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Fragestellung: Polytrauma induziert eine Immunparalyse, die für ein erhöhtes Risiko für opportunistische Infektionen, häufig mit Staphylococcus aureus, verantwortlich ist. Eine effektive Immunabwehr von S. aureus erfordert die Bildung von Interferon (IFN) g, das von Natürlichen Killer (NK) Zellen nach Stimulation mit Interleukin (IL) 12 sezerniert wird. Nach Bindung von IL-12 an den IL-12-Rezeptor auf NK Zellen erfolgt intrazellulär die Phosphorylierung von STAT4, das die Transkription des IFNg Gens vermittelt. In der vorliegenden Pilotstudie wurde die Aktivität von humanen NK Zellen bezüglich ihrer Fähigkeit zur IFNg Synthese in einem in vitro Infektionsmodell mit S. aureus zu verschiedenen Zeitpunkten nach Polytrauma untersucht.

Methodik: Vierzehn Polytrauma-Patienten mit einem ISS≥25 und 8 gesunde Probanden wurden in die Studie eingeschlossen. Mononukleäre Zellen (PBMC) und Serum wurden 1, 4, 6 und 8 Tage nach Aufnahme sowie am Entlassungstag gewonnen. Die PBMC wurden mit inaktivierten S. aureus Bakterien stimuliert teilweise in Gegenwart von neutralisierenden Antikörpern gegen IL-10 oder von rekombinantem humanem IL-12. Unstimulierte Zellen dienten als Negativkontrolle. Parallele Kulturen der PBMC erfolgten in autologem Serum und fötalem Kälberserum. PBMC von gesunden Probanden wurden in Gegenwart von Serum von Patienten oder von Probanden mit S. aureus kultiviert. Die Expression des IL-12-Rezeptors, das Ausmaß der STAT4-Phosphorylierung sowie die IFNg Produktion auf bzw. in den NK Zellen durchflusszytometrisch untersucht. Dabei wurden NK Zellen als CD56hiCD3-Zellen innerhalb der PBMC identifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Fähigkeit von NK Zellen zur Bildung von IFNg war zu jedem Zeitpunkt nach Polytrauma supprimiert und zeigte eine inverse Korrelation mit dem SAPS II. Das Minimum der IFNg Synthesefähigkeit lag an Tag 8 nach Polytrauma. Zusatz von IL-12 während der Stimulation der PBMC mit S. aureus steigerte die IFNg Produktion der NK Zellen, die Aktivität von NK Zellen aus Probanden wurde jedoch nicht erreicht. Die Neutralisierung von IL-10 hatte keine Auswirkung auf die IFNg Produktion. Die Expression des IL-12-Rezeptors auf NK Zellen und das Ausmaß der STAT4-Phosphorylierung in den NK Zellen nach Polytrauma waren ähnlich supprimiert mit einem Minimum an Tag 8. In Abwesenheit von autologem Serum stieg die Fähigkeit der NK Zellen nach Polytrauma zur IFNg Synthese, erreichte aber nicht die Werte von NK Zellen der Probanden. Serum der Patienten an Tag 1 und noch deutlicher an Tag 8 nach Polytrauma hemmte die IFNg Produktion sowie die Expression des IL-12-Rezeptors in bzw. auf NK Zellen von Probanden.

Polytrauma induziert eine lang anhaltende Hemmung der IFNg Bildung von NK Zellen bei Kontakt mit S. aureus. Diese Hemmung korreliert mit einer verminderten Sensitivität der NK Zellen gegenüber IL-12 und mit einem löslichen Inhibitor im Serum. Die Suppression der NK Zellen nach Polytrauma könnte die Entstehung der Immunparalyse und damit die Infektanfälligkeit der Patienten fördern.