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- Minocycline decreases liver injury after hemorrhagic shock and resuscitation in mice (2012)
- Patients that survive hemorrhage and resuscitation (H/R) may develop a systemic inflammatory response syndrome (SIRS) that leads to dysfunction of vital organs (multiple organ dysfunction syndrome, MODS). SIRS and MODS may involve mitochondrial dysfunction. Under pentobarbital anesthesia, C57BL6 mice were hemorrhaged to 30 mm Hg for 3 h and then resuscitated with shed blood plus half the volume of lactated Ringer’s solution containing minocycline, tetracycline (both 10 mg/kg body weight) or vehicle. Serum alanine aminotransferase (ALT), necrosis, apoptosis and oxidative stress were assessed 6 h after resuscitation. Mitochondrial polarization was assessed by intravital microscopy. After H/R with vehicle or tetracycline, ALT increased to 4538 U/L and 3999 U/L, respectively, which minocycline decreased to 1763 U/L (P<0.01). Necrosis and TUNEL also decreased from 24.5% and 17.7 cells/field, respectively, after vehicle to 8.3% and 8.7 cells/field after minocycline. Tetracycline failed to decrease necrosis (23.3%) but decreased apoptosis to 9 cells/field (P<0.05). Minocycline and tetracycline also decreased caspase-3 activity in liver homogenates. Minocycline but not tetracycline decreased lipid peroxidation after resuscitation by 70% (P<0.05). Intravital microscopy showed that minocycline preserved mitochondrial polarization after H/R (P<0.05). In conclusion, minocycline decreases liver injury and oxidative stress after H/R by preventing mitochondrial dysfunction.
- Wertigkeit der Kernspintomographie bei kindlichen Knieverletzungen (2008)
- Einleitung: Die Diagnostik kindlicher Knieverletzungen wird heutzutage häufig durch die Kernspintomographie ergänzt, um relevante Kniebinnenschäden zu erkennen. Der klinische Nutzen dieser Zusatzuntersuchung wird in Abhängigkeit vom Beschwerdebild des Patienten und in Relation zum apparativen und wirtschaftlichen Aufwand unterschiedlich bewertet. Ziel dieser Studie war es, die Bedeutung der Kernspintomographie in Abhängigkeit von der klinischen Verdachtsdiagnose und dem arthroskopischen Befund zu bewerten. Material und Methoden: Es wurden insgesamt 195 Patienten im Alter von 3 bis 17 Jahren in diese Studie aufgenommen. 83 dieser Patienten wurden aufgrund der klinischen Diagnose unmittelbar der Kernspintomographie zugeführt. 165 der Patienten wurden, entweder aufgrund der klinischen Untersuchung, oder aufgrund des Befunds der Kernspintomographie, arthroskopiert. Ergebnisse: Die klinische Verdachtsdiagnose wurde bei 117 der 165 Patienten (71%), bei denen eine Arthroskopie durchgeführt wurde, bestätigt. Die größten Übereinstimmungen der Diagnosen in den unterschiedlichen Verfahren gab es dabei bei der Verdachtsdiagnose Patellaluxation (87%) und bei der Verdachtsdiagnose ligamentäre Verletzung (74%). Die Verdachtsdiagnose einer Meniskusläsion brachte eine Übereinstimmung von 48%.Von den 83 Patienten, bei denen eine kernspintomographische Untersuchung durchgeführt wurde, wurden daraufhin 53 Patienten arthroskopiert und 30 Patienten konservativ behandelt. Der MRT Befund wurde in der durchgeführten Arthroskopie bei 42 Patienten (81%) bestätigt. Die MRT Diagnose Patellaluxation wurde hierbei in allen Fällen (100%) in der Arthroskopie bestätigt. Die Übereinstimmungen der Kernspindiagnose einer ligamentären Läsion lag bei 83% und die Übereinstimmung bei der Meniskusverletzung bei 56%.Bei den 30 Patienten, die ausschließlich die Kernspintomographie erhielten und daraufhin konservativ behandelt wurden, wurden hauptsächlich Band- und Meniskuseinblutungen (37%) und extraartikuläre Veränderungen wie Bone Bruise, Fibrom oder Exostose (13%) im MRT diagnostiziert. Letztlich konnte durch den Einsatz der Kernspintomographie der Anteil der rein diagnostischen Arthroskopien von 22% auf 13% reduziert werden. Schlussfolgerung: Bei klinischem Verdacht auf eine Meniskus- oder Bandverletzung ist die Kernspintomographie ein wertvolles Hilfsmittel zur Überprüfung der Diagnose, da häufig klinisch keine sichere Beurteilung möglich ist. Bei der klinischen Verdachtsdiagnose einer Patellaluxation ist die Kernspintomographie zur Diagnosesicherung selten erforderlich, kann jedoch zur Beurteilung von Begleitverletzungen (z.B. Flake Frakturen) wertvolle Zusatzinformationen liefern. Bei klinisch unklarem Befund kann die Anzahl rein diagnostischer Arthroskopien deutlich gesenkt werden.
- Funktionelle Ergebnisse und Outcome operativ stabilisierter distaler Radiusfrakturen : die besondere Relevanz der Begleitverletzung (2003)
- Meeting Abstract (DGU 2003) 67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie 89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie 44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie Fragestellung Ziel dieser prospektiven Untersuchung ist die Analyse der Funktion und des Outcomes nach distaler Radiusfraktur in Abhängigkeit von Frakturtyp, Therapieform und Begeleitverletzungen. Berücksichtigt wurden diesbezüglich insbesondere auch neuere Implantate wie die volaren winkelstabilen Titanplatten und dorsale low profile Implantate. Methodik Innerhalb von 2 Jahren (01/01 bis 12/02) wurden insgesamt 150 Radiusfrakturen bei 145 Patienten (82 Frauen; 63 Männer) mit einem Durchschnittsalter von 51,8 (17-93) Jahren operativ versorgt. Die operative Versorgung erfolgte in 56,7 % der Fälle mittels volarer Plattenosteosynthese, davon wurde bei 60 % eine winkelstabile Platte eingesetzt. Die übrigen Frakturen wurden durch eine dorsale Platte (8%) bzw. durch Materialkombination Spickdraht/Schrauben und/oder Fixateur externe stabilisiert. Die radiologische und klinische Nachuntersuchung erfolgt frühestens 1 Jahr nach operativer Versorgung. Zusätzlich wird anhand eines Fragebogens der DASH - Score bestimmt. Ergebnisse Nach der AO-Klassifikation fanden sich in 47,7 % Typ A-, 8,6% Typ B- und 55,6% Typ C-Frakturen. Dabei fand sich bei 53,1 % eine relevante Begleitverletzung (Bandverletzungen 14,3 %; Handwurzelfrakturen 3,9 %; distale Ulnafrakturen 10,4%; TFC/Proc. styloideus ulnae 70,1%). Von den 25 bisher untersuchten Patienten (15 Frauen, 10 Männer; Durchschnittsalter: 55,3 Jahre; NU nach: 14 Monaten) waren 32% Typ A-, 20% Typ B- u. 48% Typ C-Frakturen. Die Greifkraft betrug 87,7 % und das Bewegungsausmaß 83,6 % im Vergleich zur Gegenseite. Der durchschnittliche standardisierte DASH-Score betrug 22,6 Punkte (0: optimale Funktion). Bei den mit volarer Platte stabilisierten C-Frakturen (9 der nachuntersuchten Patienten) fand sich ein DASH-Score von 41 Punkten. Die Greifkraft betrug 67,5% und das Bewegungsausmaß 79,6% im Vergleich zur Gegenseite. Bisher konnte weder bei der konventionellen, noch der winkelstabilen Plattenosteosynthese ein radiologischer Korrekturverlust nachgewiesen werden. Bei den Frakturen ohne lokale Begleitverletzungen waren Greifkraft (91% vs. 79,8%), Bewegungsausmaß (89,5% vs. 83,4%) und DASH-Score (16,8 vs. 26,1) besser als bei den Frakturen mit Begleitverletzungen. Schlussfolgerung Bei korrekter Reposition und Stabilisierung, wird der Outcome nach distaler Radiusfraktur neben dem Frakturtyp wesentlich durch die Begleitverletzung mitbestimmt. Daraus resultiert dass eine Verbesserung nur durch eine Optimierung der Therapie der Begleitverletzungen erreichbar ist.
- Development and validation of a paediatric long-bone fracture classification : a prospective multicentre study in 13 European paediatric trauma centres (2011)
- Background: The aim of this study was to develop a child-specific classification system for long bone fractures and to examine its reliability and validity on the basis of a prospective multicentre study. Methods: Using the sequentially developed classification system, three samples of between 30 and 185 paediatric limb fractures from a pool of 2308 fractures documented in two multicenter studies were analysed in a blinded fashion by eight orthopaedic surgeons, on a total of 5 occasions. Intra- and interobserver reliability and accuracy were calculated. Results: The reliability improved with successive simplification of the classification. The final version resulted in an overall interobserver agreement of kappa=0.71 with no significant difference between experienced and less experienced raters. Conclusions: In conclusion, the evaluation of the newly proposed classification system resulted in a reliable and routinely applicable system, for which training in its proper use may further improve the reliability. It can be recommended as a useful tool for clinical practice and offers the option for developing treatment recommendations and outcome predictions in the future.
- Circulating extracellular vesicles and their miR "barcode" differentiate alcohol drinkers with liver injury and those without liver injury in severe trauma patients (2019)
- Short Summary: Extracellular vesicles (EVs), released during tissue/cell injury, contain a "barcode" indicating specific microRNAs (miRs) that can uncover their origin. We examined whether systemic EVs possessing hepatic miR-signatures would indicate ongoing liver injury and clinical complications in trauma patients (TP). We grouped the patients of alcoholic drinkers into "alcohol-drinkers with liver injury (LI)" (EtOH with LI) or "alcohol-drinkers without LI" (EtOH w/o LI) and we compared these groups to "non-drinkers" (no EtOH). When we examined patient blood from the EtOH with LI group we found the total number of EVs to be increased, along with an increase in miR-122 and let7f—two EV-associated miRNAs—and several inflammation-associating cytokines, such as interleukin (IL)-6 and IL-33. In contrast, all of the aforementioned readouts were found to be decreased in the EtOH w/o LI group. These novel data demonstrate that hepatocyte damage in alcohol-intoxicated trauma patients presenting with liver injury can be reflected by an increase in circulating serum EVs, their specific miR-"barcode" and the concomitant increase of systemic inflammatory markers IL-6 and IL-33. Anti-inflammatory effect of alcohol-drinking in EtOH w/o LI can be presented by a reduced number of hepato-derived EVs, no upregulation of IL-6 and IL-33, and a miR "barcode" different from patients presenting with liver injury. Background: Alcohol abuse is associated with (neuro)protective effects related to (head) injuries, and with negative effects regarding infection rates and survival in severely injured trauma patients (TP). Extracellular vesicles (EVs), which are released during tissue and/or cell injury, can contain a "barcode" including specific microRNAs (miRs) that uncover their origin. We examined whether EVs with a hepatic miR signature can be systemically measured, and whether they can indicate ongoing liver injury in alcohol-intoxicated TP and foretell clinical complications. Patients/Methods: We enrolled 35 TP and measured blood EVs, IL-6, TNF-alpha, IL-1beta, IL-10 and IL-33, alcohol (ethanol, EtOH) concentration (BAC), GLDH, GGT, AST, ALT, leukocytes, platelets, and bilirubin. Within circulating EVs we measured the expression levels of miR-122, let7f, miR21, miR29a, miR-155, and miR-146a. Patients of alcohol-drinkers were grouped into "alcohol drinkers with liver injury (LI)" (EtOH with LI) or "alcohol drinkers without LI" (EtOH w/o LI) and compared to "non-drinkers" (no EtOH). We assessed systemic injury characteristics and the outcome of hospitalization with regard to sepsis, septic shock, pneumonia, or mortality. Results: EtOH with LI patients had significantly increased rates of pneumonia vs. the EtOH w/o LI group. EVs, IL-6, and IL-33 levels were significantly increased in EtOH with LI vs. EtOH w/o LI group (p < 0.05). EV number correlated positively with ALT and IL-6 (p < 0.0001). Two miRs, miR-122 and let7f, were increased only in the blood EVs from the EtOH with LI group (p < 0.05). Five miRs, miR-122, let7f, miR-21, miR-29a, and miR-146a, were reduced in the blood EVs from the EtOH w/o LI group, vs. no EtOH (p < 0.05). Notably miR-122 correlated significantly with increased bilirubin levels in the EtOH with LI group (p < 0.05). Conclusions: Liver injury in alcohol-intoxicated TP is reflected by increased EV numbers, their specific miR barcode, and the correlated increase of systemic inflammatory markers IL-6 and IL-33. Interestingly, severely injured TP without liver injury were found to have a reduced number of liver-derived EVs, no observed inflammatory infiltration and reduced specific miR "barcode."
- Zelluläre und strukturelle Eigenschaften von Membranen induziert nach der Masquelet-Technik im Rattenmodell [meeting abstract] (2012)
- Meeting abstract : Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012), 23.10.-26.10.2012, Berlin. Fragestellung: Die Behandlung langstreckiger Knochendefekte ist eine große Herausforderung. Die Masquelet-Technik zur Behandlung solcher Defekte ist eine zweizeitige Operationstechnik. Zuerst erfolgt die Insertion eines PMMA (Polymethylmethacrylat)-Zementspacers in den Knochendefekt, der die Bildung einer Membran induziert. Diese Membran enthält Wachstumsfaktoren und regenerative Zellen, die möglicherweise die Knochenheilung unterstützen. Nach einigen Wochen wird der Zementspacer entfernt und der induzierte Membranschlauch mit Beckenkammspongiosa aufgefüllt. Im weiteren Verlauf kommt es zu einer kompletten Knochenheilung. Ziele dieser Untersuchung waren die Etablierung der Masquelettechnik am Rattenmodell und die Definition eines Zeitpunkts, an welchem die Membran eine ausreichende Festigkeit sowie einen signifikanten Gehalt von Vorläuferzellen aufweist. Methodik: Nach Genehmigung der Experimente wurden die Femura von 24 männlichen SD-Ratten osteotomiert. Die Lücke (10 mm) wurde mit PMMA-Zement aufgefüllt und mittels Miniplatte stabilisiert. Parallel wurden den Versuchstieren gleich große PMMA-Spacer subcutan unter die Rückenhaut implantiert. Nach 2, 4, bzw. 6 Wochen (W) erfolgte die Entnahme der Membranen. Ein Teil der Membran wurde für (immun)histologische Untersuchungen aufbereitet (CD34, vWF, van Giesson), ein Teil für die in vitro Kultur. Auswachsende Vorläuferzellen in vitro wurden über CD34 und STRO-1-Färbung nachgewiesen. Statistik: Mediane, Kruskal-Wallis-Test, p<0,05 ist signifikant. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Im zeitlichen Verlauf nahmen die Vaskularisierung (vWF-positive Fläche [%]: 2 W: 1,8; 4 W:1.6 vs 6 W: 6,4), die Dicke der Membran ([µm]: 2 W: 350 vs 4W: 517, 6 W: 592) und der Bindegewebsanteil ([µm]: 2W: 201 vs 4W: 324, 6W: 404) signifikant zu. Der Hauptanteil elastischer Fasern war auf der dem Zement zugewandten Seite, Vaskularisierung war eher auf der Weichteil zugewandten Seite zu finden. Der Anteil CD34 positiver Zellen nahm signifikant ab (2W: 5%, 4 W: 4% vs 6 W: 1%). Auswachsende STRO-1 positive Zellen konnten nur in zweiwöchigen Membranen nachgewiesen werden. Ältere Membranen wiesen einen zunehmenden Anteil seneszenter Zellen auf. Subcutan induzierte Membranen waren vergleichbar, wiesen jedoch tendentiell eine geringere Dicke und keine STRO-1 positiven Zellen auf. Mit dieser Studie wurde erstmalig die Induktion einer Membran nach Masquelet im Rattenmodell etabliert. Es konnte nachgewiesen werden, dass der strukturelle Aufbau sowie die zellulären Komponenten zeitlichen Änderungen unterliegen und der Ort der Induktion Einfluss auf die zellulären Komponenten der Membran hat. Junge Membranen (2W) enthielten CD34 und STRO-1 positive Zellen. 4W-Membranen enthielten nur CD34 positive Zellen wiesen aber einen signifikanten Bindegewebsanteil auf, der für eine erhöhte mechanische Stabilität spricht. Ob 2 bzw. 4 Wochen alte Membranen den Knochenheilungsprozess fördern, muss in weiterführenden Studien untersucht werden.
- Effect of sonic hedgehog/β-TCP composites on bone healing within the critical-sized rat femoral defect (2013)
- The creation of entirely synthetically derived bone substitute materials which are as effective as autologous bone grafts is desirable. Osteogenesis involves the concerted action of several proteins within a signaling cascade. Hedgehog proteins act upstream of this cascade, inducing the expression of various bone morphogenetic proteins (BMPs) and promoting physiological bone healing. Therefore, the hypothesis that hedgehog signaling in bone defects improves bone healing more than BMP signaling alone was tested. Recombinant N-terminal sonic hedgehog protein (N-SHh), BMP-2 or a combination of the two was added to β-tricalcium phosphate (β-TCP) and 5-mm femoral midshaft defects in nude rats were filled with these composites. The defects were stabilized with mini-plates. After eight weeks, the animals were sacrificed and the femora were explanted. The radiological evaluation was followed by a three-point bending test and histological examination. BMP-2/β-TCP composites showed a trend of increased stiffness compared with the controls (β-TCP without protein). N-SHh/β-TCP composites had lower stiffness compared with the control group and the N-SHh/BMP-2/β-TCP composites also had lower average stiffness compared with the controls (all not significant). Histomorphometry, however, revealed abundant cartilage and bone core formation in the N-SHh-composite groups. The sum of the new cartilage and bone was highest in the combination group N-SHh/BMP-2 (not significant). The addition of N-SHh to bone substitute materials appears to delay bone healing at the applied concentration and observation time but also showed a trend for higher amounts of ossifying cartilage.
- Predictors of pulmonary failure following severe trauma: a trauma registry-based analysis (2013)
- Background: The incidence of pulmonary failure in trauma patients is considered to be influenced by several factors such as liver injury. We intended to assess the association of various potential predictors of pulmonary failure following thoracic trauma and liver injury. Methods: Records of 12,585 trauma patients documented in the TraumaRegister DGU® of the German Trauma Society were analyzed regarding the potential impact of concomitant liver injury on the incidence of pulmonary failure using uni- and multivariate analyses. Pulmonary failure was defined as pulmonary failure of ≥ 3 SOFA-score points for at least two days. Patients were subdivided according to their injury pattern into four groups: group 1: AIS thorax < 3; AIS liver < 3; group 2: AIS thorax ≥ 3; AIS liver < 3; group 3: AIS thorax < 3; AIS liver ≥ 3 and group 4: AIS thorax ≥ 3; AIS liver ≥ 3. Results: Overall, 2643 (21%) developed pulmonary failure, 12% (n= 642) in group 1, 26% (n= 697) in group 2, 16% (n= 30) in group 3, and 36% (n= 188) in group 4. Factors independently associated with pulmonary failure included relevant lung injury, pre-existing medical conditions (PMC), sex, transfusion of more than 10 units of packed red blood cells (PRBC), Glasgow Coma Scale (GCS) ≤ 8, and the ISS. However, liver injury was not associated with an increased risk of pulmonary failure following severe trauma in our setting. Conclusions: Specific factors, but not liver injury, were associated with an increased risk of pulmonary failure following trauma. Trauma surgeons should be aware of these factors for optimized intensive care treatment.
- Delayed wound repair in sepsis is associated with reduced local pro-inflammatory cytokine expression (2013)
- Sepsis is one of the main causes for morbidity and mortality in hospitalized patients. Moreover, sepsis associated complications involving impaired wound healing are common. Septic patients often require surgical interventions that in-turn may lead to further complications caused by impaired wound healing. We established a mouse model to the study delayed wound healing during sepsis distant to the septic focus point. For this reason cecal ligation and puncture (CLP) was combined with the creation of a superficial wound on the mouse ear. Control animals received the same procedure without CPL. Epithelialization was measured every second day by direct microscopic visualization up to complete closure of the wound. As interplay of TNF-α, TGF-β, matrix metalloproteinases (MMP), and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMP) is important in wound healing in general, TNF-α, TGF-β, MMP7, and TIMP1 were assessed immunohistochemical in samples of wounded ears harvested on days 2, 6, 10 and 16 after wounding. After induction of sepsis, animals showed a significant delay in wound epithelialization from day 2 to 12 compared to control animals. Complete wound healing was attained after mean 12.2± standard deviation (SD) 3.0 days in septic animals compared to 8.7± SD 1.7 days in the control group. Septic animals showed a significant reduction in local pro-inflammatory cytokine level of TNF-α on day 2 and day 6 as well as a reduced expression of TGF-β on day 2 in wounds. A significant lower expression of MMP7 as well as TIMP1 was also observed on day 2 after wounding. The induction of sepsis impairs wound healing distant to the septic focus point. We could demonstrate that expression of important cytokines for wound repair is deregulated after induction of sepsis. Thus restoring normal cytokine response locally in wounds could be a good strategy to enhance wound repair in sepsis.
- High calcium bioglass enhances differentiation and survival of endothelial progenitor cells, inducing early vascularization in critical size bone defects (2013)
- Early vascularization is a prerequisite for successful bone healing and endothelial progenitor cells (EPC), seeded on appropriate biomaterials, can improve vascularization. The type of biomaterial influences EPC function with bioglass evoking a vascularizing response. In this study the influence of a composite biomaterial based on polylactic acid (PLA) and either 20 or 40% bioglass, BG20 and BG40, respectively, on the differentiation and survival of EPCs in vitro was investigated. Subsequently, the effect of the composite material on early vascularization in a rat calvarial critical size defect model with or without EPCs was evaluated. Human EPCs were cultured with β-TCP, PLA, BG20 or BG40, and seeding efficacy, cell viability, cell morphology and apoptosis were analysed in vitro. BG40 released the most calcium, and improved endothelial differentiation and vitality best. This effect was mimicked by adding an equivalent amount of calcium to the medium and was diminished in the presence of the calcium chelator, EGTA. To analyze the effect of BG40 and EPCs in vivo, a 6-mm diameter critical size calvarial defect was created in rats (n = 12). Controls (n = 6) received BG40 and the treatment group (n = 6) received BG40 seeded with 5×105 rat EPCs. Vascularization after 1 week was significantly improved when EPCs were seeded onto BG40, compared to implanting BG40 alone. This indicates that Ca2+ release improves EPC differentiation and is useful for enhanced early vascularization in critical size bone defects.
