by G. H. | Jul 15, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News
Der molekulare Fingerabdruck der Entzündungsreaktion nach stumpfem Thoraxtrauma
Ehrnthaller C, Flierl M, Unnewehr H, Denk S, Gebhard F, Huber-Lang MS
Fragestellung: Nach einem stumpfen Thoraxtrauma kommt es häufig zu einer akuten pulmonalen Verschlechterung mit ARDS (adult respiratory distress syndrome), welches mit einer hohen Letalität verbunden ist. Besonders Mehrfachverletzte leiden häufig auch an einem ARDS, wobei die klinischen Anzeichen initial oft unauffällig sind.
Um die Pathophysiologie des Thoraxtraumas und des ARDS besser zu verstehen und an der Verletzung beteiligte Gene aufdecken zu können wurde die Auswirkung eines stumpfen Thoraxtraumas auf das Lungengewebe mittels einer genetischen Analyse untersucht.
Methodik: Zur Untersuchung der o.g. Fragestellung wurde ein Tierversuch mit Wistar Ratten durchgeführt. Nach Inhalationsnarkose und zusätzlicher Analgesie wurde mittels eines Druckwellengenerators ein stumpfes Thoraxtrauma appliziert. Nach 10 min. und nach 1, 3, 6, 12 und 24 Stunden wurden die Tiere getötet und die RNA aus dem Lungengewebe extrahiert. Anschließend wurde eine Microarray Analyse auf insgesamt 9.240 Gene durchgeführt. Die Daten wurden im Verhältnis zur Kontrollgruppe gesetzt und als Mittelwert +/- Standardfehler dargestellt. Als statistisch signifikante Abschwächung wurde ein Wert <0,5 und als Hochregulation ein Wert >2,0 angenommen.
Ergebnisse: Neben einer zu erwartenden Erhöhung pro-inflammatorischer Proteine und Teilen des Gerinnungssystems zeigte sich eine Hochregulation von Genen, deren Beteiligung im Thoraxtrauma bisher nicht bekannt war. Hier sind vor allem MAPK-phosphatase, Pendrin, Resistin, Metallothionein und Glukokortikoid-induced leucine zipper (GLIZ) zu nennen. Eine signifikante Abschwächung war bereits nach 10 Minuten für inflammatorische Proteine (LCR-1, C4a, IkB) und intrazelluläre Signalmoleküle (PI-3 kinase, Adenosinrezeptor) nachweisbar. Wie bereits von der genetischen Analyse der Sepsis bekannt, zeigte sich auch im Thoraxtrauma ein Dualismus mit sowohl hochregulierter als auch abgeschwächter Expression unterschiedlicher Teile der Proteinfamilien. So war z.B. bei Hochregulation von C3 und MKP-4 eine Abschwächung von C4a und MKP-21 auffällig.
Schlussfolgerung: Neben der im Thoraxtrauma bereits bekannten Hochregulation von Teilen der Entzündungs-, und Gerinnungskaskade konnte erstmals eine Beteiligung von Proteinen wie z.B. GILZ, Resistin, Granzyme K, Hämoxygenase 1 und Metallothionein nachgewiesen werden. Deren pathophysiologische Rolle und Funktion im Rahmen des Thoraxtraumas sind bisher nicht bekannt und sollten deshalb in zukünftigen Studien genauer untersucht werden.
Die im Rahmen der Studie gewonnenen Erkenntnisse können zum globalen Verständnis des Thoraxtraumas beitragen und die Basis für zukünftige Untersuchungen bisher unbekannter Proteinfunktionen im Thoraxtrauma darstellen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-1419
doi: 10.3205/14dkou566, urn:nbn:de:0183-14dkou5661
Published: October 13, 2014
© 2014 Ehrnthaller et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Jul 15, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Einfluss der in vivo Immunmodulation des Transsignaling Systems auf die Knochenheilung im Trauma und Polytraumamodel der Maus
Kleber C, Reinhold JM, Malysch T, Schwabe P, Duda GN, Tsitsilonis S, Schmidt-Bleek K, Schaser KD
Fragestellung: Extremitätenverletzungen stellen die führenden Verletzungen im Rahmen des Polytraumas dar. Studien deuten auf die zentrale Rolle des IL-6 Zyotkinsystems im Rahmen der posttraumatischen Immunantwort hin. In einer klinischen Pilotstudie konnten wir erstmals die Interaktion der löslichen IL-6 Rezeptors (sIL-6R) und des Transsignaling (agonistische Funktion der plasmat. Bindung von IL-6 an den sIL-6R) mit dem Überleben zeigen. Weiterhin konnte unsere immunologischen Untersuchungen anhand des frühen Frakturhämatoms die Beteiligung des IL-6 an der Regulation der Frakturheilung zeigen.
Ziel unserer Studie ist die Untersuchung der Interaktion des Transsiganling mit der Frakturheilung im Polytrauma. Hierzu etablierten wir nach Genehmigung der Tierexperimente ein neues Polytraumamodell der Maus (hämorrhagischer Schock; Kettenverletzung: Femurosteotomie+Fixateur ext.; Tibiafraktur+Nagel).
Methodik: 36 C57/BL6 Mäusen (Alter: 12-14Wochen, Gewicht: 20-22 g) wurden bei 22± 2°C und einem 12h Tag/Nacht-Rhythmus gehalten. Nach 1 Woche Akklimatisierung erfolgte die Einteilung der Tiere in 2 Gruppen (Fx: Kettenverletzung; Polytrauma: Fx+ hämorrhagischer Schock). In beiden Gruppen erfolgten je 3 Interventionen: keine; Applikation i.p. 10ug sIL-6R; Applikation i.p. 100 ug sIL-6R Antikörper. Alle Operationen erfolgten in Inhalationsnarkose mit i.p. Analgesie. Die Induktion des Schockes erfolgte durch mikrochirurgische Arterotomie mit Einführen eines PE Schlauches zur sequentiellen Blutentnahme unter Messung des mittleren art. Blutdruckes mit Zielwert 35±5 mmHg. Die stand. Erzeugung der Femur-Fx erfolgte mittels Osteotomie und Stabilisation mit MouseExFix. Die Tibia-Fx wurde in der 3-Punkt Biegetechnik nach antegrader Nagelung der Tibia erzeugt. 21 Tage nach Trauma wurden die Tiere euthanasiert und die Knochenheilung des Femur mittels micro-CT Untersuchung analysiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Knochenheilung in der Fx- und Polytrauma-Gruppe unterschieden sich nicht signifikant. Die sIL6R-Gabe in der Fx-Gruppe zeigte im Vergleich zu keiner Modulation eine Verbesserung der Knochenheilung (p 0,001), wohingegen Polytrauma+sIL-6R Mäuse signifikant schlechter heilten (p 0,02). Die sIL-6R-AK Applikation in Poly-Mäuse hatte im Vergleich zu Polytrauma ohne Modulation oder sIL-6R Gabe eine signifikant verbesserte Knochenheilung zur Folge (p 0,009).
Wir konnten erstmals die Effekte einer in vivo Modulation des Transsignaling Systems auf die Knochenheilung im Trauma und Polytraumamodel zeigen. Unsere Ergebnisse zeigen die positiven Effekte des Transsignaling an der Regulation der frühen Knochenheilung. Beim Polytrauma kann durch eine Transsignaling vermittelte, überschießende und ungezielte Immunantwort, eine Verzögerung der Knochenheilung entstehen. Somit stellt das Transsignaling System eine der pathophysiologischen Ursachen für eine erhöhte Pseudarthrose-Rate beim Polytrauma dar.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-1285
doi: 10.3205/14dkou565, urn:nbn:de:0183-14dkou5654
Published: October 13, 2014
© 2014 Kleber et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Jul 15, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Etablierung und Validierung eines Polytraumamodells der Maus zur in vivo Analyse der posttraumatischen Immunantwort und Interaktion von hämorrhagischen Schock und Frakturheilung
Kleber C, Becker C, Reinhold JM, Malysch T, Tsitsilonis S, Duda GN, Schmidt-Bleek K, Schaser KD
Fragestellung: Extremitätenverletzungen und der hämorrhagische Schock (hS) gehören zu den führenden Verletzungen des Polytraumas. Die posttraumatische Immunantwort wird durch den hS beeinflusst und interagiert mit der Frakturheilung. Der prognostische Effekt des hämorrhagischen Schocks auf die Frakturheilung wird kontrovers diskutiert.
Ein valides Tiermodell der Maus, welches eine Kombination aus Frakturen (Fx) mit einem hS simuliert und eine Immunmodulation erlaubt, fehlen bislang.
Deshalb entwickelten wir nach Genehmigung der Tierexperimente ein neues Polytraumamodell der Maus, welches für die Einzelverletzungen bereits standardisierte Modelle (hS; Fx: Femurosteotomie+ Fixateur ext.; Tibiafraktur+ Nagel) sequentiell kombiniert.
Methodik: 12-14W alte Mäusen (20-22 g) wurden nach 1 Woche Akklimatisierung in Inhalationsnarkose mit i.p. Buprenorphin-Analgesie operiert. Zur intraoperativen Überwachung wurde ein EKG mittels Nadelelektroden angelegt. Initial erfolgte die Induktion des hS: Präparation A. carotis rechts, Anlegen einer Ligatur kranial, Gefäßclip distal, mikrochirurgische Arterotomie, Einführen eines PE Schlauches, Induktion des Schockes durch sequentielle Blutentnahme (mittleren art. Blutdruckes Zielwert 35±5 mmHg), art. BGA, nach 60min Substitution des 1,5fachen Blutverlustes, Ligatur, Entfernung Katheter.
Stand: Erzeugung der Femur-Fx (lat. Längsinzision am li. Oberschenkel, stumpfe Präparation zwischen M. vast. lat. und bizeps fem. bis zur Femurdiaphyse, Anbringen des MouseExFix und Osteotomie mittels Gigli-Sägedraht) und Tibia-Fx (maximale Flexion Knie li., Stichinzision medial des Lig. patellae, antegrade intramed. Nagelung mittels Stahlkanüle), Fx mittels 3-Punkt Biegetechnik. Histologische Untersuchung der Schockorgane (Lunge, Milz; 3 mm Paraffin-Schnitte, HE Färbung, Zählung stab./segmentkernige Granulozyten und Messung der posttraumatischen IL-6 Konzentration mittels ELISA (R&D Systems).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Rahmen des Experiments beobachteten wir eine Mortalität von 20%.
Es konnte in Analogie zur klinischen Situation ein suffizienter hS induziert werden (pH 7,17, BE -13, Laktat 29). Die Schockorgane (Lunge, Milz) zeigte 24h nach Trauma signifikant höhere Granulozyteninfiltration (p 0,02; 0,012). Die IL-6-Kinetik verlief analog zu unseren klinischen Daten mit Maximum zwischen 6-24h nach Trauma. Die Frakturheilung zeigte im Vergleich zu den Einzelmodellen vergleichbare Resultate im Mikro-CT.
Die klinischen relevanten Modelle des hS und der Femur-/Tibia-Fx konnten erstmals am Mausmodell erfolgreich kombiniert werden. Die standardisierte Erzeugung dieser Verletzungen ist aufgrund der Anatomie und Physiologie der Maus mikrochirurgisch schwierig, erlaubt aber erstmals eine in vivo Analyse/Modulation der posttraumatisch Immunantwort und quantitative Analyse der Interaktion und Kinetik von hS und Frakturheilung (Antikörper, Knockout).
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-831
doi: 10.3205/14dkou564, urn:nbn:de:0183-14dkou5647
Published: October 13, 2014
© 2014 Kleber et al.
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by G. H. | Jul 9, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News, Spezifische Orthopädie
Dosisabhängige Effekte des PPAR beta/delta Agonisten auf die systemische Inflammation nach hämorrhagischem Schock
Pfeifer R, Busch D, Andruszkow H, Binnebösel M, Neumann UP, van Griensven M, Hildebrand F, Pape HC
Fragestellung: Vorstudien haben protektive Mechanismen des GW0742 (Agonist des PPAR beta/delta Rezeptors) in einem Sepsismodell demonstriert. In dieser Studie wurde die dosisabhängigen Effekte der GW0742 Therapie auf die systemische Inflammation und die Organschädigung nach einem sterilen Stimulus (hämorrhagischer Schock (HS)) untersucht.
Methodik: Männliche C57/Bl6 Mäuse, 6-10 Wochen alt, mit einem Gewicht von 20-25 g wurden verwendet. Die Versuchstiere wurden einem druckkontrollierten HS (Zieldruck 35 ± 5 mmHg für 90 Minuten) unterzogen. Folgende Gruppen wurden untersucht: Gruppe HS (HS+NaCl), Gruppe Dosis I (Injektion von 0,03 mg/kg/KG des GW0742 nach dem HS); Gruppe Dosis II (Injektion von 0,3 mg/kg/KG des GW0742 nach dem HS). Versuchsende war 6 Stunden nach der HS Induktion. Es folgte die Analyse der Zytokinspiegel durch ELISA: (IL-6,-1b, TNF- alpha, KC, MCP-1, GMCSF) und der Neutrophilen Migration in die Lunge durch MPO ELISA.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Behandlung mit höheren Dosen (Dosis II) führte zu einer höheren systemischen pro-inflammatorischen Antwort. Andererseits reduzierte die low-dose Therapie (Dosis I) die Inflammationsantwort (IL-6: HS 297.7 ± 134 pg/ml; DOSIS I 122.5 ± 26.1 pg/ml: DOSIS II 738.4 ± 87.9 pg/ml; p<0.05). Die MPO Aktivität in der Lunge war vergleichbar in alles Untersuchungsgruppen.
Wir identifizierten einen dosisabhängigen Effekt des PPAR beta/delta Agonisten auf die systemische Inflammation. Dieser Zusammenhand ist in der Literatur soweit noch nicht bekannt. Somit lässt sich mit GW0742 die post-traumatische systemische Inflammation erfolgreich in beide Richtungen beeinflussen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-652
doi: 10.3205/14dkou563, urn:nbn:de:0183-14dkou5631
Published: October 13, 2014
© 2014 Pfeifer et al.
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by G. H. | Jul 9, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News, Spezifische Orthopädie
Identifikation potentieller Biomarker nach Trauma-Hämorrhagie aus murinen Kupffer Zellen
Neunaber C, Schultze C, Pütz C, Krettek C
Fragestellung: Im Rahmen eines Polytraumas entwickeln ca. 1/3 der Patienten posttraumatische Komplikationen. Trotz intensiver Forschung ist es bisher nicht gelungen spezifische Biomarker für die frühzeitige Diagnostik posttraumatischer Komplikationen zu identifizieren und einzusetzen, weshalb weiterhin neue Biomarker gesucht werden. Da Kupffer Zellen nach Trauma durch Sekretion von Zytokinen und anderen Signalmolekülen eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der systemischen Immunantwort spielen, befasst sich diese Studie mit der Identifikation neuer Biomarker die nach Trauma-Hämorrhagie von den Kupffer Zellen exprimiert werden.
Methodik: Drei Mäuse wurden einer Laparotomie und blutdruck-kontrollierten Hämorrhagie (Blutdruck von 35 ±5 mm/Hg über 90 Minuten) unterzogen mit anschließender Reperfusion der 4-fachen Menge des entnommenen Blutes an Ringer-Lösung (TH). Drei weitere Mäuse fungierten als Kontrolltiere. Die Tötung erfolgte nach vier Stunden. Aus der Leber wurden die Kupffer Zellen isoliert, aus denen sofort die RNA gewonnen wurde. Mittels Affymetrix-Genchip-Expressionsanalyse wurde die genomweiten Expression der Kupffer Zellen nach TH mit den Kontrollen verglichen. 13 der am stärksten regulierten Gene wurden ermittelt und erneut mittels Real-Time PCR in Kupffer Zellen von je 10 TH- und 10 Kontroll-Mäusen untersucht.
Ergebnisse: Die Affymetrix-Genchip-Expressionsanalyse zeigte im Vergleich zu den Kontrollen, dass vier Stunden nach TH 307 Gene vermehrt und 218 Gene vermindert in den Kupffer Zellen exprimiert wurden. Aus den am stärksten hochregulierten Genen wurden folgende 13 Gene zur weiteren Untersuchung ausgewählt: chemokine (C-C motif) ligand 5 (Ccl5), chemokine (C-X-C motif) ligand 10 (Cxcl10), interleukin 4 receptor, alpha (Il4ra), colony stimulating factor 2 receptor, beta 2, low-affinity (Csf2rb2), lipocalin 2 (Lcn2), cholesterol 25-hydroxylase (Ch25h), STEAP family member 2, metalloreductase (Steap2), tumor necrosis factor receptor superfamily, member 9 (Tnfrsf9) und die guanylate binding proteine (Gbp) 2 bis 6. Die Real-Time PCR bestätigte eine signifikante Erhöhung der Gene Cxcl10, Il4ra, Csf2rb2, Lcn2 und Gbp5 in den Kupffer Zellen nach TH im Vergleich zu den Kontrolltieren.
Schlussfolgerung: Eine Trauma-Hämorrhagie führt zu einer Erhöhung der Genexpression von Cxcl10, Il4ra, Csf2rb2, Lcn2 und Gbp5 in den Kupffer Zellen von Mäusen. Sollten die Proteine dieser Gene auch im Serum messbar sein, könnten sie als neue potentielle Biomarker nach Trauma in Betracht gezogen werden. Die Untersuchungen auf Proteinebene im Serum von Maus und Mensch dauern momentan noch an.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-253
doi: 10.3205/14dkou562, urn:nbn:de:0183-14dkou5627
Published: October 13, 2014
© 2014 Neunaber et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
