Ergebnisse

Klinische und paraklinische Einteilung der Patienten

Von den 97 eingeschlossenen Studienpatienten wurden nach Ende der Studie diejenigen mit einer Studien-Evaluationszeit von weniger als drei Tagen (n=16) ausgeschlossen, um ein Monitoring der Immunmarker zumindest über drei Tage auswerten zu können, so dass die Studienpopulation aus 81 Patienten bestand.

Für die klinische Auswertung der Studie wurden weitere 25 Patienten herausgenommen, entweder weil die Patienten über die allgemein übliche Dauer hinaus eine prophylaktische antibiotische Behandlung erfuhren (>48 Stunden, n=13), oder weil einer antibiotischen Behandlung keine eindeutigen klinischen Zeichen einer Infektion zuzuordnen waren, beziehungsweise weil klinische Infektionszeichen ohne antibiotische Behandlung vorlagen (n=12). In Abbildung 8 ist der Ausschluss der Patienten, ausgehend von den 97 initial eingeschlossenen Patienten, zusammengefasst.

Abbildung 8 : Studienpatienten. Von ursprünglich 97 eingeschlossenen Patienten wurden 56 klinisch ausgewertet.

Die verbleibenden 56 Patienten wurden klinisch in drei Gruppen eingeteilt: A) Patienten ohne Infektion (n=33, 59 %), B) Patienten mit klinischen und paraklinischen Zeichen einer Infektion ohne Erregernachweis (Patienten mit vermuteter Infektion, n=14, 25 %) und C) Patienten mit Infektion, die mikrobiologisch bestätigt werden konnte durch den Nachweis eines klinisch signifikanten Keimes (n=9, 16 %).

Patienten ohne Infektion erhielten eine perioperative antibiotische Infektionsprophylaxe von bis zu 48 Stunden, ohne dass sich bei diesen Patienten Zeichen einer Infektion zeigten. Patienten mit vermuteter Infektion waren solche Patienten, bei denen eine antibiotische Therapie von den behandelnden Ärzten aufgrund von klinischen Verdachtszeichen angesetzt wurde. Außerdem mussten bei diesen Patienten mindestens zwei positive SIRS-Kriterien vorliegen (Körpertemperatur >38°C oder <36°C, Herzfrequenz >90 / Minute, Atemfrequenz >20 / Minute oder Pa(CO₂) <32 mmHg oder Anschluss an ein Beatmungsgerät, Leukozyten im Blut >12000 oder <4000 / µl) [4], und dazu mindestens eines der folgenden Kriterien: Anforderung von mikrobiologischen Kulturen, eitrige Trachealabsaugung, bronchopulmonare Infiltration im Röntgen-Thorax-Bild, starker Anstieg des CRP oder besonders starker Anstieg der Blutleukozyten (CRP und Leukozyten wurden vom DHZB routinemäßig bestimmt). Im Falle von fehlenden Informationen über die Atemfrequenz wurde nur ein positives SIRS-Kriterium akzeptiert und der Patient / die Patientin in eine der Gruppen mit Infektion eingeteilt.

Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Verteilung der Patienten auf die drei klinischen Gruppen, >

Tabelle 3 gibt die Erreger und die Orte des Erregernachweises bei den Patienten mit mikrobiologisch bestätigter Infektion an (Gruppe C).

A: ohne Infektion

B: Verdacht auf Infektion

C: bestätigte Infektion

n=

33

14

9

Alter

74 (42-86)

74 (53-79)

76 (61-81)

Geschlecht m/f

22/11

6/8

3/6

Beobachtungszeit

Tage 1-3

17

2

1

Tage 1-4

12

3

2

Tage 1-5

3

3

0

Tage 1-6

1

6

6

Todesfälle

0

0

0

Tabelle 2 : Alter (Mediane und Bereiche), Geschlecht, Beobachtungszeit und Todesfälle in den drei Patientengruppen.

Material

n=

nachgewiesene Mikroorganismen, jeweils

Trachealsekret

5

Escherichia coli, Blastomyces, Neisseria und Candida albicans, Enterococcus und Klebsiella oxytoca, Enterobacter cloacae und Blastomyces

Broncho-Alveolar-Lavage (BAL)

1

Haemophilus parainfluenzae und Streptococcus viridans

Sputum

1

Blastomyces

Sternum, Wunde

1

Staphylococcus Koagulase negativ

sowohl BAL als auch Blut (Zentraler Venenkatheter)

1

Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus und Blastomyces (BAL), Enterococcus faecalis und Pseudomonas aeruginosa (Blut)

Tabelle 3 : Gruppe C: Kultur-positive Patientengruppe. Material und nachgewiesene Keime.

Eine paraklinische Patienteneinteilung berücksichtigte den Grad der Immunaktivierung frühzeitig nach der Operation und wurde in Beziehung zur monozytären HLA-DR-Erholung im 6-tägigen postoperativen Verlauf gesetzt. Dafür wurden die 56 ausgewerteten Patienten entsprechend der Über-/ Unterschreitung von Schwellenwerten in den Immunparametern total-IL-8, PCT und Plasma-IL-10 am Tag 1 (siehe Kapitel 4.6.1) in jeweils 2 Gruppen eingeteilt, und der Verlauf der HLA-DR-Expression wurde ausgewertet.

Werte der gemessenen Parameter

Tabelle 4, Tabelle 5 und Tabelle 6 geben die Mediane und die 25%- und 75%-Perzentilen aller gemessenen Parameter in den drei Patientengruppen wider.

Da für die ex vivo Elastase-Produktion und für die mRNA-Untersuchungen noch keine Normalwerte bekannt waren, wurden diese zunächst an einer Population von 10 präoperativen Patienten, die die Studieneinschlusskriterien erfüllten (für die ex vivo Elastase-Produktion), beziehungsweise an 8 gesunden Probanden (für die mRNA-Untersuchungen) ermittelt.

Tag 1

Tag 2

Tag 3

Tag 4

Tag 5

Tag 6

n=33

n=33

n=33

n=16

n=4

n=1

Gruppe A
(keine Infektion)

IL-10 (pg/ml)

5
(5-6)

PCT (pg/ml)

374
(326-782)

292
(204-753)

312
(182-619)

320
(149-542)

230
(168-373)

284

LBP (μg/ml)

17,1
(14,8-21,8)

24,3
(20,9-28,4)

24,4
(21,5-30,7)

20,7
(18,1-24,1)

25,7
(19,2-32,2)

24,3

total-IL-8 (pg/ml)

206
(165-259)

180
(163-235)

137
(108-182)

138
(113-176)

129
(128-169)

157

CRP (mg/dl)

5,8
(4,8-7,7)

IL-6 (pg/ml)

38,6
(27,2-67,0)

ex vivo Elastase (ng/ml)

183
(131-214)

164
(131-203)

ex vivo Elastase bei 10 präoperativen Patienten: 116 (79-131)

ex vivo TNF-α (pg/ml)

291
(238-355)

352
(301-411)

360
(299-476)

409
(231-549)

523
(474-561)

367

n=14

n=14

n=14

n=12

n=9

n=6

Neuinfektionen

3

6

4

1

0

0

Gruppe B
(vermutete Infektion)

IL-10 (pg/ml)

6,1
(5-7,6)

PCT (pg/ml)

729
(193-5769)

585
(349-3753)

662
(307-2557)

706
(285-2048)

1008
(753-1613)

339
(244-987)

LBP (μg/ml)

18,1
(15-20,4)

27,7
(21,8-28,8)

23,5
(20,4-31,7)

22,9
(19,8-26,4)

20,7
(16,8-33,4)

15,4
(14,7-22,8)

total-IL-8 (pg/ml)

310
(191-610)

314
(249-675)

275
(200-347)

253
(178-456)

460
(174-1027)

217
(122-518)

CRP (mg/dl)

6,3
(5,9-7,2)

IL-6 (pg/ml)

42,5
(35,4-73,7)

ex vivo Elastase (ng/ml)

248
(225-314)

273
(203-329)

ex vivo TNF-α (pg/ml)

409
(290-645)

449
(360-620)

272
(172-419)

374
(305-454)

359
(317-671)

330
(229-407)

n=9

n=9

n=9

n=8

n=6

n=6

Neuinfektionen

3

2

1

0

1

2

Gruppe C
(mikrobiell bestätigte Infektion)

IL-10 (pg/ml)

9,0
(6,5-17,9)

PCT (pg/ml)

1518
(1277-3690)

2077
(931-2244)

1021
(284-1402)

698
(656-1395)

439
(343-1206)

331
(318-1020)

)

LBP (μg/ml)

13,6
(12-17,7)

20,6
(16,1-24,8)

16,8
(14,2-28,5)

16,1
(13,3-27,9)

20,6
(15,4-49)

21,8
(15,6-32,3)

total-IL-8 (pg/ml)

345
(258-498)

363
(303-469)

252
(177-370)

223
(161-386)

404
(311-459)

427
(351-488)

CRP (mg/dl)

6,6
(6,2-7,1)

IL-6 (pg/ml)

38,2
(22,1-54,5)

ex vivo Elastase (ng/ml)

203
(147-248)

203
(164-273)

ex vivo TNF-α (pg/ml)

224
(212-249)

234
(207-279)

259
(136-311)

282
(185-473)

197
(111-208)

158
(115-277)

Tabelle 4 : Mediane (sowie 25%- und 75%-Perzentile) der gemessenen löslichen Faktoren und ex vivo Stimulationstests in den 3 Patientengruppen, sowie die ex vivo Elastase-Produktion bei 10 präoperativen Patienten. In den Infektionsgruppen (Gruppen B und C) sind signifikant unterschiedliche Werte im Vergleich zur Gruppe A fett dargestellt. Die ex vivo Elastase-Werte der 10 präoperativen Patienten sind signifikant niedriger als die Patientenwerte.

Tag 1

Tag 2

Tag 3

Tag 4

Tag 5

Tag 6

n=33

n=33

n=33

n=16

n=4

n=1

auf Monozyten

Gruppe A
(keine Infektion)

HLA-DR (AK/Zelle)

6092
(5451-7259)

5144
(3892-6118)

6348
(4913-8033)

7132
(4867-10524)

8245
(5898-11560)

7235

CD86 (AK/Zelle)

2019
(1840-2311)

2022
(1762-2332)

2260
(2045-2581)

2171
(1777-2448)

2490
(2147-2524)

2024

CD71 (AK/Zelle)

2035
(1874-2147)

1881
(1698-2073)

2130
(1887-2379)

1896
(1676-2146)

1727
(1703-1853)

1855

CD64 (AK/Zelle)

21468
(19078-23206)

19943
(17104-24103)

20297
(17110-22557)

19019
(15940-21630)

19030
(19015-19068)

20078

CD11b (AK/Zelle)

15630
(11951-18490)

15681
(11261-19866)

16948
(15430-22360)

19078
(12017-24918)

22307
(18376-25454)

11388

auf Neutrophilen

CD64 (AK/Zelle)

1131
(908-1590)

1612
(1184-2350)

1415
(1133-1949)

903
(747-1388)

775
(626-854)

998

CD11b (AK/Zelle)

6244
(4730-7650)

5238
(4118-6056)

5217
(4430-7191)

6785
(4942-7855)

5742
(4999-6344)

5767

n=14

n=14

n=14

n=12

n=9

n=6

Neuinfektionen

3

6

4

1

0

0

Gruppe B
(vermutete Infektion)

auf Monozyten

HLA-DR (AK/Zelle)

4164
(3713-6703)

3529
(3108-4635)

4120
(3072-5281)

4557
(3542-8642)

4716
(2635-6525)

6568
(5603-8318)

CD86 (AK/Zelle)

1921
(1809-2264)

1930
(1818-2174)

2015
(1947-2177)

2028
(1870-2326)

1909
(1683-2296)

2191
(2014-2787)

CD71 (AK/Zelle)

1921
(1650-2744)

1989
(1902-2174)

2245
(2032-2414)

2187
(1927-2407)

1862
(1637-1919)

2052
(1990-2550)

CD64 (AK/Zelle)

20748
(18838-22598)

21410
(17678-24096)

16821
(15255-22922)

21126
(15265-24952)

22610
(16375-23148)

23294
(13517-27921)

CD11b (AK/Zelle)

19236
(14546-20135)

16333
(14373-18316)

17078
(10956-19043)

17089
(13406-21689)

15440
(11908-17755)

21998
(14890-26745)

auf Neutrophilen

CD64 (AK/Zelle)

1334
(916-1917)

2462
(1322-2730)

1911
(1238-2609)

1407
(1254-2998)

1179
(1002-2464)

1208
(825-1459)

CD11b (AK/Zelle)

5720
(4910-6898)

4873
(4280-5982)

5427
(3729-5931)

4954
(4581-5970)

5488
(4768-7460)

7261
(5485-8502)

n=9

n=9

n=9

n=8

n=6

n=6

Neuinfektionen

3

2

1

0

1

2

Gruppe C
(mikrobiell bestätigte Infektion)

auf Monozyten

HLA-DR (AK/Zelle)

4718
(3576-5309)

3489
(2363-6361)

3449
(3011-5111)

5786
(3354-6836)

3788
(2724-4645)

3412
(2724-5403)

CD86 (AK/Zelle)

1915
(1800-2040)

1799
(1704-2038)

2020
(1933-2132)

2208
(2049-2226)

2017
(1857-2059)

2057
(1876-2137)

CD71 (AK/Zelle)

2213
(1836-2223)

2054
(1901-2365)

2247
(2041-2689)

2120
(2042-2284)

2229
(2045-2721)

1975
(1900-2109)

CD64 (AK/Zelle)

24247
(22990-25263)

20342
(19122-22880)

21468
(15651-22860)

18744
(16769-22588)

20168
(18409-22511)

20971
(19156-21996)

CD11b (AK/Zelle)

14458
(11653-15507)

14152
(11097-15021)

15984
(14498-19129)

15414
(13069-20479)

15126
(12174-15514)

12313
(11077-14548)

auf Neutrophilen

CD64 (AK/Zelle)

1339
(911-1694)

2222
(1351-2818)

2152
(1920-2856)

1653
(1106-2160)

1470
(865-2007)

1759
(1355-1954)

CD11b (AK/Zelle)

6325
(5125-6784)

5339
(4521-6568)

5129
(4319-7465)

7067
(5279-7890)

7521
(6418-9493)

8520
(6555-8600)

Tabelle 5 : Mediane (sowie 25%- und 75%-Perzentile) der Oberflächenexpressionen in den 3 Patientengruppen. In den Infektionsgruppen (Gruppen B und C) sind signifikant unterschiedliche Werte im Vergleich zur Gruppe A fett dargestellt.

Gruppe A
(keine Infektion)

Gruppe B
(vermutete Infektion)

Gruppe C
(mikrobiell bestätigte Infektion)

gesunde Probanden

n=24

n=13

n=4

n=8

IL-8 (2^- ^Δ ^C(T))

0,07 (0,03-0,11)

0,11 (0,06-0,18)

0,11 (0,06-0,15)

0,47 (0,21-0,96)

IL-10 (2^- ^Δ ^C(T))

0,03 (0,02-0,05)

0,04 (0,02-0,05)

0,06 (0,04-0,13)

0 (0-0,01)

SOCS-3 (2^- ^Δ ^C(T))

0,87 (0,28-1,98)

0,36 (0,26-1,62)

1,64 (1,11-2,02)

0,23 (0,13-0,39)

Rantes (2^- ^Δ ^C(T))

6,8 (4,0-12,1)

4,4 (2,9-6,7)

3,14 (2,27-4,72)

31,9 (24,0-38,2)

HO-1 (2^- ^Δ ^C(T))

1,53 (1,13-2,74)

1,51 (1,03-2,99)

3,08 (2,11-6,56)

1,09 (0,95-1,71)

TNF-α (2^- ^Δ ^C(T))

0,33 (0,20-0,56)

0,34 (0,22-0,45)

0,4 (0,24-0,59)

0,60 (0,31-1,07)

Tabelle 6 : Mediane (sowie 25%- und 75%-Perzentile) der leukozytären mRNA-Expressionen am Tag 1 in den 3 Patientengruppen, sowie bei 8 Probanden (jeweils normalisiert auf HPRT). Diejenigen Probandenwerte, die sich signifikant von den Patientenwerten unterschieden, sind fett dargestellt.

Untersuchung des gesamten Patientenkollektivs bezüglich Immunaktivierung / Immundeaktivierung Erhöhung von Immunaktivierungsmarkern in allen Patientengruppen

Alle Patientengruppen zeigten postoperativ vor allem am ersten Tag eine allgemeine Immunaktivierung, erkennbar an erhöhten Werten für total-IL-8, LBP (Abbildung 9 und Abbildung 10), CRP und IL-6 (Daten nicht dargestellt), im Vergleich zu Referenzwerten des Instituts für Medizinische Immunologie der Charité (CCM). Im Gegensatz zu den erhöhten total-IL-8-Spiegeln zeigten die Studienpatienten gegenüber gesunden Probanden eine signifikant erniedrigte leukozytäre IL-8-mRNA-Expression (Mann-Whitney, p<0,01, Abbildung 11). Außerdem fand eine Aktivierung der neutrophilen Granulozyten statt, was sich aus den erhöhten Werten der ex vivo Elastase-Sekretion im Vergleich zu 10 präoperativen Patienten (Mann-Whitney, p<0,01, Abbildung 12) und der CD64-Expression auf Neutrophilen (Daten nicht dargestellt) im Vergleich zu Referenzwerten ergibt. Die leukozytäre mRNA-Expression von Rantes war im Vergleich zu gesunden Probanden stark erniedrigt (Mann-Whitney, p<0,01, Abbildung 13). Die leukozytäre TNF-α-mRNA-Expression zeigte keine Unterschiede zwischen Patienten und Probanden (Daten nicht dargestellt).

Abbildung 9 : Erhöhte total-IL-8-Spiegel (nach Erythrozytenlyse) in allen Patientengruppen, vor allem am ersten postoperativen Tag, gegenüber Referenzwerten. Verglichen mit der Patientengruppe ohne Infektion ergaben sich signifikant erhöhte Werte für Patienten mit Verdacht auf Infektion an den Tagen 1-4, sowie für Patienten mit bestätigter Infektion an den Tagen 1-5 (Kruskal-Wallis, Tage 1, 4 und 5 p<0,05, Tage 2 und 3 p<0,01; Mann-Whitney, Gruppe B versus A Tag 1 p<0,05, Tage 2 bis 4 p<0,01, Gruppe C versus A Tage 1 und 4 p<0,05, Tage 2, 3 und 5 p<0,01).

Abbildung 10 : Gleichermaßen erhöhte LBP-Plasma-Spiegel in allen Patientengruppen im Vergleich zum Referenzbereich, ohne signifikante Unterschiede zwischen den Patientengruppen.

Abbildung 11 : Verminderte leukozytäre IL-8-mRNA-Expression aller drei Patientengruppen im Vergleich zu gesunden Probanden (Mann-Whitney, p<0,01). Signifikante Unterschiede zwischen den Patientengruppen bestanden nicht.

Abbildung 12 : Signifikant erhöhte ex vivo Elastase-Produktion in allen Patientengruppen im Vergleich zu 10 präoperativen Patienten (Mann-Whitney, p<0,01). Patienten mit Verdacht auf Infektion (nicht dagegen Patienten mit bestätigter Infektion) zeigten signifikant erhöhte Werte an beiden gemessenen Tagen im Vergleich zu Patienten ohne Infektion (Kruskal-Wallis, Tag 1 p<0,05, Tag 2 p<0,01; Mann-Whitney, Gruppe B versus A Tage 1 und 2 p<0,01).

Abbildung 13 : Stark erniedrigte leukozytäre Rantes-mRNA-Expression aller drei Patientengruppen im Vergleich zu gesunden Probanden (Mann-Whitney, p<0,01). Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Patientengruppen.

Immundeaktivierung / Immundepression in allen Patientengruppen

Als Zeichen für eine Immundepression waren in allen drei Patientengruppen die monozytären Expressionen von HLA-DR und CD86 erniedrigt (Abbildung 14 und Abbildung 15), sowie die ex vivo TNF-α-Sekretion (Daten nicht dargestellt), jeweils im Vergleich zu Referenzwerten des Instituts für Medizinische Immunologie der Charité (CCM). Ebenso waren auch die IL-10-Plasma-Werte in vielen Proben aller drei Patientengruppen erhöht, was aber aufgrund der unteren Nachweisgrenze von 5 pg/ml statistisch nicht signifikant war (Abbildung 16). Die Messung der leukozytären IL-10-mRNA-Expression ergab prinzipiell ein Bild ähnlich dem der IL-10-Plasma-Spiegel (Abbildung 17), mit signifikant erhöhten Werten aller Patienten gegenüber den gesunden Probanden (Mann-Whitney, p<0,01). Damit einhergehend war in allen Patientengruppen die mRNA-Expression von SOCS-3 erhöht (Mann-Whitney, p<0,05, Abbildung 18), während die HO-1-mRNA-Expression keine Unterschiede zeigte (Daten nicht dargestellt).

Abbildung 14 : Erniedrigte monozytäre HLA-DR-Expression in allen Patientengruppen verglichen mit Referenzwerten. Im Vergleich zu Patienten ohne Infektion zeigten Patienten mit Verdacht auf Infektion signifikant erniedrigte Werte an den Tagen 1 und 3, Patienten mit bestätigter Infektion zusätzlich am Tag 5 (Kruskal-Wallis, Tage 1 und 3 p<0,01, Tag 5 p<0,05; Mann-Whitney, Gruppe B versus A Tag 1 p<0,05, Tag 3 p<0,01, Gruppe C versus A Tage 1, 3 und 5 p<0,01).

Abbildung 15 : Erniedrigte monozytäre CD86-Expression in allen Patientengruppen im Vergleich zu Referenzwerten. Es ergaben sich keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Patientengruppen.

Abbildung 16 : Erhöhte IL-10-Plasma-Werte bei Patienten mit bestätigter Infektion im Vergleich zur Patientengruppe ohne Infektion (Kruskal-Wallis, p<0,05; Mann-Whitney, p<0,05). Inwieweit auch die Gruppe ohne Infektion über dem Referenzlimit lag, lässt sich aufgrund der unteren Nachweisgrenze von 5 pg/ml nicht eindeutig sagen.

Abbildung 17 : Erhöhte leukozytäre IL-10-mRNA-Expression aller drei Patientengruppen im Vergleich zu gesunden Probanden (Mann-Whitney, p<0,01). Die Patientengruppe mit bestätigter Infektion zeigte tendenziell höhere Werte als Patienten ohne Infektion, jedoch ohne statistische Signifikanz.

Abbildung 18 : Erhöhte leukozytäre SOCS-3-mRNA-Expression aller drei Patientengruppen im Vergleich zu gesunden Probanden (Mann-Whitney, p<0,05). Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Patientengruppen.

Paraklinische Patientengruppen: Immunaktivierung und HLA-DR-Erholung

Eine Korrelationsanalyse zwischen den Immunaktivierungsmarkern total-IL-8 und PCT und dem antiinflammatorischen Zytokin IL-10 im Plasma am Tag 1 auf der einen Seite und der monozytären HLA-DR-Expression im 6-tägigen postoperativen Verlauf auf der anderen Seite zeigte grundsätzlich eine inverse, wenn auch schwache Korrelation zwischen den genannten Markern und HLA-DR. Signifikante inverse Korrelationen ergaben sich zwischen total-IL-8 am Tag 1 und HLA-DR während des gesamten 6-tägigen Beobachtungszeitraumes. PCT am Tag 1 korrelierte mit HLA-DR an den Tagen 2, 3 und 5, Plasma-IL-10 an den Tagen 2 und 3. Es errechnete sich beispielsweise für Plasma-IL-10 am Tag 1 und der HLA-DR-Expression an den Tagen 2 und 3 ein Korrelationskoeffizient nach Spearman von –0,4, für total-IL-8 am Tag 1 und HLA-DR an den Tagen 2 und 3 von unter -0,5, jeweils für p<0,01. In Tabelle 7 sind diesbezüglich alle signifikanten Korrelationen und ihre Koeffizienten zusammengestellt.

*p<0,05
**p<0,01
HLA-DR auf Monozyten

Tag 1

Tag 2

Tag 3

Tag 4

Tag 5

Tag 6

Korrelationskoeffizient nach Spearman

total-IL-8 Tag 1

k= -0,35*

k= -0,53**

k= -0,54**

k= -0,39*

k= -0,75**

k= -0,67*

PCT Tag 1

/

k= -0,36*

k= -0,35**

/

k= -0,62**

/

Plasma-IL-10 Tag 1

/

k= -0,40**

k= -0,41**

/

/

/

Tabelle 7 : Signifikante Korrelationen zwischen Tag 1-Werten von total-IL-8, PCT und Plasma-IL-10 und der monozytären HLA-DR-Expression an den Tagen 1-6.

Diesen Ergebnissen entsprechen die Auswertungen der paraklinischen Immunaktivierungsgruppen, die auf der Grundlage der Über- / Unterschreitung von Schwellenwerten in den Immunmarkern total-IL-8, PCT und Plasma-IL-10 am Tag 1 (siehe Kapitel 4.6.1) gebildet wurden. Es zeigte sich, dass bei Patienten mit einer ausgeprägten Aktivierung des Immunsystems am Tag 1 eine verzögerte „Erholung“ der Immunkompetenz stattfand. Patienten mit erhöhten total-IL-8- und PCT-Plasma-Spiegeln am Tag 1 (>322 beziehungsweise >650 pg/ml) zeigten einen signifikant niedrigeren Verlauf der monozytären HLA-DR-Expression während der 6-tägigen postoperativen Beobachtungsdauer (nonparametrische Varianzanalyse, p<0,01 für total-IL-8, beziehungsweise p<0,05 für PCT, Abbildung 19 und Abbildung 20). In ähnlicher Weise beeinflussten erhöhte Plasmawerte von IL-10 am Tag 1 den postoperativen Verlauf der HLA-DR-Expression; erhöhte IL-10-Werte gingen mit einem signifikant niedrigerem HLA-DR-Verlauf einher (nonparametrische Varianzanalyse, p<0,05, Abbildung 21).

Abbildung 19 : Signifikant niedrigere HLA-DR-Expression im 6-tägigen postoperativen Verlauf bei erhöhten total-IL-8-Spiegeln am Tag 1 (nonparametrische Varianzanalyse, p<0,01).

Abbildung 20 : Signifikant niedrigere HLA-DR-Expression im 6-tägigen postoperativen Verlauf bei erhöhten PCT-Werten am Tag 1 (nonparametrische Varianzanalyse, p<0,05).

Abbildung 21 : Signifikant niedrigere HLA-DR-Expression im 6-tägigen postoperativen Verlauf bei erhöhten Plasma-IL-10-Spiegeln am Tag 1 (nonparametrische Varianzanalyse, p<0,05).

Differenzierte Untersuchung der verschiedenen klinischen Patientengruppen Immunaktivierung bei Patienten mit postoperativer Infektion

Patienten mit Infektion zeigten generell eine stärkere Immunaktivierung. Unter den entsprechenden Markern fanden sich signifikante Unterschiede zwischen den drei Patientengruppen (Patienten ohne Infektion (A), Patienten mit Verdacht auf Infektion (B), Patienten mit bestätigter Infektion (C)) für total-IL-8, PCT, ex vivo Elastase und CD64-Expression auf Neutrophilen (Kruskal-Wallis; total-IL-8 Tage 1, 4 und 5 p<0,05, Tage 2 und 3 p<0,01, PCT Tage 1, 2 und 4 p<0,05, ex vivo Elastase Tag 1 p<0,05, Tag 2 p<0,01, CD64 auf Neutrophilen Tage 4 und 5 p<0,05).

In den Gruppen B und C im Vergleich zur Gruppe ohne Infektion zeigten sich signifikant erhöhte total-IL-8-Werte an den Tagen 1 bis 4, in der Gruppe mit bestätigter Infektion zusätzlich am Tag 5 (Mann-Whitney, Gruppe B versus A Tag 1 p<0,05, Tage 2 bis 4 p<0,01, Gruppe C versus A Tage 1 und 4 p<0,05, Tage 2, 3 und 5 p<0,01, Abbildung 9). PCT-Plasma-Spiegel waren in der Gruppe mit bestätigter Infektion an den Tagen 1, 2 und 4, in der Gruppe mit Verdacht auf Infektion am Tag 2 signifikant erhöht gegenüber der Patientengruppe ohne Infektion (Mann-Whitney, Gruppe C versus A Tag 1 p<0,05, Tage 2 und 4 p<0,01, Gruppe B versus A Tag 2 p<0,05, Abbildung 22).

Abbildung 22 : Erhöhte PCT-Plasma-Spiegel in den Patientengruppen mit Infektion (Gruppen B und C) im Vergleich zu Referenzwerten. Verglichen mit der Patientengruppe ohne Infektion ergaben sich signifikant erhöhte Werte sowohl für Patienten mit Verdacht auf Infektion (Tag 2), als auch für Patienten mit bestätigter Infektion (Tage 1, 2 und 4) (Kruskal-Wallis, Tage 1, 2 und 4 p<0,05; Mann-Whitney, Gruppe C versus A Tag 1 p<0,05, Tage 2 und 4 p<0,01, Gruppe B versus A Tag 2 p<0,05).

Die ex vivo Elastase-Produktion war in der Gruppe mit vermuteter Infektion an beiden gemessenen Tagen gegenüber der Gruppe ohne Infektion signifikant erhöht, während die Gruppe mit bestätigter Infektion keine erhöhten Werte zeigte (Mann-Whitney, Gruppe B versus A Tage 1 und 2 p<0,01, Abbildung 12). Die höhere neutrophile Aktivierung unter den Patienten mit Infektion wurde sowohl durch die genannten Elastase-Ergebnisse als auch durch eine signifikant erhöhte Expression von CD64 am Tag 5 (Gruppe C) beziehungsweise an den Tagen 4 und 5 (Gruppe B) widergespiegelt (Mann-Whitney, jeweils für p<0,05, Daten nicht dargestellt).

Währenddessen war LBP an allen sechs gemessenen Tagen (Abbildung 10) sowie IL-6 und CRP am Tag 1 (nicht dargestellt) in allen drei Patientengruppen ohne signifikante Gruppenunterschiede gleichermaßen erhöht. Auch ergaben die Expressionen von CD71, CD64 und CD11b auf Monozyten sowie von CD11b auf Neutrophilen keine signifikanten Gruppenunterschiede (nicht dargestellt), ebenso wie die leukozytären mRNA-Expressionen von IL-8 (Abbildung 11), Rantes (Abbildung 13) und TNF-α (nicht dargestellt).

Immundeaktivierung bei Patienten mit postoperativer Infektion

Des weiteren zeigten Patienten mit Infektion im Vergleich zu der Patientengruppe ohne Infektion eine ausgeprägtere Depression des Immunsystems. Signifikante Unterschiede zwischen den Patientengruppen ergaben sich für die monozytäre HLA-DR-Expression, die ex vivo TNF-α-Produktion und das Plasma-IL-10 (Kruskal-Wallis; HLA-DR Tage 1 und 3 p<0,01, Tag 5 p<0,05, ex vivo TNF-α Tage 2 und 3 p<0,01, IL-10 Tag 1 p<0,05). Für die HLA-DR-Expression ergaben sich an den Tagen 1 und 3 (Gruppe B) beziehungsweise 1, 3 und 5 (Gruppe C) signifikant niedrigere Werte im Vergleich zur Patientengruppe ohne Infektion (Mann-Whitney, Gruppe B versus Gruppe A Tag 1 p<0,05, Tag 3 p<0,01, Gruppe C versus A Tage 1, 3 und 5 p<0,01, Abbildung 14). Die ex vivo TNF-α Produktion war an den Tagen 2 und 3 in der Gruppe mit bestätigter Infektion signifikant erniedrigt (Mann-Whitney, p<0,01, Daten nicht dargestellt), während CD86 keinerlei Gruppenunterschiede aufwies (Abbildung 15). IL-10-Plasma-Spiegel am Tag 1 waren in der Gruppe mit bestätigter Infektion signifikant erhöht (Mann-Whitney, p<0,05, Abbildung 16). Auf mRNA-Ebene zeigte sich ein ähnliches Bild mit einer Tendenz zu höheren Werten in der Gruppe mit bestätigter Infektion (Abbildung 17), allerdings erreichten diese keine statistische Signifikanz, vermutlich weil die Fallzahl der mRNA-Bestimmungen zu gering war (siehe Kapitel 3.3). Auch die mRNA-Expression von SOCS-3 ergab keine signifikanten Gruppenunterschiede (Abbildung 18), sowie die mRNA-Expression von HO-1 (nicht dargestellt).

ROC-Analysen Marker bezüglich postoperativer Infektion (Gruppe B und C)

Um Marker zu erhalten, die zwischen Patienten ohne und jenen Patienten mit Infektion im 6-tägigen postoperativen Verlauf (sowohl Gruppe B als auch C) möglichst frühzeitig (am Tag 1 postoperativ) diskriminieren können, wurden Analysen auf der Grundlage von Receiver Operating Characteristics (ROC)- Kurven durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass am Tag 1 das monozytäre HLA-DR der Marker mit dem größten Diskriminierungspotenzial war, mit einer Fläche unter der ROC-Kurve (AUC) von 0,75 (95%-Konfidenz-Intervall (CI) von 0,62 bis 0,86 für p<0,01). Die AUC von Plasma-IL-10 betrug 0,68 (95%-CI von 0,53 - 0,80 für p<0,05) (Abbildung 23). Die Immunaktivierungsmarker inklusive der ex vivo Elastase zeigten zum Teil ebenfalls ein gutes Diskriminierungspotenzial. Total-IL-8 und PCT am Tag 1 kamen auf eine AUC von 0,73 beziehungsweise 0,68 (95%-CI von 0,57 bis 0,88 beziehungsweise 0,52 bis 0,85 für p<0,01 beziehungsweise p<0,05), ex vivo Elastase erreichte 0,72 (95%-CI von 0,58-0,84 für p<0,01) (Abbildung 24).

Dagegen konnten konventionelle Infektionszeichen und –marker entweder nicht signifikant zwischen Patienten mit versus ohne Infektion unterscheiden (CRP, mit einem 95%-CI von 0,42-0,73, Abbildung 25), beziehungsweise ergaben mindestens 2 positive SIRS-Kriterien am Tag 1 nur eine AUC von 0,66 (95%-CI von 0,52-0,81 für p<0,05, nicht dargestellt).

Abbildung 23 : ROC-Kurven der Tag 1-Werte von monozytärem HLA-DR und Plasma-IL-10 bezüglich des Auftretens einer Infektion (vermutet (Gruppe B) oder bestätigt (Gruppe C)) im postoperativen Verlauf. Die AUC von HLA-DR war mit 0,75 unter allen gemessenen Markern am höchsten. Plasma-IL-10 erreichte eine AUC von 0,68.

Abbildung 24 : ROC-Kurven der Tag 1-Werte von Immunaktivierungsmarkern bezüglich des Auftretens einer Infektion (vermutet (Gruppe B) oder bestätigt (Gruppe C)) im postoperativen Verlauf. Die AUCs betrugen 0,73 für total-IL-8, 0,68 für PCT und 0,72 für ex vivo Elastase.

Abbildung 25 : ROC-Kurve der Tag 1-Werte von CRP bezüglich des Auftretens einer Infektion (vermutet (Gruppe B) oder bestätigt (Gruppe C)) im postoperativen Verlauf. Die AUC lag lediglich bei 0,58 und war aufgrund des asymptotischen Konfidenzintervalls von 0,42-0,73 nicht signifikant für p<0,05.

Mit Hilfe der ROC-Kurven wurden Schwellenwerte der Marker am Tag 1 ermittelt, die eine optimale Kombination von Sensitivität und Spezifität für das Auftreten von Infektion während der 6-tägigen Beobachtungsdauer ergaben. Eine monozytäre HLA-DR-Expression von 4718 AK- (Antikörper-) Bindungsstellen /Zelle als bester Einzelmarker zeigte eine Sensitivität von 0,57 und eine Spezifität von 0,88. Ein total-IL-8-Cutoff von 322 pg/ml erreichte ähnliche Werte. Besonders hohe Spezifität erreichte die Kombination von HLA-DR und total-IL-8: alle Patienten, die am Tag 1 sowohl eine erniedrigte monozytäre HLA-DR-Expression <4718 AK/Monozyt, als auch erhöhte total-IL-8-Plasmaspiegel >322 pg/ml aufwiesen (n=8), waren als Patienten mit (bestätigter oder vermuteter) Infektion eingestuft worden. Auf dieser Basis wurden außerdem die positiv und negativ prädiktiven Werte und das relative Risiko für das Über- beziehungsweise Unterschreiten der Schwellenwerte bestimmt. Tabelle 8 fasst diese Informationen zusammen.

*→ kein signifikantes diskriminatives Potenzial von CRP am Tag 1
AUC (95%-CI)

Schwellenwert

Sens. (95%-CI)

Spez. (95%-CI)

PPV

NPV

RR

Einzelmarker

HLA-DR auf Monos

0,75 (0,62-0,86)

<4718 AK/Zelle

0,57 (0,34-0,77)

0,88 (0,72-0,97)

0,76

0,74

2,98

Plasma-IL-10

0,68 (0,53-0,80)

>5,6 pg/ml

0,67 (0,43-0,85)

0,74 (0,55-0,88)

0,64

0,77

2,73

total-IL-8

0,73 (0,57-0,88)

>322 pg/ml

0,52 (0,30-0,74)

0,93 (0,77-0,99)

0,85

0,73

3,13

PCT

0,68 (0,52-0,85)

>650 pg/ml

0,65 (0,43-0,84)

0,73 (0,54-0,87)

0,63

0,75

2,5

ex vivo Elastase

0,72 (0,58-0,84)

>203 ng/ml

0,64 (0,41-0,83)

0,74 (0,55-0,88)

0,64

0,74

2,47

Markerkombinationen

2 von 3en: HLA-DR und/oder total-IL-8 und/oder ex vivo Elastase

0,55 (0,32-0,76)

0,88 (0,71-0,96)

0,75

0,74

2,85

HLA-DR UND total-IL-8

0,38 (0,18-0,62)

1 (0,88-1)

1

0,69

3,23

Routinemarker

CRP

0,58 (0,42-0,73)*

(>5,84 mg/dl)

pos. SIRS-Kriterien

0,66 (0,52-0,81)

mindestens 2

0,83 (0,61-0,95)

0,45 (0,28-0,64)

0,51

0,79

2,44

Tabelle 8 : AUC, Sensitivität (Sens.), Spezifität (Spez.), positiv prädiktiver Wert (PPV), negativ prädiktiver Wert (NPV) und Relatives Risiko (RR) von Markern am Tag 1 bezüglich postoperativer Manifestation von Infektion (vermutet (Gruppe B, n=14) oder bestätigt (Gruppe C, n=9)) im 6-tägigen postoperativen Verlauf. Außerdem sind entsprechende Werte für Markerkombinationen angegeben: für das Über- beziehungsweise Unterschreiten von mindestens 2 Schwellenwerten der 3 Marker HLA-DR auf Monozyten, total-IL-8 und ex vivo Elastase, sowie von sowohl HLA-DR UND total-IL-8. Im Vergleich dazu die Darstellung von mindestens 2 positiven SIRS-Kriterien am Tag 1, sowie von CRP.

Marker bezüglich bestätigter postoperativer Infektion (Gruppe C)

Des weiteren wurden ROC-Analysen durchgeführt, die die diskriminative Aussagekraft der Marker eingeschränkt auf die Gruppe mit bestätigter Infektion (nur Gruppe C) untersuchen sollten. Dafür wurde die Patientengruppe mit Verdacht auf Infektion von den Auswertungen ausgeschlossen. Es zeigte sich, dass HLA-DR auf Monozyten am Tag 1 mit einer AUC von 0,85 (95%-CI von 0,73 bis 0,96 für p<0,01) die höchste diskriminative Aussagekraft erreichte, während Plasma-IL-10 am Tag 1 eine AUC von 0,76 aufwies (95%-CI von 0,55 bis 0,96 für p<0,05). Die Immunaktivierungsmarker total-IL-8 und PCT kamen auf 0,76 (95%-CI von 0,59 bis 0,88 für p<0,05) und 0,77 (95%-CI von 0,62 bis 0,89 für p<0,05). CRP (AUC von 0,55, 95%-CI von 0,34-0,75) und SIRS-Kriterien (AUC von 0,62, 95%-CI von 0,43-0,81) konnten jeweils nicht signifikant zwischen Patienten ohne und jenen mit bestätigter Infektion unterscheiden.

In Tabelle 9 finden sich Berechnungen zu Sensitivität, Spezifität, positiv und negativ prädiktiven Werten und Relativem Risiko bei Über- beziehungsweise Unterschreiten von optimierten Schwellenwerten, die analog zu den obigen Ausführungen mit Hilfe der ROC-Kurven ermittelt wurden.

*→ kein signifikantes diskriminatives Potenzial

AUC (95%-CI)

Schwellenwert

Sens. (95%-CI)

Spez. (95%-CI)

PPV

NPV

RR

HLA-DR

0,85 (0,73-0,96)

<5792 AK / Zelle

1 (0,66-1)

0,67 (0,48-0,82)

0,45

1

>9,9

Plasma-IL-10

0,76 (0,55-0,96)

>7,3 pg/ml

0,75 (0,35-0,97)

0,84 (0,66-0,95)

0,55

0,93

7,64

total-IL-8

0,76 (0,59-0,88)

>322 pg/ml

0,56 (0,21-0,86)

0,93 (0,77-0,99)

0,71

0,87

5,54

PCT

0,77 (0,62-0,89)

>965 pg/ml

0,78 (0,40-0,97)

0,79 (0,61-0,91)

0,5

0,93

7

CRP

0,55 (0,34-0,75)*

SIRS

0,62 (0,43-0,81)*

Tabelle 9 : AUC, Sensitivität, Spezifität, positiv prädiktiver Wert, negativ prädiktiver Wert und Relatives Risiko von Markern am Tag 1 bezüglich bestätigter Infektion (Gruppe C, n=9). Patienten mit Verdacht auf Infektion wurden von dieser Analyse ausgeschlossen.

Marker am Tag 1 bezüglich Infektion ab Tag 2 (Gruppe B und C)

Während in den bisherigen Auswertungen die Entwicklung einer Infektion im 6-tägigen postoperativen Verlauf global und ohne Berücksichtigung des Zeitpunktes ihres Auftretens untersucht wurde, sollte in einer weiteren Analyse das diskriminative Potenzial der Marker mindestens 24 Stunden vor dem Auftreten dieses Zielereignisses bestimmt werden. Dafür wurden diejenigen 6 Patienten von den Auswertungen ausgeschlossen, die bereits am ersten postoperativen Tag infektiöse Komplikationen entwickelt hatten (3 Patienten mit Verdacht auf Infektion und 3 Patienten mit bestätigter Infektion (siehe Neuinfektionen in Tabelle 4 / Tabelle 5), und es wurden die Marker am Tag 1 hinsichtlich des Auftretens von Infektion zwischen Tag 2 und Tag 6 (vermutet oder bestätigt) ausgewertet.

Von allen gemessenen Parametern einschließlich SIRS und CRP zeigten lediglich das monozytäre HLA-DR und die ex vivo Elastase-Produktion signifikante Unterschiede am Tag 1 zwischen Patienten mit einem unkomplizierten postoperativen Verlauf und jenen Patienten, die ab dem Tag 2 bis zum 6. postoperativen Tag Infektionen entwickelt hatten (Mann-Whitney, p<0,05 für HLA-DR und Elastase, Abbildung 26 und Abbildung 27). ROC-Analysen ergaben für das HLA-DR eine AUC von 0,72 (95%-CI von 0,58-0,84 für p<0,05), für die ex vivo Elastase-Produktion eine AUC von 0,68 (95%-CI von 0,53-0,81 für p<0,05) für die Entwicklung einer Infektion. Optimierte Schwellenwerte, die mit Hilfe der ROC-Kurven ermittelt wurden, betrugen für die HLA-DR-Expression 4342 AK / Zelle und für die ex vivo Elastase-Produktion 203 ng/ml; auf dieser Basis durchgeführte Berechnungen zu Sensitivität, Spezifität, positiv und negativ prädiktiven Werten und dem Relativen Risiko liefert Tabelle 10.

Abbildung 26 : Signifikant niedrigere monozytäre HLA-DR-Expression am Tag 1 bei Patienten mit Infektion (Gruppe B und C) zwischen Tag 2 und Tag 6 (Mann-Whitney, p<0,05).

Abbildung 27 : Signifikant höhere ex vivo Elastase-Produktion am Tag 1 bei Patienten mit Infektion (Gruppe B und C) zwischen Tag 2 und Tag 6 (Mann-Whitney, p<0,05).

AUC (95%-CI)

Schwellenwert

Sens. (95%-CI)

Spez. (95%-CI)

PPV

NPV

RR

HLA-DR

0,72 (0,58-0,84)

<4342 AK / Zelle

0,53 (0,28-0,77)

0,91 (0,76-0,98)

0,75

0,79

3,56

ex vivo Elastase

0,68 (0,53-0,81)

>203 ng/ml

0,56 (0,30-0,80)

0,74 (0,55-0,88)

0,53

0,77

2,27

Tabelle 10 : AUC, Sensitivität, Spezifität, positiv prädiktiver Wert, negativ prädiktiver Wert und Relatives Risiko von HLA-DR auf Monozyten und ex vivo Elastase am Tag 1 bezüglich Infektion ab Tag 2 (vermutet (Gruppe B) oder bestätigt (Gruppe C)). Patienten mit Infektion am Tag 1 wurden von dieser Analyse ausgeschlossen (n=6).