T-Zellaktivierung nach Operationstrauma

In dieser Pilotstudie wurde der Einfluss eines elektiven chirurgischen Eingriffes auf das Immunsystem untersucht. Eingeschlossen waren 12 Patienten, die einen endoprothetischen Ersatz eines Hüftgelenkes erhielten. Um eine aus dem chirurgischen Eingriff resultierende Infektion auszuschließen, wurden Temperatur, Herzfrequenz und Blutdruck als klinische Parameter präoperativ sowie vom ersten bis zum sechsten Tag postoperativ bestimmt. Für die immunologischen Untersuchungen wurden den Patienten präoperativ sowie am ersten, dritten, sechsten und achten Tag postoperativ Blut entnommen. Die Anteile von Monozyten, Granulozyten und Lymphozyten wurde im Durchflusszytometer bestimmt. Zur Charakterisierung des Aktivierungsstatus wurde der Phänotyp der T-Zellen (CTLA-4 [CD152], CD25 und HLA-DR) immunzytochemisch analysiert. Die Funktionsfähigkeit der T-Zellen wurde in Proliferationsassays überprüft. Im Rahmen des hier beschriebenen chirurgischen Traumas wurde bei keinem der Patienten eine Infektion mit den erhobenen klinischen Parametern festgestellt. Im peripheren Blut wurden eine Expansion von Granulozyten- und Monozytenpopulationen sowie eine Reduktion der peripheren Lymphozyten respektive der T-Zellen festgestellt. Daraus resultierte aber keine Balanceverschiebung der T-Zellsubpopulationen. Die Expression der Aktivierungsmarker CD25 (früh) und HLA-DR (spät) auf T-Zellen veränderten sich über den gesamten Beobachtungszeitraum nicht signifikant. CD25 zeigte lediglich einen ansteigenden Trend am dritten Tag postoperativ. Im Gegensatz dazu wurde das funktionell inhibitorische Molekül CTLA-4 postoperativ vermehrt detektiert. Die Expression erreichte am sechsten Tag ihr Maximum mit 3,03% gegenüber 0,9% Basisexpression präoperativ. Im Gegensatz dazu waren bereits einen Tag nach dem Eingriff signifikant niedrigere Level an HLA-DR Moleküle auf Monozyten detektierbar. Über den tatsächlichen Aktivierungszustand der verschiedenen T-Zellpopulationen kann abschließend nur spekuliert werden. Die erhöhte CTLA-4 Expression könnte ein Indikator dafür sein, dass dieses inhibitorische Molekül ein sensitiverer Aktivierungsmarker als CD25 oder HLA-DR auf T-Zellen ist. Andererseits lässt sich nicht ausschließen, dass der höhere Anteil CTLA-4+ T-Lymphozyten auf einen Anstieg von regulatorischen T-Zellen im Blut, zum Beispiel durch Gewebsumverteilungen oder Proliferation, zurückzuführen ist. Dafür sprechen auch die durchgeführten Proliferationstest. In diesen konnte am dritten Tag postoperativ eine Verringerung der T-Zellproliferation festgestellt werden. Sie war unabhängig von den Eigenschaften des Stimulanz (Antigen-, APC- oder Kostimulation-abhängig). Es konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig geklärt werden, ob diese reduzierte Expansion auf der verringerten T-Zellzahl basierte oder ob es sich um eine aktive Immunsuppression handelte. Zusammenfassend sprechen diese Ergebnisse für einen geringfügigen Einfluss des chirurgischen Eingriffes auf das Immunsystem. Die genauen Mechanismen konnten in der vorliegenden Arbeit nicht eindeutig geklärt werden. Allerdings deuten die Ergebnisse aus den Funktionstests darauf hin, dass die T-Zellen schwerfälliger auf Antigene jeglicher Art reagieren. Dies könnte zu einem erhöhten Infektionsrisiko nach Operationen beitragen.In this pilot study the influence of elective surgery on the immune system was investigated. 12 patients with a total hip replacement operation were included. To exclude patients with a post-surgical infection, the clinical parameters body temperature, heart frequency and blood pressure were determined on the pre-operative day and the days one to six post-operative. For the immunological investigations blood was sampled on the pre-operative day and the days one, three, six and eight post-operative. The number of monocytes, granulocytes and lymphocytes were determined by flow cytometry. To characterize the activation status of T-cells, the T-cell-phenotype (CTLA-4 [CD152], CD25 and HLA-DR) was analysed by immune histochemistry. Proliferation-assays were used to investigate T-cell function. We could not observe an infection after surgical trauma in the patients based on the used clinical parameters. In the peripheral blood samples we detected an expansion of granulocyte and monocyte population as well as a decrease in the population of lymphocytes respectively T-cells. However, a shift in the T-cell-subpopulations was not detectable. The expression of the surface activation markers CD25 (early) and HLA-DR (late) on T-cell-surface did not change significantly during the observation course. CD25 expression increased slightly on the third day post-operative. In contrast to this, the inhibitory molecule CTLA-4 was strongly enhanced during the post-operative course. The Expression reached a maximum with 3,03% on day six compared with 0,9% on the pre-operative day. In contrast, HLA-DR on monocytes significantly decreased on the first day post-operative already. The exact activation status of T-cells remains to be clarfied. On the one hand, the increased CTLA-4 expression could indicate, that this molecule is a more sensitive marker for activation than CD25 or HLA-DR on T-cell-surface. On the other hand, we can not exclude that the higher number of CTLA-4+ T-cells in peripheral blood is due to an increased recruitment of regulatory T-cells, caused by a tissue redistribution or proliferation. This is an agreement with the results of the proliferation assays. A decreased T-cell-proliferation was detectable on the third day post-operative, independently of whether the mitogen was depend upon the kind of antigen, APC´s or co-stimulation. Whether the reduced response was based on the decreased T-cell number or active immuno suppression needs more investigation. In conclusion, these results show a marginal influence of a surgical trauma on the immune system. The exact mechanisms could not be clarified in this study. However, the functional analyses of T-cells point at a general restriction of the T-cell response to antigens. This could contribute to an increasing risk of infection after surgery