The search result changed since you submitted your search request. Documents might be displayed in a different sort order.
  • search hit 2 of 4
Back to Result List

Vergleichende Analyse der Dynamik regulatorischer T-Zellen im peripheren Blut bei Polytrauma am Menschen sowie am Schwein

Comparative analysis of the regulatory T cells dynamics in peripheral blood in human and porcine polytrauma

  • Traumatische Verletzungen fordern jährlich über fünf Millionen Todesopfer. Sie sind bei unter 45-Jährigen die häufigste Ursache für Tod und körperliche Behinderung dar. Ein Polytrauma verursacht eine schwere Belastung für das Immunsystem und ist häufig von schweren Störungen der Immunregulation gekennzeichnet. Die Immunreaktion übersteigt bei schweren Traumata das für lokale Reparaturmechanismen notwendige Maß, und so kommt es je nach Ausmaß der Verletzungen innerhalb der ersten Minuten bis Stunden zu einer systemischen Hyperinflammation, dem sogenannten Systemischen Inflammatorischen Response- Syndrom (SIRS). Auch in nicht verletzten Organen verursacht SIRS Störungen in der Endothel-Funktion, wodurch die Mikrozirkulation in diesen Organgen beeinträchtigt ist. In der Folge kommt es zu interstitieller Ödembildung, zur Gewebsinfiltration durch Leukozyten und zu Zelluntergang. Diese Prozesse können zur Fehlfunktion von Organen bis hin zum Organversagen, und, da sie häufig in mehreren Organen gleichzeitig ablaufen, auch zum klinisch dann oft schwer beherrschbaren Multiorganversagen (MOV) führen. Auf der anderen Seite stoßen schwere Verletzungen antiinflammatorische Prozesse an, die zu einer ausgeprägten Immunsuppression führen können, dem Kompensatorischen Antiinflammatorischen Response-Syndrom (CARS), mit der Folge, dass polytraumatisierte Patienten erhöht anfällig für infektiöse Komplikationen sind. Die beschriebenen Funktionsstörungen des Immunsystems sind ein wichtiger Mortalitätsfaktor von polytraumatisierten Patienten. Während wir SIRS und seine Folgen über die letzten Jahre immer besser verstehen, mit signifikanten Fortschritten auch für die klinische Handhabung dieser Komplikationen des Polytraumas, ist CARS weit schlechter untersucht. Während der post-traumatschen Immunantwort spielen nicht nur Zellen der angeborenen, sondern auch solche der erworbenen Immunabwehr eine wichtige Rolle. So sind regulatorische T-Zellen (Treg) entscheidend an der posttraumatischen Immunsuppression beteiligt. Treg beeinflussen die immunologische Homöostase Treg mit einem Arsenal immunsuppressiver Werkzeuge. Sie töten oder beeinflussen beispielsweise antigenpräsentierende Zellen oder T-Effektorzellen und verändern das Zytokinmilieu und metabolische Signalwege. Nach einem Trauma kann eine überschießende Aktivität von Treg die immunologische Balance so beeinträchtigen, dass eine posttraumatische Immunsuppression entsteht oder intensiviert wird. Die hier vorgestellte Studie Ziel dient daher dem besseren Verständnis der Dynamik von Treg nach einer stattgehabten traumatischen Verletzung. Dafür untersuchten wir die Verläufe verschiedener Subpopulationen von Treg im Blut schwer verletzter Patienten. Da der Forschung am Menschen in vivo enge ethische und methodologische Grenzen gesetzt sind, nehmen Tiermodelle in der Traumaforschung einen hohen Stellenwert ein. Daher verglichen wir die an Patienten erhobenen Daten über die posttraumatische Dynamik von Treg mit den Verläufen in einem adäquaten Tiermodell. Aufgrund der guten anatomischen, physiologischen und genetischen Ähnlichkeit zum Menschen werden Tiermodelle am Schwein zunehmend beliebter. Ein Polytraumamodell am Schwein existiert erst seit wenigen Jahren. Über Treg wurde in diesem Rahmen bisher nicht geforscht. Die Charakterisierung ihres Immunphänotyps und ihrer Dynamik könnte die Anwendbarkeit des Schweine-Modells für Fragen der Trauma-Forschung verbessern und gleichzeitig unser Verständnis der Pathophysiologie posttraumatischer Komplikationen wir SIRS oder Sepsis erhöhen. Bei 20 Traumapatienten (TP) mit einem Injury Severity Score (ISS) ≥ 16 wurde bei Ankunft in der Notaufnahme, nach einem und nach drei Tagen venöses Blut entnommen. Zehn gesunde Freiwillige (HV) fungierten in der Studie als Kontrollgruppe. Das Polytrauma im Großtiermodell am Schwein bestand aus einer Femurfraktur, einer Leberlazeration, einer Lungenkontusion und einem hämorrhagischen Schock, was einen ISS von 27 ergab. Auf die Traumainduktion folgte die Reanimationsphase und die chirurgische Versorgung der Femurfraktur nach dem damage-control-Prinzip. Die Blutentnahmen erfolgten bei den Versuchstieren vor und sofort nach Trauma, sowie nach 24 und 72 Stunden. Wir verglichen die Dynamik der Verläufe der Treg von TP mit denen von HV und mit Daten aus den Tierversuchen. Es herrscht noch kein wissenschaftlicher Konsens darüber, welche Kombination aus immunologischen Oberflächenmarkern die Identifikation von Treg zuverlässig gewährleisten kann. Dies liegt auch daran, dass Treg eine Gruppe verschiedener Unterpopulationen darstellen. Folglich analysierten wir verschiedene Kombinationen. Wir färbten Cluster of differentiation (CD) 4-positive und CD25-positive (CD4+CD25+), CD4+CD25+forkhead box P3 (FoxP3)+, CD4+CD25+CD127-negative (CD127−) und CD4+CD25+CD127−FoxP3+ Zellen mit Antikörpern und charakterisierten die jeweilige Gruppe mithilfe der Durchflusszytometrie. CD4+CD25+CD127− Treg sind beim Menschen bekannt. Beim Schwein werden sie in dieser Studie erstmalig beschrieben. ...
  • With more than 5 million casualties annually, traumatic injuries constitute a major challenge to modern medical care. They are the sixth leading cause of death worldwide and the leading cause of death and disability in patients under 45. Severely injured patients experience substantial immunological stress in the aftermath of traumatic insult, which often results in systemic immune dysregulation. A hyperinflammatory trauma-associated immune response exceeds local repair mechanisms and even constricts the immunological defence at the site of trauma. This systemic inflammatory response syndrome (SIRS) takes place within minutes to hours after trauma. Hence, organ systems which were not primarily injured are often affected by a compromised endothelial barrier, disturbed microcirculation, interstitial oedema, tissue infiltration with leukocytes, and cell death, which results in so-called remote organ injury, dysfunction, and/or failure. Simultaneously, anti-inflammatory processes after trauma can lead to severe immunosuppression, making patients susceptible to infectious complications. The suppressive immune mechanisms in this situation are summed up under the term compensatory anti-inflammatory response syndrome (CARS). Hyperinflammation and/or immunosuppression possibly result in multiple organ dysfunction syndrome (MODS) and failure (MOV) or potentially lethal nosocomial infections. Thus, systemic immune dysregulation accounts for a high percentage of trauma- associated mortality. Our understanding of basic immune mechanisms in SIRS has much improved over the last decades, leading to a significant advancement in the clinical management of hyperinflammation and MOV. However, CARS is much less well understood. It is known that cells of both the innate and the adaptive immune response are involved in immunosuppression during CARS. Regulatory T cells (Treg) play a significant role regarding the posttraumatic balance of immune responses. They are able to alter and suppress innate and adaptive immune responses due to their ability to modulate and kill target cells, such as antigen-presenting cells and effector T cells, and to influence inflammatory cytokine environments and metabolic pathways. The uncontrolled activation of Treg can thus lead to systemic immune suppression, which may in turn lead to complications such as sepsis. Still, little is known about the presence and dynamics of Treg after trauma. In this study, we therefore aimed for a better understanding of Treg behaviour after trauma. We analysed the dynamics of different subsets of Treg in the blood of severely injured patients. In vivo experiments in human trauma research quickly reach their ethical and methodical boundaries. Thus, we additionally aimed for a comparison of human results with data from an adequate animal model. Porcine models are of increasing popularity due to their distinct physiological, anatomical, and genetic comparability toward humans and the comparably high degree of characterisation of the porcine immune system. The porcine polytrauma model has only been introduced in recent years. So far, no studies investigated Treg in this model. A characterization of Treg immune phenotype and dynamics in this model may strengthen its applicability and contribute to a better understanding of the pathophysiology of post-traumatic complications, e.g. SIRS and/or sepsis. Peripheral blood was withdrawn from 20 trauma patients (TP) with injury severity score (ISS) ≥16 at the admittance to the emergency department (ED), and on day 1 and day 3 after admittance. Ten healthy volunteers (HV) were included as controls. The porcine polytrauma model consisted of a femur fracture, laceration of the liver, contusion of one lung, and haemorrhagic shock resulting in an ISS of 27. After polytrauma, the animals underwent resuscitation and surgical fracture fixation according to the damage-control-principle. Blood samples were withdrawn before and immediately after trauma, as well as 24 and 72 h later. We then compared blood kinetics of Treg of TP and compared those to both HV and data from porcine polytrauma. As no consensus has been reached yet, which specific set of markers will reliably identify Treg with cross-species validity in humans and mice, we analysed different subsets of Treg. Cluster of differentiation (CD) 4-positive and CD25-positive (CD4+CD25+), CD4+CD25+forkhead box P3 (FoxP3)+, CD4+CD25+CD127-negative (CD127−), and CD4+CD25+CD127−FoxP3+ were stained with antibodies and characterized by flow cytometry. CD4+CD25+CD127− Treg are well-known in humans. This study characterizes them in pigs for the first time. It became clear that the proportion of both CD4+ cells and lymphocytes of all leukocytes were significantly lowered in peripheral blood samples after trauma. While this effect persisted in polytraumatized patients, a recovery in percentage, but not in absolute cell counts as comparable to patients, has been observed in pigs at 72 hours after polytrauma. ...

Download full text files

Export metadata

Metadaten
Author:Rafael Felix ServeGND
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-640273
DOI:https://doi.org/10.21248/gups.64027
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:Borna ReljaORCiDGND, Erhard SeifriedORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2021/10/29
Year of first Publication:2020
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2021/03/31
Release Date:2021/11/23
Tag:Polytrauma; SIRS; T-Zellen; Treg; immun
Page Number:68
HeBIS-PPN:487920430
Institutes:Medizin
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht