Postoperative systemische Entzündung und neuroimmune Wechselwirkungen (POSINI)

Ein chirurgisches Trauma verursacht die Freisetzung von schadensassoziierten molekularen Mustern (DAMPs) und anderen Alarminen (z. High Mobility Group Box (HMGB-1)), die auf Rezeptoren auf lokalen Zellen des angeborenen Immunsystems wie Makrophagen abzielt. Dieser zellulären Reaktion auf ein Trauma folgt eine schnelle Freisetzung einer Reihe von Entzündungsmediatoren (z. Tumornekrosefaktor alfa (TNFa), Interleukin (IL)-1B, IL-6, IL-8, IL-10), die von der intrazellulären Aktivierung des Nuklearfaktors Nuklearfaktor kappa beta (NF-kB) abhängig sind. Bis vor kurzem ging man davon aus, dass das Gehirn vor dieser Kaskade von Entzündungsmediatoren vor allem durch eine intakte Blut-Hirn-Schranke (BHS) geschützt ist. Es gibt jedoch immer mehr Beweise dafür, dass eine langfristige Beeinträchtigung der Gehirnfunktionen mit einer traumainduzierten Aktivierung des angeborenen Immunsystems des Gehirns verbunden ist, mit einer anschließenden Beeinträchtigung höherer kognitiver Prozesse und dem Risiko einer späteren dauerhaften Demenz. Der Zusammenhang zwischen systemischer Entzündung und kognitiver Beeinträchtigung ist jedoch noch nicht vollständig geklärt.

Eine kürzlich durchgeführte Studie hat die Signalübertragung von der Peripherie zum Gehirn nach einem chirurgischen Trauma und die Auswirkungen eines schweren chirurgischen Traumas auf das menschliche Gehirn durch serielle Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Bildgebung abgebildet. Bei einer Reihe von chirurgischen Patienten wurden tiefgreifende und zweiphasige Veränderungen der Immunaktivität des Gehirns nach der Operation nach einer großen Bauchoperation mit Anzeichen einer frühen Depression, gefolgt von einer erhöhten Immunaktivität 3 Monate nach der Operation, nachgewiesen. Diese zweiphasigen Veränderungen der Immunität des Gehirns scheinen mit gleichzeitigen Veränderungen der Immunreaktivität des Vollbluts auf Lipidpolysaccharid (LPS) in Einklang zu stehen, was auf eine enge Verbindung zwischen dem Gehirn und dem peripheren Immunsystem bei der Regulierung akuter Entzündungen und Immunantworten hindeutet. Präklinische Arbeiten an chirurgischen Tiermodellen weisen auf eine Unterbrechung der BBB mit Migration peripherer Makrophagen in das Gehirn als potenziell wichtigen Weg hin. Hinweise aus einem orthopädischen Operationsmodell bei Mäusen auf Trauma-induzierte veränderte Hippocampus-Neuro-Immunaktivität werfen weiter die Frage auf, ob periphere Marker der Neurodegeneration (S100b, Neurofilament Light (NFL), Ptau, Beta-Amyloid) mit postoperativer kognitiver Dysfunktion (POCD) assoziiert sind. .

Die immunregulatorische Rolle des Gehirns über den cholinergen entzündungshemmenden Reflexweg (vermittelt durch den Vagusnerv) wurde als potenzielles Ziel für immunmodulatorische Behandlungsstrategien bei systemischen Entzündungen identifiziert. Darüber hinaus haben wir eine deutliche Freisetzung von Entzündungsmediatoren des menschlichen Glomus carotis bei Hypoxie und Genexpression im Zusammenhang mit Entzündungsmediatoren nachgewiesen, was auf eine potenzielle Rolle des menschlichen Glomus carotis bei der Immunsignalübertragung von der Peripherie zum Gehirn hindeutet. Die Modulation eines vom Vagusnerv abgeleiteten Entzündungsreflexwegs durch elektrische Stimulation wurde kürzlich erfolgreich bei der Behandlung chronischer Entzündungen bei Patienten mit rheumatoider Arthritis angewendet.

Die Hypothese ist, dass die Aktivität des Vagusnervs die systemische Entzündung bei Patienten nach einer größeren Operation moduliert und dass diese Modulation mit der kognitiven Leistungsfähigkeit in der postoperativen Phase verbunden ist.

Mit einem umfassenderen Verständnis der Immun-Hirn-Signalübertragung nach einem chirurgischen Trauma und wie dieses zweiphasige Entzündungsreaktionsmuster durch zelluläre und neuronale Komponenten reguliert wird, kann der Einfluss der Immunmodulation auf Schlüsselprozesse hinter einer durch eine Operation verursachten Hirnfunktionsstörung untersucht werden und ist möglich neuronale und humorale Ziele für relevante entzündungshemmende Behandlungen etabliert.