Analyse der nukleären Translokation und DNA-Bindungsaktivität von STAT1 und STAT3 in polytraumatisierten Patienten in der frühen posttraumatischen Phase

In den vergangenen Jahren ist es gelungen mittels verbesserter
Fahrzeugtechniken, verkürzten Rettungszeiten und verbesserten
Primärversorgungskonzepten, sowie standardisiertem
Schockraum-Management und kontinuierlich optimierter
intensivmedizinischer Behandlung, etc. die frühe Mortalität nach
schwerem Polytrauma zu senken. Immer weniger Patienten versterben
somit an den direkten Traumafolgen. Im weiteren Verlauf jedoch
versterben noch immer bis zu 30 % an den Folgen eines
posttraumatischen MOF. Somit stellt dieses immunologische Phänomen
die schwerwiegendste Komplikation nach Polytrauma dar. In diesem
Zusammenhang haben verschiedene Autoren versucht, jene Faktoren und
Mechanismen zu identifizieren, die den Organismus dazu bewegen,
seine eigenen, von dem initialen Trauma nicht betroffenen Organe zu
zerstören. Jüngste Veröffentlichungen geben starke Hinweise darauf,
dass der gefürchteten Ausbildung einer posttraumatischen
Immunsystemdysfunktion mit konsekutivem Organversagen die
Fehlfunktion immunkompetenter Zellen (Monozyten, Granulozyten)
vorausgeht. Ferner sind intrazelluläre Netzwerke zahlreicher pro-
und antiinflammatorischer Mediatoren, die in komplexen Verkettungen
miteinander interagieren, daran beteiligt. Die intrazellulären
Steuerungsmechanismen, die diese Fehlfunktion induzieren und
regulieren, sind bislang jedoch weitgehend unerforscht. Zahlreiche
Studien belegen, dass insbesondere Zytokine und ihre
Signaltransduktionskaskaden an der Immunantwort beteiligt sind.
Deren initiierende Steuerung ist jedoch weitgehend unbekannt. Von
besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die
Transkriptionsfaktoren, da diese über die Expression von Reporter-
und Effektorgenen entscheiden und sowohl hemmende als auch
aktivierende Effekte ausüben können. Zahlreiche Untersuchungen
weisen auf die Bedeutung der Signal Transducer and Activator of
Transcription (STAT) Proteine in Inflammationsreaktionen hin.
Bislang liegen jedoch noch keine Daten über die Aktivierung von
STAT1 und STAT3 in immunkompetenten Zellen polytraumatisierter
Patienten vor. Kenntnisse dieser Aktivität wären jedoch klinisch
von essentieller Bedeutung für das Verständnis der
posttraumatischen Immunreaktion und für die Entwicklung
potentieller innovativer Therapiestrategien. Ziel der vorliegenden
Arbeit war es daher, die DNA-Bindungsaktivität dieser
Transkriptionsfaktoren in Monozyten und Granulozyten von
Normalprobanden und schwerst verletzten Patienten in der initialen
Phase nach Polytrauma zu analysieren und die Ergebnisse mit den
klinischen Parametern wie Überleben, Verletzungsschwere und
erhaltener Massentransfusion zu vergleichen. Zu diesem Zweck wurden
polytraumatisierte Patienten mit einem Injury Severity Score größer
16 Punkten eingeschlossen. Die Blutabnahmen erfolgten zu
festgelegten Abnahmezeitpunkten, nämlich initial nach Trauma und
nach 6, 12, 24, 48 und 72h. Wobei die Initialabnahme innerhalb der
ersten 90min nach Trauma erfolgte. Zur Zellisolation wurden aus dem
entnommenen EDTA-Vollblut mittels positiven cell-sortings durch
magnetische AK-Markierung CD-14 positive Monozyten und CD 15
positive Granulozyten isoliert. Das nukleäre Protein aus diesen
wurde radioaktiv markiert und mittels EMSA elektrophoretisch
aufgetrennt um so die DNA-Bindungsaktivität von STAT3 und STAT1
quantitativ nachzuweisen. Zusätzlich wurden Monozyten und
Granulozyten gesunder Normalprobanden als Negativkontrolle bzw. mit
LPS stimuliert als Positivkontrolle untersucht. Die Ergebnisse
zeigen die DNA Bindungsaktivität von STAT1 und STAT3 in den
Normalprobanden signifikant erhöht nach LPS Stimulation. Bei den
Patienten konnte in beiden Zellpopulationen eine erhöhte Aktivität
von STAT1 und STAT3 im Vergleich zur Nativkontrolle detektierte
werden. Die Aufteilung des Kollektivs hinsichtlich klinischer
Parameter wie outcome, Verletzungsschwere und erhaltener
Massentransfusion zeigt, dass Patienten mit einem schlechteren
klinischen Verlauf eine Reduktion der Aktivität von STAT1 und STAT3
in beiden Zellpopulationen aufweisen. Die vorgelegten Ergebnisse
sind eine erstmalige Analyse der intranukleären
DNA-Bindungsaktivität von STAT1 und STAT3 in polytraumatisierten
Patienten in der direkt posttraumatischen Phase. Die frühe
Induktion der Bindungsaktivität in Monozyten und Granulozyten im
gesamten Kollektiv weist auf die beginnende systemische
Entzündungsreaktion hin, und die Reduktion in massentransfundierten
bzw. verstorbenen Patienten auf die bereits postulierte Unfähigkeit
des Immunsystems, nach schwererer Verletzung adäquat zu reagieren.
Die Daten sind Grundlage weiterer Folgeuntersuchungen wobei
insbesondere die Frage nach der biologischen Relevanz mittels
Reportergenexpression untersucht werden sollte.