Gewebetrauma-induzierte Apoptose von Immun- und Parenchymzellen: Die Rolle der T-Zellen

Abstract

Bei der Behandlung schwer verletzter Patienten sind trotz großer Fortschritte beim initialen Polytrauma−Management posttraumatische Komplikationen wie Infektionen häufig und lebensgefährlich. Das schwere Gewebetrauma führt zu einer akuten Überaktivierung des angeborenen Immunsystems und nachfolgender Immunsuppression, in deren Folge es zu Störungen in den defensiven Funktionen der adaptiven Immunantwort kommt. Obwohl schon einige Mechanismen für die Veränderungen auf zellulärer Ebene beschrieben sind, besteht noch weitgehend Unklarheit über die zeitlichen Abläufe und die molekulare Pathogenese. Im Rahmen des DFG−Schwerpunktprogramms "Immune and metabolic modulation induced by severe tissue trauma" (SPP 1151) beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit dem Focus "Genetic pathogenesis of tissue injury−induced apoptosis of immunocompetent and parenchymal cells". Untersucht wurde hier das Verhalten von T−Lymphozyten. Aus Vollblut wurden T−Zellen isoliert und Messungen an Zellen (Durchflusszytometrie, TUNEL), Protein (Western Blot, Enzym−Assays) und RNA (rt−PCR) durchgeführt. Es wurde bis zu fünf Tage nach dem Unfall nach Veränderungen in der Zellzahl, der Apoptoserate und dem Aktivitätszustand gesucht. Weiterhin wurden Wegpunkte der Induktion von Apoptose untersucht. Bei den Patienten (ISS>20) konnten im Verlauf und im Vergleich zur Kontrollgruppe Veränderungen festgestellt werden. Es waren weniger Lymphozyten im Pool der zirkulierenden Leukozyten und weniger T-Lymphozyten im Pool der Lymphozyten vorhanden, bei erhöhtem Anteil an apoptotischen T-Lymphozyten. Während weder auf der Ebene der Genexpression noch im fertigen Protein bei den pro− und anti-apoptotischen Proteinen bax und bcl−2 Unterschiede gezeigt werden konnten, wurde bei den Todesrezeptoren auf der Oberfläche, vor allem CD95 (Fas Rezeptor) auf CD4+, ein signifikanter Anstieg ihrer Expression verzeichnet. Die in der Apoptosekaskade beteiligten Enzyme Kaspase 3/7 zeigten ebenfalls eine erhöhte Aktivität. Gleichzeitig erhöht war ein Oberflächenmarker für die Aktivierung von T−Zellen, CD25. Das schwere Gewebetrauma führt zu Veränderungen der Zellhomöostase auch bei T−Zellen. Der Abfall der Zellzahlen im Vollblut kann neben der physiologischen Migration auch durch eine erhöhte Apoptoserate erklärt werden. Vor allem der extrinsische Weg, die Induktion von Apoptose über den Todesrezeptor CD95 scheint hierbei im Sinne eines durch Aktivierung ausgelösten Zelltodes (AICD) von Bedeutung zu sein.

Patients with multiple injuries are at increased risk of developing post- traumatic complications, primarily due to consecutive immunosuppression on the basis of an altered cellular homeostasis in the early course of post-traumatic recovery. Previous studies in multiply injured patients have suggested apoptosis of immunocompetent cells to play a significant role in the deregulation of the innate immune response. For this study, T-lymphocytes were isolated from whole blood from patients with multiple injuries (ISS>20) on the day of trauma and on day 1, 3 and 5 postinjury. Cells, protein and RNA were measured for apoptosis and activation parameters. In comparison to controls, the following differences were identified. The percentage of circulating lymphocytes from all leukocytes was depleted, also the absolute count of T-cells. The average of apoptotic T-cells, identified with TUNEL, was increased, furthermore the activity of pro-apoptotic caspase 3/7. There was no evidence for the induction of apoptosis by the intrinsic, mitochondrial pathway by a shift in bcl-2 and bax, not in gene expression, nor in protein concentrations. But on CD4 positive T-cells, there was a significant increase in death receptor CD95 (Fas receptor) and in activation marker CD25. In summary, major injuries change cellular homeostasis also T-cells. Beside physiological migration, decreasing cell counts can be explained due to increased apoptosis. The extrinsic pathway, mediated by CD95 appears to have relevance in term of activation induced cell death.