and leukocytosis-a narrative review. Crit Care. 2022; 26 (1): 14. https://doi.org 10.1186/s13054-021-03862-5.
  10. Becker B.F., Jacob M., Leipert S., Salmon A.H., Chappell D. Degradation of the endothelial glycocalyx in clinical settings: searching for the sheddases. Br. J. Clin. Pharmacol. 2015; 80 (3): 389–402. https://doi.org: 10.1111/bcp.12629.
  11. Wiesinger A., Peters W., Chappell D., Kentrup D., Reuter S., Pavenstädt H. Nanomechanics of the endothelial glycocalyx in experimental sepsis. PLoS One. 2013; 8 (11): e80905. https://doi.org: 10.1371/journal.pone.0080905.
  12. Barrueta Tenhunen A., van der Heijden J., Dogné S., Flamion B., Weigl W., Frithiof R., Skorup P., Larsson A., Larsson A., Tenhunen J. high-molecular-weight hyaluronan – a potential adjuvant to fluid resuscitation in abdominal sepsis? Shock. 2023; 59 (5): 763–70. https://doi.org: 10.1097/SHK.0000000000002089.
  13. Iba T., Levy J.H. Derangement of the endothelial glycocalyx in sepsis. J. Thromb Haemost. 2019; 17 (2): 283–94 https://doi.org:10.1111/jth.14371.
  14. Fernández-Sarmiento J., Molina C.F., Salazar-Pelaez L.M., Flórez S., Alarcón-Forero L.C., Sarta M., Hernández-Sarmiento R., Villar J.C. Biomarkers of glycocalyx injury and endothelial activation are associated with clinical outcomes in patients with sepsis: a systematic review and meta-analysis. J. Intensive Care Med. 2023; 38 (1): 95–105. https://doi.org: 10.1177/08850666221109186.
  15. Schulz A., Drost C.C., Hesse B., Beul K., Boeckel G.R., Lukasz A., Pavenstädt H., Brand M., Di Marco G.S. The endothelial glycocalyx as a target of excess soluble fms-like tyrosine kinase-1. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (6): 5380. https://doi.org: 10.3390/ijms24065380.
  16. Yang R., Chen M., Zheng J., Li X., Zhang X. The Role of Heparin and Glycocalyx in Blood-Brain Barrier Dysfunction. Front Immunol. 2021; 12: 754141. https://doi.org: 10.3389/fimmu.2021.754141.
  17. Forero L.C., Sarta M., Hernández-Sarmiento R., Villar J.C. Biomarkers of Glycocalyx Injury and Endothelial Activation are Associated with Clinical Outcomes in Patients with Sepsis: A Systematic Review and Meta-Analysis. J. Intensive Care Med. 2023; 38 (1): 95–105. https://doi.org 10.1177/08850666221109186.
  18. Clark D.V., Banura P., Bandeen-Roche K., Liles W.C., Kain K.C., Scheld W.M., Moss W.J., Jacob S.T. Biomarkers of endothelial activation/dysfunction distinguish sub-groups of Ugandan patients with sepsis and differing mortality risks. JCI Insight. 2019; 5 (10): e127623. https://doi.org: 10.1172/jci.insight.127623.
  19. Gottlieb S.S., Harris K., Todd J., Estis J., Christenson R.H., Torres V. Prognostic significance of active and modified forms of endothelin 1 in patients with heart failure with reduced ejection fraction. Clin. Biochem. 2015; 48 (4–5): 292–6. https://doi.org :10.1016/j.clinbiochem.2014.12.012.
  20. Iijima S. Exchange Transfusion in Neonatal Sepsis: A Narrative Literature Review of Pros and Cons. J. Clin. Med. 2022; 11 (5): 1240. https://doi.org: 10.3390/jcm11051240.
  21. Bomberg H., Bierbach B., Flache S., Wagner I., Gläser L., Groesdonk H.V., Menger M.D., Schäfers H.J. Endothelin and vasopressin influence splanchnic blood flow distribution during and after cardiopulmonary bypass. J. Thorac Cardiovasc Surg. 2013; 145 (2): 539–47. https://doi.org: 10.1016/j.jtcvs.2012.03.014.
  22. Sánchez-Etayo G., Borrat X., Escobar B., Hessheimer A., Rodriguez-Laiz G., Taura P. Effect of intra-abdominal pressure on hepatic microcirculation: implications of the endothelin-1 receptor. J. Dig Dis. 2012; 13 (9): 478–85. https://doi.org: 10.1111/j.1751-2980.2012.00613.x.
  23. Almahayni K., Möckl L. Setting the stage for universal pharmacological targeting of the glycocalyx. Curr. Top. Membr. 2023; 91: 61–88. https://doi.org: 10.1016/bs.ctm.2023.02.004
  24. Flynn R.A., Pedram K., Malaker S.A., Batista P.J., Smith B.A.H., Johnson A.G., George B.M., Majzoub K., Villalta P.W., Carette J.E., Bertozzi C.R. Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells. Cell. 2021; 184 (12): 3109–24.e22. https://doi.org: 10.1016/j.cell.2021.04.023.
  25. Anand D., Ray S., Srivastava L.M., Bhargava S. Evolution of serum hyaluronan and syndecan levels in prognosis of sepsis patients. Clin. Biochem. 2016; 49 (10–11): 768–76. https://doi.org 10.1016/j.clinbiochem.2016.02.014.
  26. Hatanaka K., Ito T., Madokoro Y., Kamikokuryo C., Niiyama S., Yamada S., Maruyama I., Kakihana Y. Circulating Syndecan-1 as a predictor of persistent thrombocytopenia and lethal outcome: a population study of patients with suspected sepsis requiring intensive care. Front Cardiovasc Med. 2021; 8: 730553. https://doi.org 10.3389/fcvm.2021.730553.
  27. Nelson A., Berkestedt I., Schmidtchen A., Ljunggren L., Bodelsson M. Increased levels of glycosaminoglycans during septic shock: relation to mortality and the antibacterial actions of plasma. Shock. 2008; 30 (6): 623–7. https://doi.org 10.1097/SHK.0b013e3181777da3.
  28. Sallisalmi M., Tenhunen J., Yang R., Oksala N., Pettilä V. Vascular adhesion protein-1 and syndecan-1 in septic shock. Acta Anaesthesiol Scand. 2012; 56 (3): 316–22. https://doi.org 10.1111/j.1399-6576.2011.02578.x.
  29. Schmidt E.P., Yang Y., Janssen W.J., Gandjeva A., Perez M.J., Barthel L. The pulmonary endothelial glycocalyx regulates neutrophil adhesion and lung injury during experimental sepsis. Nat Med. 2012; 18 (8): 1217–23. https://doi.org 10.1038/nm.2843.
  30. Steppan J., Hofer S., Funke B., Brenner T., Henrich M., Martin E., Weitz J., Hofmann U., Weigand M.A. Sepsis and major abdominal surgery lead to flaking of the endothelial glycocalix. J. Surg Res. 2011; 165 (1): 136–41. https://doi.org 10.1016/j.jss.2009.04.034. Epub 2009 May 20. PMID: 19560161.