Effect of Anesthesia on Serum Cytokine Levels
Keywords:
Anesthesia, Cytokine, Cytokine Storm, Immune systemAbstract
Abstract
By and large, foreign bodies such as bacteria, viruses, microorganisms, parasites, chemical toxins, irritants, allergens or cancerous cells, can stimulate the immune system by secreting both pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines, which serve as messengers on themselves (autocrine), nearby cells (paracrine) or far-away cells (endocrine). Cytokines activate the inflammatory process via leukocytosis and macrophage aggregation, which engulf bizarre cells (phagocytosis). Then the process insidiously subsides to restore lost vitality to full health. However, if the stimulant is severe and out of control or carries antigens such as Corona viruses, it can lead to chronic inflammatory progression. Eventually, hypercytokinemia and a cytokine storm attack, resulting in multiorgan failures and quick death. What is interesting is that malnutrition, stress, anxiety, surgery, strenuous exercise or controlled ventilation can stimulate cytokines secretion whereas regional anesthesia and administration of certain anesthetics can reduce the inflammatory process and serum cytokine levels.
References
Kany S, Vollrath JT, Relja B. Cytokines in Inflammatory Disease. Int J Mol Sci. 2019;20(23):6008. doi:10.3390/ijms20236008
Haidari F, Mohammadshahi M, Abiri B, Zarei M, Fathi M. Cinnamon extract supplementation improves inflammation and oxidative stress induced by acrylamide: An experimental animal study. Avicenna J Phytomed. 2020;10(3):243-252.
Hato T, Dagher PC. How the Innate Immune System Senses Trouble and Causes Trouble. Clin J Am Soc Nephrol. 2015;10(8):1459-69. doi:10.2215/CJN.04680514
Jarczak D, Nierhaus A. Cytokine Storm-Definition, Causes, and Implications. Int J Mol Sci. 2022;23(19):11740. doi:10.3390/ijms231911740
Hughes CE, Nibbs RJB. A guide to chemokines and their receptors. FEBS J. 2018;285(16):2944-2971. doi:10.1111/febs.14466
Negishi H, Taniguchi T, Yanai H. The Interferon (IFN) Class of Cytokines and the IFN Regulatory Factor (IRF) Transcription Factor Family. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2018;10(11):a028423. doi:10.1101/cshperspect.a028423
Tousoulis D, Oikonomou E, Economou EK, Crea F, Kaski JC. Inflammatory cytokines in atherosclerosis: current therapeutic approaches. Eur Heart J. 2016;37(22):1723-32. doi:10.1093/eurheartj/ehv759
Abdulkhaleq LA, Assi MA, Abdullah R, Zamri-Saad M, Taufiq-Yap YH, Hezmee MNM. The crucial roles of inflammatory mediators in inflammation: A review. Vet World. 2018;11(5):627-635. doi:10.14202/vetworld.2018.627-635
นธนีย์ ธิติชัย, ภันทิลา ทวีวิกยการ. การระบาดช่วงเดือนเมษายน - ตุลาคม 2564. รายงานผลการทบทวนสถานการณ์โรคโควิด-19 และมาตรการควบคุมป้องกันในระดับโลก และในประเทศไทย. กลุ่มเทคโนโลยี และระบาดวิทยา กองโรคไม่ติดต่อ กรมควบคุมโรค. 2564. เมื่อ 12 ตุลาคม 2565. http://www.thaincd.com/document/file/download/knowledge/COVID19.65.pdf
Lythgoe MP, Middleton P. Ongoing Clinical Trials for the Management of the COVID-19 Pandemic. Trends Pharmacol Sci. 2020;41(6):363-382. doi:10.1016/j.tips.2020.03.006
ณยฎา ธนกิจธรรมกุล. การพยาบาลผู้ป่วยโรคติดเชื้อโคโรนาไวรัส 19 ในระยะที่มีภาวะหายใจลำบากเฉียบพลัน. วารสารสภาการพยาบาล. 2564;36(3):16-30.
รณกฤต ลิ้มวราภัส, อนันต์ เชื้อสุวรรณ, พงศธร คชเสนี. ผลของการใช้ hemoadsorption ต่อการขจัดของ cytokine และอัตราการรอดชีวิต ในผู้ป่วย ที่มีภาวะไตวายเฉียบพลัน จากภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด. วารสารสมาคมโรคไตแห่งประเทศไทย. 2560;23(4):40-58.
Mauricio Del Rio J, Nicoara A, Swaminathan M. Neuroendocrine stress response: implications for cardiac surgery-associated acute kidney injury. Rom J Anaesth Intensive Care. 2017;24(1):57-63. doi:10.21454/rjaic.7518.241.hav
Vosoughian M, Dahi M, Dabir S, Moshari M, Tabashi S, Mosavi Z. Effects of General Anesthesia Versus Spinal Anesthesia on Serum Cytokine Release After Cesarean Section: A Randomized Clinical Trial. Anesth Pain Med. 2021;11(2):e111272. doi:10.5812/aapm.111272
Jafarzadeh A, Hadavi M, Hassanshahi G, Rezaeian M, Vazirinejad R. General Anesthetics on Immune System Cytokines: A Narrative Review Article. Anesth Pain Med. 2020;10(4):e103033. doi:10.5812/aapm.103033
Ibrahim TH, Abdelrahman HS, Alharbi MA, Zabani IA, Ismail MF, Kary H. Effect of ketamine on pro- and anti-inflammatory cytokine response in paediatric cardiac surgery: A prospective randomised controlled study. Indian J Anaesth. 2017;61(7):549-555. doi:10.4103/ija.IJA_607_16
Cruz FF, Rocco PR, Pelosi P. Anti-inflammatory properties of anesthetic agents. Crit Care. 2017;21(1):67. doi:10.1186/s13054-017-1645-x
Dang Y, Shi X, Xu W, Zuo M. The Effect of Anesthesia on the Immune System in Colorectal Cancer Patients. Can J Gastroenterol Hepatol. 2018;2018:7940603. doi:10. 1155/2018/7940603
Arruda NM, Braz LG, Nogueira FR, Souza KM, Aun AG, Figueiredo DBS, et al. Inflammation and DNA damage induction in surgical patients maintained with desflurane anesthesia. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2019;846:403073. doi:10.1016/j.mrgentox.2019.07.003
Chalkias A, Barreto EF, Laou E, Kolonia K, Scheetz MH, Gourgoulianis K, et al. A Critical Appraisal of the Effects of Anesthetics on Immune-system Modulation in Critically Ill Patients With COVID-19. Clin Ther. 2021;43(3):e57-e70. doi:10.1016/j.clinthera.2021.01.00 4
Chen JS, Alfajaro MM, Chow RD, Wei J, Filler RB, Eisenbarth SC, et al. Non-steroidal anti-inflammatory drugs dampen the cytokine and antibody response to SARS-CoV-2 infection. J Virol. 2021;95(7):e00014-21. doi:10.1128/JVI.00014-21
Whitaker EE, Christofi FL, Quinn KM, Wiemann BZ, Xia JC, Tobias JD, et al. Selective induction of IL-1β after a brief isoflurane anesthetic in children undergoing MRI examination. J Anesth. 2017;31(2):219-224. doi:10.1007/s00540-016-2294-y
Stollings LM, Jia LJ, Tang P, Dou H, Lu B, Xu Y. Immune Modulation by Volatile Anesthetics. Anesthesiology. 2016;125(2):399-411. doi:10.1097/ALN.0000000000001195
Wakabayashi S, Yamaguchi K, Kumakura S, Murakami T, Someya A, Kajiyama Y, et al. Effects of anesthesia with sevoflurane and propofol on the cytokine/chemokine production at the airway epithelium during esophagectomy. Int J Mol Med. 2014;34(1): 137-44. doi:10.3892/ijmm.2014.1762
Hwang JW, Jeon YT, Lim YJ, Park HP. Sevoflurane Postconditioning-Induced Anti-Inflammation via Inhibition of the Toll-Like Receptor-4/Nuclear Factor Kappa B Pathway Contributes to Neuroprotection against Transient Global Cerebral Ischemia in Rats. Int J Mol Sci. 2017;18(11):2347. doi:10.3390/ijms18112347
ศศิมา ดุสิตเกษม, ลลินทิพย์ วารีสุนทร. เทคนิคการดมยาสลบกับผลต่อการเกิดมะเร็งซ้ำ.วารสารวิสัญญีสาร. 2018;44(4):192-196.
Weinschenk S, Weiss C, Benrath J, von Baehr V, Strowitzki T, Feißt M. Anti-Inflammatory Characteristics of Local Anesthetics: Inhibition of TNF-α Secretion of Lipopolysaccharide-Stimulated Leucocytes in Human Blood Samples. Int J Mol Sci. 2022;23(6):3283. doi:10.3390/ijms23063283
Additional Files
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Chulabhorn Royal Academy
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ และคณาจารย์ท่านอื่น ในราชวิทยาลัยฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใด ๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
