gms | German Medical Science

Aufgrund des Blutverlustes erfordert das Management polytraumatisierter Patienten häufig die Substitution von Sauerstoffträgern in Form von Erythrozytenkonzentraten (EK). Obwohl ein substantieller Einfluss von größeren Mengen (>3000ml=Massentransfusion) auf das Immunsystem bekannt ist, sind die hierfür zugrunde liegenden pathophysiologischen Phänomene bislang kaum beschrieben. In diesem Zusammenhang wurde sowohl für das Ausmaß als auch für die Ausprägung der posttraumatischen Destabilisierung des Immunsystems den initialen intrazellulären Steuerungsmechanismen in Zellen des unspezifischen Immunsystems (Monozyten) eine entscheidende Rolle zugesprochen. Diese Steuerungsmechanismen sind bislang jedoch nur unzureichend charakterisiert. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es daher, anhand einer Genom-weiten Expressionsanalyse der initialen intrazellulären mRNA humaner Monozyten polytraumatisierter Patienten in der frühen posttraumatischen Phase charakteristische Muster zu detektieren und mit dem klinischen Transfusionsbedarf zu vergleichen.

13 polytraumatisierte Patienten mit einem Injury Severity Score (ISS) zwischen 16 und 75 Punkten wurden in die Studie eingeschlossen. Die Blutentnahmen erfolgten bei Aufnahme des Patienten im Schockraum (spätestens 90 min nach Trauma) sowie nach 6, 12, 24, 48 und 72 Stunden. Die Monozyten wurden mittels CD-14 positiver Magnetic-Beads™ (Miltenyi Biotec) aus Vollblut separiert, im Anschluss erfolgte die RNA Isolation (RNeasy, Qiagen). Biotinylierte cRNA Proben wurden mit Affymetrix HG U 133 A Microarrays™ (22 000 probe sets, 14 500 Gene) hybridisiert. Nach Normalisierung erfolgte die Datenauswertung sowohl unsupervised (dChip v1.3) wie auch supervised (BRB Software Pack). Zur Feststellung der diagnostischen Relevanz der Ergebnisse wurden die Patienten unter Verwendung 6 verschiedener biostatistischer Vorhersage-Modelle anhand der Genexpression eingeteilt in die Gruppe I (keine Massentransfusion, EK<3000ml) und Gruppe II (EK>3000ml). Diese Einteilung wurde dann anhand des tatsächlichen klinischen Bedarfs überprüft und hierfür die Sensitivität und Spezifität der Berechnung der Vorhersage-Modelle berechnet. Mittels Pathway Analyse (Ingenuity) wurde die biologische Bedeutung der identifizierten Genexpressionsmuster untersucht.

In der unsupervised Analyse fanden sich 318 probe sets als signifikant variabel exprimiert. Anhand der supervised Analyse ließen sich 224 probe sets identifizieren, deren Expression signifikant anders war in Patienten ohne Massentransfusion (Gruppe I) im Vergleich zur Expression von Gruppe II (p<0.001 ANOVA). Die prospektive Vorhersage ließ sich anhand der Genexpression mit einer Sensitivität von 86±6% (mean±SD) und einer Spezifität von 88±10% treffen. Funktionelle Pathway Analysen ergaben, dass sowohl Gene der inflammatorischen Kaskade, wie zum Beispiel IL-1R, STAT-5, CXCL-2, CXCL-3 und CXCL-6, als auch Oberflächenrezeptoren (MHC-I und II, PECAM-1) eine bedeutende Rolle zu spielen scheinen.

Wir konnten erstmals anhand einer sequentiellen, Genom-umfassenden Screening-Analyse in der sehr frühen posttraumatischen Phase zeigen, dass ein hochsignifikanter Zusammenhang zwischen dem monozytären mRNA-Expressionsprofil polytraumatisierter Patienten und der Menge erfolgter Bluttransfusionen besteht. Detailliertere Analysen hinsichtlich der biologischen Relevanz und Konsequenz der identifizierten Faktoren sind derzeit Bestandteil weiterer Untersuchungen.