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Fragestellung: Polytraumapatienten weisen eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber nosokomialen Infektionen auf. Natürliche Killer (NK) Zellen sind für die Abwehr bakterieller Erreger relevant, u.a. über ihre Produktion von Interferon (IFN) g. Die Funktion von NK Zellen hängt von ihrem zellulären Stoffwechsel ab. Stimulierte NK Zellen nutzen vermehrt die Glykolyse, während die Atmungskette in den Mitochondrien weniger aktiv ist. Die Umschaltung zur Glykolyse erfolgt nach Aktivierung der Kinase „mechanistic target of rapamycin“ (mTOR). Verschiedene Nährstofftransporter ermöglichen u.a. die Aufnahme von Glukose, Aminosäuren, Fettsäuren und Eisenionen in die Zelle und beeinflussen die Aktivität der Zellen. Eigene Arbeiten haben gezeigt, dass NK Zellen nach Polytrauma bei Kontakt mit Staphylococcus aureus nicht mehr in der Lage sind, auf das Zytokin Interleukin (IL) 12 zu reagieren, das die Bildung von IFN-g induziert. Die Hemmung der NK Zellen ist mit einer verminderten Aktivität von mTOR assoziiert. Hier wurde untersucht, ob die Hemmung von NK Zellen nach Polytrauma mit einer Veränderung von am Stoffwechsel beteiligten Molekülen assoziiert ist.

Methodik: Periphere mononukleäre Zellen (PBMC) von Patienten (ISS>16; n=10) wurden 1 und 8 Tage nach Trauma isoliert und in Gegenwart oder Abwesenheit von S. aureus Bakterien kultiviert. PBMC gesunder Probanden dienten als Kontrolle. Nach Kultur wurde die Expression des Rezeptors für IL-12 (IL-12Rb2), mTORC1, Glukosetransporter (GLUT) 1,Transferrinrezeptor (CD71; Aufnahme von Eisenionen), LAT1/CD98 (Aminsäuretransporter), CD36 (Fettsäuretransporter), die Aufnahme von Glukose und das mitochondriale Membranpotenzial mittels Durchflusszytometrie auf bzw. in den NK Zellen bestimmt. C-reaktives Protein (CRP) wurde im Serum bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: NK Zellen von Patienten wiesen bereits einen Tag nach Trauma eine verminderte Mitochondrienaktivität und eine reduzierte Expression von CD98 auf. An Tag 8 zeigte sich eine verringerte Aktivierung von mTOR, eine reduzierte Expression des Glukosetransporters und des Transferrinrezeptors CD71 sowie eine verminderte Aufnahme von Glukose im Vergleich zu Tag 1 nach Trauma. Die Konzentration von CRP im Serum (als Indikator für eine systemische Entzündung) korrelierte negativ mit der Aktivierung von mTORC1. Die verminderte Expression von CD71 korrelierte mit der verminderten Expression des IL-12Rb2 und mit dem Fettsäuretransporter CD36.

Bereits einen Tag nach Trauma kommt es zu einer anhaltenden Beeinträchtigung der Glukoseaufnahme und der Mitochondrienaktivität in NK Zellen. Im weiteren Verlauf wird die Aktivität des metabolischen Regulators mTOR und die Expression von Nährstofftransportern gehemmt. Dabei scheint das Ausmaß der systemischen Entzündung die mTOR Aktivität zu beeinflussen. Insbesondere die verminderte Expression des Transferrinrezeptors und ein dadurch potenziell dysregulierter Eisenhaushalt in der Zellen könnte die Expression des IL-12Rb2 und dadurch die Funktion der NK Zellen nach Trauma beeinträchtigen.