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Fragestellung: Traumatische Rückenmarksverletzungen (traumatic spinal cord injury, tSCI) stellen eine schwerwiegende Beeinträchtigung für den Patienten dar und bedeuten eine erhebliche wirtschaftliche Belastung für das Gesundheitssystem. Insbesondere bei schwerem Polytrauma mit beeinträchtigtem Bewusstsein ist eine ausführliche neurologische Untersuchung nicht durchführbar. Um dieser Herausforderung zu begegnen, bieten Biomarker eine potenzielle Lösung; jedoch ist die vorhandene Evidenz zu diesem Thema, insbesondere beim Menschen, spärlich. Extrazelluläre Vesikel (EVs), eine heterogene Gruppe von zellabgeleiteten Membranpartikeln mit zellspezifischen Epitopen, sind in der Lage, die Blut-Rückenmark-Schranke zu überwinden und scheinen eine zentrale Rolle in der neuronal-glialen Kommunikation und der Orchestrierung neuroinflammatorischer Prozesse zu spielen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Mikro-RNAs (miRNAs), eine Untergruppe kleiner nicht-kodierender RNAs, eine entscheidende Rolle bei der Modulation pathophysiologischer Prozesse bei tSCI spielen.

Das Hauptziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob ein bestimmtes Muster von EV-Oberflächenepitopen und zirkulierenden miRNAs, die im Plasma von Personen mit Rückenmarksverletzungen nachgewiesen wurden, auf tSCI hinweist.

Methodik: Die Studie schließt Patienten mit isoliertem tSCI (n=8), Polytraumapatienten ohne tSCI (PT; ISS > 16, n=8) und gesunde Freiwillige (Healthy Volunteers, HV, n=8) ein. Plasmaproben von tSCI- und polytraumatisierten Patienten wurden direkt nach der Aufnahme in den Schockraum (SR), 24 Stunden (24 h) und 48 Stunden (48 h) nach dem Trauma abgenommen. EVs wurden mittels Größenausschlusschromatographie isoliert und die EV-Oberflächenepitope mit dem MACSPlex EV Kit Neuro (Prototypprodukt, Miltenyi Biotec) quantifiziert. Die systemischen miRNA-Level wurden mittels Next-Generation-Sequenzierung (NGS) gemessen. Zusätzlich wurden die Ergebnisse mit klinischen Parametern korreliert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Insgesamt unterschieden sich 20 von 69 untersuchten Epitopen signifikant zwischen den tSCI-Patienten und gesunden Kontrollprobanden. Von diesen unterschieden sich vier Epitope (CD47, CD68, ADAM17 und Myelin-Basisprotein (MBP)) signifikant zwischen der tSCI- und PT-Gruppe. Die Expression des CD47-Epitops korrelierte positiv mit der American Spinal Injury Association (ASIA) Impairment Scale und negativ mit den systemischen Interleukin-6-Werten. Das NGS zeigte, dass sich 46 miRNAs zwischen der tSCI- und HV-Gruppe bei Aufnahme im SR (18 hochreguliert, 28 herunterreguliert) und 47 miRNAs (alle herunterreguliert in der tSCI-Gruppe) zum Zeitpunkt von 48 Stunden signifikant unterschieden.

Wir identifizierten vier potenzielle EV-basierte tSCI-Biomarker (CD47+, CD68+, ADAM17+ und MBP+ EVs) und bestimmten spezifische miRNA-Muster für die tSCI-Gruppe. Basierend auf diesen Ergebnissen müssen zukünftige Studien die Spezifität dieser potenziellen tSCI-spezifischen Biomarker weiter evaluieren und die mechanistischen Aspekte im tSCI untersuchen.