Pooperacyjne zapalenie ogólnoustrojowe i interakcje neuroimmunologiczne (POSINI)

Uraz chirurgiczny powoduje uwolnienie wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniem (DAMP) i innych alarmów (np. pole grupowe o wysokiej ruchliwości (HMGB-1)) ukierunkowane na receptory na lokalnych komórkach wrodzonego układu odpornościowego, takich jak makrofagi. Po tej komórkowej odpowiedzi na uraz następuje szybkie uwolnienie szeregu mediatorów stanu zapalnego (np. czynnik martwicy nowotworu alfa (TNFα), interleukina (IL)-1B, IL-6, IL-8, IL-10) zależne od wewnątrzkomórkowej aktywacji czynnika jądrowego, czynnika jądrowego kappa beta (NF-kB). Do niedawna uważano, że mózg jest chroniony przed tą kaskadą mediatorów stanu zapalnego przede wszystkim dzięki nienaruszonej barierze krew-mózg (BBB). Jednak obecnie istnieje coraz więcej dowodów na to, że długotrwałe upośledzenie funkcji mózgu jest związane z wywołaną urazem aktywacją wrodzonego układu odpornościowego mózgu z późniejszym upośledzeniem wyższych procesów poznawczych i ryzykiem późniejszej trwałej demencji. Jednak związek między ogólnoustrojowym stanem zapalnym a zaburzeniami funkcji poznawczych nie jest w pełni zrozumiały.

Niedawne badanie zmapowało sygnalizację peryferyjną do mózgu po urazie chirurgicznym i wpływ poważnego urazu chirurgicznego na ludzki mózg za pomocą seryjnego obrazowania pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). W serii pacjentów chirurgicznych wykazano głębokie i dwufazowe zmiany w aktywności immunologicznej mózgu po operacji po dużej operacji brzusznej z objawami wczesnej depresji, po której nastąpiła zwiększona aktywność immunologiczna w 3 miesiące po operacji. Te dwufazowe zmiany w odporności mózgu wydają się być zgodne z równoczesnymi zmianami w reaktywności immunologicznej pełnej krwi na polisacharyd lipidowy (LPS), co sugeruje ścisły związek między mózgiem a obwodowym układem odpornościowym w regulacji ostrego stanu zapalnego i odpowiedzi immunologicznej. Prace przedkliniczne na chirurgicznych modelach zwierzęcych wskazują na przerwanie BBB wraz z migracją makrofagów obwodowych do mózgu jako ścieżkę o potencjalnym znaczeniu. Dowody z modelu chirurgii ortopedycznej na myszach dotyczące zmienionej neuro-immunologicznej aktywności hipokampa wywołanej urazem dodatkowo nasuwają pytanie, czy obwodowe markery neurodegeneracji S100b, światło neurofilamentu (NFL), ptau, beta-amyloid) są związane z pooperacyjną dysfunkcją poznawczą (POCD) .

Immunoregulacyjna rola mózgu poprzez cholinergiczny szlak odruchów przeciwzapalnych (za pośrednictwem nerwu błędnego) została zidentyfikowana jako potencjalny cel dla immunomodulujących strategii leczenia ogólnoustrojowego zapalenia. Ponadto wykazaliśmy wyraźne uwalnianie mediatorów zapalnych w ludzkim ciele szyjnym przy niedotlenieniu i ekspresji genów związanych z mediatorami zapalnymi, co sugeruje potencjalną rolę ludzkiego ciała szyjnego w sygnalizacji immunologicznej z obwodu do mózgu. Modulacja szlaku odruchu zapalnego pochodzącego z nerwu błędnego poprzez stymulację elektryczną została ostatnio z powodzeniem zastosowana w leczeniu przewlekłego stanu zapalnego u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów.

Hipotezą jest to, że aktywność nerwu błędnego moduluje ogólnoustrojowy stan zapalny u pacjentów po dużych operacjach i że ta modulacja jest związana z funkcjami poznawczymi w okresie pooperacyjnym.

Dzięki bardziej wszechstronnemu zrozumieniu sygnalizacji immunologicznej do mózgu po urazie chirurgicznym oraz tego, w jaki sposób ten dwufazowy wzorzec odpowiedzi zapalnej jest regulowany przez komponenty komórkowe i neuronalne, można zbadać wpływ modulacji immunologicznej na kluczowe procesy leżące u podstaw dysfunkcji mózgu wywołanej operacją i możliwe ustalone neuronalne i humoralne cele dla odpowiednich terapii przeciwzapalnych.