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Fragestellung: Verschiedene Studien zeigen, dass Schädelhirnverletzungen (SHT) und Rückenmarkverletzungen (RMV) mit dem Auftreten von heterotopen Ossifikationen (HO) assoziiert sind. Diese führen in fortgeschrittenen Stadien zu Schmerzen und Bewegungseinschränkungen des betroffenen Gelenks. Daher werden dem Screening und frühzeitigem Erkennen der Entstehung von HO eine besondere Bedeutung in der Behandlung dieser Patienten beigemessen. Auch wird teilweise eine verbesserte Frakturheilung bei Patienten mit RMV oder SHT beschrieben. Bisher ist nicht eindeutig geklärt, ob und welche auch im Plasma messbaren Faktoren an der Entstehung dieser Phänomene beteiligt sind.

Ziel der vorliegenden Studie war es daher, biochemische Marker in der frühen posttraumatischen Phase sowie das osteogene Differenzierungspotential von mesenchymalen Stammzellen (MSC), induziert durch Patientenserum, zu untersuchen.

Methodik: Zur Analyse der Proteinexpression wurden vergleichende Proteom-Microarray-Analysen von Plasma durchgeführt (Proteome Profiler Human XL Cytokine Array, R&D Systems). Die Plasmaproben wurden von Patienten mit akuter RMV, SHT oder Politrauma (PT) innerhalb der ersten 72 Stunden nach Trauma gewonnen. Die Expression von 105 Proteinen im Plasma von 9 Patienten mit SHT und 9 Patienten mit RMV wurde mit 9 Patienten mit PT und 4 gesunden Probanden (Norm) verglichen. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Patientenseren auf die osteogene Differenzierung von MSC in der in-vitro-Zellkulturuntersucht und mit dem klinischen Auftreten von HO bei den Patienten korreliert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Microarray-Analysen zeigten, dass Plasmaproben der SHT-Gruppe ein anderes Proteinexpressionsprofil aufweisen als die RMV, PT- oder Norm-Gruppe. Die SHT-Gruppe zeigte die größte Anzahl von hochregulierten Proteinen. Im Gegensatz dazu zeigte die PT-Gruppe die meisten herunterregulierten Proteine.In-vitro-Zellassays von SHT- und RMV- Patienten mit klinischem Auftreten von HO wiesen eine höhere osteogene Differenzierung von MSC auf im Vergleich zu SHT- und RMV-Patienten ohne Anzeichen von HO, bzw. im Vergleich zur PT- und Normgruppe.

Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen die Freisetzung unterschiedlich ausgeprägter Plasmafaktoren bei Patienten mit SHT-/RMV gegenüber PT- Patienten und der Normgruppe. Der osteogene Differenzierungsassay (MSC-Kultur) könnte in Zukunft eine einfache und effektive Methode zur Risikostratifizierung für die Entwicklung einer HO aus einer Blutprobe darstellen.