Principal Component and Correlation Analysis of Blood Routine Parameters in Experimental Sepsis in Rats

Abstract

Sepsis can be defined as a multisystem response of the organism on bacterial infection agents. The aim of this study is to provides an extensive analysis of associations between numerous routine biochemical and hematological markers in function of type of sepsis caused by experimental Gram-positive (G+, Staphylococcus aureus), Gram-negative (G-, Escherichia coli) and mixed (MIX) microorganism in laboratory rats model. In G- and G+ sepsis higher values of erythrocytes, total protein, albumin, creatinine, sodium and plasma osmolarity were noted and lower triglycerides values compared to MIX sepsis. Existence of statistically significant interaction between time and type of sepsis was showed that values of erythrocytes, neutrophiles, LUC, glucose, total protein, urea, Na, Cl, osmolarity and LDH were changed during time in function of sepsis type. Distinguish of animals with G+, G- or MIX sepsis is not possible because principal component analysis (PCA) demonstrated similar expression of blood hematological and metabolic parameters in animals regardless type of experimental sepsis (G+, G- or MIX), with minimal deviation of animal with MIX sepsis from animals with sepsis caused by pure culture (G+ or G-). Correlation coefficient analysis showed 507 significant correlations between routine blood parameters (207 in G-, 186 in G+ and 114 in MIX) and some of them are in function of type of sepsis. Distinguish of type of sepsis in function of blood parameters is not possible. After extraction of two components they load by blood parameters was similar in all type of sepsis (positive load with different type of white blood cells, PLT, glucose, amylase, Cl, urea and osmolarity, and negative load with albumin, total protein, cholesterol, creatinine and ALT). Although our results demonstrated difference in values and correlation coefficients for routine blood biochemistry and hematology parameters, multiparametric statistic showed they not be a useful tool for distinguishing type of sepsis according bacterial causative.

Sepsa se može definisati kao multisistemski odgovor organizma na uzročnike bakterijske infekcije. Cilj ove studije je da pruži opsežnu analizu povezanosti brojnih rutinskih biohemijskih i hematoloških markera u funkciji tipa sepse izazvane eksperimentalnim Gram-pozitivnim (G+, Staphylococcus aureus), Gramnegativnim (G-, Escherichia coli) i mešani (MIX) mikroorganizam u modelu laboratorijskih pacova. U G- i G+ sepsi su zabeležene više vrednosti eritrocita, ukupnog proteina, albumina, kreatinina, natrijuma i osmolarnosti plazme i niže vrednosti triglicerida u odnosu na MIX sepsu. Utvrđeno je postojanje statistički značajne interakcije između vremena i tipa sepse da su se vrednosti eritrocita, neutrofila, LUC, glukoze, ukupnog proteina, uree, Na, Cl, osmolarnosti i LDH menjale tokom vremena u funkciji tipa sepse. Razlikovanje životinja sa G+, G- ili MIX sepsom nije moguće jer je analiza glavnih komponenti (PCA) pokazala sličnu ekspresiju hematoloških i metaboličkih parametara krvi kod životinja bez obzira na tip eksperimentalne sepse (G+, G- ili MIX), uz minimalno odstupanje od životinja sa MIX sepsom od životinja sa sepsom izazvanom čistom kulturom (G+ ili G-). Analiza koeficijenta korelacije pokazala je 507 značajnih korelacija između rutinskih parametara krvi (207 kod EC, 186 kod SA i 114 kod MIX sepse) i neke od njih su u funkciji tipa sepse. Nije moguće razlikovati vrstu sepse u funkciji parametara krvi. Nakon ekstrakcije dve komponente opterećenje po parametrima krvi bilo je slično kod svih vrsta sepse (pozitivno opterećenje različitim vrstama belih krvnih zrnaca, PLT, glukozom, amilazom, Cl, ureom i osmolarnošću, a negativno albuminom, ukupnim proteinom, holesterolom , kreatinin i ALT). Iako su naši rezultati pokazali razliku u vrednostima i koeficijentima korelacije za rutinske biohemijske i hematološke parametre krvi, multiparametarska statistika je pokazala da oni nisu korisno sredstvo za razlikovanje tipa sepse prema bakterijskom uzročniku.