Il ruolo dei neutrofili e dei glicani di emergenza nei pazienti postoperatori e settici

Complicanze postoperatorie di qualsiasi tipo si verificano in molte delle pazienti sottoposte a chirurgia oncologica ad alto rischio, come la chirurgia per tumori maligni al pancreas, all'esofago o alle ovaie (3, 4). Queste pazienti hanno un rischio di infezione della ferita principalmente a causa della malnutrizione e delle difficili condizioni chirurgiche 6) Una risposta infiammatoria prolungata (overshoot) in alcuni pazienti può portare a insufficienza multiorgano (MOF) (7, 8).

Immunosoppressione postoperatoria Tuttavia, per gestire le azioni proinfiammatorie postoperatorie, i pazienti producono anche citochine antinfiammatorie, principalmente IL-4, IL-10 e IL-1 Ra. Questa è chiamata sindrome da risposta infiammatoria compensatoria (CARS). In caso di complicanze o malnutrizione può invece esserci un overshoot dei meccanismi CARS che porta ad una soppressione della risposta immunitaria (9, 10).

Lo stress chirurgico che provoca uno squilibrio nei sistemi infiammatori consuma i neutrofili circolanti e sollecita il midollo osseo a rilasciare neutrofili immaturi e meno efficienti nel flusso sanguigno, un evento chiamato granulopoesi di emergenza (11, 12).

Sepsi e ARDS La sepsi è una delle principali cause di morte in Svezia e nel mondo ed è caratterizzata da una reazione infiammatoria incontrollata (13). La malattia può colpire tutti, comprese le persone precedentemente sane, e si verifica quando una normale infezione batterica invade il flusso sanguigno e il corpo risponde quindi con una reazione infiammatoria. La disfunzione d'organo acuta nella sepsi colpisce principalmente i sistemi respiratorio e circolatorio (14). La polmonite è la causa sottostante più comune di sepsi e l'insufficienza respiratoria è la disfunzione d'organo più comune nello shock settico (15). La polmonite con shock settico può evolvere in sindrome da distress respiratorio (ARDS) associata a un tasso di mortalità molto elevato, circa il 40% (16-18) Recentemente è stato dimostrato che l'ARDS è associato alla migrazione dei neutrofili negli alveoli polmonari e che tale l'infiltrazione determina una reazione infiammatoria, per la quale i meccanismi fisiopatologici sono mappati in modo incompleto. Una maggiore conoscenza del ruolo dei neutrofili nell'ARDS potrebbe quindi favorire la comprensione di questa complessa sindrome (19, 20). Nella sepsi, la richiesta di una quantità sufficiente di neutrofili circolanti per combattere l'infezione è così alta che le riserve di riserva sono esaurite e la granulopoiesi passa alla modalità di emergenza. Ciò si traduce nel rilascio di neutrofili immaturi in circolo, il cosiddetto spostamento a sinistra, utilizzato come indicatore di sepsi. Di conseguenza, i neutrofili circolanti nella sepsi possono essere molto eterogenei, un effetto osservato anche nelle malattie autoimmuni e nel cancro (21). Al momento non esistono strumenti per indagare adeguatamente su queste popolazioni di neutrofili di emergenza da utilizzare per la diagnosi e il follow-up della malattia.

Neutrofili e granulopoesi di emergenza I neutrofili polimorfonucleati costituiscono la popolazione più abbondante di globuli bianchi. Il loro compito principale è fornire una protezione immunitaria innata dell'ospite dall'attacco microbico, migrando verso il sito di infezione, fagocitando i microbi mediante fagocitosi e uccidendo la preda attraverso l'attacco di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e proteine ​​​​antimicrobiche dei granuli (22 ). In caso di infezione o infiammazione sistemica, ad esempio sepsi o trauma, il midollo osseo entra in uno stato di granulopoiesi di emergenza, intriso di citochine che aumentano la produzione e la sopravvivenza dei neutrofili per un rapido rilascio nel sangue (23-25). Recentemente si sono sviluppate tecniche avanzate che consentono l'isolamento di diversi stadi di sviluppo dei neutrofili allo stato stazionario e di emergenza, e la caratterizzazione di questi è appena iniziata (26). Glicani I glicani (polisaccaridi) attaccati alle proteine ​​e ai lipidi sulla superficie delle cellule immunitarie fungono da ligandi per le proteine ​​leganti i glicani, le lectine. Diversi processi neutrofili sono diretti dalle interazioni glicano-lectina; rotolamento diretto dalla selezione sull'endotelio, segnali inibitori mediati da siglec e attivazione della funzione effettrice da parte delle galectine. Molte delle proteine ​​che finiscono nei granuli intracellulari dei neutrofili sono altamente glicosilate, ma non si sa molto se e come il glicome dei neutrofili si evolve durante il processo di differenziazione "targeting-by-timing" e come questo è influenzato dalla granulopoiesi di emergenza durante infezioni sistemiche e infiammazioni. Qui c'è una chiara lacuna di conoscenza.

Impostazioni, progetti di ricerca, pazienti e metodi Questo progetto è una collaborazione tra l'ospedale universitario Sahlgrenska e l'Università di Göteborg, Göteborg, Svezia.

I pazienti adulti (> 18 anni di età) vengono trovati dalla lista d'attesa chirurgica presso l'ospedale universitario di Sahlgrenska poiché vengono valutati e programmati per un intervento chirurgico per diversi tipi di neoplasie, neoplasie pancreatiche, neoplasie esofagee e neoplasie ovariche. Inoltre, in un secondo studio includeremo pazienti sottoposti a cardiochirurgia, con una macchina cuore-polmone in funzione durante l'intervento. Questi pazienti saranno inclusi anche dalla lista d'attesa chirurgica.

I pazienti in shock settico saranno inclusi dai turni giornalieri presso l'unità di terapia intensiva centrale dell'ospedale universitario Sahlgrenska. Lo shock settico è definito dai criteri della campagna Surviving sepsis o sepsis III. Poiché solo il 30% circa dei pazienti a cui viene diagnosticato uno shock settico ha un'emocoltura positiva, includeremo entrambi i pazienti con o senza un'emocoltura positiva. Dopo aver ottenuto il consenso informato, i pazienti lasceranno campioni di sangue venoso 3-5 volte durante il loro ricovero. La logica di ciò era che non siamo del tutto sicuri di quando i pazienti possono o meno entrare nella fase della granulopoesi di emergenza, ma sulla base dei risultati di studi precedenti e per ottenere una ragionevole fattibilità del protocollo di studio con il minor numero possibile di dati mancanti, questi tre occasioni di campionamento sembravano un ragionevole compromesso.

Significato clinico La caratterizzazione di base del glicome e del glicoproteoma nei granuli di neutrofili fornirà approfondimenti e sarà correlata con lo stato del glicoconiugato nelle popolazioni di precursori cellulari che possono essere rilasciati prematuramente dal midollo osseo in caso di granulopoiesi di emergenza indotta dalla malattia, come sepsi, grave infiammazione asettica (trauma), malattie autoimmuni e cancro. Pertanto, i nostri studi sui neutrofili del sangue e del midollo osseo, così come i neutrofili di emergenza da pazienti con sepsi e i corrispondenti sistemi modello ci consentiranno non solo di costruire modelli meccanicistici e database di glicani, ma anche di sviluppare nuovi strumenti diagnostici per identificare e monitorare la malattia . Qui, il nostro obiettivo principale è la sepsi e il successivo sviluppo di ARDS. Nell'ARDS i neutrofili migrano negli alveoli dei polmoni e degranulano per uccidere i batteri. Tuttavia, nel processo il tessuto polmonare viene danneggiato e il processo infiammatorio che causa grave ipossiemia e insufficienza respiratoria pericolosa per la vita viene alimentato. Poiché il glicome e il glicoproteoma sembrano svolgere un ruolo nel discriminare tra batteri dannosi e strutture endogene, è importante chiarire se ci sono possibili interazioni che potrebbero essere fatte per controllare questa parte dell'infiammazione distruttiva.