Eine Pilotstudie zur Wertigkeit von HNA-2a als Marker der Granulozytenaktivierung bei herzchirurgischen Eingriffen

Abstract

In dieser Pilotstudie wurden mit Hilfe der Durchflusszytometrie perioperative Expressionsveränderungen des Oberflächenrezeptors HNA-2a (CD177, NB1) auf neutrophilen Granulozyten bei Patienten ermittelt, die sich einer elektiven koronaren Bypassoperation mit und ohne Herz-Lungen-Maschine unterziehen mussten. Neutrophile Granlozyten sind maßgeblich an der Pathogenese von Infektionen sowie Sepsis beteiligt und die Herzchirurgie ist bekanntermaßen mit einer systemischen Entzündungsantwort assoziiert. HNA-2a ist ein Oberflächenrezeptor, der nur auf neutrophilen Granulozyten exprimiert und als neuer Marker der Neutrophilenaktivierung bei Sepsis und Autoimmun-erkrankungen beschrieben wird. Ferner wurde die Expression der Komplementrezeptoren CD11b/CD18 (CR3) und CD35 (CR1) sowie CD16 (FcγRIII) als etablierte Marker der Aktivierung von neutrophilen Granulozyten durchflusszytometrisch bestimmt.Die Ergebnisse dieser Studie unterstützen die These, dass HNA-2a als Verlaufsparameter systemischer Immunreaktionen, wie dem SIRS nach herzchirurgischen Operationen, geeignet ist. Trotz des Pilotstudiencharakters dieser Untersuchung ließ sich bereits bei einem kleinen Stichprobenumfang von insgesamt 27 Patienten im zeitlichen Verlauf eine signifikante (p < 0,01) Steigerung der HNA-2a-Expression nachweisen. Somit konnten wir eine rasche Hochregulierung der HNA-2a-Expression bestätigen, welche die Quantifizierung der PMN-Aktivierung innerhalb eines kurzen Beobachtungs-zeitraums ermöglicht. Bei der CD16-Expression zeigte sich im zeitlichen Verlauf in beiden Gruppen eine signifikante (p < 0,01) Abnahme der CD16-Expression, was als Ausdruck der PMN-Aktivierung im Einklang mit der für HNA-2a dargestellten Expressionssteigerung steht. Außer einer signifikant geringeren Anzahl von gesetzten Bypässen konnten wir keine statistisch relevanten Unterschiede zwischen den Operations-verfahren mit und ohne kardiopulmonalem Bypass nachweisen. Die Verwendung der off-pump Technik konnte weder den Anstieg der HNA-2a-Expression noch den Abfall der CD16-Expression verhindern. Zur Validierung der HNA-2a-Ergebnisse sowie zur Detektion möglicher Unterschiede zwischen beiden Operationsverfahren sollte eine weiterführende Unter-suchung mit adäquater Power erfolgen. In this pilot study we used flow cytometry to assess perioperative changes of HNA-2a (CD177, NB1) expression on neutrophils in patients undergoing elective on-pump or off-pump cardiac surgery. Activation of neutrophils is a crucial step in innate immunity and initiates different inflammatory reactions. Furthermore, cardiac surgery is associated with a systemic inflamatory response. HNA-2a, a glycoprotein exclusively expressed on human neutrophils, has been described as a new marker of neutrophil activation in sepsis and inflammatory diseases. In addition, we assessed the perioperative changes of the surface receptors CD11b/CD18 (CR3), CD35 (CR1) and CD16 (FcγRIII) using flow cytometry. These receptors have been thoroughly investigated as markers of neutrophil activation in coronary artery bypass grafting. The results indicate that increases in HNA-2a expression may reflect neutrophil activation as part of the systemic inflammatory response observed after cardiac surgery. In the on-pump as well as in the off-pump group we found a significant (p  0,01) increase of HNA-2a expression during and after surgery. We could also demonstrate a fast upregulation of the HNA-2a expression, which allows a quantification of PMN activation during a short observation period. Moreover, we were able to show significant (p  0,01) differences in the perioperative course of CD16 expression. In both groups we observed a downregulation of CD16 expression, which is in line with the increase of the HNA-2a expression as a marker of the PMN activation.Except for a significant lower number of bypasses in the off-pump group, we could not detect any other statistically relevant differences between the groups. The use of off-pump surgical techniques could neither prevent the increase in HNA-2a expression nor the decrease in CD16 expression. However, a follow-up investigation with appropriate power to validate the HNA-2a results as well as to detect possible differences between the on- and off-pump procedures is recommended.