Sepsis - Spectaris

Biophotonische Strategien
im Kontinuum Infektion - Sepsis
- Organversagen
Michael Bauer
Friedrich-Schiller-Universität
Jena
1
outline
Lebensbedrohliche Infektionen /
Sepsis – kurze Standortbestimmung
„Unmet medical needs“
Potential biophotonischer Verfahren
Begriffsbestimmung:
Sepsis
TNF
IL-1
IL-6
IL-8
Invasion
Systemische Entzündungsreaktion
Organschäden
septischer Fokus
Epidemiologie - klinische Bedeutung
"Some sophisticated interventions, like hip replacements,
organ transplants, cancer
chemotherapy, and care of
preterm infants, would become
far more difficult or even too
dangerous to undertake."
Margaret Chan, Director General of the WHO
Sepsis: Effekt der Antibiotikatherapie
Sepsis: Effekt der Antibiotikatherapie
Risikoreduktion
um 2/3
vgl. mit Placebo
Einfluß der Antibiose bei Sepsis
Vol 351, October 28,2004
Das Ende der Infektionskrankheiten?
‘The book of
infectious diseases
can now ultimately
be closed.’
Jesse L. Steinfeld, Surgeon General,
1972
Therapiestrategien in der Infektiologie –
Besonderheiten der Intensivmedizin
Status 12 Std. nach
Aufnahme – 03.02.2012
Sterblichkeit
Faktor Zeit
Standardisierung der
Therapie (SOP)
Bundled care for septic shock:
An analysis of clinical trials
Amisha V. Barochia et al. Crit. Care Med. 2010; 38:668 - 678
„Conclusion: Bundle use was associated with consistent and
significant improvement in survival and antibiotic use….“
„Die Ansprechen des “durchschnittlichen” Patienten
auf eine Therapie, ist nicht notwendigerweise die
Antwort des aktuell behandelten Patienten.“
(C. Bernard, 1865)
Antibiotikaverbrauch in Deutschland
2300 Tonnen pro Jahr !*
* davon 900 in der Tiermast
No ESKAPE!
•
•
•
•
•
Enterococcus faecium (VRE)
Staphylococcus aureus (MRSA)
Klebsiella pneumoniae (KPC, ESBL)
Pseudomonas aeruginosa (POS)
Enterobacter ssp (AmpC)
It makes no sense to use twenty-first
century technology
to develop drugs targeted
at specific infections
whose diagnosis is delayed
by nineteenth-century methods.
C. Nathan ,NATURE,2004
outline
Strategien der individualisierten
Therapie in der Intensivmedizin
- Antiinfektiva -
Perspektiven einer verbesserten
Erregerdiagnostik
LDA score plot for the classification of
untreated bacteria (model N). The four classes
are colour coded as follows: E. coli DSM 423 in
black, E. coli DSM 498 in red, P. stutzeri in
green, P. thermotolerans in blue. The ellipsoids
represent the area, within which 95% of the
spectra of the respective group are found.
Ute Münchberg, Petra Rösch, Michael Bauer, Jürgen Popp
eingereicht
Classification and identification results for the LDA model trained with untreated
bacteria (model N). Panel A displays the classification results. The numbers represent the
single spectra from the training data set, the ellipses represent the area, within which 95%
of the spectra per class are located. Panel B to F show the position of the identification data
(symbols) in relation to the classification data (ellipses) for native bacteria (B) and bacteria
treated with ampicillin (C), ciprofloxacin (D), gentamicin (E) and sulfamethoxazole (F). The
colours correspond to E. coli DSM 423 (black), E. coli DSM 498 (red), P. stutzeri (green) and
P. thermotolerans (blue). Note that the axes are chosen differently in each panel to display
all data points.
outline
Strategien der individualisierten
Therapie in der Intensivmedizin
- Modulation der Wirtsantwort -
Monitoring der Wirtsantwort
nucleus
endoplasmic
reticulum
250
250
ribosome
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tage
PCT [ng/ml]
CRP [mg/L]
mitochondria
CRP
PCT
Perspektiven einer personalisierten
Intensivmedizin
Perspektiven einer personalisierten
Intensivmedizin
J Infect. 2012 Mar 9.
Perspektiven einer personalisierten
Intensivmedizin
J Infect. 2012 Mar 9.
Monitoring der Wirtsantwort
van Manen H et al. PNAS 2005;
102:10159-10164
Monitoring der Organfunktion:
Beispiel Leberversagen bei Sepsis
sham
sepsis
0 min
Organic anions, e.g. ICG, antibiotics, antimycotics…
2 min
basolateral membrane
canalicular membrane
bile
30 min
Cytochrome
300 min
total bilirubin [mg/dl]
0
sham
#
2
1
sepsis
1500
1000
500
0
sham
sepsis
15
10
5
0
monocyte chemotactic protein-1
[pg/ml (*104)]
*
interleukin-6 [pg/ml (*104)]
3
tumor necrosis factor-α [pg/ml]
#
20
#
sham
sepsis
6
#
4
2
0
sham
sepsis
infiltrating leucocytes/mm2 liver surface
Mechanismen der Organdysfunktion
wild type
PI3Kγ-/-
200
0
*
sham
#
150
100
50
sepsis
Perspektiven biophotonischer Strategien
bei Organversagen –
„theragnostische Nanopartikel“
Strategien im Kontinuum Infektion –
Wirtsantwort - Organversagen
nucleus
endoplasmic
reticulum
mitochondria
ribosome
M. luteus DSM 348
M. luteus DSM 20030
Wirtsantwort –
Organfunktion
M. lylae DSM 20315
Raman Intensity
E. coli DSM 423
B. pumilus DSM 27
B. pumilus DSM 361
B. sphaericus DSM 28
B. sphaericus DSM 396
B. subtilis DSM 10
B. subtilis DSM 347
3000
2500
2000
1500
1000
-1
Wavenumber / cm
Artdiagnose –
Lokalisation der Infektion
„Drogen und Alkohol
haben meinen
Körper zu einem Ort
gemacht, vor dem
Bakterien Angst
haben.“
DER SPIEGEL 30/2012