There is a need for biomarkers insuring identification of septic patients at high-risk for death. We performed a prospective, multicenter, observational study to investigate the time-course of lipopolysaccharide binding protein (LBP) serum levels in patients with severe sepsis and examined whether serial serum levels of LBP could be used as a marker of outcome.LBP serum levels at study entry, at 48 hours and at day-7 were measured in 180 patients with severe sepsis. Data regarding the nature of infections, disease severity, development of acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS), and intensive care unit (ICU) outcome were recorded. LBP serum levels were similar in survivors and non-survivors at study entry (117.4+/-75.7 microg/mL vs. 129.8+/-71.3 microg/mL, P = 0.249) but there were significant differences at 48 hours (77.2+/-57.0 vs. 121.2+/-73.4 microg/mL, P<0.0001) and at day-7 (64.7+/-45.8 vs. 89.7+/-61.1 microg/ml, p = 0.017). At 48 hours, LBP levels were significantly higher in ARDS patients than in ALI patients (112.5+/-71.8 microg/ml vs. 76.6+/-55.9 microg/ml, P = 0.0001). An increase of LBP levels at 48 hours was associated with higher mortality (odds ratio 3.97; 95%CI: 1.84-8.56; P<0.001).Serial LBP serum measurements may offer a clinically useful biomarker for identification of patients with severe sepsis having the worst outcomes and the highest probability of developing sepsis-induced ARDS.

Background Toll-like receptors (TLRs) are critical components for host pathogen recognition and variants in genes participating in this response influence susceptibility to infections. Recently, TLR1 gene polymorphisms have been found correlated with whole blood hyper-inflammatory responses to pathogen-associated molecules and associated with sepsis-associated multiorgan dysfunction and acute lung injury (ALI). We examined the association of common variants of TLR1 gene with sepsis-derived complications in an independent study and with serum levels for four inflammatory biomarkers among septic patients. Methodology/Principal Findings Seven tagging single nucleotide polymorphisms of the TLR1 gene were genotyped in samples from a prospective multicenter case-only study of patients with severe sepsis admitted into a network of intensive care units followed for disease severity. Interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-10, and C-reactive protein (CRP) serum levels were measured at study entry, at 48 h and at 7th day. Alleles -7202G and 248Ser, and the 248Ser-602Ile haplotype were associated with circulatory dysfunction among severe septic patients (0.001≤p≤0.022), and with reduced IL-10 (0.012≤p≤0.047) and elevated CRP (0.011≤p≤0.036) serum levels during the first week of sepsis development. Additionally, the -7202GG genotype was found to be associated with hospital mortality (p = 0.017) and ALI (p = 0.050) in a combined analysis with European Americans, suggesting common risk effects among studies. Conclusions/Significance These results partially replicate and extend previous findings, supporting that variants of TLR1 gene are determinants of severe complications during sepsis.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a lung inflammatory process caused mainly by sepsis. Most previous studies that identified genetic risks for ARDS focused on candidates with biological relevance. We aimed to identify novel genetic variants associated with ARDS susceptibility and to provide complementary functional evidence of their effect in gene regulation.We did a case-control genome-wide association study (GWAS) of 1935 European individuals, using patients with sepsis-associated ARDS as cases and patients with sepsis without ARDS as controls. The discovery stage included 672 patients admitted into a network of Spanish intensive care units between January, 2002, and January, 2017. The replication stage comprised 1345 individuals from two independent datasets from the MESSI cohort study (Sep 22, 2008-Nov 30, 2017; USA) and the VISEP (April 1, 2003-June 30, 2005) and MAXSEP (Oct 1, 2007-March 31, 2010) trials of the SepNet study (Germany). Results from discovery and replication stages were meta-analysed to identify association signals. We then used RNA sequencing data from lung biopsies, in-silico analyses, and luciferase reporter assays to assess the functionallity of associated variants.We identified a novel genome-wide significant association with sepsis-associated ARDS susceptibility (rs9508032, odds ratio [OR] 0·61, 95% CI 0·41-0·91, p=5·18 × 10-8) located within the Fms-related tyrosine kinase 1 (FLT1) gene, which encodes vascular endothelial growth factor receptor 1 (VEGFR-1). The region containing the sentinel variant and its best proxies acted as a silencer for the FLT1 promoter, and alleles with protective effects in ARDS further reduced promoter activity (p=0·0047). A literature mining of all previously described ARDS genes validated the association of vascular endothelial growth factor A (VEGFA; OR 0·55, 95% CI 0·41-0·73; p=4·69 × 10-5).A common variant within the FLT1 gene is associated with sepsis-associated ARDS. Our findings support a role for the vascular endothelial growth factor signalling pathway in ARDS pathogenesis and identify VEGFR-1 as a potential therapeutic target.Instituto de Salud Carlos III, European Regional Development Funds, Instituto Tecnológico y de Energías Renovables.

Sepsis is the most common cause of acute lung injury (ALI), leading to organ dysfunction and death in critically ill patients.Previous studies associated variants of interleukin-1 receptor-associated kinase genes (IRAKs) with differential immune responses to pathogens and with outcomes during sepsis, and revealed that increased expression levels of the IRAK3 gene were correlated with poor outcomes during sepsis.Here we explored whether common variants of the IRAK3 gene were associated with susceptibility to, and outcomes of, severe sepsis.After our discovery of polymorphism, we genotyped a subset of seven single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in 336 population-based control subjects and 214 patients with severe sepsis, collected as part of a prospective study of adults from a Spanish network of intensive care units.Whereas IRAK3 SNPs were not associated with susceptibility to severe sepsis, rs10506481 showed a significant association with the development of ALI among patients with sepsis (P 5 0.007).The association remained significant after adjusting for multiple comparisons, population stratification, and clinical variables (odds ratio, 2.50; 95% confidence interval, 1.15-5.47;P 5 0.021).By imputation, we revealed three additional SNPs independently associated with ALI (P , 0.01).One of these (rs1732887) predicted the disruption of a putative human-mouse conserved transcription factor binding site, and demonstrated functional effects in vitro (P 5 0.017).Despite the need for replication in independent studies, our data suggest that common SNPs in the IRAK3 gene may be determinants of sepsis-induced ALI.

Several studies have implicated the CXCL2 chemokine as a mediator in the development of sepsis. We hypothesized that a tandem repeat polymorphism (AC)n in the CXCL2 gene, previously associated with susceptibility to severe sepsis, contributes to morbidity and mortality in severe sepsis.Prospective, observational, genetic study of septic patients.A network of Spanish postsurgical and critical care units.A total of 183 critically ill patients fulfilling the International Sepsis Criteria for severe sepsis.None.Patients were classified into three groups according to the presence of compound 24 +/- 1 (AC) repeat genotypes: homozygote 24 +/- 1 carriers (HC group), heterozygote 24 +/- 1 carriers (HTC), and non 24 +/- 1 carriers (NC group). Mortality, development of acute respiratory distress syndrome, and number of failing organs were determined for each group. Overall mortality was 46.4%. HC patients had a lower mortality (39.9%) than HTC (52.2%) and NC (72.7%) patients (trend test p = .018). This difference remained significant when using a multiple logistic regression analysis (p = .035). The presence of population stratification was ruled out, since 20 independent genomic control markers demonstrated homogeneity among groups. An exploratory analysis of the effect of acute respiratory distress syndrome on mortality showed a relative risk of 2.60 in the HC group (p = .0004), while in the nonhomozygote carriers (NHC) group the relative risk was 3.34 (p = .0001).Our data suggest that a tandem repeat polymorphism (AC)n at position -665 in the CXCL2 gene may be an independent predictor of mortality for severe sepsis. Additional studies are needed to confirm these results.

To investigate whether common variants across the LBP gene contribute to the development of severe sepsis. Sepsis is the leading cause of multiple system organ dysfunction and death in critically ill patients. The lipopolysaccharide-binding protein is an acute-phase protein that plays a dominant role in the genesis of sepsis by initiating signal transduction pathways leading to the activation of the inflammatory host response.Prospectively enrolled case-control study of adults with severe sepsis.A network of intensive care units.We enrolled 175 patients meeting international definition criteria for severe sepsis and 357 population-based controls for comparison.Genotyping of the LBP gene was performed and disease association was tested. Serum lipopolysaccharide-binding protein levels were measured in patients and related to genetic variants.A haplotype window analysis revealed that a common 4-SNP risk haplotype from the 5'-flanking region of the LBP gene, comprising positions -1978 to -763 from the transcription start site, was strongly associated with susceptibility to severe sepsis. Risk haplotype homozygous carriers had an increased risk for severe sepsis (odds ratio = 2.21; 95% confidence interval = 1.39-3.51; unadjusted p < .001; adjusted p < .025). Mean serum lipopolysaccharide-binding protein levels from inclusion to 7th day were significantly higher in homozygous carriers patients (130.1 [102.9-164.5] and 98.9 [79.7-122.8] microg/mL, respectively) than in noncarriers (101.6 [87.9-117.5] and 58.7 [51.4-67.2] microg/mL, respectively) (p = .046).This study strongly supports the involvement of LBP gene variants in severe sepsis susceptibility and reinforces the merit of further exploration of the role of lipopolysaccharide-binding protein in sepsis.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is an inflammatory process of the lungs that develops primarily in response to pulmonary or systemic sepsis, resulting in a disproportionate death toll in intensive care units (ICUs). Given its role as a critical activator of the inflammatory and innate immune responses, previous studies have reported that an increase of circulating cell-free mitochondrial DNA (mtDNA) is a biomarker for fatal outcome in the ICU. Here we analyzed the association of whole-blood mtDNA (wb-mtDNA) copies with 28-day survival from sepsis and sepsis-associated ARDS. We analyzed mtDNA data from 687 peripheral whole-blood samples within 24 h of sepsis diagnosis from unrelated Spanish patients with sepsis (264 with ARDS) included in the GEN-SEP study. The wb-mtDNA copies were obtained from the array intensities of selected probes, with 100% identity with mtDNA and with the largest number of mismatches with the nuclear sequences, and normalized across the individual-probe intensities. We used Cox regression models for testing the association with 28-day survival. We observed that wb-mtDNA copies were significantly associated with 28-day survival in ARDS patients (hazard ratio = 3.65, 95% confidence interval = 1.39-9.59, p = 0.009) but not in non-ARDS patients. Our findings support that wb-mtDNA copies at sepsis diagnosis could be considered an early prognostic biomarker in sepsis-associated ARDS patients. Future studies will be needed to evaluate the mechanistic links of this observation with the pathogenesis of ARDS.