Rollen til nødnøytrofiler og glykaner hos postoperative og septiske pasienter

Postoperative komplikasjoner av noe slag forekommer hos mange av pasientene som gjennomgår kreftoperasjoner med høy risiko som kirurgi for kreft i bukspyttkjertelen, spiserøret eller eggstokkene (3, 4) Disse pasientene har en risiko for sårinfeksjon hovedsakelig på grunn av underernæring og utfordrende kirurgiske tilstander (5, 6) En forlenget inflammatorisk respons (overshoot) hos noen pasienter kan føre til multippel organsvikt (MOF) (7, 8).

Postoperativ immunsuppresjon For å håndtere de postoperative proinflammatoriske handlingene produserer imidlertid pasienter også antiinflammatoriske cytokiner, hovedsakelig IL-4, IL-10 og IL-1 Ra. Dette kalles kompensatorisk inflammatorisk responssyndrom (CARS). I tilfeller av komplikasjoner eller underernæring kan det i stedet foregå et overskridelse av CARS-mekanismene som fører til en suppresjon av immunresponsen (9, 10).

Det kirurgiske stresset som resulterer i en ubalanse i de inflammatoriske systemene forbruker de sirkulerende nøytrofilene og stresser benmargen til å frigjøre umodne, mindre effektive nøytrofiler i blodet, en hendelse som kalles nødgranulopoese (11, 12).

Sepsis og ARDS Sepsis er en av de ledende dødsårsakene i Sverige og globalt, og er preget av en ukontrollert inflammatorisk reaksjon (13). Sykdommen kan ramme alle, inkludert tidligere friske mennesker, og oppstår når en normal bakteriell infeksjon invaderer blodbanen og kroppen da reagerer med en betennelsesreaksjon. Akutt organdysfunksjon ved sepsis påvirker først og fremst luftveier og sirkulasjonssystemer (14). Lungebetennelse er den vanligste underliggende årsaken til sepsis og respiratorisk insuffisiens er den vanligste organdysfunksjonen ved septisk sjokk (15). Lungebetennelse med septisk sjokk kan utvikle seg til respiratory distress syndrome (ARDS) assosiert med en svært høy dødelighet, rundt 40 % (16-18) Nylig har ARDS vist seg å være assosiert med migrasjon av nøytrofiler, inn i lungealveolene, og at slike infiltrasjon driver en betennelsesreaksjon, hvor de patofysiologiske mekanismene er ufullstendig kartlagt. Økt kunnskap om den nøytrofile rollen i ARDS kan dermed være til nytte for forståelsen av dette komplekse syndromet (19, 20). Ved sepsis er etterspørselen etter nok sirkulerende nøytrofiler til å bekjempe infeksjonen så høy at reservebassengene er oppbrukt og granulopoiesen går over til nødmodus. Dette resulterer i frigjøring av umodne nøytrofiler i sirkulasjonen, den såkalte venstreforskyvningen, brukt som en indikator på sepsis. Som et resultat kan sirkulerende nøytrofiler ved sepsis være svært heterogene, en effekt som også sees ved autoimmune sykdommer og kreft (21). Det er foreløpig ingen verktøy for å undersøke disse nødnøytrofile populasjonene for å bruke for diagnose og sykdomsoppfølging.

Nøytrofiler og nødgranulopoese Polymorfonukleære nøytrofiler utgjør den mest tallrike populasjonen av hvite blodlegemer. Deres hovedoppgave er å gi medfødt immunbeskyttelse av verten mot mikrobielt angrep, migrere til infeksjonsstedet, oppsluke mikrobene ved fagocytose og drepe byttet gjennom angrep av reaktive oksygenarter (ROS) og antimikrobielle granulatproteiner (22 ). Ved systemisk infeksjon eller betennelse, for eksempel sepsis eller traumer, går benmargen inn i en nødtilstand granulopoiesis, gjennomvåt av cytokiner som øker produksjonen og overlevelsen av nøytrofiler for rask levering til blodet (23-25). Nylig har avanserte teknikker utviklet seg som muliggjør isolering av ulike utviklingsstadier av steady-state og nødnøytrofiler, og karakterisering av disse har nettopp begynt (26). Glykaner Glykaner (polysakkarider) festet til proteiner og lipider på overflatene på immunceller fungerer som ligander for glykanbindende proteiner, lektiner. Flere nøytrofile prosesser styres av glykan-lektin-interaksjoner; selektin-rettet rulling på endotelet, siglec-medierte hemmende signaler og aktivering av effektorfunksjon av galektiner. Mange av proteinene som ender opp i nøytrofile intracellulære granuler er svært glykosylerte, men det er ikke mye kjent om og hvordan det nøytrofile glykomet utvikler seg under "targeting-by-timing"-prosessen med differensiering og hvordan dette påvirkes av nødgranulopoiesis under systemisk infeksjon og betennelse. Her er det et tydelig kunnskapshull.

Innstillinger, forskningsdesign, pasienter og metoder Dette prosjektet er et samarbeid mellom Sahlgrenska universitetssykehuset og Göteborgs universitet, Göteborg, Sverige.

Voksne pasienter (>18 år) blir funnet fra kirurgisk venteliste ved Sahlgrenska universitetssykehuset ettersom de blir vurdert og planlagt for kirurgi for ulike typer maligniteter, bukspyttkjertelmalignitet, esophageal malignitet og ovarie malignitet. Videre vil vi i en andre studie inkludere pasienter som gjennomgår hjertekirurgi, med en hjertelungemaskin i drift under operasjonen. Disse pasientene vil også stå på kirurgisk venteliste.

Pasienter i septisk sjokk vil bli inkludert fra daglige runder ved sentral intensivavdeling ved Sahlgrenska universitetssykehuset. Septisk sjokk er definert av kriterier fra Surviving sepsis-kampanje eller sepsis III. Siden bare rundt 30 % av pasientene som er diagnostisert med septisk sjokk har en positiv blodkultur, vil vi inkludere både pasienter med eller uten positiv blodkultur. Etter å ha innhentet informert samtykke vil pasienter forlate venøse blodprøver 3-5 ganger under innleggelsen. Begrunnelsen for dette var at vi ikke er helt sikre på når pasienter kan eller ikke kan komme inn i stadiet av akutt granulopoese, men basert på resultater fra tidligere studier, og for å oppnå rimelig gjennomførbarhet av studieprotokollen med så lite manglende data som mulig. tre prøvetakingsanledninger virket som et rimelig kompromiss.

Klinisk betydning Den grunnleggende karakteriseringen av glykom og glykoproteom i nøytrofile granuler vil gi innsikt i, og være korrelert med, glykokonjugatstatusen i celleforløperpopulasjonene som kan frigjøres for tidlig fra benmargen ved nødgranulopoiesis indusert av sykdom, som sepsis, alvorlig aseptisk betennelse (traume), autoimmun sykdom og kreft. Derfor vil våre studier av nøytrofiler fra blod og benmarg, samt nødnøytrofiler fra pasienter med sepsis og tilsvarende modellsystemer gjøre oss i stand til ikke bare å bygge mekanistiske modeller og glykandatabaser, men også å utvikle nye diagnostiske verktøy for å identifisere og overvåke sykdom. . Her er vårt primære fokus sepsis og den påfølgende utviklingen av ARDS. I ARDS migrerer nøytrofiler inn i alveolene i lungene og degranulerer for å drepe bakterier. Imidlertid blir lungevev skadet i prosessen og den inflammatoriske prosessen som forårsaker alvorlig hypoksemi og livstruende respirasjonssvikt blir drevet på. Siden glykomet og glykoproteomet ser ut til å spille en rolle i å skille mellom skadelige bakterier og endogene strukturer, er det viktig å avklare om det er mulige interaksjoner som kan gjøres for å kontrollere denne delen av den destruktive betennelsen.