Γονιδιακή έκφραση και μελέτη παραγόντων που επηρεάζουν την πλαστικότητα των ανθρώπινων Τ βοηθητικών λεμφοκυττάρων σε μεταγγιζόμενους ασθενείς

Abstract

Introduction: ABT during and following surgery has been widely associated with immunosuppression and nosocomial infections. To investigate whether ABT exerts specific immunomodulatory effects, we studied a cohort of patients that underwent scheduled joint replacement surgery and had no underlying pathologies.Materials and methods: Peripheral blood samples (PBS) were drawn from 89 patients, of which 54 received ABT (TP) and 35 did not (NT), before surgery (BS), and after surgery (AS) on days 0-7, 1 and >3 months. PB cells were phenotyped. The activities of Tregs and T effector (Teff) cells were tested. PB cytokine and TNF-RI/II concentrations were measured. Post-operative complications were recorded for all patients. Results: In TP, CD3+CD4+HLA-DR+ cells increased significantly on d0 and CD4+CD25high/+CD127low/- and CD4+CD25+Foxp3+ cells between d1-d7, to achieve BS levels >3 months. Tregs and Teffs from all patients were functional, but TP Tregs were significantly more efficient, i.e fewer were required to inhibit Teff proliferation. IL-6 and TNF-RI/II levels increased significantly on d0 and decreased by d7; inversely, TGF-β1 levels fell on d0 and increased by d7. In NT, no differences in cells or cytokine/TNF-RI/II levels were observed BS and AS. Significantly higher rates of post-operative complications were observed in TP (57.4%, 25.53% infections) vs NT (21.88%, 0% infections). Conclusion: ABT causes immunomodulation. ABT results in immediate Teff cell activation and elevated levels of IL-6 and TNF-RI/II, followed by Treg activation and TGF-β1 secretion that peak on d7. Homeostasis is reached 3 months post-ABT. ABT results in higher incidence of post-operative complications including infections.

Εισαγωγή: Ο πληθυσμός των CD4+ Τ κυττάρων είναι υπεύθυνος για την οργάνωση και ισορροπία του ανοσοποιητικού συστήματος και την αντιμετώπιση ειδικά έναντι σε κάθε αντιγόνο. Αυτό επιτυγχάνεται λόγω της πλαστικότητας των CD4+ κυττάρων μέσα (διαφοροποιούνται τα ρυθμιστικά Τ κύτταρα-Tregs) και κατά την έξοδό τους (παρθενικά CD4+ Τ κύτταρα) από τον θύμο καθώς και τα ερεθίσματα που δέχονται στο μικροπεριβάλλον τους κυρίως από αντιγόνα και κυτταροκίνες. Με τις αλλογενείς μεταγγίσεις αίματος (ABT) τεράστιος αριθμός αντιγόνων εισέρχεται στο σώμα του λήπτη και τον τροποποιεί με μηχανισμό ο οποίος δεν είναι πλήρως κατανοητός μέχρι σήμερα.Σκοπός της εργασίας: Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκαν ο τρόπος και οι παράγοντες που επηρεάζουν την πλαστικότητα των CD4+ Τ κυττάρων υπό την επίδραση της μετάγγισης σε ασθενείς που είχαν υποβληθεί σε προγραμματισμένο χειρουργείο αρθροπλαστικής γόνατος ή ισχίου χωρίς άλλες ανοσοτροποποιητικές νόσους. Η διάκριση των ασθενών έγινε με βάση αν έλαβαν μετάγγιση (54 ασθενείς-group1) ή όχι (35 ασθενείς- group2).Ασθενείς, υλικά και μέθοδοι: Ηπαρινισμένα δείγματα ολικού αίματος από 89 ασθενείς συλλέχτηκαν πριν το χειρουργείο (BS) και αμέσως μετά το χειρουργείο μέχρι την πρώτη εβδομάδα (days 0-7) ή μέχρι το εξιτήριο, ένα μήνα μετά το χειρουργείο (1month) και κατά τον επανέλεγχο των ασθενών (>3months). Σε απομονωμένα PBMC’s ασθενών προσδιορίστηκε η μεταβολή των CD4+CD25high/+Foxp3+ (nTreg), CD4+CD25+CD127low/- (iTreg) και άλλων CD3+ πληθυσμών με την μέθοδο FACS και στο πλάσμα των ασθενών προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις των κυτταροκινών IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, TNF-α, IFN-γ με την μέθοδο Cytometric Bead Array (CBA) και των υποδοχέων TNF-RI(p55/p60), TNF-RII(p75/p80), TGF-β1 και TGF-β2 την μέθοδο της ELISA. Επίσης πραγματοποιήθηκαν πειράματα λειτουργικότητας των Tregs σε δείγματα μεταγγισμένων και μη μεταγγισμένων ασθενών, μέσα στην πρώτη μετεγχειρητική εβδομάδα. Σε αυτά καλλιεργήθηκαν απομονωμένα Tregs και Teff από τον ίδιο ασθενή για 72 ώρες σε διάφορους λόγους παρουσία PHA και CFSE. Και τέλος, έγινε συσχέτιση της μετάγγισης με την σοβαρότητα των μετεγχειρητικών επιπλοκών και την παραμονή των ασθενών στο νοσοκομείο. Αποτελέσματα: Από τα παραπάνω πειράματα παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση των CD4+CD25high/+Foxp3+ και CD4+CD25+CD127low/- μέχρι την πρώτη μετεγχειρητική εβδομάδα στους μεταγγισμένους αλλά όχι στους μη-μεταγγισμένους ασθενείς. Τα πειράματα λειτουργικότητας απέδειξαν ότι τα Tregs μεταγγισμένων και μη μεταγγισμένων ασθενών είναι λειτουργικά και ικανά να προκαλούν αναστολή του πολλαπλασιασμού των Teff, ωστόσο, τα Tregs των μεταγγισμένων ασθενών μπορούσαν να καταστέλλουν ισχυρότερα και παρουσία μεγαλύτερου αριθμού Teff στην καλλιέργεια. Από τις κυτταροκίνες που ανιχνεύτηκαν στο πλάσμα των ασθενών η IL-6, και οι υποδοχείς TNF-RI(p55/p60) και TNF-RII(p75/p80) εμφάνισαν σημαντική αύξηση ενώ σημαντική μείωση εμφάνισε ο TGF-β1 και ιδιαίτερο ρόλο φαίνεται να παίζουν οι IL-2 και TGF-β2. Παρατεταμένη νοσηλεία καθώς και αυξημένες και πιο σοβαρές μετεγχειρητικές επιπλοκές φαίνεται να εμφανίζουν οι μεταγγισμένοι ασθενείς συγκριτικά με τους μη-μεταγγισμένους.Συμπεράσματα: Οι ασθενείς που δέχονται μετάγγιση κατά την διάρκεια του χειρουργείου είναι ανοσοκατεσταλμένοι για τις πρώτες μέρες μετά την μετάγγιση και αυτό οφείλεται στον αυξημένο αριθμό των ρυθμιστικών τους κυττάρων και την επαγωγή των προφλεγμονωδών αποκρίσεων, έτσι οι ασθενείς αναπτύσσουν Th1 απόκριση και πολλαπλασιασμό των Tregs τα οποία καταστέλλουν τον πολλαπλασιασμό των Teff ισχυρότερα. Έτσι σταδιακά, τα Tregs καταστέλλουν τις προφλεγμονώδης αποκρίσεις μέχρι να επανέλθει η ισορροπία των ληπτών μετά την εγχείρηση. Ωστόσο, η ανοσοκαταστολή οφειλόμενη στην μετάγγιση που παρατηρείται τις πρώτες μέρες, οδηγεί τους ασθενείς σε παρατεταμένη νοσηλεία και αυξημένες μετεγχειρητικές επιπλοκές.