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

Vester, Helen (2008): Analyse der nukleären Translokation und DNA-Bindungsaktivität von STAT1 und STAT3 in polytraumatisierten Patienten in der frühen posttraumatischen Phase. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

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.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Polytrauma, STAT, Transkriptionsfaktoren, Inflammation
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 11. Dezember 2008
• 1. Bericht­erstatter:in: Biberthaler, Peter