Durch Ethanol hervorgerufene postoperative Veränderungen der T-Zell- Subpopulationen TH1, TH2, TH17 und Treg, am murinen Pneumoniemodell

Abstract

Einleitung: Alkoholkonsum und operative Eingriffe haben immunsuppressive Wirkungen, die sich ggf. aufaddieren und somit von Bedeutung in der Intensivmedizin sind. Hier wird die Wirkung von Alkohol auf die postoperative Immunantwort von vier T-Helferzell-Subpopulationen (TH1, TH2, TH17 und Treg) bei einer Pneumonie untersucht. Methodik: Balb/c-Mäusen wurde 14 Tage Alkohol bzw. Kochsalzlösung intraperitoneal verabreicht, dann wurden sie operiert. An Tag 16 erfolgte die Infektion mit K. pneumoniae bzw. eine Scheininfektion. Klinischer Zustand (Schleimhaut, Motorik, Fellbeschaffenheit) und Gewicht wurden dokumentiert. 24 und 48 Stunden nach der Infektion wurden T-Lymphozyten aus Milz und Lunge isoliert, immunfluoreszenzoptisch gefärbt und mittels Durchflusszytometrie hinsichtlich IFN-γ-, IL-4-, IL-17- und Foxp3-Expression untersucht. Ergebnisse: Die Versuchstiere erholten sich nach Alkoholexposition oder K. pneumoniae-Infektion schlechter. Alkoholexponierte Tiere mit postoperativer K. pneumoniae-Infektion erholten sich am schlechtesten. Während Alkoholexposition allein keinen Einfluss auf die Zahl aller Foxp3, IFN-γ bzw. IL-4 produzierenden CD4+-T-Zellen in der Lunge hatte, konnten 24 Stunden nach der K. pneumoniae-Infektion signifikant mehr IL-17 exprimierende CD4+-T-Zellen aus den Lungen von alkoholexponierten Tieren isoliert werden, als aus den infizierten Kontrolltieren ohne Alkoholbehandlung. Unabhängig von der Alkoholbehandlung fanden sich in den Milzen K. pneumoniae-infizierter Tiere weniger IL-4, IL-17 bzw. Foxp3 produzierender CD4+ T Zellen. Die Zahl der IL4+-T-Zellen in den Milzen von nicht-alkoholexponierten/nicht-infizierten Tieren fiel im Verlauf von 24 bis 48 Stunden nach der Scheininfektion; dieser Effekt war bei den alkoholexponierten nicht-infizierten Tieren und bei allen K. pneumoniae-infizierten Tieren nicht darstellbar. Während die Zahl der CD4+-T-Zellen in den Lungen K. pneumoniae-infizierter Mäuse 24 bis 48 Stunden post infectionem konstant blieb bzw. leicht fiel, stieg die CD4+ T-Zellzahl bei den Kontrolltieren. Gleichzeitig fielen bzw. stiegen die Foxp3 exprimierenden T-Zellen nach der Infektion bzw. in der Kontrollgruppe. Die Zahl an IFN-γ exprimierenden T-Zellen in den Lungen der Kontrolltiere stieg im zeitlichen Verlauf, bei IL-4+ T Helferzellen war kein Trend erkennbar. Schlussfolgerung: Eine isolierte K. pneumoniae-Infektion führte zu einem TH1/TH2-Shift in der Lunge zu Gunsten TH2, zur Reduktion von Treg-Zellen in Lunge und Milz sowie zur Verminderung von TH2- und TH17-Zellen in der Milz. Nach isolierter Alkoholexposition ließ der fehlende Verlust von TH2-Zellen in der Milz auf einen TH1/TH2-Shift schließen. Die Kombination aus Alkoholbehandlung und Infektion führte sowohl in der Lunge als auch in der Milz zu einer signifikanten Abnahme von Treg-Zellen. Diese Reduktion erscheint durch die Infektion bedingt zu sein, was sinnvoll ist, da diese bekämpft werden muss. Präoperativer Alkoholkonsum verändert die Expression von Foxp3, IL-4, IL-17 und IFN- exprimierenden CD4+T-Lymphozyten und fördert so durch eine Verschiebung der T-Zellverhältnisse die Entstehung und Unterhaltung einer Pneumonie durch K. pneumoniae.

Introduction: The consumption of alcohol and surgical procedures have immunosuppressant effects which may be additive and are therefore significant in intensive medicine. Here, the effect of alcohol on the postoperative immune response of four T helper cell sub-populations (TH1, TH2, TH17 and Treg) ina mouse pneumonia model are investigated. Method: BALB/c mice were administered alcohol or saline solution intraperitoneally for 14 days and then underwent laparotomy. On day 16, they were infected with K. pneumoniae or a dummy infection. The clinical condition (mucous membrane, motor function, fur quality) and weight were documented. Twenty-four and 48 hours after the infection, T lymphocytes from the spleen and the lungs were isolated, dyed using immunofluorescence and examined for their expression of IFN-γ-, IL-4-, IL-17- and Foxp3 using flow cytometry. Results: The experimental animals showed worse recovery after exposure to alcohol or K. pneumoniae. Animals who had been exposed to alcohol and with a postoperative K. pneumoniae infection showed the worst recovery. While alcohol exposure alone did not show any impact on the total number of Foxp3, IFN-γ or IL-4-producing CD4+ T cells in the lungs, 24 hours after the infection with K. pneumoniae significantly more IL-17-expressing CD4+T cells were able to be isolated from the lungs of animals which had been exposed to alcohol than from the infected control animals who had not been treated with alcohol. Independent of the treatment with alcohol, there were fewer IL-4, IL-17 and Foxp3-producing CD4+ T cells in the spleens of animals infested with K. pneumoniae. The number of IL4+ T cells in the spleens of animals which had not been exposed to alcohol or infected decreased in the period from 24 to 48 hours after the dummy infection; this effect was not observed in the animals which had been exposed to alcohol but not infected or in any of the animals infected with K. pneumoniae, While the number of CD4+ T cells in the lungs of mice infected with K. pneumoniae remained constant or decreased slightly 24 to 48 hours post infection,the number of CD4+ T cells increased in the control animals. At the same time, the number of Foxp3-expressing T cells fell after infection and increased in the control group. The number of IFN-γ-expressing T cells in the lungs of the control animals increased over time; no trend was identified in IL-4+ T helper cells. Conclusion: An isolated infection with K. pneumoniae leads to a TH1/TH2 shift in the lungs to the benefit of TH2, to the reduction of Treg cells in the lungs and the spleen and to the reduction of TH2 and TH17 cells in the spleen. Following isolated exposure to alcohol, the missing loss in TH2 cells in the spleen implies a TH1/TH2 shift. The combination of treatment with alcohol and infection leads to a significant decrease in Treg cells in both the lungs and the spleen. This reduction appears to be caused by the infection, which makes sense as this has to be fought. Preoperative consumption of alcohol changes the expression of Foxp3, IL-4, IL-17 and IFN-expressing CD4+T lymphocytes, thereby promoting the development and maintenance of pneumonia caused by K. pneumoniae as a result of a shift in T cell ratios.