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Fragestellung: Polytraumapatienten entwickeln eine Immunsuppression mit erhöhtem Risiko für nosokomiale Infektionen. Natürliche Killer (NK) Zellen sezernieren Interferon (IFN) g und tragen zur Infektabwehr bei. Mesenchymale Stroma/Stammzellen (MSC) verfügen über regenerative als auch über immunmodulatorische Wirkungen. Es wurde untersucht, ob die Funktion von NK Zellen nach Polytrauma gehemmt ist und durch MSC wiederhergestellt werden kann.

Methodik: Knochenmark von Patienten wurde während einer Hüftoperation gewonnen. MSC wurden über Adhärenz isoliert und weiter expandiert. NK Zellen wurden aus dem peripheren Blut von gesunden, freiwilligen Spendern und von Polytraumapatienten (n=6) mit einem ISS>16 zum Zeitpunkt 8 Tage nach Trauma mit Hilfe des "magnetic beads-associated cell sorting" isoliert. MSC (n=8) und NK Zellen der Probanden wurden getrennt oder als MSC/NK-Zell-Kokultur kultiviert. Nach 24 Std. wurden die Überstände als konditionierte Medien gewonnen, auf frisch isolierte NK Zellen von Probanden oder Polytraumapatienten übertragen und diese mit IL-12 und IL-18 stimuliert. Unstimulierte Zellen dienten als Negativkontrolle. Die Freisetzung und intrazelluläre Produktion von IFN-g und monocyte-chemotactic protein (MCP) 1 wurden mittels ELISA bzw. Durchflusszytometrie bestimmt. Den Kulturen wurden neutralisierende Antikörper gegen MCP-1, unspezifische Antikörper als Kontrolle oder RS102895, ein Inhibitor des C-C chemokine receptor (CCR) 2, der Rezeptor für MCP-1, zugesetzt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die konditionierten Medien von MSC und MSC/NK-Zell-Kokulturen, jedoch nicht von NK Zellen alleine, enthielten MCP-1. Mit IL-12 und IL-18 stimulierte NK Zellen von Probanden sezernierten IFN-g. Die Zugabe der konditionierten Medien von MSC und noch deutlicher von MSC/NK-Zell-Kokulturen verstärkte die IL-12/IL-18-induzierte IFN-g Freisetzung durch NK Zellen. Neutralisierung von MCP-1 in den konditionierten Medien der MSC und MSC/NK-Zell-Kokulturen oder Blockade des CCR2 auf den NK Zellen reduzierte die IFN-g Produktion der NK Zellen. Diese Hemmung beruhte auf einer verminderten IFN-g Synthese einzelner NK Zellen. Die NK Zellen von Polytraumapatienten wiesen eine stark eingeschränkte IFN-g Produktion auf. In Gegenwart von konditionierten Medien von MSC und MSC/NK-Zell-Kokulturen von Probanden stieg die IFN-g Bildung durch NK Zellen der Patienten um das 2- bzw. 3-fache. Dieser stimulierende Effekt der konditionierten Medien wurde durch Antikörper gegen MCP-1 gehemmt.

Zusammengefasst, MSC verstärken die IL-12/IL-18-induzierte IFN-g Produktion von NK Zellen über die Bildung von MCP-1 und dessen Bindung an den CCR2 auf NK Zellen. Nach Polytrauma sind NK Zellen in ihrer IFN-g Synthesefähigkeit gehemmt. MCP-1 und möglicherweise weitere CCR2 Liganden heben die Hemmung der NK Zellen nach Polytrauma auf und könnten als Therapie der Immunsuppression nach Polytrauma in Betracht gezogen werden.