Die Reaktivität der weißen Blutkörperchen nach einem chirurgischen Trauma und damit verbundene Regulierungsmechanismen.

Ein chirurgisches Trauma führt zur Freisetzung von schadensassoziierten molekularen Mustern (DAMPs) und anderen Alarmstoffen (z. B. HMGB-1) zielt auf Rezeptoren auf lokalen Zellen des angeborenen Immunsystems ab, beispielsweise auf Makrophagen. Auf diese zelluläre Reaktion auf ein Trauma folgt die schnelle Freisetzung einer Reihe von Entzündungsmediatoren (z. B. TNFα, IL-1B, IL-6, IL-8, IL-10) sind von der intrazellulären Aktivierung des Kernfaktors NF-kB abhängig. Bis vor Kurzem glaubte man, dass das Gehirn vor dieser Kaskade von Entzündungsmediatoren vor allem durch eine intakte Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​geschützt ist. Mittlerweile gibt es jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass eine langfristige Beeinträchtigung der Gehirnfunktionen mit einer traumabedingten Aktivierung des angeborenen Immunsystems des Gehirns verbunden ist, was zu einer Beeinträchtigung höherer kognitiver Prozesse und dem Risiko einer späteren dauerhaften Demenz führt. Der Zusammenhang zwischen systemischer Entzündung und kognitiver Beeinträchtigung ist jedoch nicht vollständig geklärt.

Aktuelle Studien haben die Signalübertragung von der Peripherie zum Gehirn nach einem chirurgischen Trauma und die Auswirkungen eines schweren chirurgischen Traumas auf das menschliche Gehirn mithilfe serieller PET-Bildgebung kartiert. Bei einer Reihe chirurgischer Patienten wurden tiefgreifende und zweiphasige Veränderungen der Immunaktivität des Gehirns nach der Operation nach einer größeren Bauchoperation mit Anzeichen einer frühen Depression, gefolgt von einer erhöhten Immunaktivität 3 Monate nach der Operation, nachgewiesen. Diese zweiphasigen Veränderungen der Gehirnimmunität scheinen mit gleichzeitigen Veränderungen der Immunreaktivität des Vollbluts gegenüber LPS einherzugehen, was auf eine enge Verbindung zwischen dem Gehirn und dem peripheren Immunsystem bei der Regulierung akuter Entzündungen und Immunreaktionen schließen lässt. Präklinische Arbeiten an chirurgischen Tiermodellen deuten auf eine Störung der BHS mit Migration peripherer Makrophagen in das Gehirn als potenziell wichtigen Weg hin. Hinweise aus einem orthopädischen Operationsmodell bei Mäusen auf eine traumabedingte veränderte Neuroimmunaktivität des Hippocampus werfen außerdem die Frage auf, ob periphere Marker der Neurodegeneration (S100b, Neurofilament-Licht-NFL, Ptau, Beta-Amyloid) mit 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 menschlicher Entzündungsmediatoren des Glomus caroticum bei Hypoxie und Genexpression im Zusammenhang mit Entzündungsmediatoren nachgewiesen, was auf eine mögliche Rolle des menschlichen Glomus caroticum bei der Immunsignalisierung von der Peripherie zum Gehirn schließen lässt. Die Modulation eines vom Vagusnerv ausgehenden Entzündungsreflexwegs durch elektrische Stimulation wurde kürzlich erfolgreich zur Behandlung chronischer Entzündungen bei Patienten mit rheumatoider Arthritis eingesetzt.

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 Leistung in der postoperativen Phase verbunden ist.

Mit einem umfassenderen Verständnis der Immun-zu-Hirn-Signalübertragung nach einem chirurgischen Trauma und der Art und Weise, 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 erforscht und möglich werden neurale und humorale Ziele für relevante entzündungshemmende Behandlungen etabliert.

Bei Patienten mit Bauchchirurgie werden wir die entzündliche Peripherie-Gehirn-Kommunikation durch Beschreibung des zeitlichen Zusammenhangs zwischen der Gehirnregulation der peripheren Immunität (d. h. zeitlichen Veränderungen der Vagusnervaktivität, gemessen durch serielle Messungen der Herzfrequenzvariabilität) und wiederholter Blutreaktivität abbilden LPS durch serielle Ex-vivo-LPS-Challenge und gleichzeitige Plasma-/Serum-Biomarker für ZNS-Entzündungen und Hirnverletzungen, um die Auswirkungen von Veränderungen der systemischen Funktion und der Immunfunktion des Gehirns nach einer Operation auf die langfristige kognitive Leistung zu untersuchen.