Background.
Sepsis is an increasingly common cause of morbidity and mortality and the leading cause of death in intensive care units. In recent years many new therapies for sepsis have been tested in randomised clinical trials, but most of them have failed to reduce mortality. Plasmapheresis is a nonselective method by which plasma is separated from the blood and replaced with donor plasma and/or albumin. The theoretical rationale is that plasmapheresis removes the harmful mediators and replenishes the consumed plasma factors, thus restoring the homeostatic milieu.
Materials and methods.
This article is based upon own research and a review of the current literature found in PubMed.
Results.
Over the last 30 years, several experimental and clinical studies have reported a beneficial effect of plasmapheresis in the treatment of patients with severe sepsis and septic shock. Most of the studies have focused on Gram-negative sepsis. Only a few of the clinical studies are prospective, randomised trials with appropriate control groups.
Interpretation.
There is not sufficient evidence to justify the use of plasmapheresis as standard treatment of patients with severe sepsis and septic shock. However, plasmapheresis should be considered for fulminant Gram-negative septic shock. If applied, it should be started urgently and repeated in unresponsive patients and when a patient’s clinical condition is deteriorating.
Sepsis utgjør den hyppigste dødsårsaken i intensivavdelinger. Det er utført en rekke randomiserte, kliniske studier hvor man har testet effekten av nye behandlingsprinsipper. En fellesnevner for studiene er at man har gitt spesifikke antistoffer, inhibitorer og antagonister mot endotoksin og sentrale sepsismediatorer. Det er imidlertid ikke påvist noen overlevelsesgevinst. Dette er kanskje ikke så overraskende, tatt i betraktning den komplekse patofysiologien – med interaksjon mellom en rekke mediatorer og kaskadesystemer.
Plasmaferese/plasmautskiftning
Plasmaferese brukes ofte synonymt med plasmautskiftning, men innebærer at man fjerner plasma, som substitueres med en annen løsning, vanligvis albumin. Ved plasmautskiftning fjernes plasma, som erstattes med donorplasma i form av ferskfryst plasma eller lagret flytende plasma. Begge metoder fordrer at plasma separeres fra blodcellene, noe som kan gjøres ved sentrifugering eller filtrasjon. Behandlingen er ikke selektiv og kan derved potensielt fjerne sirkulerende endotoksiner/eksotoksiner og toksiske mediatorer. Ved å erstatte det septiske plasmaet med plasma fra friske givere kan man i tillegg erstatte plasmafaktorer som forbrukes ved sepsis, eksempelvis koagulasjonsfaktorer, komplementfaktorer, immunglobuliner og toksin- og cytokinbindende proteiner. Dermed kan man teoretisk bedre koagulopatien, nøytralisere toksiske mediatorer og optimalisere organismens opsoniske kapasitet og fagocytterende evne.
Den første behandlingen av sepsis med plasmaferese ble rapportert av Sharfman og medarbeidere i 1979 (1). Siden den gang er det publisert en rekke dyreeksperimentelle studier, kasuistikker og kliniske studier. Studiene er imidlertid ikke konklusive med hensyn til hvorvidt behandlingen gir en signifikant overlevelsesgevinst ved alvorlig sepsis og septisk sjokk.
Dyreeksperimentelle studier
Muraji og medarbeidere rapporterte i 1986 økt overlevelse for hundevalper som ble behandlet med plasmautskiftning etter injeksjon av en dødelig dose endotoksin fra Escherichia coli-bakterier. Sju av åtte kontrolldyr døde i løpet av 24 timer, mens seks av seks plasmaferesebehandlede dyr overlevde 48 timer eller mer (2). I en sepsismodell på gris hvor dyrene ble inokulert med en dødelig dose levende E coli-bakterier fant Busund og medarbeidere at plasmautskiftning med albumin gav økt overlevelse og en signifikant reduksjon av plasmanivåene av endotoksin, tumornekrosefaktor (TNF-alfa) og interleukin-1 (IL-1-beta) sammenliknet med ubehandlede kontrolldyr og dyr behandlet med infusjon av ferskfryst plasma (3). TNF-alfa og IL-1-beta er begge implisert som sentrale mediatorer ved septisk sjokk, og TNF-alfa er vist å indusere samme fysiologiske respons som infusjon av endotoksin (4). I den samme modellen fant de at gjentatt plasmautskiftning, så vel som gjentatt plasmainfusjon med ferskfryst plasma, induserte et raskt fatalt sjokk på septiske dyr, mens ikke-septiske dyr var uaffisert (5). Et høyt endotoksinspeil i plasma forut for plasmabehandlingen var assosiert med det raskt progredierende fatale sjokket, som var ledsaget av et signifikant fall i ionisert serum-kalsiumnivå og signifikant økning i terminalt komplementkompleks. Mulige forklaringer på fenomenet ble antatt å være sitratindusert kalsium-deplesjon og komplementaktivering i det tilførte plasmaet (6).
Natanson og medarbeidere induserte sepsis ved intraperitoneal implantasjon av E coli hos hund og sammenliknet en gruppe behandlet med plasmautskiftning med en ubehandlet kontrollgruppe og en gruppe behandlet med placeboferese (sham) (7). Plasmautskiftningsgruppen kom dårligst ut både med hensyn til overlevelse og hemodynamiske markører. De dyreeksperimentelle studiene er således ikke konklusive, noe som kan skyldes spesiesforskjeller mellom forsøksdyrene, forskjeller i eksperimentelt oppsett, sepsisinduksjon og adjuvant behandling i tillegg til plasmaferesen.
Retrospektive kliniske studier
Mer enn 50 individuelle rapporter er publisert de siste 20 årene, hvorav de fleste omhandler pasienter med meningokokksepsis. I perioden 1979 – 89 forelå fire rapporter om vellykket behandling av pasienter med denne tilstanden (1, 8) – (10). Totalt ble 14 pasienter beskrevet, hvorav 12 overlevde. Overlevelsen i disse studiene er høyere enn forventet ut fra pasientenes sykdomsbilde, men antallet er lite og det er ingen kontrollgrupper.
Van Deuren og medarbeidere rapporterte i 1992 erfaring med plasmaferese hos 15 pasienter med meningokokksepsis (11). Mortaliteten i denne gruppen var 20 %, signifikant lavere enn mortaliteten i en historisk kontrollgruppe hvor mortaliteten var 60 %, og signifikant lavere enn predikert ut fra pasientenes Niklasson-skåre (73 %). Gruppen fant også at endotoksinnivået falt signifikant etter plasmaferese, uten at dette var korrelert til utfallet. Året etter publiserte Gårdlund og medarbeidere resultatene fra plasmaferesebehandling av 14 septiske pasienter, hvorav ti hadde meningokokksepsis (12). 11 av pasientene overlevde uten sekvele mot en kalkulert mortalitet på 55 % ut ifra pasientenes APACHE II-skåre. En subgruppe på sju pasienter med septisk sjokk og uttalte petekkier hadde en mortalitet på 14 %, sammenliknet med 38 % i en historisk kontrollgruppe.
Churchwell og medarbeidere rapporterte i 1995 en liknende studie hvor sju av åtte pasienter med meningokokksepsis og disseminert intravaskulær koagulasjon overlevde etter behandling med plasmaferese, mot en forventet mortalitet ut i fra Niklasson-skåre på 88 % (13). De påviste også en rask bedring i koagulasjonsfaktorene. Stegmayr behandlet 27 pasienter med multiorgansvikt, inklusive 23 pasienter med septisk sjokk, med plasmaferese. Han rapporterte en mortalitet på fem av 27 (19 %), signifikant lavere enn predikert mortalitet ut i fra Niklasson-skåre (14). I 2003 rapporterte samme forfatter i en retrospektiv studie med 76 pasienter med progredierende, akutt disseminert intravaskulær koagulasjon og flerorgansvikt en mortalitet på 18 % etter behandling med plasmaferese. Tidligere observert mortalitet for samme kategori pasienter angis til over 80 % (15). Til tross for gode resultater i alle disse studiene begrenses deres verdi av en retrospektiv design, med manglende randomiserte kontrollgrupper.
Prospektive kliniske studier
Fra siste halvdel av 1990-årene er det publisert flere prospektive studier. Berlot og medarbeidere behandlet 12 septiske pasienter med plasmaferese og påviste en signifikant bedring i kardiovaskulære variabler (16). Effekten ble tilskrevet fjerning av sepsismediatorer med negativt inotrope egenskaper. Dette støttes av flere dyreeksperimentelle så vel som humane studier, hvor plasmaferese er assosiert med reduserte nivåer av endotoksin og sentrale sepsismediatorer som TNF-alfa, Il-1-Beta, IL-6 og komplementfragment C3 (3, 10, 17, 18).
I løpet av de siste fire årene er det i tillegg kommet flere randomiserte, kontrollerte studier, men heller ikke disse gir entydige svar på hvorvidt plasmaferese gir en overlevelsesgevinst i sepsisbehandlingen. Reeves og medarbeidere publiserte i 1999 en randomisert multisenterstudie hvor 30 septiske pasienter ble randomisert til plasmautskiftning eller ikke, i tillegg til standard sepsisbehandling (18). Plasmautskiftningen ble utført kontinuerlig over 36 timer med filtrasjonsteknikk, og et volum svarende til tre ganger plasmavolumet ble skiftet ut med et tilsvarende volum ferskfryst plasma/protein- og elektrolyttløsning. De fant ingen forskjell i overlevelse, men pasienter i plasmaferesegruppen hadde en signifikant svekket akutt faserespons og færre sviktende organer. Den største svakheten med studien er det relativt lave antall pasienter som ble inkludert. Studien skiller seg fra de fleste andre studiene ved at det ble benyttet filtrasjonsteknikk.
I en prospektiv pilotstudie fra 2000 som omfattet 43 pasienter med sepsis, ble 19 pasienter behandlet med plasmaferese i kombinasjon med kontinuerlig venovenøs hemofiltrasjon og sammenliknet med en gruppe på 24 pasienter som kun fikk standard sepsisbehandling (19). Forfatterne fant ingen overlevelsesgevinst av plasmaferese i totalmaterialet, men derimot en signifikant redusert mortalitet på 28 % hos plasmaferesebehandlede i en subgruppe med ett- og to-organsvikt. Svakheten med denne studien er også at den har få inkluderte pasienter og at den ikke er randomisert. Den hittil største randomiserte, kontrollerte studien ble publisert av Busund og medarbeidere i 2002 (20). 106 pasienter med alvorlig sepsis eller septisk sjokk ble randomisert til plasmaferese eller ikke, i tillegg til ordinær sepsisbehandling. Et volum svarende til 100 % av pasientenes plasmavolum ble skiftet med en femti-femti-blanding av ferskfryst plasma og 5 % albumin ved hjelp av kontinuerlig sentrifugeringsteknikk. Plasmaferese gav her en signifikant lavere mortalitet, med en absolutt risikoreduksjon på 20 %, og det ble ikke observert alvorlige bivirkninger i tilslutning til plasmaferesebehandlingen. Svakheten med studien er at pasientene i kontrollgruppen var signifikant eldre enn pasientene i behandlingsgruppen, og at det dessuten var signifikante forskjeller mellom gruppene med hensyn til utgangspunktet for infeksjonen. Korreksjon av disse forskjellene i utgangsvariabler med multippel logistisk regresjon reduserte signifikansen i overlevelsen fra 0,05 til 0,07.
Komplikasjoner
Det er rapportert få komplikasjoner i tilslutning til plasmaferesebehandling av septiske pasienter. Potensielt innebærer alle transfusjonsprosedyrer risiko for transfusjonsreaksjoner og overføring av livstruende smittsomme sykdommer som HIV og hepatitt. Videre er det ved enhver invasiv prosedyre en viss risiko for blødningskomplikasjoner. Det er rapportert om to tilfeller av malposisjon av plasmaferesekatetrene, med fatal utgang (9, 11). Øvrige rapporterte bivirkninger ved prosedyren er allergisk reaksjon mot ferskfryst plasma samt forbigående episoder med hypotensjon under selve plasmaferesen (20). Ved utskiftning av store volumer med ferskfryst plasma vil det i tillegg være risiko for sitratindusert hypokalsemi (6).
Konklusjon
De studier som til nå er publisert, gir ikke tilstrekkelig dokumentasjon til å anbefale plasmaferese som en del av rutinebehandlingen ved septisk sjokk. Plasmaferese bør overveies ved fulminante tilfeller av gramnegativ sepsis. Behandlingen bør da initieres snarest mulig og eventuelt gjentas ved manglende effekt eller forverring av den kliniske tilstanden. Flere forfattere har etterlyst randomiserte, kontrollerte multisenterstudier med tilstrekkelig styrke til å kunne være konklusive (21) – (23). En slik studie vil, foruten å gi svar på om behandlingen gir en overlevelsesgevinst, også måtte søke å gi svar på hvilke subgrupper av septiske pasienter som vil profittere på behandlingen, hva som er det optimale utskiftningsvolum, det optimale antall behandlinger og hvilken erstatningsvæske som er optimal – plasma, albumin, andre kolloidløsninger eller en kombinasjon av disse.
Oppgitte interessekonflikter: Ingen
- 1.
Scharfman WB, Tillotson JR, Taft GE, Wright E. Plasmapheresis for meningococcemia with disseminated intravascular coagulation. N Engl J Med 1979; 300: 1277 – 8.
- 2.
Muraji T, Okamoto E, Hoque S, Toyosaka A. Plasma exchange therapy for endotoxin shock in puppies. J Ped Surg 1986; 21: 1092 – 3.
- 3.
Busund R, Lindsetmo R-O, Rasmussen L-T, Røkke O, Rekvig OP, Revhaug A. Tumor necrosis factor and interleukin 1 appearance in experimental Gram-negative septic shock. The effects of plasma exchange with albumin and plasma infusion. Arch Surg 1991; 126: 591 – 7.
- 4.
Michie HR, Spriggs DR, Manogue KR, Sherman ML, Revhaug A, O’Dwyer ST et al. Tumor necrosis factor and endotoxin induce similar metabolic responses in human beings. Surgery 1988; 104: 280 – 6.
- 5.
Busund R, Lindsetmo R-O, Balteskard L, Rekvig OP, Revhaug A. Repeated plasma therapy induces fatal shock in experimental septicemia. Circ Shock 1993; 40: 268 – 75.
- 6.
Busund R, Balteskard L, Rønning G, Høgåsen K, Revhaug A. Fatal myocardial depression and circulatory collapse associated with complement activation induced by plasma infusion in severe porcine sepsis. Acta Anaesthesiol Scand 1995; 39: 100 – 8.
- 7.
Natanson C, Hoffman WD, Koev LA, Dolan DP, Banks SM, Bacher J et al. Plasma exchange does not improve survival in a canine model of human septic shock. Transfusion 1993; 33: 243 – 7.
- 8.
Bjorvatn B, Bjertnaes L, Fadnes HO, Flaegstad T, Gutteberg TJ, Kristiansen BE et al. Meningococcal septicemia treated with combined plasmapheresis and leucapheresis or with blood exchange. Br Med J Clin Res 1984; 228: 439 – 41.
- 9.
Brandtzæg P, Sirnes K, Folsland B, Godal HC, Kierulf P, Bruun JN et al. Plasmapheresis in the treatment of severe meningococcal or pneumococcal septicemia with DIC and fibrolysis. Scand J Clin Lab Invest 1985; 45: 53 – 5.
- 10.
Drapkin SM, Wisch JS, Gelfand JA, Cannon JG, Dinarello CA. Plasmapheresis for fulminant meningococcemia. Pediatr Infect Dis J 1989; 8: 399 – 400.
- 11.
van Deuren M, Santman FW, van Dalen R, Sauerwein RW, Span LFR, van der Meer JWM. Plasma and whole blood exchange in meningococcal sepsis. Clin Infect Dis 1992; 15: 424 – 30.
- 12.
Gardlund B, Sjölin J, Nilsson A, Roll M, Wickerts CJ, Wikström B, Wretlind B. Plasmapheresis in the treatment of primary septic shock in humans. Scand J Infect Dis 1993; 25: 757 – 61.
- 13.
Churchwell KB, McManus ML, Kent P, Gorlin J, Galacki D, Humphreys D et al. Intensive blood and plasma exchange for treatment of coagulopathy in meningococcemia. J Clin Apheresis 1995; 10: 171 – 7.
- 14.
Stegmayr BG. Plasma exchange in patients with septic shock including acute renal failure. Blood Purif 1996; 14: 102 – 8.
- 15.
Stegmayr BG, Banga R, Berggren L, Norda R, Rydvall A, Vikerfors T. Plasma exchange as rescue therapy in multipple organ failure including acute renal failure. Crit Care Med 2003; 31: 1730 – 6.
- 16.
Berlot G, Gullo A, Fasiolo S, Serra L, Silvestri L, Worz M. Hemodynamic effects of plasma exchange in septic patients: preliminary report. Blood Purif 1997; 15: 45 – 53.
- 17.
van Deuren M, Frieling JT, van der Ven-Jongekrijg J, Neeleman C, Russel FG, van Lier HJ et al. Plasma patterns of tumor necrosis factor-alpha (TNF) and TNF soluble receptors during acute meningococcal infections and the effect of plasma exchange. Clin Infect Dis 1998; 26: 918 – 23.
- 18.
Reeves JH, Butt WW, Shann F, Layton JE, Stewart A, Waring PM et al. Continuous plasmafiltration in sepsis syndrome. Crit Care Med 1999; 27: 2096 – 104.
- 19.
Schmidt J, Mann S, Mohr VD, Lampert R, Firla U, Zirngibl H. Plasmapheresis combined with continuous venovenous hemofiltration in surgical patients with sepsis. Intensive Care Med 2000; 26: 532 – 7.
- 20.
Busund R, Koukline V, Utrobin U, Nedashkovsky E. Plasmapheresis in severe sepsis and septic shock: a prospective randomized controlled trial. Intensive Care Med 2002; 28: 1434 – 9.
- 21.
Pollack M. Blood exchange and plasmapheresis in sepsis and septic shock. Clin Infect Dis 1992; 15: 431 – 3.
- 22.
Grooteman MPC, Groeneveld ABJ. A role for plasma removal during sepsis. Intensive Care Med 2000; 26: 493 – 5.
- 23.
Carcillo JA, Kellum JA. Is there a role for plasmapheresis/plasma/exchange therapy in septic shock, MODS, and thrombocytopenia-associated multiple organ failure? We still do not know – but perhaps we are closer. Intensive Care Med 2002: 28; 1373 – 5.