手術は全身の免疫反応に影響を与えるか：TGF-β、IL-8、CD45ROの周術期分析

Does surgery affect systemic immune response? a perioperative analysis of TGF-β, IL-8 and CD45RO.

抄録

背景:

口腔扁平上皮癌（OSCC）の治療において、手術に加えて（ネオ）アジュバント免疫療法を行う選択肢は着実に増えているが、患者が必ずしも意図したとおりに治療に反応するとは限らない。本研究の目的は、非腫瘍関連の小手術および腫瘍関連の大手術におけるバイオマーカーCD45RO、TGF-β、IL-8の全身的な周術期経過を調査し、人口統計学的および組織形態学的パラメータとの関連解析を行うことである。様々な免疫バイオマーカーにおける手術に関連した変化をより深く理解することは、免疫療法プロトコールに影響を与える可能性のある手術の免疫学的影響をよりよく理解することに役立つであろう。

BACKGROUND: The options of (neo-)adjuvant immunotherapy in addition to surgery in the treatment of oral squamous cell carcinoma (OSCC) are steadily increasing, but patients do not always respond to therapy as intended. The objectives of this study were to investigate the systemic perioperative course of the biomarkers CD45RO, TGF-β, and IL-8 in non-tumor-related minor and tumor-related major maxillofacial surgery and to perform association analyses with demographic and histomorphologic parameters. A deeper understanding of surgery-related changes in various of different immune biomarkers could help to better understand the immunologic consequences of surgery which could influence immunotherapeutic protocols.

方法:

38名の患者から採取した末梢全血を、顎顔面手術前後の5つの時点においてリアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）により分析し、バイオマーカーであるTGF-β、IL-8、CD45ROのmRNA発現の変化を検出した。全患者は全身麻酔を受け、OSCCに対する切除術とフリーフラップ再建術、または軽度の顎顔面手術（対照）を受けた。統計解析は、Mann-Whitney-U検定、Wilcoxon検定、Spearmanの相関を用いて行った。

METHODS: Peripheral whole blood from 38 patients was analyzed by real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) at five different timepoints before and after maxillofacial surgery to detect changes in mRNA expression of the biomarkers TGF-β, IL-8 and CD45RO. All patients underwent general anesthesia to undergo either resection and free flap reconstruction for OSCC or minor maxillofacial surgery (controls). Statistical analysis was done using Mann-Whitney-U test, Wilcoxon test, and Spearman's correlation.

結果:

術前と比較して、OSCC患者では術後4日目までCD45RO、TGF-β、IL-8の有意なダウンレギュレーションが認められた（p≦0.003）。TGF-βとIL-8については、コントロールと比較して発現低下が有意であった（p≦0.004）。術後10日目までに、すべての解析パラメータはベースラインレベルに収束した。CD45ROだけが依然として有意なダウンレギュレーションを示した（p=0.024）。Spearman分析により、手術期間の延長とCD45RO、TGF-β、IL-8の末梢血発現の周術期低下との間に有意な相関があることが明らかになった（p≦0.004）。TGF-βとPD-L1発現の周術期の変化には相関がないことが示された。術前のTGF-β発現はリンパ節転移のある患者で有意に低かった（p=0.014）。

RESULTS: Compared to the preoperative expression, there was a significant postoperative downregulation of CD45RO, TGF-β and IL-8 until the 4th postoperative day (p ≤ 0.003) in OSCC patients. For TGF-β and IL-8, the reduction in expression was significant (p ≤ 0.004) compared to controls. By postoperative day 10, all analyzed parameters converged to baseline levels. Only CD45RO still showed a significant downregulation (p=0.024). Spearman analysis revealed a significant correlation between increased duration of surgery and perioperative reduction in peripheral blood expression of CD45RO, TGF-β and IL-8 (p ≤ 0.004). Perioperative changes in TGF-β and PD-L1 expression were shown to be not correlated. Preoperative TGF-β expression was significantly lower in patients with lymph node metastases (p=0.014).

結論:

解析されたパラメータに関して、頭頸部腫瘍の大手術は全身性の免疫学的影響を長期間持続させることはないようである。CD45ROの減少は、大手術に反応した一過性の全身性免疫抑制の発現かもしれない。手術期間と免疫学的マーカーの発現変化との関連は、手術期間をできるだけ短くする努力を支持するものである。周術期のTGF-βとPD-L1の発現変化は関連していないことから、これらの結果は、周術期の抗PD-1免疫療法と抗TGF-β免疫療法の併用療法のさらなる検討を支持するものである。

CONCLUSION: With regard to the analyzed parameters, major oncologic head-and-neck surgery does not seem to have long-lasting systemic immunologic effects. Reduced CD45RO might be an expression of transient systemic immunosuppression in response to major surgery. The association of duration of surgery with expression changes of immunologic markers supports efforts to keep the duration of surgery as short as possible. As perioperative TGF-β and PD-L1 expression changes are not associated, these results support further investigation of a combined perioperative anti-PD-1 and anti-TGF-β immunotherapy.