Neutrofile pełnią kluczową funkcję w natychmiastowej, wrodzonej i nieswoistej odpowiedzi organizmu na działanie patogenów – są podstawowymi komórkami wczesnej fazy zapalenia. Jednak w niektórych stanach patologicznych niszczący potencjał tych komórek może być skierowany przeciw własnym tkankom gospodarza. Przykładem cytotoksycznego działania neutrofili na organizm może być proces powstawania uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego (N/R). Uszkodzenie to jest jednym z najważniejszych czynników mających wpływ na wczesne upośledzenie funkcji nerki przeszczepionej (1-4).

Przerwa w dopływie krwi do tkanki inicjuje procesy prowadzące do dysfunkcji komórek oraz, w przypadku długotrwałego niedokrwienia, do ich śmierci. W efekcie nieodwracalnych uszkodzeń komórek dochodzi do różnego stopnia upośledzenia funkcji narządu.

Reperfuzja niedokrwionych tkanek pozwala na wznowienie dostaw energii do komórek oraz na usunięcie toksycznych substancji powstałych w przemianach beztlenowych. Jednak w trakcie powrotu przepływu krwi przez tkanki objęte wcześniej niedokrwieniem dochodzi, paradoksalnie, do nasilenia powstałego wcześniej uszkodzenia. Z licznych badań eksperymentalnych i klinicznych wynika, że istotą uszkodzeń N/R jest ostra odpowiedź zapalna, której mediatorami są granulocyty obojętnochłonne (5-8).

Zjawiska niedokrwienno-reperfuzyjne występują w wielu sytuacjach klinicznych i mogą mieć poważne następstwa nie tylko lokalne – uszkodzenie narządu, ale również ogólnoustrojowe (5, 7-14).

Jedne z pierwszych obserwacji następstw niedokrwienia i reperfuzji dotyczyły ostrych zespołów wieńcowych (10-12) oraz niedokrwienia jelita (13). W mięśniu serca po okresie niedokrwienia, dochodzi do nasilenia i zwiększenia rozległości uszkodzeń, paradoksalnie, w trakcie nawrotu przepływu krwi przez tkankę. Za uszkodzenia te odpowiedzialne są pobudzone granulocyty obojętnochłonne masywnie migrujące w okolice niedokrwionej tkanki, produkujące cytotoksyczne metabolity tlenu oraz liczne enzymy proteolityczne (10-12).

Procesy niedokrwienno-reperfuzyjne są nieuniknioną konsekwencją wczesnych uszkodzeń przeszczepionych narządów miąższowych i dotyczą serca (15-17), płuc (18), nerek (1, 18, 19), wątroby (20). Rozmiar uszkodzeń N/R zależy m.in. od długości niedokrwienia poprzedzającego reperfuzję, a skutkiem tych uszkodzeń może być opóźnienie podjęcia funkcji przez przeszczepiony narząd lub całkowita jego niewydolność (1, 2, 21).

Istotą procesów niedokrwienno-reperfuzyjnych jest ostra, nieswoista odpowiedź zapalna, której komórkami efektorowymi są granulocyty obojętnochłonne. Kluczowym etapem powstania uszkodzenia tkanek jest adhezja aktywnych neutrofili do powierzchni pobudzonego śródbłonka naczyń (6, 9, 22-24).

W wyniku długotrwałego ustania przepływu krwi przez tkanki dochodzi do zahamowania dostawy do komórek tlenu i innych niezbędnych do życia składników, co prowadzi m.in.: do uruchomienia w komórce procesów beztlenowych, których następstwem jest kwasica; do zaburzenia funkcji błon komórkowych oraz do upośledzenia przezbłonowego transportu jonów, co może prowadzić do uszkodzenia mitochondriów, lizosomów oraz jąder komórkowych (3, 7, 22, 25-27).

Niedobór ATP powoduje m.in. upośledzenie działania błonowych pomp jonowych związanych z ATPazą i zaburzenie homeostazy elektrolitowej komórki. Prowadzi to do gromadzenia się sodu, wody oraz wolnego wapnia w komórce. W efekcie dochodzi do obrzęku komórki oraz do aktywacji licznych enzymów m.in. fosfolipazy (nagromadzenie prostaglandyn i leukotrienów) oraz konwersji dehydrogenazy w oksydazę ksantynową – biorącą udział w tworzeniu reaktywnych form tlenu (RFT) w czasie reperfuzji. W ischemicznych tkankach dochodzi do nagromadzenia adenozyny (mediatora skurczu naczyń) oraz hipoksantyny – substratu dla oksydazy ksantynowej.

Procesy związane z niedokrwieniem, poza bezpośrednim działaniem niszczącym, tworzą również „patologiczne środowisko”, w którym napływające w okresie reperfuzji granulocyty ulegają aktywacji i nasilają uszkodzenia zapoczątkowane w czasie ischemii (5).

Niezbędny dla przeżycia niedokrwionej tkanki proces reperfuzji nasila zapoczątkowane w okresie niedokrwienia, uszkodzenie tkanek (tzw. „ reflow paradox ”). Istotą uszkodzenia reperfuzyjnego jest ostra odpowiedź zapalna z rekrutacją i aktywacją komórek zapalnych, głównie neutrofili, oraz wzrostem przepuszczalności naczyń (5-7, 22).

We wstępnym okresie reperfuzji dochodzi do pobudzenia komórek śródbłonka naczyń poprzez mediatory stanu zapalnego. Pobudzone komórki endotelium produkują substancje chemotaktyczne, naczyniokurczące, pobudzające agregację płytek krwi oraz cytokiny prozapalne. Na pobudzonym śródbłonku dochodzi do produkcji cząstek adhezyjnych (P-selektyn, E-selektyn, ICAM-1, VCAM-1). Napływające neutrofile ulegają w takim środowisku pełnej aktywacji i nasilają zniszczenie tkanek. Krytycznym momentem powstawania uszkodzeń N/R jest adhezja granulocytów obojętnochłonnych do komórek pobudzonego endotelium. Następuje wówczas pełne pobudzenie neutrofili (produkcja RFT, degranulacja ziarnistości i uwolnienie enzymów proteolitycznych), co z kolei wpływa na jeszcze ściślejszą ich adhezję do komórek pobudzonego endotelium i przenikanie do tkanek. Przyleganie neutrofili zachodzi dzięki selektynom produkowanym na powierzchni śródbłonka i komplementarnym cząstkom adhezyjnym na powierzchni granulocytów (m.in. CD11/CD18).

Poprzez masywnie produkowane cytokiny prozapalne, pobudzone komórki działają chemotaktycznie na pozostałe elementy układu immunologicznego (chemotaksja nowych neutrofili, fagocytów jednojądrzastych, limfocytów) oraz płytki krwi. Następuje stałe pobudzanie i nasilenie kaskady procesu zapalnego i uszkodzenie tkanek (9, 22, 28).

Wczesne okołoprzeszczepowe uszkodzenie przeszczepianej nerki jest bardzo istotnym problemem klinicznym, gdyż ma kluczowe znaczenie dla jej dalszej funkcji. Przeszczepiane narządy miąższowe – głównie te pochodzące od dawców zmarłych – narażone są na działanie wielu czynników uszkadzających zarówno nieimmunologicznych, jak również zależnych od antygenów (immunologicznych).

Wśród czynników uszkadzających przeszczepiony narząd we wczesnym okresie i niezależnych od doboru immunologicznego należy wymienić (2, 3): zaburzenia ukrwienia nerki w organizmie dawcy; sposób przechowywania pobranego narządu (w płynie perfuzyjnym lub przy użyciu technik ciągłej perfuzji pulsacyjnej w hipotermii); czas przechowywania narządu (czas ciepłego i zimnego niedokrwienia); sam zabieg przeszczepiania narządu oraz procesy niedokrwienno-reperfuzyjne zachodzące po przeszczepieniu narządu w organizmie biorcy.

Uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne ma wpływ zarówno na wczesną, jak i odległą funkcję przeszczepionego narządu (2, 3). Jego następstwem jest uszkodzenie komórek śródbłonka naczyń oraz nabłonka kanalików nerkowych (29, 30). Intensywność uszkodzenia przeszczepionego narządu zależy od czasu trwania niedokrwienia (31-33).

Podczas reperfuzji w przeszczepionej nerce dochodzi do interakcji pomiędzy pobudzonymi neutrofilami a komórkami śródbłonka, które powodują nasilenie produkcji cytokin z dalszym pobudzaniem komórek zapalnych oraz zwiększeniem bezpośredniego cytotoksycznego działania neutrofili na przeszczepioną nerkę (3, 5, 7, 23, 29, 34). Następuje kumulacja tych komórek, głównie w zewnętrznej części rdzenia i korze nerek (24, 30). Powstałe w okresie reperfuzji wtórne zaburzenia ukrwienia związane z okluzją naczyń krwionośnych, czyli z tzw. zjawiskiem „ no-rewlow ” spowodowane są: upośledzeniem funkcji i zwiększeniem przepuszczalności komórek śródbłonka naczyniowego, wewnątrznerkowym skurczem naczyń głównie vasa recta oraz adhezją komórek (neutrofili, płytek krwi i erytrocytów) do powierzchni uszkodzonego śródbłonka (3, 22, 35).