Summary
Septic multi-organ failure represents a common cause for operative mortality following
open-heart surgery. One major reason might be the depression of cell-mediated immunity.
The purpose of this prospective randomized trial was to quantify and specify the effects
of open-heart surgery on cell-mediated immune mechanisms. In addition, the immunorestorative
potential of a combined immunomodulatory therapy with the cyclooxygenaso inhibitor
indomethacine and the thymomimetic substance Thymopentin versus single drug administration
of indomethacine was investigated. Twenty patients were given indomethacine for the
first 5 postoperative days (group A). Another 20 patients also received Thymopentin
porioperatively and on the second and fourth postoperative days (group B), while 20
patients underwent conventional therapy (group C). Cell-mediated immune response was
quantified in vitro by measuring CD3+ T-lymphocytes and their subsets, CD4+ T-helpor
and CD8+ T-supprossor cells. Lymphocyte responsiveness to a specific (Antigen-Cocktail)
and non-specific mitogen (phytohemagglutinin) provided information about the quality
of cell-mediated immune response. On the first postoperative day CD3+ T-lymphocyte
counts and Antigen-Cocktail-induced lymphocyte proliferation decreased significantly
in all groups. The number of CD4+ T-Helper cells fell significantly only in groups
A and C, while the decrease in group B was not statistically significant; the same
applied to phytohemagglutinin-induced lymphocyte response. The CD4+/CD8+ ratio was
significantly depressed only in group C, decreased slightly in group A and did not
change as compared to baseline values in group B. All investigated parameters remained
significantly depressed until the seventh postoperative day in group C. In group A
CD3+ T-lymphocytes, CD4+ T-helper cells and CD4+/CD8+ ratio almost returned to baseline
on the seventh postoperative day, while lymphocyte response to specific and non-specific
mitogen remained significantly suppressed. In contrast, all investigated parameters
even increased significantly at the end of the first postoperative week in group B.
It is concluded from these data that cell-mediated immunity is significantly depressed
for at least one week following open-heart surgery. Single drug administration of
indomethacine could not completely restore cell-mediated immunity. Only simultaneous
administration of indomethacine and Thymopentin offered sufficent protection of the
cell-mediated immune response.
Zusammenfassung
Das septische Mehrorganversagen stellt einen Hauptgrund für die operative Sterblichkeit
herzchirurgischer Patienten dar. Eine Ursache könnte die Suppression der zellvermittelten
Immunität darstellen. Ziel der prospektiven, randomisierten Studie war es daher, die
Effekte der Herzchirurgie auf die zellvermittelte Immunität sowohl quantitativ als
auch qualitativ zu untersuchen. Zusätzlich sollte untersucht werden, ob eine kombinierte
immunmodulatorische Medikation in Form des Cyclooxygenaseinhibitors Indometacin und
der thymomimetischen Substanz Thymopentin einer Einzeltherapie mit Indometacin hinsichtlich
der Wiederherstellung der zellvermittelten Immunität überlegen ist. 20 Patienten erhielten
perioperativ für 5 Tage Indometacin (Gruppe A). Weitere 20 Patienten erhielten zusätzlich
unmittelbar präoperativ und am 2. und 4. postoperativen Tag Thymopentin (Gruppe B),
während bei 20 Patienten keine zusätzliche Medikation verabreicht wurde (Gruppe C).
Die zellvermittelte Immunität wurde quantitativ in vitro durch die Messung der CD3+
T-Lymphozyten und ihrer Subpopulationen, der CD4+ T-Helferzellen und der CD8+ T-Suppressorzellen
bestimmt. Die Lymphozytenproliforation nach spezifischer (Antigen-Cocktail) und unspezifischer
(Phytohämagglutinin) mitogener Stimulation diente zur qualitativen Bourteilung der
zellvermittelten Immunantwort. Am 1. postoperativen Tag kam es zu einor signifikanten
Erniedrigung sowohl der CD3+ T-Lymphozyten als auch der Antigen-Cocktail-induzierten
Lymphozytenproliferation in allen Gruppen. Die Zahl der CD4+ T-Helferzellen nahm wie
die Phytohämagglutinin-induzierte Proliferation nur in den Gruppen A und C signifikant
ab. Das CD4+/CD8+-Verhältnis war nur in der Gruppe C signifikant erniedrigt, nahm
in der Gruppe A ab, ohne Signifikanzniveau zu erreichen, und zeigte in der Gruppe
B keine Veränderungen gegenüber den Ausgangswerten. Alle untersuchten Parameter blieben
in der Gruppe C bis zum 7. postoperativen Tag signifikant erniedrigt. In der Gruppe
A erreichten die Werte bei den CD3+ T-Lymphozyten, den CD4+ T-Helferzellen und dem
CD4+/CD8+-Verhältnis am 7. postoperativen Tag das präoperative Niveau, während die
spezifisch und unspezifisch induzierte Lymphozytenproliferation signifikant supprimiert
blieb. Im Gegensatz dazu waren alle untersuchten Parameter in der Gruppe B gegenüber
den Ausgangswerten am 7. postoperativen Tag signifikant erhöht. Die Resultate der
Studie zeigen, daß die zellvermittelte Immunität nach herzehirurgischen Eingriffen
für zumindest 1 Woche signifikant supprimiert ist. Die Einzelmedikation mit Indometacin
konnte die zellvermittelte Immunität nicht vollständig wiederherstellen. Erst die
gleichzeitige Gabe von Indometacin und Thymopentin ermöglichte einen ausreichenden
Schutz des zellvermittelten Immunsystems.
Key words
Open-heart surgery - Extracorporeal circulation - Cell-mediated immune response -
Immunodepression - Immunomodulation
