TBI COMPLICATED BY SEPSIS: THE ROLE OF NEUROINFLAMMATION IN THE EARLY POST-TRAUMATIC PHASE

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1 TBI COMPLICATED BY SEPSIS: THE ROLE OF NEUROINFLAMMATION IN THE EARLY POST-TRAUMATIC PHASE Torrini E. ¹, Duchini P.P. ¹, Loriga B. ¹, Carlucci M. ¹, Cecchi G. ¹, Pacini A. ², Di Cesare Mannelli L. ³, Adembri C. ¹, De Gaudio A.R. ¹ 1Department of Health Sciences, University of Florence, Italy 2Department of Experimental and Clinical Medicine, University of Florence, Italy 3Department of Neurosciences, Psicology, Pharmacology and Pediatric Health Care (NEUROFARBA) University of Florence, Italy

2 TRAUMA CRANICO E DANNO CEREBRALE Danno meccanico Vasi sanguigni Glia Neuroni PRIMARIO SECONDARIO Rilascio di neurotrasmettitori Alterazioni della depolarizzazione RISPOSTA INFIAMMATORIA Alterazioni ritardate Neurochimiche Metaboliche Cellulari Disfunzione mitocondriale Apoptosi neuronale

3 The Duality of the Inflammatory Response to Traumatic Brain Injury Philipp M. Lenzlinger, Maria-Cristina Morganti-Kossmann, Helmut L. Laurer, and Tracy K. McIntosh*, Molecular Neurobiology, 2001 NEUROINFLAMMATION Neurotrophin (NGF, BDNF, NT- 3, NT-4/5) TGFβ family (TGFβ,GDNF) IL-6 family (IL-6, LIF, CNTF) Inflammatory cytokines (IL-1β TNF-α) NitricOxide (NO) Superoxide Peroxynitrite Excitatory amino acid

4 LA MICROGLIA: immunosorveglianza nel SNC PARTECIPA ALL OMEOSTASI TISSUTALE COSTIUISCE LA PRIMA LINEA DI DIFESA DEL PARENCHIMA CEREBRALE Microglia attivata Microglia quiescente

5 ASTROCITI Cooperano con la microglia al MANTENIMENTO DELL OMEOSTASI TISSUTALE MODULANO L ATTIVITÀ NEURONALE Citochine pro-infiammatorie Astrocita quiescente Astrocita reattivo Produce fattori neurotrofici e guida la crescita dell assone Ostacola la rigenerazione assonale

6 COMUNICAZIONE tra GLIA e NEURONI: GLI ACIDI SIALICI NEURONE MICROGLIA NEURONE Lectin e Acido sialico GLIA ASTROCITA

7 Da un precedente studio SCOPO DEL LAVORO Modello sperimentale di TRAUMA CRANICO complicato da SEPSI nel ratto Persistenza della NEUROINFIAMMAZIONE a lungo termine RUOLO DELLA SEPSI NELL EVOLUZIONE DEL TRAUMA CRANICO NELLA FASE POST-TRAUMATICA PRECOCE (2-7 GIORNI) Clinica SOPRAVVIVENZA VALUTAZIONE NEUROLOGICA Istopatologia VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA INFIAMMATORIA

8 Ratti maschi adulti, peso 300g 4 GRUPPI : SHAM SEPSI (CLP) TRAUMA (CCI) METODO TRAUMA E SEPSI (CCI+CLP) Valutazione neurologica Procedure chirurgiche Valutazione istopatologica 0 1 gg 2 gg 3 gg 7 gg t

9 METODO Valutazione clinica SOPRAVVIVENZA CARATTERIZZAZIONE DEL DEFICIT NEUROLOGICO Beam Balance Passive Avoidance Valutazione istopatologica DESCRIZIONE DEL PROCESSO INFIAMMATORIO Valutazione dell espressione e della distribuzione degli acidi sialici nella regione perilesionale Lectine e GM1 Identificazione delle cellule che esprimono gli acidi sialici - co-localizzazione delle lectine con la microglia (anticorpo anti- Iba-1) - co-localizzazione del GM1 con gli astrociti (anticorpo anti-gfap)

10 RISULTATI SOPRAVVIVENZA EQUILIBRIO MEMORIA Latenza a 24h dallo stimolo punitivo *p<0.001 vs sham #p<0.001 vs CCI **p<0,01 vs sham *p<0,05 vs sham ## p<0,01 vs CCI # p<0,05 vs CCI

11 RISULTATI MICROGLIA *p<0,01 vs sham p<0,05 vs sham p<0,001 vs sham #p<0,01 vs CCI TRAUMA + SEPSI SHAM SEPSI TRAUMA

12 RISULTATI ASTROCITI *p<0,001 vs sham p<0,01 vs sham #p<0.01 vs CCI TRAUMA + SEPSI SHAM SEPSI TRAUMA

13 RISULTATI Espressione degli ACIDI SIALICI nella MICROGLIA *p<0,001 vs sham p<0,001 vs CCI #p<0,01 vs CCI *p<0,001 vs sham p<0,001 vs CCI #p<0,01 vs CCI SHAM SEPSI + Iba 1 SHAM SEPSI TRAUMA TRAUMA E SEPSI TRAUMA TRAUMA E SEPSI

14 RISULTATI Espressione del GM 1 negli ASTROCITI + GFAP Per gli ASTROCITI *p<0,001 vs sham ^p<0,01 vs sham p<0,001 vs CCI # p<0,05 vs CCI SHAM SEPSI TRAUMA TRAUMA E SEPSI

15 CONCLUSIONI Trauma cranico complicato da sepsi in fase precoce Clinica RIDUZIONE DELLA SOPRAVVIVENZA Istopatologia AUMENTO DELLA MICROGLIA E DEGLI ASTROCITI ATTIVATI AGGRAVAMENTO DEL DEFICIT NEUROLOGICO AUMENTO DELL ESPRESSIONE DEGLI ACIDI SIALICI SULLA MEBRANA MICROGLIALE E ASTROCITARIA PEGGIORAMENTO DELL OUTCOME GLOBALE AMPLIFICAZIONE PRECOCE DELLA RISPOSTA NEUROINFIAMMATORIA CON COINVOLGIMENTO DEGLI ACIDI SIALICI