Cholinesterase activities and sepsis-associated encephalopathy in viral versus nonviral sepsis.

ABSTRACT

PURPOSE: There is evidence that cholinergic imbalance secondary to neuroinflammation plays a role in the pathophysiology of sepsis-associated encephalopathy (SAE). Blood acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) activities have been proposed as surrogate parameters for the cholinergic function of the central nervous system. Viral sepsis is associated with systemic inflammation and BChE has been reported to be of prognostic value in a small cohort of COVID-19 patients. Nevertheless, the prognostic value of AChE in patients with viral sepsis remains unclear. METHODS: We investigated the role of AChE and BChE activities as prognostic biomarkers of SAE and mortality in patients with viral vs nonviral sepsis enrolled in two prospective cohort studies. We quantified the AChE and BChE activities in whole blood of patients at two time points in the acute phase of viral sepsis (N = 108) and compared them with the activities in patients with nonviral sepsis (N = 117) and healthy volunteers (N = 81). Patients were observed until discharge from the intensive care unit (ICU). RESULTS: Three days after sepsis onset, the median [interquartile range] levels of AChE and BChE were reduced in both patients with viral sepsis (AChE, 5,105 [4,010-6,250] U·L-1; BChE, 1,943 [1,393-2,468] U·L-1) and nonviral sepsis (AChE, 4,424 [3,630-5,055] U·L-1; BChE, 1,095 [834-1,526] U·L-1) compared with healthy volunteers (AChE, 6,693 [5,401-8,020] U·L-1; BChE, 2,645 [2,198-3,478] U·L-1). Patients with viral sepsis with SAE during their ICU stay had lower AChE activity three days after sepsis onset than patients without SAE (4,249 [3,798-5,351] U·L-1 vs 5,544 [4,124-6,461] U·L-1). Butyrylcholinesterase activity seven days after sepsis onset was lower in patients with viral sepsis who died in the ICU than in surviving patients (1,427 [865-2,181] U·L-1 vs 2,122 [1,571-2,787] U·L-1). CONCLUSION: Cholinesterase activities may be relevant prognostic markers for the occurrence of SAE and mortality in the ICU in patients with viral sepsis. STUDY REGISTRATION This study constitutes an analysis of data from the ongoing studies ICROS (NCT03620409, first submitted 15 May 2018) and ICROVID (DRKS00024162, first submitted 9 February 2021).

RéSUMé OBJECTIF Certaines données probantes soutiennent que le déséquilibre cholinergique secondaire à la neuroinflammation joue un rôle dans la physiopathologie de l'encéphalopathie associée au sepsis (EAS). Les activités de l'acétylcholinestérase (AChE) et de la butyrylcholinestérase (BChE) sanguines ont été proposées comme paramètres de substitution de la fonction cholinergique du système nerveux central. Le sepsis viral est associé à une inflammation systémique et il a été rapporté que la BChE possédait une valeur pronostique dans une petite cohorte atteinte de COVID-19. Néanmoins, la valeur pronostique de l'AChE chez les patient·es atteint·es de sepsis viral reste incertaine. MéTHODE Nous avons étudié le rôle des activités de l'AChE et de la BChE en tant que biomarqueurs pronostiques de l'EAS et de la mortalité chez les patient·es atteint·es de sepsis viral vs non viral recruté·es dans deux études de cohorte prospectives. Nous avons quantifié les activités de l'AChE et de la BChE dans le sang total de patient·es à deux moments de la phase aiguë du sepsis viral (N = 108) et les avons comparées aux activités chez les patient·es atteint·es de sepsis non viral (N = 117) et chez des volontaires sain·es (N = 81). Les patient·es ont été observé·es jusqu'à leur sortie de l'unité de soins intensifs (USI). RéSULTATS Trois jours après l'apparition du sepsis, les taux médians [écart interquartile] d'AChE et BChE étaient réduits tant chez la patientèle atteinte de sepsis viral (AChE, 5105 [4010­6250] U·L−1; BChE, 1943 [1393­2468] U·L−1) et de sepsis non viral (AChE, 4424 [3630­5055] U·L−1; BChE, 1095 [834­1526] U·L−1) par rapport aux volontaires sain·es (AChE, 6693 [5401­8020] U·L−1; BChE, 2645 [2198­3478] U·L−1). Les patient·es atteint·es de sepsis viral avec EAS pendant leur séjour aux soins intensifs avaient une activité AChE plus faible trois jours après l'apparition du sepsis que les personnes sans EAS (4249 [3798­5351] U·L−1 vs 5544 [4124­6461] U·L−1). L'activité de la butyrylcholinestérase sept jours après l'apparition du sepsis était plus faible chez les patient·es atteint·es de sepsis viral décédé·es à l'USI que chez les personnes ayant survécu (1427 [865­2181] U·L-1 vs 2122 [1571­2787] U·L-1). CONCLUSION: Les activités des cholinestérases pourraient constituer des marqueurs pronostiques pertinents pour la survenue d'EAS et la mortalité en soins intensifs chez la patientèle atteinte de sepsis viral. ENREGISTREMENT DE L'éTUDE Cette étude constitue une analyse des données des études en cours ICROS (NCT03620409, première soumission le 15 mai 2018) et ICROVID (DRKS00024162, première soumission le 9 février 2021).