La reattività dei globuli bianchi a seguito di un trauma chirurgico e meccanismi di regolamentazione associati.

Il trauma chirurgico provoca il rilascio di modelli molecolari associati al danno (DAMP) e altri allarmi (ad es. HMGB-1) che prendono di mira i recettori sulle cellule locali del sistema immunitario innato, come i macrofagi. Questa risposta cellulare al trauma è seguita da un rapido rilascio di una serie di mediatori infiammatori (ad es. TNFα, IL-1B, IL-6, IL-8, IL-10) essendo dipendenti dall'attivazione intracellulare del fattore nucleare NF-kB. Fino a poco tempo fa si credeva che il cervello fosse protetto da questa cascata di mediatori dell'infiammazione principalmente grazie ad una barriera emato-encefalica (BBB) ​​intatta. Tuttavia, vi è ora un crescente numero di prove che il deterioramento a lungo termine delle funzioni cerebrali è associato all’attivazione indotta dal trauma del sistema immunitario innato del cervello con conseguente compromissione dei processi cognitivi superiori e rischio di successiva demenza permanente. Tuttavia, il legame tra infiammazione sistemica e deterioramento cognitivo non è completamente compreso.

Studi recenti hanno mappato la segnalazione dalla periferia al cervello dopo un trauma chirurgico e l'impatto di un trauma chirurgico maggiore sul cervello umano mediante imaging PET seriale. In una serie di pazienti chirurgici, sono stati dimostrati cambiamenti profondi e bifasici nell'attività immunitaria cerebrale dopo l'intervento chirurgico dopo un intervento chirurgico addominale maggiore con segni di depressione precoce seguiti da un aumento dell'attività immunitaria a 3 mesi dall'intervento. Questi cambiamenti bifasici nell’immunità cerebrale sembrano essere allineati con cambiamenti simultanei nella reattività immunitaria del sangue intero all’LPS, suggerendo uno stretto legame tra cervello e sistema immunitario periferico nella regolazione dell’infiammazione acuta e delle risposte immunitarie. Il lavoro preclinico su modelli animali chirurgici indica l'interruzione della BBB con migrazione di macrofagi periferici nel cervello come un percorso di potenziale importanza. L'evidenza da un modello di chirurgia ortopedica nei topi di attività neuroimmune alterata dell'ippocampo indotta da trauma solleva ulteriormente la questione se i marcatori periferici di neurodegenerazione (S100b, neurofilamento leggero NFL, ptau, beta-amiloide) siano associati al POCD.

Il ruolo immunoregolatore del cervello attraverso la via del riflesso antinfiammatorio colinergico (mediato dal nervo vagale) è stato identificato come potenziale bersaglio per strategie di trattamento immunomodulatore nell’infiammazione sistemica. Abbiamo inoltre dimostrato un distinto rilascio di mediatori dell'infiammazione del corpo carotideo umano durante l'ipossia e un'espressione genetica correlata ai mediatori dell'infiammazione, suggerendo un potenziale ruolo del corpo carotideo umano nella segnalazione immunitaria dalla periferia al cervello. La modulazione di una via riflessa infiammatoria derivata dal nervo vago mediante stimolazione elettrica è stata recentemente applicata con successo nel trattamento dell'infiammazione cronica in pazienti con artrite reumatoide.

L'ipotesi è che l'attività del nervo vago moduli l'infiammazione sistemica nei pazienti dopo un intervento chirurgico maggiore e che questa modulazione sia associata alla performance cognitiva nel periodo postoperatorio.

Con una comprensione più completa della segnalazione immuno-cerebrale dopo un trauma chirurgico e di come questo modello di risposta infiammatoria bifasica è regolato da componenti cellulari e neuronali, è possibile esplorare l’impatto della modulazione immunitaria sui processi chiave alla base della disfunzione cerebrale indotta dall’intervento chirurgico, e possibili Stabiliti bersagli neurali e umorali per trattamenti antinfiammatori rilevanti.

Nei pazienti sottoposti a chirurgia addominale mapperemo la comunicazione infiammatoria periferia-cervello mediante la descrizione dell'associazione temporale tra la regolazione cerebrale dell'immunità periferica (cioè, cambiamenti temporali nell'attività del nervo vago misurati mediante misurazioni seriali della variabilità della frequenza cardiaca), reattività ripetuta del sangue a LPS mediante test seriale ex vivo LPS e biomarcatori simultanei di infiammazione e danno cerebrale del sistema nervoso centrale trasmessi dal plasma/siero per esplorare l'impatto dei cambiamenti nella funzione immunitaria sistemica e cerebrale dopo l'intervento chirurgico sulle prestazioni cognitive a lungo termine.