70 kDa heat-shock proteins in surgical stress: thoracotomy vs herniorrhaphy

Abstract

Introduction

During and after surgical procedures, there is an oxidative stress response that releases cytokines and reactive oxygen species. This can activate Heat Shock Response (HSR), leading to an increase in Heat Shock Proteins (HSPs) expression proportional to the intensity of the stimulus.

Objective

This study examined the biology of leukocyte Hsps70 and IL-6 as potential biomarkers of post-operative inflammatory stress, and a potential antiHsp70 autoimmune reaction in patients undergoing two surgical procedures of different severity.

Material and methods

Longitudinal cohort study including a group of patients undergoing thoracotomy under general anaesthesia (n = 11), a group of patients undergoing inguinal hernia repair under regional anaesthesia (n = 10), and a group of healthy controls (n = 6). Leukocyte Hsps70, antiHsp70 antibodies and IL-6 were analysed, just before and 24 h after surgery.

Results

Patients undergoing thoracotomy showed a significant decrease in leukocyte Hsp70 and antiHsp70 antibodies in the early post-operative period; patients with the greatest Hsp70 decreases after surgery showed the lowest pre-surgical Hsp70 levels and these patients also experienced various post-operative complications. A significant postoperative increase in IL-6 levels in both groups was observed.

Conclusions

Patients undergoing a more aggressive surgery showed a significant Hsp70 reduction in the post-operative period. Patients with the lowest values of Hsp70 in the immediate post-operative period had the worst clinical course, which has led to propose use of Hsp70 as a prognostic post-surgical marker. The post-operative decrease in intracellular Hsp70 is parallel to the decrease in circulating autoantibodies. The different response of both groups to surgical stress is not due to systemic inflammatory response, but to HSR.

Resumen

Introducción

Como consecuencia de los procedimientos quirúrgicos, se produce una respuesta de estrés oxidativo con liberación de citoquinas y especies reactivas de oxígeno que activan la Heat Shock Response (HSR, ‘respuesta de choque térmico’) o respuesta al estrés, con un incremento en la síntesis de Heat Shock Proteins (HSP, ‘proteínas de choque térmico’).

Objetivo

Estudiar la biología de las Hsps70 intraleucocitarias y la IL-6 como posibles biomarcadores de la inflamación postquirúrgica, y una potencial respuesta anti-Hsp70, en pacientes sometidos a 2 situaciones quirúrgicas de distinta intensidad.

Material y métodos

Estudio longitudinal de cohortes, con un grupo de pacientes sometidos a toracotomía bajo anestesia general (n = 11), un grupo de pacientes sometidos a herniorrafia inguinal bajo anestesia locorregional (n = 10) y un grupo de donantes voluntarios sanos (n = 6). Se analizaron Hsps70 intraleucocitarias, Ac anti-Hsp70 e IL-6 inmediatamente antes y a las 24 h de la cirugía.

Resultados

Los pacientes toracotomizados mostraron una disminución significativa de Hsp70 intraleucocitaria y de Ac anti-Hsp70 en el postoperatorio inmediato. Los pacientes con mayores descensos de Hsp70 postoperatoria presentaron diversas complicaciones postquirúrgicas. Ambos grupos presentaron un significativo aumento postoperatorio de los niveles de IL-6.

Conclusiones

Cuanto más agresiva es la cirugía, mayor reducción de Hsp70 se produce en el postoperatorio, especialmente en pacientes con peor evolución, lo que ha llevado a proponer a la Hsp70 como marcador pronóstico postquirúrgico. El significativo incremento de IL-6 en ambos grupos permite concluir que la dispar respuesta al estrés quirúrgico entre ambos grupos se debe no a la respuesta inflamatoria sistémica, sino a la HSR.