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Fragestellung: Polytrauma ist assoziiert mit der Entstehung einer frühen inflammatorischen Immunantwort sowie vermehrtem systemischem Auftreten von Damage Associated Molecular Patterns (DAMPs) und Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMPs). Zu diesen Warnmolekülen gehören sowohl das High Mobility Group Box Protein-1 (HMGB-1), als auch extrazelluläre Histone.

Methodik: Es wurden Plasmaproben von polytraumatisierten Patienten mit ISS ≥ 16 mit Thoraxtrauma im Schockraum entnommen. Zirkulierende Histone wurden anschließend mittels Cell Death Detection ELISAPluskit (Roche, Indianapolis, IN, USA) im Plasma bestimmt. Bei den in vitro Versuchen wurden humane Kardiomyozyten (iPS) (Cellular Dynamics, USA) für 6 h mit Histonen bzw. HMGB-1 inkubiert. Zytosolisches ROS (reactive oxygen species) wurde mittels CellROX® Deep Red Reagent (Life Technologies, USA) quantifiziert. Um die Caspase-3-Aktivität in den behandelten Zellen zu messen wurde ein Caspase-Glow® 3/7 Assay (Promega, USA) benutzt. Ebenso wurde die Zellviabilität mittels Cell Titer-Glo® Luminescent Cell Viability Assay (Promega, Madison, WI) nach 30-minütiger Inkubation mit verschiedenen Histonkonzentrationen (0, 1, 5, 10, 20 und 50 µg/ml) gemessen. Die mitochondriale Atmung der humanen Kardiomyozyten wurde mittels Seahorse XFe96 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) untersucht. Aus Zelllysat wurde mRNA isoliert und anschließend für eine qPCR verwendet.

Ergebnisse: Während Polytrauma werden vermehrt extrazelluläre Histone und HMGB1 in die Zirkulation freigesetzt. Durch die vermehrte Histonfreisetzung wird die Immunantwort nach Polytrauma zusätzlich verstärkt, beispielweise durch die Histon-abhängige gesteigerte NLRP3-Expression und die damit verbundene Aktivierung des Inflammasoms. HMGB1 und extrazelluläre Histone beeinflussen humane Kardiomyozyten in vitro unter anderem durch eine Verminderung der Zellviabilität, ebenso wie eine Erhöhung der Caspase-3 Aktivität. Ebenfalls kommt es zu einem signifikanten Abfall der Calciumsignalfrequenz in den humanen Kardiomyozyten im Sinne einer Bradykardie. Die mitochondriale Atmung der humanen Kardiomyozyten wurde durch die Behandlung mit Histonen ebenfalls beeinflusst, dies kann auf eine Histon-induzierte mitochondriale Dysfunktion hindeuten.

Diskussion: Nach Polytrauma sind HMGB1 und extrazelluläre Histone systemisch erhöht. Lokal kommt es in humanen Herzmuskelzellen in Anwesenheit von extrazellulären Histonen zu einer reduzierten Calciumsignalfrequenz sowie zu einer gestörten mitochondrialen Atmung. Beides stellen mögliche Mechanismen der post-traumatischen kardialen Dysfunktion dar.