Hệ hô hấp

Rối loạn chức năng hô hấp rất thường gặp ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết và SIRS. Biểu hiện lâm sàng bằng các triệu chứng thở nhanh, hạ ôxy máu và nhiễm kiềm hô hấp. Trong trường hợp nặng nó có thể dẫn đến tổn thương phổi cấp (acute lung injury: ALI) và hội chứng nguy ngập hô hấp cấp (acute respiratory distress syndrome: ARDS). ARDS có thể gặp ở 60% số bệnh nhân nhiễm trùng huyết. Tổn thương bệnh học đầu tiên là rối loạn chức năng tế bào nội mô mao mạch phổi gây nên phù nề tổ chức kẽ và phế nang do dịch xuất tiết giàu protein và các tế bào miễn dịch có chức năng thực bào. Tăng tính thấm nội mô do đáp ứng với các cytokine gây viêm có thể dần dần làm bong tróc bề mặt phế nang (alveolar denudation) và hủy hoại lớp màng cơ bản (màng nền). Các bạch cầu đa nhân trung tính tập trung tại phổi dưới tác dụng của IL-8 và nồng độ của cytokine này trong dịch rửa phế quản ở bệnh nhân ARDS có tương quan với tỉ lệ tử vong.

Hệ tim mạch

Cả tim và mạch máu đều nhạy cảm với tác dụng của các chất gây viêm cũng như các yếu tố vận mạch hiện diện với lượng thừa thãi trong nhiễm trùng huyết. Nitric oxide (NO) được tổng hợp bởi men tổng hợp NO cảm ứng (inducible nitric oxide synthase-iNOS) tại nội mô và cơ trơn mạch máu dưới tác dụng của các cytokine gây viêm. Nitric oxit là một chất trung gian vận mạch chịu trách nhiệm chính cho hiện tượng giảm kháng lực mạch máu, nguyên nhân của tình trạng hạ huyết áp trong sốc nhiễm trùng huyết. Tình trạng hạ huyết áp này có thể đề kháng với các liệu pháp điều trị như bồi phụ dịch, tác nhân tăng co bóp tim, thuốc có mạch thường dùng trong các phác đồ chuẩn. Nitric oxide được tổng hợp từ L-arginine bởi sự xúc tác của tất cả các đồng enzyme NOS. Tiêm L-N monomethyl arginine, một chất tương tự L-arginine, có thể phong bế quá trình sản xuất NO và có thể phục hồi trương lực mạch máu trong sốc nhiễm trùng huyết. Tuy nhiên trong một nghiên cứu gần đây, liệu pháp này lại làm tăng tỉ lệ tử vong ở bệnh nhân sốc nhiễm trùng huyết.

Cơ thể phản ứng bù trừ với tình trạng hạ huyết áp bằng cách tăng cung lượng tim (cardiac output). Các thụ thể áp lực (baroreceptor) có thể gây nên tăng nhịp tim và tăng thể tích nhát bóp (stroke volume) đáng kể thông qua giảm hậu tải. Tuy nhiên tình trạng hạ huyết áp quá mức có thể làm giảm tiền tải và như vậy làm giảm cung lượng tim. Trong vòng 24 giờ sau khi khởi phát nhiễm trùng huyết, có tim còn chịu một quá trình ức chế nội tại độc lập với những thay đổi về tiền tải và hậu tải. Nội độc tố cũng như các cytokine gây viêm đều có khả năng gây ức chế cơ tim. Những tác dụng ức chế này có thể được điều hòa thông qua NO. Nồng độ NO cơ bản (constitutive NO) trong tim chịu trách nhiệm chính trong quá trình leucitropy, là khả năng giãn nở của cơ tim. Như vậy NO cơ bản này có khả năng tối ưu hóa đổ đầy buồng tim vào cuối kỳ tâm trương và tối ưu hóa tưới máu mạch vành. Men tổng hợp NO cảm ứng (iNOS) biểu hiện trong cơ tim dưới tác dụng của cytokine và làm tăng tổng hợp NO quá mức. Nitric oxide quá mức này làm giảm khả năng co bóp và giảm tính đáp ứng của cơ tim với các tác nhân β- adrenergic.

Hệ thần kinh trung ương

Lưu lượng máu não trong SIRS và nhiễm trùng huyết sẽ giảm đi rất đáng kể, và nó không phụ thuộc vào huyết áp trung bình, trong trường hợp có biểu hiện của rối loạn chức năng thần kinh (như thay đổi tri giác). Mặc khác khả năng thu nhận ôxy cũng bị hạn chế và không phụ thuộc vào lượng ôxy trong máu đến. Bệnh nhân SIRS và nhiễm trùng huyết nặng thường trở nên nhầm lẫn, mê sảng và có thể sờ sững và hôn mê do các tác động: tổn thương do giảm tưới máu, bệnh não do nhiễm trùng huyết, bệnh não do chuyển hóa và dĩ nhiên còn do thuốc an thần.

Chuyển hóa

Những biến đổi trong quá trình điều hòa huyết động học gây nên sự phân bố tưới máu bất hợp lý cũng như hiện tượng tạo nối tắt động tĩnh mạch (arteriovenous shunting) đưa đến thiếu ôxy tổ chức và nhiễm toan lactic. Rất nhiều phương thức điều trị hiện tại nhắm đến việc tối ưu hóa khả năng cung cấp ôxy cho tổ chức bằng cách cải thiện tưới máu và tránh tình trạng hạ ôxy máu. Thiếu ôxy tế bào càng trở nên nặng nề hơn do tế bào mất khả năng thu nhận ôxy vốn đã ít ỏi từ máu. Các bằng chứng gợi ý rằng đây là rối loạn ở mức ty lạp thể do tác động của NO. NO có khả năng phong bế chuỗi phản ứng vận chuyển electron của ty lạp thể tại thụ thể tận của men cytochrome oxidase. Rối loạn này làm thiếu ôxy tế bào và gia tăng sản xuất ROS có nguồn gốc từ ty lạp thể.

Thận

Biến chứng suy thận cấp xảy ra ở khoảng 50% trường hợp sốc nhiễm trùng huyết và làm tăng đáng kể tỉ lệ tử vong. Biến chứng này xảy ra như một phần của hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Một số cơ chế đã được đưa ra nhằm giải thích quá trình bệnh sinh của suy thận cấp xảy ra trong nhiễm trùng huyết. Trong điều kiện bình thường, thận duy trì lưu lượng máu đến thận cũng như mức lọc cầu thận thông qua cơ chế tự điều hòa (autoregulation) phụ thuộc vào trương lực của các tiểu động mạch đến (hướng tâm) và tiểu động mạch đi (ly tâm). Trong nhiễm trùng huyết và SIRS, cơ chế tự điều hòa này bị rối loạn.

Tình trạng giãn mạch hệ thống gây ra bởi cytokine và giảm thể tích tương đối trong SIRS và nhiễm trùng huyết cũng góp phần gây nên giảm tưới máu thận. Hệ mạch máu của thận có chức năng tham gia vào điều hòa tình trạng giãn mạch hệ thống và trong nhiễm trùng huyết hệ mạch máu này biến thiên rất rõ. Như vậy rất khó đánh giá lưu lượng máu thận thông qua các chỉ số huyết áp hệ thống. Dưới tác động của các cytokine và hệ renin-angiotensin-aldosterone, thận cũng sản xuất các chất co mạch nội tại. Đặc biệt các chất chuyển hóa của acid arachidonic như thromboxane và leukotriene đều làm giảm lưu lượng máu thận và những chất đối vận của chúng có hiệu quả bảo vệ thận. Tương tự như đối với các tổ chức khác, thận cũng nhạy cảm với tổn thương tổ chức qua trung gian bạch cầu như hiện tượng ngưng tập bạch cầu đa nhân trung tính dưới tác dụng của các chemokine và quá trình sản xuất các protease cũng như ROS.

Đông cầm máu

Nhiễm trùng huyết và SIRS thường đi kèm với rối loạn đông máu thứ phát do sự hoạt hóa các con đường đông máu bởi cytokine. Hậu quả đông máu nội mạch lan tỏa gây nên cả chảy máu lẫn huyết khối vi mạch. Đây được coi là một trong những cơ chế chính gây nên hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Hoạt hóa đông máu do cytokine trong SIRS xảy ra thông qua con đường đông máu ngoại sinh phụ thuộc yếu tố tổ chức. Yếu tố tổ chức là yếu tố hoạt hóa và cũng là đồng yếu tố của yếu tố VIIa có vai trò quan trọng trong quá trình hoạt hóa các yếu tố IX và X của con đường đông máu ngoại sinh.Các monocyte và tế bào nội mô biểu hiện yếu tố tổ chức khi đáp ứng với nội độc tố, các phần của bổ thể, IL-6 và IL-8. trong nhiễm trùng huyết và SIRS, hiện tượng ức chế các chất chống đông tự nhiên càng làm nặng thêm khuynh hướng dễ đông máu.

Antithrombin III là một yếu tố ức chế các protease huyết thanh chịu trách nhiệm sự hình thành các yếu tố đông máu như IXa, Xa, XIa, XIIa và thrombin. Trong nhiễm trùng huyết và sốc, nồng độ Antithrombin III lưu hành trong máu giảm đi rõ rệt và sự giảm nồng độ này tương quan với tỉ lệ tử vong.

Thrombomodulin là một chất có nguồn gôc từ tế bào nội mô có vai trò như là một yếu tố ức chế đông máu và hoạt hóa hiện tượng tiêu sợi huyết. Yếu tố này đóng vai trò như là một protein gắn thrombin (thrombin binding protein) do đó làm giảm hoạt tính của thrombin. Phức hợp thrombin-thrombomodulin có thêm chức năng chống đông nữa vì chúng hoạt động như là yếu tố hoạt hóa của protein C cùng với đồng yếu tố là protein S, bất hoạt các yếu tố V và VIII. Trong nhiễm trùng huyết, sự sản xuất thrombomodulin của tế bào nội mô bị điều hòa ức chế (downregulation) do tác dụng của các cytokine gây viêm. Ngoài ra, nồng độ protein S lưu hành cũng giảm xuống trong SIRS và nhiễm trùng huyết.