Cytokine markers of clinical variants of infective endocarditis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Infective endocarditis is a bacterial disease. Pathogen is localized mainly on heart valves and endocardium. This condition is accompanied by immunopathological manifestations and potential generation of septic process being unfavorable prognosis for disease outcome. Currently, the causes of death of patients with endocarditis have been increasingly presented as thromboembolic complications, which severity depends on variant of the disease course. An important role in imbalanced immune system in the infectious process is assigned to altered intercellular interaction mediated via cytokine network. Activated immune cells produce cytokines, which investigating is important in terms of interpreting changes in immune system functionality, assessing the severity of diseases and controlling therapeutic effectiveness. Infective endocarditis remains a severe disease associated with high mortality despite current advances in diagnostics and treatment. A timely diagnostic process and early initiation of treatment are major factors for successful patient management necessitating to improve diagnostics of various clinical variants of endocarditis course, taking into account pathogenetically relevant cytokines. Objective was to comparatively evaluate the importance of serum cytokine concentrations in patients with uncomplicated course of infective endocarditis and its thromboembolic complications and determine cytokine markers of various variants of endocarditis course. Materials and methods. An immunological examination of 119 blood serum samples from patients with confirmed diagnosis of infectious endocarditis and 20 samples from apparently healthy persons was carried out. Depending on the clinical disease form, the patients were divided into 4 groups: group 1 — primary infective endocarditis (PIE) with thromboembolic complications (n = 24), 2 — PIE without thromboembolic complications (n = 34), 3 — secondary IE with thromboembolic complications (n = 27), 4 — secondary IE without thromboembolic complications (n = 34). The control group consisted of 20 apparently healthy subjects. Immunological studies of serum cytokine concentrations were conducted in all groups. Results. Statistically significant increase in serum concentration of IL-10, IL-6, VEGF-A, IL-18, IL-1Ra and IL-8 was revealed in all clinical groups of patients compared to those in control group (p < 0,05). By correlation analysis, we found a significant positive relationship between IL-10 and IL-18 or IL-6. An increase in the concentration of IL-10 leads to increased level of pro-inflammatory IL-18 and IL-6. The marker of secondary endocarditis was observed as increased level of serum concentrations of IFNγ. A characteristic feature of primary infective endocarditis with thromboembolic complications was revealed as significantly increased serum concentration of IL-8, IL-1Ra and IL-6. Markers of secondary complicated endocarditis were identified as increased level of IL-6, VEGF-A and IL-18.

About the authors

Ekaterina S. Samoylenko

Kuban State Medical University; Scientific Research Institute – Ochapovsky Regional Clinical Hospital №1

Email: kondrenko.ekaterina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3147-0286

PhD student, Department of Clinical Immunology, Allergology and Laboratory Diagnostics of FPS and PPS, Pathologist

Russian Federation, 350063, Krasnodar, Mitrofana Sedina str., 4; Krasnodar

N. V. Kolesnikova

Kuban State Medical University

Email: nvk24071954@mail.com
ORCID iD: 0000-0002-9773-3408

PhD, MD (Biology), Professor, Professor of the Department of Clinical Immunology, Allergology and Laboratory Diagnostics of FPS and PPS

Russian Federation, 350063, Krasnodar, Mitrofana Sedina str., 4

A. A. Podsadnyaya

Specialized Clinical Infectious Diseases Hospital

Email: Podsadnyaya.lina@mail.ru

Infectiologist

Russian Federation, 350063, Krasnodar, Mitrofana Sedina str., 4

A. V. Bratova

Scientific Research Institute – Ochapovsky Regional Clinical Hospital №1

Author for correspondence.
Email: brat_alla@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0711-7653

Head of Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, 350063, Krasnodar, Mitrofana Sedina str., 4

References

  1. Виноградова Т.Л. Инфекционный эндокардит: современное течение // Клиницист. 2011. Т. 5, № 3. С. 4–9. [Vinogradova T.L. Infective endocarditis: modern course. Klinitsist = The Clinician, 2011, vol. 5, no. 3, pp. 4–9. (In Russ.)] doi: 10.17650/1818-8338-2011-3-4-9
  2. Железникова Г.Ф. Цитокины как предикторы течения и исхода инфекций // Цитокины и воспаление. 2009. Т. 8, № 1. С. 10–17. [Zheleznikova G.F. Cytokines as predictors of infection course and outcome. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation, 2009, vol. 8, no. 1, pp. 10–17. (In Russ.)]
  3. Лутфарахманов И.И., Миронов П.И., Тихонов А.С. Взаимосвязь полиморфизма гена фактора некроза опухоли альфа с развитием гнойно-септических осложнений тяжелого острого панкреатита // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2017. Т. 12, № 2. С. 145–148. [Lutfarakhmanov I.I., Mironov P.I., Tikhonov A.S. Relationship between tumor necrosis factor alpha gene polymorphism and development of purulent septic complications of severe acute pancreatitis. Medicinskij vestnik Severnogo Kavkaza = Medical News of North Caucasus, 2017, vol. 12, no. 2, pp. 145–148. (In Russ.)] doi: 10.14300/mnnc.2017.12041
  4. Орадова А.Ш., Канжигалина З.К., Касенова Р.К. Лабораторная диагностика цитокинов (обзорная статья) // Вестник КазНМУ. 2015. № 1. С. 357–360. [Oradova A.S., Kangigalina Z.K., Kasenova R.K. Laboratory diagnosis of cytokines. Vestnik KazNMU = Bulletin of the Kazakh National Medical University, 2015, no. 1, pp. 357–360. (In Russ.)]
  5. Araújo I.R., Ferrari T.C., Teixeira-Carvalho A., Campi-Azevedo A.C., Rodrigues L.V., Guimarães Júnior M.H., Barros T.L., Gelape C.L., Sousa G.R., Nunes M.C. Cytokine signature in infective endocarditis. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 7: e0133631. doi: 10.1371/journal.pone.0133631
  6. Carmeliet P., Jain R.K. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature, 2011, vol. 473, no. 7347, pp. 298–307. doi: 10.1038/nature10144
  7. Cresti A., Chiavarelli M., Scalese M., Nencioni C., Valentini S., Guerrini F., D’Aiello I., Picchi A., De Sensi F., Habib G. Epidemiological and mortality trends in infective endocarditis, a 17-year population-based prospective study. Cardiovasc. Diagn. and Ther., 2017, vol. 7, no. 1, pp. 27–35. doi: 10.21037/cdt.2016.08.09
  8. Ekdahl C., Broqvist M., Franzen S., Ljunghusen O., Mailer R., Sander B. IL-8 and tumor necrosis factor alpha in heart valves from patients with infective endocarditis. Scand. J. Infect. Dis., 2002, vol. 34, no. 10, pp. 759–762. doi: 10.1080/00365540210147912
  9. Ferrara N. Vascular endothelial growth factor. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 2009, vol. 29, no. 6, pp. 789–791. doi: 10.1161/ATVBAHA.108.179663
  10. Ferrara N. VEGF-A: a critical regulator of blood vessel growth. Eur. Cytokine Netw., 2009, vol. 20, no. 4, pp. 158–163. doi: 10.1684/ecn.2009.0170
  11. Guerrero M.L.F., Alvarez B., Manzarbeitia F., Manzarbeitia F., Renedo G. Infective endocarditis at autopsy: a review of pathologic manifestations and clinical correlates. Medicine (Baltimore), 2012, vol. 91, no. 3, pp. 152–164. doi: 101097/MD.0b013e31825631ea
  12. Habib G., Erba P.A., Iung B., Donal E., Cosyns B., Laroche C., Popescu B.A., Prendergast B., Tornos P., Sadeghpour A., Oliver A., Vaskelyte J.J., Sow R., Axler O., Maggioni A.P., Lancellotti P. Clinical presentation, aetiology and outcome of infective endocarditis. Results of the ESC-EORP EURO-ENDO (European infective endocarditis) registry: a prospective cohort study. Eur. Heart J., 2019, vol. 40, no. 39, pp. 3222–3232. doi: 10.1093/ eurheartj/ehz620
  13. Habib G., Lancellotti P., Antunes M.J., Bongiorni M.G., Casalta J.P., Del Zotti F., Dulgheru R., El Khoury G., Erba P.A., Iung B., Miro J.M., Mulder B.J., Plonska-Gosciniak E., Price S., Roos-Hesselink J., Snygg-Martin U., Thuny F., Mas P.T., Vilacosta I., Zamorano J.L. 2015 ESC guidelines for the management of infective endocarditis: the task force for the management of Infective Endocarditis of the European Society of Cardiology (ESC). Endorsed by: European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS), the European Association of Nuclear Medicine (EANM). Eur. Heart J., 2015, vol. 36, no. 44, pp. 3075–3128. doi: 10.1093/eu-rheartj/ehv319
  14. Hubers S.A., DeSimone D.C., Gersh B.J., Anavekar N.S. Infective endocarditis: a contemporary review. Mayo Clin. Proc., 2020, vol. 95, no. 5, pp. 982–997. doi: 101016/j.mayocp.2019.12.008
  15. Marques A., Cruz I., Caldeira D., Alegria S., Gomes A., Broa A., João I., Pereira H. Risk factors for inhospital mortality in infective endocarditis. Arq. Bras. Cardiol., 2020, vol. 114, no. 1, pp. 1–8. doi: 10.36660/abc.20180194
  16. Martínez R., Menéndez R., Reyes S., Polverino E., Cillóniz C., Martínez A., Esquinas C., Filella X., Ramírez P., Torres A. Factors associated with inflammatory cytokine patterns in community-acquired pneumonia. Eur. Resp. J., 2011, vol. 37, no. 2, pp. 393–399. doi: 10.1183/09031936.00040710
  17. Nunes M.C.P., Araujo I.R., Carvalho A.T., Andrade L.A., Resende M.H.L., Silva J.L.P., Ferrari T.C.A. Do cytokines play a role in predicting some features and outcome in infective endocarditis? Adv. Infect. Dis., 2013, vol. 3, pp. 115–119. doi: 10.4236/aid.2013.32018
  18. Rajani R., Klein J.L. Infective endocarditis: a contemporary update. Clin. Med. (Lond.), 2020, vol. 20, no. 1, pp. 31–35. doi: 10.7861/clinmed.cme.20.1.1.
  19. Shibuya M. Vascular endothelial growth factor and its receptor system: physiological functions in angiogenesis and pathological roles in various diseases. J. Biochem., 2013, vol. 153, no. 1, pp. 13–19. doi: 10.1093/jb/mvs136
  20. Sun B.J., Choi S.W., Park K.H., Jang J.Y., Kim D.H., Song J.M., Kang D.H., Kim Y.S., Song J.K. Infective endocarditis involving apparently structurally normal valves in patients without previously recognized predisposing heart disease. J. Am. Coll. Cardiol., 2015, vol. 65, no. 3, pp. 307–309. doi: 10.1016/j.jacc.201410.046
  21. Toyoda N., Chikwe J., Itagaki S., Gelijns A.C., Adams D.H., Egorova N.N. Trends in infective endocarditis in California and New York State, 1998–2013. JAMA, 2017, vol. 317, no. 16, pp. 1652–1660. doi: 101001/jama.2017.4287
  22. Yang E., Frazee B.W. Infective Endocarditis. Emerg. Med. Clin. N. Am., 2018, vol. 36, no. 4, pp. 645–663. doi: 10.1016/ j.emc.2018.06.002

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Distribution of IL-18 concentration

Download (31KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Distribution of VEGF-A concentration

Download (36KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Distribution of IL-6 concentration

Download (31KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Distribution of IL-10 concentration

Download (29KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. Scattering diagram IL-18–IL-10

Download (62KB)
Indexing metadata
7. Figure 6. Scattering diagram IL-6–IL-10

Download (57KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Samoylenko E.S., Kolesnikova N.V., Podsadnyaya A.A., Bratova A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».