Background: Cardiac surgery provokes an intense inflammatory response that can cause an immunosuppressive state and adverse postoperative outcomes. We recently showed that postoperative immunonutrition with glutamine in "fragile" low-risk cardiac surgery patients was associated with a significantly increased level of CD3+ and CD4+ T cells. In order to clarify the biological relevance and clinical importance of these findings, we investigated whether an increase in the CD4+ T cell level was caused by changes in the systemic inflammatory response (caused by surgery or infection) and if it was associated with their activation status.
Methods: A randomized control study of low operative risk but "fragile" cardiac surgery patients was performed. Patients were randomized into immunonutrition (IN) and control groups (C). The IN group received normal daily meals plus special immune nutrients for 5 days postoperatively, while the C group received only normal daily meals. Laboratory parameters were investigated before surgery and on the sixth postoperative day and the groups were compared accordingly. The expression of the CD69+ marker was investigated to determine T cell activation status. Serum concentrations of cytokines (interleukin-10 (IL-10), tumor necrosis factor α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6)) and C-reactive protein (CRP) were determined to assess the systemic inflammatory response, while procalcitonin (PCT) levels were evaluated to confirm or deny possible bacterial infection.
Results: Fifty-five patients were enrolled in the study. Twenty-seven (49.1%) were randomized in the IN group. Results show that on the sixth postoperative day, the CD4+CD69+ and CD8+CD69+ counts did not differ between the IN and C groups, accordingly 0.25 [0.16-0.50] vs 0.22 [0.13-0.41], p=0.578 and 0.13 [0.06-0.3] vs 0.09 [0.05-0.14], p=0.178. Also, statistically significant differences were not observed in the cytokine levels (IN and C groups: TNF-α 8.13 [7.32-10.31] vs 8.78 [7.65-11.2], p=0.300; IL-6 14.65 [9.28-18.95] vs 12.25 [8.55-22.50], p=0.786; IL-10 5.0 [5.0-5.0] vs 5.0 [5.0-5.0], p=0.343 respectively), which imply that an elevated T cell count is not associated with the systemic inflammatory response. Also, PCT (IN and C groups: 0.03 [0.01-0.09] vs 0.05 [0.03-0.08], p=0.352) and CRP (IN and C groups 62.7 [34.2-106.0] vs 63.7 [32.9-91.0], p=0.840) levels did not differ between the two groups. Moreover, low levels of PCT indicated that the increase in T cell count was not determined by bacterial infection.
Conclusions: Our findings showed that CD4+ T cell levels were associated with neither the systemic inflammatory response nor bacterial infection. Secondly, increases in T cells are not accompanied by their activation status. These results suggest a hypothesis that a higher postoperative T cell concentration may be associated with postoperative immunonutrition in low-risk cardiac surgery patients with intact cellular vitality, i.e. "fragile". However, immunonutrition alone did not affect T cell activation status.
Santrauka. Apžvalga. Kardiochirurginiams pacientams širdies operacijos metu yra būdingas ryškus sisteminio uždegiminio atsako sindromas, kuris gali lemti kompensacinę imunosupresinę būklę ir blogesnes pooperacines baigtis. Ankstesniame straipsnyje nustatėme, kad „trapių“, bet mažos operacinės rizikos pacientų pooperacinė imunomityba glutamino pagrindu buvo susijusi su padidėjusiu cirkuliuojančių CD3+ ir CD4+ T ląstelių skaičiumi. Šiuo tyrimu bandėme išsiaiškinti, ar CD4+ T ląstelių padidėjimas buvo nulemtas sisteminio uždegiminio atsako sindromo (kurį galėjo sukelti chirurginė intervencija ar infekcija) ir ar šis padidėjimas buvo susijęs su T ląstelių aktyvacija. Metodai. Buvo atliktas randomizuotas atsitiktinių imčių tyrimas su mažos operacinės rizikos „trapiais“ kardiochirurginiais ligoniais. Pacientai suskirstyti į imunomitybos (IM) ir kontrolinę (K) grupes. IM grupės pacientai penkias pooperacines dienas buvo maitinami įprastu maistu ir gaudavo specialų peroralinį imunomišinį glutamino pagrindu, o K grupė maitinta tik įprastu maistu. Laboratoriniai tyrimai buvo atliekami prieš operaciją ir šeštą pooperacinę dieną. T ląstelių aktyvacijai nustatyti buvo naudojamas CD69+ žymuo. Sisteminiam uždegiminiam atsakui įvertinti tirtos citokinų (interleukino 10 (IL-10), tumoro nekrozės faktoriaus α (TNF-α), interleukino 6 (IL-6)) ir C reaktyviojo baltymo (CRB) koncentracijos. Galimoms bakterinėms infekcijoms paneigti ar patvirtinti naudotas prokalcitoninas. Rezultatai. Mūsų tyrimo imtis – penkiasdešimt penki ligoniai. Dvidešimt septyni ligoniai (49,1 %) buvo įtraukti į IM grupę. Šeštą pooperacinę dieną CD4+CD69+ ir CD8+CD69+ ląstelių koncentracija nesiskyrė tarp grupių (0,25 [0,16–0,50] vs 0,22 [0,13–0,41], p = 0,578 ir 0,13 [0,06–0,3] vs 0,09 [0,05–0,14], p = 0,178). Citokinų koncentracija tarp grupių taip pat nesiskyrė (IM ir K grupių atitinkamai: TNF-α 8,13 [7,32–10,31] vs 8,78 [7,65–11,2], p = 0,300; IL-6 14,65 [9,28–18,95] vs 12,25 [8,55–22,50], p = 0,786; IL-10 5,0 [5,0–5,0] vs 5.0 [5,0–5,0], p = 0,343). Tai rodo, kad padidėjęs T ląstelių skaičius nėra susijęs su sisteminiu uždegiminiu atsaku. Prokalcitonino ir CRB koncentracijos taip pat nesiskyrė tarp grupių (IM ir K grupių atitinkamai: prokalcitoninas 0,03 [0,01–0,09] vs 0,05 [0,03–0,08], p = 0,352; CRB 62,7 [34,2–106,0] vs 63,7 [32,9–91,0], p = 0,840). Nedidelės prokalcitonino koncentracijos rodo, kad T ląstelių skaičiaus padidėjimas nebuvo nulemtas bakterinės infekcijos. Išvados. Remiantis šio tyrimo rezultatais galima teigti, kad CD4+ T ląstelių skaičiaus padidėjimas nebuvo susijęs su sisteminio uždegiminio atsako sindromu ar bakterine infekcija. Taip pat T ląstelių skaičiaus padidėjimas nebuvo lydimas didesnės jų aktyvacijos. Manome, kad šis T ląstelių skaičiaus padidėjimas mažos operacinės rizikos kardiochirurginiams pacientams, turintiems sumažėjusį ląstelių gyvybingumą, t. y. „trapiems“, gali būti susijęs su taikyta pooperacine imunomityba.Raktažodžiai: širdies chirurgija, imunomityba, glutaminas, citokinai, CD4+, CD8+, CD69.
Keywords: CD4+; CD69+; CD8+; cardiac surgery; cytokine; glutamine; immunonutrition.
Copyright © 2021 Marija Svetikienė, Dainius Trybė, Marius Strioga, Jevgenija Vėželienė, Viktoras Isajevas, Radvilė Malickaitė, Laimutė Jurgauskienė, Donata Ringaitienė, Mindaugas Šerpytis, Jūratė Šipylaitė.