Tidlige funksjonsendringer i sirkulerende hvite blodlegemer etter skuddskader hos gris - en kartlegging av tidsforløpet i ex vivo fullblod

Abstract

Store ytre påkjenninger (skader, store operasjoner, infeksjoner, alvorlige ikke-infeksiøse betennelsesreaksjoner, ekstreme fysiske belastninger) påvirker funksjonen i immunforsvaret. Den umiddelbare effekten på sirkulerende hvite blodlegemer kan enkelt måles etter stimulering av cellene i en ex vivo fullblodmodell. Metoden har dermed potensial i seg til å kunne anvendes klinisk. Målet med denne studien var å kartlegge tidsforløpet for ulike funksjonsparametre etter stimulering med to forskjellige bakterietoksiner, lipopolysakkarid (LPS) fra Gram-negative og peptidoglykan (PepG) fra Gram-positive bakterier. Materiale og metoder: Tolv griser ble utsatt for et standardisert traume: ett rifleskudd mot høyre lår og ett pistolskudd mot øvre venstre del av magen. Blodprøver ble tatt før skaden (kontroll) og etter 10, 30, 60 og 90 minutter. Ex vivo fullblod fra de ulike tidspunktene ble stimulert i 3 timer i 37 °C med enten 10 ng/ml LPS, 1 μg/ml PepG eller fysiologisk saltvann (kontroller). Virkningen på leukocyttfunksjonen ble undersøkt ved å måle konsentrasjonen av utvalgte cytokiner (TNF-α, IL-1 β, IL-6, IL-8 og IL-10) i supernatanten. Resultater: Målt med TNF-α førte skuddskadene til en redusert ex vivo reaksjon på LPS, synlig alt etter 10 minutter og statistisk signifikant etter 30 minutter. De laveste nivåene ble funnet etter 90 minutter. Etter stimulering med PepG var det bare små og ikke-signifikante endringer. Skadene påvirket ikke IL-1 β-nivåene, mens IL-8 først begynte å stige etter 60 og 90 minutter. Konklusjoner: Store skader reprogrammerer de sirkulerende hvite blodlegemene nesten momentant. TNF-α viste seg som den mest sensitive markøren, og vi fant en markert toleranse overfor LPS (men ikke overfor PepG). IL-8 var også følsom, men først noe seinere i forløpet. Avhengig av tidspunktet for blodprøvetaking vil sannsynligvis begge kunne gi et grovt mål på hvordan en større skade akutt påvirker det medfødte immunforsvaret.

Heavy external stressors (trauma, extensive surgery, invasive infections, serious non-infectious inflammatory states, extreme physical exertion) importantly influence immune function. The immediate effects on circulating white blood cells may be measured in a simple way after stimulation in an ex vivo whole blood model. This method therefore may be useful even in ordinary clinical practice. The aim of the present study was to map the post-traumatic time pattern of selected parameters of leukocyte function after ex vivo stimulation with bacterial toxins from Gram-negative (lipopolysaccharide, LPS) or predominantly Gram-positive (peptidoglycan, PepG) micro-organisms. Materials and Methods: Twelve juvenile Norwegian landrace pigs were exposed to a standardised trauma: one rifle shot against the right femur and one pistol shot hitting the left upper quadrant of the abdomen. Blood samples were drawn before shooting (controls) and after 10, 30, 60, and 90 min. Blood from the different time points were stimulated for 3 h at 37 °C with either LPS 10 ng/ml, PepG 1 μg/ml, or normal saline (controls) in an ex vivo whole blood model. The influence of the gunshot injuries on leukocyte function was evaluated after measuring the concentrations of selected cytokines (TNF-α, IL-1 β, IL-6, IL-8, IL-10) in the supernatant. Results: As assessed from TNF-α values, an almost immediate effect on circulating leukocyte was induced. A reduced ex vivo reaction to LPS was evident already after 10 min and statistically significant after 30 min. De lowest values were measured after 90 min. IL-1 β- levels were unaltered, while IL-8 started to increase only after 60 and 90 min. Conclusions: Serious injuries almost immediately reprogram circulating leukocytes. TNF-α turned out to be the most sensitive marker, and we found a marked tolerance against LPS (but not against PepG). IL-8 was also sensitive, but only somewhat later in the course. Depending on the time of blood sampling relative to injury, both cytokines are probably useful as early crude measures of post-traumatic changes in innate immunity.