SIGNALING MECHANISMS IN SEPSIS-INDUCED IMMUNE DYSFUNCTION

University dissertation from Surgery Research Unit

Abstract: Popular Abstract in Swedish Sepsis, blodförgiftning, är ett potentiellt allvarlgt och komplicerat kliniskt syndrom samt är en av de vanligaste orsakerna till döden på intensivvårdsavdelningar. Cirka 200 per 100,000 invånare i Sverige drabbas årligen av svår sepsis. Sepsis är systemisk inflammatorisk reaktion mot mikrobiell invadering. Svår sepsis är den sepsis som associerad med en eller flera organdysfunktion. Septisk chock inträffar när sepsis kompliceras av hypotension och hypoperfusion trots adekvat vätsketillförsel. Sepsis utvecklas till stor del som en följd av hyperinflammatorisk och oreglerad värd immunsvar mot invaderande bakterier eller deras toxiner. Efter den hyperinflammatoriska fasen uppstår ett tillstånd med immnunförsvar dysfunktion då septiska patienter blir mer mottagliga för infektioner. Under normala förhållanden elimineras skadliga patogener framgångsrikt av immunceller utan någon vävnadsskada. Emellertid kan den hyperinflammatoriska och dåligreglerade immunsvaren vid sepsis orsaka vävnadsskada och organskada som så småningom leder till multipel organsvikt. Akut lungskada är en central komponent hos patienter med sepsis och experimentella studier har visat att aktivering och samling av vita blodkroppar (leukocyter) är ett hastighetsberoende steg i sepsisassocierad lungskada. Leukocyter interagerar med trombocyter och endotelceller genom cell medlare och en sekvens av receptor-ligand interaktion så att de kan lämna blodbanan som en följd av ökad vaskulär permeabilitet. Leukocytmigrationen utgör en begränsand faktor för inflammationens utbredning och skadeverkan i vävnaden. Trots att det inflammatoriska svaret är avgörande för den initiala framgången av immunsystemet, är adekvat kontroll och upplösning av pro-inflammatoriska signaler lika viktiga för överlevnad av drabbade individer. Denna överinflammation kan undvikas om kontraregulatoriska svar kommer vid rätt tidpunkt, vilket kan leda till fullständig återställning av värden. När antiinflammatorisk respons är långvarig eller alltför uttalad kan leda till immunosuppressiv tillstånd och oförmåga att rensa infektion vilket kallas kompenserande anti-inflammatorisk respons syndrom. Målet med denna avhandling är att definiera några av de signalerings mekanismer av pulmonell neutrofil rekrytering och immun dysfunktion i buksepsis. Dessutom vill vi definiera rollen av trombocyter och CXC kemokiner i denna process. I den första studien analyseras betydelsen av adhesionsmolekeln CD44 för leukocytrekrytering och vävnadsskada vid sepsis. För att klargöra 57 detta använde vi antikroppar riktade mot CD44. Vi fann att inhibering av CD44 miniskar leukocytrekrytering och skyddar mot lungskada vid sepsis. Dessutom fann vi att inte lunga CD44 utan att neutrofil CD44 medierar neutrofil rektytering i septisk lungskada. Denna CD44-beroende infiltration av neutrofiler är oberoende av hyaluronan i lungan. I den andra studien hypotetiserade vi att geranylgeranyl transferas spelar en nyckelroll vid sepsis. För att undersöka detta användes en selektiv geranylgeranyl transferas hämmare (GGTI-2133) 30 min innan induktion av sepsis. Vi fann att geranylgeranyltransferas spelar en viktig roll vid mediering av lungskador i septiska möss. Våra resultat visar att GGTI-2133 signifikant miniskar vävnadsskada och leukocytrekrytering genom att blockering CXC kemokinernas produktion i lungan och leukocytacktevering i blodbanan. I de tredje och fjärde arbetena studerades effecten av intra-cellular Rho-kinas signalering vid sepsis-inducerad inflammation i lungan och immundysfunction. I den tredje studien undersöktes betydelsen av Rhokinas signalering vid sepsis-inducerad inflammation i lungan. Vi observerade att Rho-kinas signalering medierar en viktig roll vid sepsis. Vi fann också att hämning av Rho-kinas, genom att använda Y-27632, skyddar mot sepsis-inducerad pulmonell rekrytering av neutrofiler och vävnadsskada i tidig hyper-inflammatorisk fas. I det fjärde arbetet studerades immunsuppression vid sepsis med fokus på T-cell funktion. Våra resultat visar att sepsis orsakade en omfattande apoptosis (celldöd) av CD4 T-celler och mindre cytokin (IFN-gamma och IL-4) produktion. Dessutom var proliferativsvaret hos CD4 T-celler kraftigt nedsatt vid sepsis. Vidare observerade vi att sepsis ökar regulatoriska T-celler som kan hämma immunsvaret mot bakterier samt virus och ökar risken för infektion. Intressant observerade vi att Y-27632 förbättrar alla de här aspekterna av Tcellernas funktion under sen immunsuppressiv fas vid sepsis. Sammantaget våra resultat tyder på en immunomodulerande roll av Y-27632 i buksepsis. Sammanfattningsvis kartlägger den här avhandlingen nya mekanismer bakom pulmonell neutrofil rekrytering och immun dysfunktion i patienter med svår buksepsis som kan lägga till grund för utvecklandet av nya och effektivare behandlingsmetode

  CLICK HERE TO DOWNLOAD THE WHOLE DISSERTATION. (in PDF format)