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Fragestellung: Geriatrische Patienten weisen nach Trauma eine erhöhte Anfälligkeit für postoperative Infektionen mit Staphylococcus aureus (S. aureus) auf. Die Interferon (IFN) g Produktion von Natürlichen Killer (NK) Zellen ist essenziell für die Immunabwehr von S. aureus. Interleukin (IL) 12 stimuliert NK-Zellen zur IFNg Synthese. Eigene Vorarbeiten haben gezeigt, dass die IFNg Produktion von NK-Zellen geriatrischer Patienten nach hüftgelenknaher Fraktur stark beeinträchtigt ist. Die Funktion von Zellen wird durch den Stoffwechsel und die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen in der Umgebung (microenvironment), wie z.B. Eisen reguliert. Eisen wird unter anderem an Transferrin gebunden über den Transferrinrezeptor CD71 in die Zelle aufgenommen. Diese Studie untersucht, ob das microenvironment, einschließlich der Eisenverfügbarkeit, die Funktion von NK-Zellen im Alter moduliert.

Methodik: Periphere mononukleäre Zellen (PBMC) wurden von jungen (18–30 Jahre) und älteren (> 65 Jahre) Probanden isoliert. Zur Simulation eines „jungen“ und „alten“ microenvironments wurden die PBMC jeweils in „jungem“ bzw. in „altem“ Serum kultiviert und zur Simulation einer Infektion mit inaktiviertem S. aureus stimuliert. Eine reduzierte Eisenverfügbarkeit wurde durch Zugabe von Deferoxamin (DFO), ein Eisenchelator, simuliert. Die Expression des IL12 Rezeptors (IL12Rb2), IFNg, CD71 und intrazellulär gespeichertes Eisen wurden mittels Durchflusszytometrie bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In Gegenwart des eigenen Serums zeigten NK-Zellen alter Probanden eine verminderte Expression des IL12Rb2 und von IFNg im Vergleich zu NK-Zellen junger Probanden. Ein „altes“ microenvironment unterdrückte die Expression des IL12Rb2 und von IFNg von NK-Zellen junger Probanden. Dagegen steigerte ein „junges“ microenvironment die IL12Rb2 Expression von NK-Zellen alter Probanden, jedoch nicht die IFNg Produktion. Ersten Ergebnissen zufolge wiesen NK-Zellen alter Probanden einen höheren intrazellulären Eisengehalt auf als Zellen junger Probanden. Ein „altes“ microenvironment induzierte einen Anstieg der intrazellulären Eisenkonzentration in NK-Zellen junger Probanden und unterdrückte die Expression des Transferrinrezeptors CD71. Die Zugabe des Chelators DFO stellte die Expression von CD71 wieder her und verbesserte die Expression von IL12Rb2 und IFNg der NK-Zellen junger Probanden im „alten“ microenvironment. Passend hierzu führte die Gegenwart von DFO zu einer erhöhten Expression des IL12Rb2 Expression auf NK-Zellen der alten Probanden.

Lösliche Faktoren im Serum alter Probanden kreieren ein „altes“ microenvironment, das die Funktion von NK-Zellen bei Infektion unterdrückt und mit einer erhöhten Speicherung von Eisen in der Zelle assoziiert ist. Eine reduzierte Eisenverfügbarkeit in der Umgebung der NK-Zellen verbessert die Funktion der Zellen im Alter. Die Modulation der Eisenverfügbarkeit könnte als Ansatz zur Vorbeugung postoperativer infektiöser Komplikationen bei älteren Patienten dienen.