SOCS1 und SOCS3 mRNA Expression im Blut im Kontext der perioperativen Immunantwort bei offenen abdominal-chirurgischen Eingriffen

Abstract

Einleitung: Jede Operation führt zu einer Reaktion des Immunsystems mit einem komplexen Zusammenspiel zellulärer und humoraler Faktoren. Die Regulation dieser Faktoren ist von immenser Bedeutung. Eine überschießende oder unzureichende Immunantwort kann fatale Folgen haben. SOCS-Proteine sind wichtige Regulatoren des Zytokin-Signallings und spielen eine entscheidende Rolle in der Modulation der Immunantwort. Ziel der vorliegenden Arbeit war zu klären, inwieweit SOCS1 und SOCS3 perioperativ in Zellen des Blut induziert werden, und ob die etwaige Änderung der Expression mit der Monozyten- und T-Helferzellfunktion assoziiert ist. Methoden: Es wurden 66 ASA P3 und P4 klassifizierte Patienten in diese prospektive Observationsstudie eingeschlossen. Alle Patienten unterzogen sich elektiv einer Laparotomie. Präoperativ, unmittelbar postoperativ sowie am ersten postoperativen Tag wurden folgende Parameter bestimmt: relative mRNA Expression von SOCS1 und SOCS3 im Blut, Plasmakonzentrationen von IL-6, IL-10 und TNFα, TNFα und IL-10 ex vivo nach Stimulation mit LPS (Monozytenfunktion) sowie TNFα, IFNy, IL-4 und IL-10 ex vivo nach Stimulation mit ConA (T-Helferzell-Funktion). Ergebnisse: Die mediane SOCS1 mRNA-Expression stieg unmittelbar postoperativ signifikant um das 1.7-fache und fiel am Folgetag signifikant auf das 0.7-fache des Ausgangsniveaus ab (p jeweils <0.01). Die mediane SOCS3 mRNA- Expression stieg direkt postoperativ signifikant auf das 19-fache (p<0.01) und fiel am Folgetag auf das 5-fache des Ausgangsniveaus ab, war im Vergleich zu diesem jedoch weiterhin signifikant erhöht (p<0.01). Direkt postoperativ korrelierte die Gesamtlymphozytenzahl mit der SOCS1 mRNA-Expression (Spearman Rho: 0.282, p=0.03). Die SOCS3 mRNA Expression korrelierte direkt postoperativ und am ersten postoperativen Tag positiv mit der Neutrophilenzahl (Spearman Rho direkt postoperativ: 0.306, p=0.020, am 1. postoperativen Tag: 0.252, p=0.048). Unmittelbar postoperativ korrelierte die IL-10-Plasmakonzentration positiv mit der SOCS1 mRNA-Expression (Spearman Rho: 0.455, p<0.01). Der Einfluss von IL-10 unmittelbar postoperativ bestätigte sich in der linearen Regression für SOCS1 (p<0.01) und SOCS3 (p=0.019). Unmittelbar postoperativ korrelierte die SOCS1 mRNA-Expression negativ mit der TNFα Sekretion ex vivo nach Stimulation mit LPS (Spearman Rho: -0.379, p<0.01) und ConA (Spearman Rho: -0.288, p=0.04). Am ersten postoperativen Tag korrelierte die IL-10-Sekretion ex vivo nach LPS-Stimulation negativ mit der SOCS3 mRNA- Expression (Spearman Rho: -0.287, p=0.027). Negative Einflussgröße auf die SOCS3 Expression unmittelbar postoperativ war der Body Mass Index (lineare Regression: p=0.038; Spearman-Rho: -0.278, p=0.033). Fazit: Mit dieser Arbeit konnte erstmalig die Bedeutung von SOCS1 und SOCS3 für die perioperative Immunantwort gezeigt werden. Beide werden im Rahmen des operativen Traumas scheinbar zellspezifisch induziert und scheinen an der Regulation der Monozyten- und T-Helferzell-Funktion beteiligt zu sein.

Introduction: Each surgery causes a response of the immune system characterized by a complex interaction of cellular and humoral factors. The regulation of these factors is highly significant. An excessive or insufficient immune response can be fatal. SOCS proteins are important regulators of the cytokine signalling. The aim of the present study was to clarify if SOCS1 and SOCS3 are induced in cells of the blood during the perioperative period and whether these changes in expression correspond to the monocyte and T helper cell functions. Methods: The prospective observational study included 66 ASA P3 and P4 classified patients. All patients underwent laparotomy. Parameters collected and determined preoperatively, immediately postoperative and at the 1st postoperative day: relative mRNA expression of SOCS1 and SOCS3 in the blood, plasma concentrations of IL-6, IL-10 and TNFα, TNFα and IL-10 ex vivo after stimulation with LPS (monocyte function) and TNFα, IFNy, IL-4 and IL-10 ex vivo after stimulation with ConA (T helper cell function). Results: Immediately postoperative, median SOCS1 mRNA expression significantly increased to 1.7 times and significantly decreased at the 1st postoperative day to 0.7 times of the baseline level (p < 0.01 respectively). Median SOCS3 mRNA expression significantly increased immediately postoperative to 19 times (p < 0.01) and decreased the following day to 5 times of the baseline level, still significantly elevated as compared to baseline (p < 0.01). Immediately postoperative SOCS1 mRNA expression was significantly correlated with the lymphocyte count (Spearman`s rho: 0.282, p=0.03) whereas SOCS3 expression correlated immediately postoperative and at the 1st postoperative day with the neutrophil count (Spearman´s rho: 0.306, p=0.020; 0.252, p=0.048). IL-10 plasma concentration positively correlated immediately postoperative with the SOCS1 mRNA expression (Spearman’s rho: 0.455; p < 0.01). This influence of IL-10 was confirmed by the linear regression of SOCS1 (p < 0.01) and SOCS3 (p = 0.019). Immediately postoperative, SOCS1 mRNA expression negatively correlated with TNFα secretion ex vivo after stimulation with LPS (Spearman’s rho -0.379; p < 0.01) and ConA (Spearman’s rho -0.288; p = 0.04). At the 1st postoperative day, IL-10 secretion ex vivo after LPS stimulation negatively correlated with SOCS3 mRNA expression (Spearman’s rho -0.287; p = 0.027). Conclusion: This study showed for the first time the relevance of SOCS1 and SOCS3 for the perioperative immune response. Both seem to be induced in a cell-specific manner and take part in regulating the monocyte and T help cell functions.