Rollen av akutneutrofiler och glykaner hos postoperativa och septiska patienter

Postoperativa komplikationer av något slag förekommer hos många av de patienter som genomgår högriskcancerkirurgi såsom operation för bukspottkörtel-, matstrups- eller äggstocksmaligna (3, 4) Dessa patienter har en risk för sårinfektion främst på grund av undernäring och utmanande kirurgiska tillstånd (5, 6) Ett förlängt inflammatoriskt svar (överskott) hos vissa patienter kan leda till multipel organsvikt (MOF) (7, 8).

Postoperativ immunsuppression Men för att hantera de postoperativa proinflammatoriska effekterna producerar patienter också antiinflammatoriska cytokiner, främst IL-4, IL-10 och IL-1 Ra. Detta kallas kompensatoriskt inflammatoriskt svarssyndrom (CARS). I fall av komplikationer eller undernäring kan det istället bli ett överskridande av CARS-mekanismerna som leder till ett undertryckande av immunsvaret (9, 10).

Den kirurgiska stressen som resulterar i en obalans i de inflammatoriska systemen förbrukar de cirkulerande neutrofilerna och stressar benmärgen för att släppa ut omogna, mindre effektiva neutrofiler i blodomloppet, en händelse som kallas akut granulopoes (11, 12).

Sepsis och ARDS Sepsis är en av de vanligaste dödsorsakerna i Sverige och globalt och kännetecknas av en okontrollerad inflammatorisk reaktion (13). Sjukdomen kan drabba alla, även tidigare friska personer, och uppstår när en normal bakterieinfektion invaderar blodomloppet och kroppen då svarar med en inflammatorisk reaktion. Akut organdysfunktion vid sepsis påverkar främst andnings- och cirkulationssystemen (14). Pneumoni är den vanligaste bakomliggande orsaken till sepsis och andningsinsufficiens är den vanligaste organdysfunktionen vid septisk chock (15). Lunginflammation med septisk chock kan utvecklas till respiratory distress syndrome (ARDS) associerat med en mycket hög dödlighet, runt 40% (16-18) Nyligen har ARDS visat sig vara associerat med migration av neutrofiler, in i lungalveolerna, och att sådana infiltration driver en inflammatorisk reaktion, för vilken de patofysiologiska mekanismerna är ofullständigt kartlagda. Ökad kunskap om neutrofilrollen vid ARDS skulle således kunna gynna förståelsen av detta komplexa syndrom (19, 20). Vid sepsis är efterfrågan på tillräckligt med cirkulerande neutrofiler för att bekämpa infektionen så hög att reservbassänger är uttömda och granulopoiesis växlar till nödläge. Detta resulterar i frisättning av omogna neutrofiler i cirkulationen, det så kallade vänsterskiftet, som används som en indikator på sepsis. Som ett resultat kan cirkulerande neutrofiler vid sepsis vara mycket heterogena, en effekt som även ses vid autoimmuna sjukdomar och cancer (21). Det finns för närvarande inga verktyg för att korrekt undersöka dessa akuta neutrofilpopulationer att använda för diagnos och sjukdomsuppföljning.

Neutrofiler och akut granulopoes Polymorfonukleära neutrofiler utgör den vanligaste populationen av vita blodkroppar. Deras huvudsakliga uppgift är att ge värdens medfödda immunskydd från mikrobiella angrepp, migrera till infektionsplatsen, uppsluka mikroberna genom fagocytos och döda bytet genom attack av reaktiva syrearter (ROS) och antimikrobiella granulatproteiner (22) ). Vid systemisk infektion eller inflammation, t.ex. sepsis eller trauma, går benmärgen in i ett akuttillstånd av granulopoiesis, dränkt i cytokiner som ökar produktionen och överlevnaden av neutrofiler för snabb leverans till blodet (23-25). På senare tid har avancerade tekniker utvecklats som möjliggör isolering av olika utvecklingsstadier av steady-state och nödneutrofiler, och karaktäriseringen av dessa har precis börjat (26). Glykaner Glykaner (polysackarider) fästa till proteiner och lipider på ytorna på immunceller fungerar som ligander för glykanbindande proteiner, lektiner. Flera neutrofila processer styrs av glykan-lektin-interaktioner; selektinriktad rullning på endotelet, siglec-medierade hämmande signaler och aktivering av effektorfunktion av galectiner. Många av proteinerna som hamnar i neutrofila intracellulära granuler är högglykosylerade, men man vet inte mycket om och hur det neutrofila glykomet utvecklas under differentieringsprocessen "targeting-by-timing" och hur detta påverkas av akut granulopoiesis vid systemisk infektion och inflammation. Här finns en tydlig kunskapslucka.

Inställningar, forskningsdesign, patienter och metoder Detta projekt är ett samarbete mellan Sahlgrenska Universitetssjukhuset och Göteborgs universitet, Göteborg.

Vuxna patienter (>18 år) återfinns från kirurgisk väntelista vid Sahlgrenska universitetssjukhuset då de bedöms och schemaläggs för operation för olika typer av maligniteter, bukspottkörtelmalignitet, esofagusmalignitet och ovariemalignitet. Dessutom kommer vi i en andra studie att inkludera patienter som genomgår hjärtkirurgi, med en hjärtlungmaskin i drift under operationen. Dessa patienter kommer också att inkluderas från den kirurgiska väntelistan.

Patienter i septisk chock kommer att inkluderas från dagliga omgångar på centrala intensivvårdsavdelningen på Sahlgrenska universitetssjukhuset. Septisk chock definieras av kriterier från Surviving sepsis-kampanj eller sepsis III. Eftersom endast cirka 30 % av patienterna som får diagnosen septisk chock har en positiv blododling kommer vi att inkludera både patienter med eller utan positiv blododling. Efter att ha erhållit informerat samtycke kommer patienterna att lämna venösa blodprover 3-5 gånger under inläggningen. Skälet till detta var att vi inte är helt säkra på när patienter kan eller inte kan komma in i stadiet av akut granulopoes, men baserat på resultat från tidigare studier, och för att uppnå rimlig genomförbarhet av studieprotokollet med så lite saknade data som möjligt. tre provtagningstillfällen verkade vara en rimlig kompromiss.

Klinisk betydelse Den grundläggande karakteriseringen av glykom och glykoproteom i neutrofila granuler kommer att ge insikter i, och korreleras med, glykokonjugatstatusen i cellprekursorpopulationerna som kan frigöras i förtid från benmärgen vid akut granulopoiesis inducerad av sjukdom, såsom sepsis, svår aseptisk inflammation (trauma), autoimmun sjukdom och cancer. Därför kommer våra studier av neutrofiler från blod och benmärg, såväl som akutneutrofiler från patienter med sepsis och motsvarande modellsystem att göra det möjligt för oss att inte bara bygga mekanistiska modeller och glykandatabaser, utan också att utveckla nya diagnostiska verktyg för att identifiera och övervaka sjukdomar. . Här är vårt primära fokus sepsis och den efterföljande utvecklingen av ARDS. I ARDS migrerar neutrofiler in i alveolerna i lungorna och degranuleras för att döda bakterier. Men i processen skadas lungvävnaden och den inflammatoriska processen som orsakar allvarlig hypoxemi och livshotande andningssvikt drivs på. Eftersom glykomet och glykoproteomet verkar spela en roll för att skilja mellan skadliga bakterier och endogena strukturer är det viktigt att klargöra om det finns några möjliga interaktioner som kan göras för att kontrollera denna del av den destruktiva inflammationen.