Καθοριστικές ανοσολογικές διαταραχές κατά τη μετάπτωση πολυτραυματία σε βακτηριακή σήψη: πειραματική μελέτη

Abstract

Sepsis develops when well-conserved structures of microorganisms(also known as pathogen-associated molecularpatterns, PAMPs) bind to transmembrane or intracellularreceptors of the innate immune system and particularly toblood monocytes and tissue macrophages. This bindingleads to the release of pro-inflammatory and antiinflammatorycytokines which induce clinical sepsis. Themost widely studied PAMP is endotoxin (lipopolysaccharide,LPS) of the cell wall of Gram-negative bacteria whichbinds to the transmembrane Toll-like receptor (TLR-4) onmonocytes and macrophages. Exposure to bacterial LPScauses monocytes and macrophages to become tolerantshowing decreased cytokine production upon LPS reexposure. Multiple traumas are a major cause of death of patientshospitalized in Intensive Care Units (ICU). Patients usuallypresent with systemic inflammatory response of nonbacterialetiology at their initial admission to the ICU. Patientssurviving this post-traumatic response often developsepsis as a consequence of bacterial superinfection. Theinitial post-traumatic systemic inflammatory response iscaused by the stimulation of leukocytes to release inflammatorymediators during binding of endogenous ligandsreleased after injury to the TLRs. Examples of such componentsare uric acid, mitochondrial DNA and non-histone nuclearproteins known as “alarmins” or danger-associatedmolecular patterns (DAMPs). In analogy to the phenomenon of tolerance to bacterialLPS, it would be expected that the innate immune cells ofthe trauma patients manifest tolerance to alarmins andconsequently would release less cytokines after reexposureto bacterial PAMPs. If this hypothesis holdstrue, patients bearing multiple traumas when theydevelop severe sepsis may have a relatively betterprognosis compared to patients without prior multipletraumas as the predisposing factor for severe sepsis. Onthe other hand, long-term depression of immune responsesafter multiple traumas could also be associatedwith increased susceptibility to opportunistic infections.This study attempts to investigate the impact of multipletraumas on the outcome of sepsis using a two-stepapproach. At the first step, the impact of previous multipletraumas on sepsis outcome is explored after analysisof a large scale database. At the second step an animalmodel is studied to analyze the mechanism of modulationof the innate immune responses by preceding multipletraumas.

To σηπτικό σύνδρομο προκαλείται όταν εξελικτικά σταθερές δομές των μικροοργανισμών (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) συνδέονται σε διαμεμβρανικούς ή ενδοκυττάριους υποδοχείς των κυττάρων της μη ειδικής ανοσίας και ιδιαίτερα των μονοκυττάρων του αίματος και των ιστικών μακροφάγων. Η σύνδεση απολήγει στην απελευθέρωση φλεγμονωδών και αντιφλεγμονωδών κυτταροκινών οι οποίες επάγουν την κλινική εικόνα της σήψης. Η πιο καλά μελετημένη PAMP είναι η ενδοτοξίνη (LPS) του κυτταρικού τοιχώματος των Gram-αρνητικών βακτηρίων η οποία συνδέεται με τον διαμεμβρανικό υποδοχέα τύπου Toll (TLR-4) των μονοκυττάρων και μακροφάγων. Σήμερα είναι γνωστό ότι σε συνέχεια στην έκθεση στη βακτηριακή LPS τα μονοκύτταρα και μακροφάγα εισέρχονται σε μία κατάσταση ανοχής κατά την οποία αν εκτεθούν εκ νέου σε LPS αδυνατούν να παράγουν ικανή ποσότητα φλεγμονωδών κυτταροκινών. Το πολλαπλό τρύμα αποτελεί ένα από τα συχνότερα αίτια θανάτου ασθενών που νοσηλεύονται σε Μονάδες Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ). Οι ασθενείς αυτοί εκδηλώνουν συνήθως κατά την αρχική εισαγωγή τους στη ΜΕΘ σύνδρομο συστηματικής φλεγμονώδους αντίδρασης (SIRS) μη βακτηριακής αιτιολογίας. Οι ασθενείς που επιβιώνουν από το μετα-τραυματικό SIRS αναπτύσσουν συχνά σοβαρή σήψη ως συνέπεια βακτηριακής επιλοίμωξης. Η εκδήλωση του αρχικού μετα-τραυματικού SIRS οφείλεται σε σύνδεση ενδοκυτταρίων συστατικών του ανθρωπίνου σώματος που απελευθερώνονται μετά τον τραυματισμό με τους υποδοχείς τύπου Toll. Παραδείγματα τέτοιων συστατικών είναι το ουρικό οξύ, το μιτοχονδιακό DNA και μη ιστονικές πυρηνικές πρωτεϊνες τα οποία είναι γνωστά σαν «αλαρμίνες».Σε αναλογία με το φαινόμενο της ανοχής στη βακτηριακή LPS θα ήταν αναμενόμενο τα κύτταρα της μη ειδικής ανοσίας των πολυτραυματιών να εκδηλώνουν ανοχή στις αλαρμίνες οπότε όταν εκτεθούν εκ νέου σε βακτηριακά PAMPs να μην απελευθερώνουν ικανό φορτίο κυτταροκινών. Αν ισχύει αυτό, θα πρέπει οι πολυτραυματίες όταν εισέρχονται σε σοβαρή σήψη να εμφανίζουν ευνοϊκότερη πρόγνωση συγκριτικά με τους ασθενείς που εισέρχοναι σε σοβαρή σήψη χωρίς να έχουν προηγηθεί πολλαπλοί τρυματισμοί. Η παρούσα μελέτη επιχειρεί να αποδείξει την ισχύ αυτής της υπόθεσης μέσα από μελέτες τόσο σε ζωϊκά πρότυπα όσο και σε πολυτραυματίες ασθενείς.