Auswirkungen der intraoperativen thorakalen Peridualanästhesie bei ausgedehnten abdominalchirurgischen Operationen auf die Stressantwort und die inflammatorische Kapazität der T-Helferzellen

Abstract

Intraoperativer Stress kann zu einer verminderten Kompetenz des spezifischen Immunsystems führen. Die TH1-Zellen erleiden durch ausgedehnte chirurgische Eingriffe einen Defekt, der sich in einer verminderten Proliferation und einer reduzierten Fähigkeit zur IFN-gamma Synthese manifestiert. In der reduzierten Kapazität der TH1-Helferzellen kann dabei der immunologische Hauptmechanismus einer insgesamt verminderten Funktion des Immunsystems bei chirurgischen Patienten gesehen werden. In diesem Zusammenhang erscheint die Wirkung der TH1-Zellen auf die APC von zentraler Bedeutung. Die phagozytäre Aktivität und die Antigenpräsentation der APC via MHC-II werden durch die TH1-Antwort bedeutend stimuliert. Eine Erregererkennung als Grundlage einer immunologischen Reaktion in der Erkennungsphase und die letztendliche Erregerelimination in der Effektorphase beispielsweise durch eine spezifische Synthese opsonierender und einer nachfolgend erhöhten Phagozytose durch neutrophile Granulozyten wird durch die TH1-Antwort hochgradig mitbestimmt. Die vorliegende Studie untersucht die Hypothese einer Verminderung der Stressantwort und einer damit einhergehenden verbesserten Konservierung der TH1-Zellen gestützten spezifischen immunologischen Kapazität durch die Verwendung einer intraoperativen Peridualanästhesie (PDA). Hierzu wurden 54 Patienten, die sich ausgedehnten abdominalchirurgischen Operationen unterziehen mussten, präoperativ mit einem Peridualkatheter (PDK) versorgt. In der Kombinationsanästhesie-Gruppe wurde über den PDK die intraoperative Analgesie gewährleistet, während in der Kontrollgruppe die Analgesie während der Operation durch die systemische Gabe von Opioiden erfolgte. In beiden Gruppen wurde postoperativ der liegende PDK zur patientenkontrollierten Schmerztherapie benutzt. Die Entnahme von Blutproben für immunologische Analysen erfolgte vor dem Beginn der Narkose, 2 Stunden nach Beginn der Operation und am 1. und am 4. Tag postoperativ. Zu diesen Zeitpunkten erfolgte die Bestimmung der Anzahl der T-Helferzellen, die IL-10 und IFN-gamma- Plasmakonzentrationen und die IL-10 und IFN-gamma-Konzentrationen nach Concanavalin A Stimulation. Ebenso erfolgte vor Beginn der Narkose als auch 40 Minuten nach Beginn der Operation die Bestimmung der Plasmaspiegel von Adrenalin und Kortisol. Zusätzlich wurde die Narkosetiefe anhand des bispektralen Index erfasst und weitere post- und intraoperative Daten wie beispielsweise die postoperativen Infektionsraten gesammelt. Die untersuchten Studiengruppen unterschieden sich nicht signifikant hinsichtlich der epidemiologischen Patientendaten und der Art und Dauer der Operationen. Ebenso konnten keine signifikanten Unterschiede der Narkosetiefe bzw. BIS-Werte, der endexpiratorischen Isofluran-Konzentration und der intraoperativen Herzfrequenz festgestellt werden. Es zeigten sich in der Kombinationsanästhesie-Gruppe bei qualitativ gleichwertiger Narkose ein signifikant verminderter Anstieg der Adrenalin- und Kortisol-Plasmaspiegel, ein signifikant verringerter Abfall der absoluten Anzahl der T-Helferzellzahl am Messzeitpunkt Tag 1, eine signifikant reduzierte Verringerung der IFN- gamma/IL-10 Ratio anhand der Plasmakonzentrationen, als auch eine signifikant verminderte Reduktion der IFN-gamma Stimulierbarkeit durch Concanavalin A. Anhand des postoperativen klinischen Verlaufes ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Studiengruppen. Insgesamt kann aber anhand der vorliegenden Ergebnisse darauf geschlossen werden, dass die intraoperative Verwendung einer thorakalen Peridualanästhesie den operativen Stress reduziert und mittels einer geringeren Verminderung der spezifischen inflammatorischen Funktion der lymphozytären TH1-Zellen bei ausgedehnten abdominalchirurgischen Operationen eine relative Verbesserung der immunologischen Kapazität bedingt.

Intraoperative stress may induce suppression of the adaptive immune system. Major abdominal surgery reduces the functionality of Th1 cells, which is indicated by a reduction of proliferation capacity and an impairment of interferon-gamma (IFN-gamma) synthesis following an increase of cortisol, adrenalin and interleukin-10 (IL-10). The attenuated Th1 cell function can be assumed as the main mechanism of final degradation of the immune function in surgical patients. In this regard Th1 cell influence on antigen presenting cells (APC) may be of central importance. Activity of APC phagocytosis and following presentation of antigen via MHC-II is eminent stimulated by Th1 cells. A pathogen detection as a basement of reaction in the immunological recognition phase and the final and adequate elimination for example through synthesis of specific antibodies and following neutrophil granulocyte phagocytosis is highly influenced by Th1 cells. The study at hand hypothesized that reduction of stress response by use of intraoperative thoracic epidural anesthesia causes a preservation of Th1 specific immunological capacity. Preoperative 54 patients with upcoming major abdominal surgery were supplied with a thoracic epidural catheter. The patients were divided into two study groups. In the group of combined anesthesia intraoperative analgesia was performed by using a thoracic epidural catheter exclusively. In the control group intraoperative analgesia was based on systemic administration of opioid. In both groups patient controlled postoperative pain management was arranged by epidural anesthesia. Blood samples were drawn at baseline, 2 hours after beginning of surgery and at day 1 and day 4 after surgery. These blood samples were used to analyze the absolute number of helper T-cells, plasma concentration of IL-10 and IFN-gamma and the IL-10 and IFN-gamma concentration after concanavalin A (ConA) stimulation. Also at baseline and 40 minutes after surgery has been started blood samples were drawn to analyze plasma concentration of adrenalin and cortisol. Additionally depth of anesthesia was managed by bispectral index (BIS). Additive post- and intraoperative data for example postoperative infection rate were documented. The examined study groups did not differ significant in epidemiologic patient data and type and duration of surgery. Also no significant differences between depth of anesthesia, end-expiratory Isofluran concentration and intraoperative heart rate were detected. In the group of combined anesthesia a significant attenuated increase of adrenalin- and cortisol- plasma concentration, a significant reduced decrease of absolute T-Helper cell number at postoperative day 1, a significant reduced decrease of IFN-gamma/IL-10 ratio in plasma and a decreased reduction of IFN-gamma by stimulation with concanavalin A were observed. In the postoperative clinical course no significant differences between the study groups were detected. Overall intraoperative epidural anesthesia reduces the intraoperative stress represented by a diminished increase of adrenalin and cortisol. As a result intraoperative epidural anesthesia attenuates the reduction of total T-helper cells numbers and induces a decreased reduction of IFN-gamma synthesis, which indicates an improved preservation of specific inflammatory Th1 cell function.