Grundlagenforschung

Die Erforschung der posttraumatischen Immunologie/Regeneration unterteilt sich in drei Forschungsthemen:

1. Immunantwort und Regeneration

Weltweit stellt das Trauma eine der Haupttodesursachen dar. Eine wesentliche Ursache für das Versterben neben dem akuten Blutverlust und schweren Schädelhirntraumata ist die posttraumatisch entstehende komplexen Störung des Immunsystems einschließlich immunologischer Zellen, Mediatoren und Reaktionen, welche in Regenerationsstörungen und schwerwiegenden Komplikationen münden. Wir beschäftigen uns mit der Charakterisierung und Modulation dieser posttraumatischen Immunreaktion, die neben der überschießenden Immunantwort, auch eine systemisch persistierende Immunsuppression, als eine entscheidende Determinante für die erhöhten Infektionsraten, gestörte Regeneration und häufig konsekutives Organversagen, einschließt. Diese Studien beschäftigen sich mit Analysen zur Aktivierung, Rekrutierung und Funktionalität von Leukozyten, insbesondere neutrophilen Granulozyten, Monozyten/Makrophagen aber auch regulatorischen T- Zellen. Neben der isolierten zellulären Komponenten steht auch das komplexe Zusammenspiel zwischen zellulären und humoralen Faktoren, bspw. Interleukine, die Translokation von „Pathogen-Associated Molecular Patterns“ (PAMP, bspw. Mikroorganismen, Komponenten der bakteriellen Zellwand wie Lipopolysaccharid, Peptide und/oder Nukleinsäuren von Viren oder Bakterien) und „Damage-Associated Molecular Patterns“ (DAMP, endogene „Gefahrenmoleküle“, die bei Zellstress oder Gewebsschäden freigesetzt werden und dem Immunsystem normalerweise nicht „zugänglich“ sind) im Fokus der Forschung. Hierbei werden die Pathomechanismen für die Leber- und/oder Lungenschädigungen, sowie eine systemisch deregulierte Immunantwort über die posttraumatische Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-kappaB adressiert. Ziel ist es die zugrundeliegenden Mechanismen aufzuschlüsseln, um therapeutisch einwirken zu können.

Dieser Schwerpunkt wird durch die DFG und die Frankfurter Forschungsförderung gefördert:

DFG RE 3304/5-1: „Modulation der akuten Entzündungsantwort und der hepato-pulmonalen Organdysfunktion durch Alkohol und Ethylpyruvat in einem klinisch relevanten Kombinationsmodell von hämorrhagischem Schock und Thoraxtrauma unter besonderer Berücksichtigung NF-KappaB-vermittelter Pathomechanismen.“

DFG RE 3304/8-1: „Die pathophysiologische Bedeutung des Club Cell Protein 16 bei der Entstehung respiratorischer Komplikationen – Analyse eines klinischen Kombinationsmodells von Thoraxtrauma und ARDS unter besonderer Berücksichtigung der Funktion neutrophiler Granulozyten.“

DFG RE 3304/9-1: „Einfluss des Alters und der Alkoholintoxikation auf die Frakturheilung und das regenerative Potential nach Trauma-Hämorrhagie im murinen Tiermodell.“

2. Alkohol

Der Alkoholkonsum stellt eine hoch relevante klinische Herausforderung dar. Die Datenlage zu Auswirkungen des Alkoholkonsums ist widersprüchlich, und es muss zwischen chronischem und akutem Abusus unterschieden werden. Während der chronische Alkoholabusus einheitlich mit proinflammatorischen Veränderungen assoziiert ist, scheint akuter Alkoholabusus eine antiinflammatorische Wirkung zu entfalten. Unsere Studien beschäftigen sich mit der Auswirkung akuter Alkoholintoxikation auf die inflammatorische Antwort und den finalen Organerhalt nach Trauma. Hierbei werden die unter Immunantwort und Regeneration genannten zellulären und humoralen Faktoren untersucht. Neben Dosis- und Wirkungsanalysen führen wir auch mechanistische Analysen durch, um die spezifische Wirkung des Alkohols insbesondere um das kanonische NF-kappaB-Signaling näher zu untersuchen. Das Ziel ist es, zu verstehen, wie sich die Alkoholintoxikation auf die posttraumatische Immunantwort und die folgliche Regeneration auswirkt, um künftig individuelle Therapieansätze zu optimieren.

Dieser Schwerpunkt wird durch die DFG gefördert:

DFG RE 3304/5-1: „Modulation der akuten Entzündungsantwort und der hepato-pulmonalen Organdysfunktion durch Alkohol und Ethylpyruvat in einem klinisch relevanten Kombinationsmodell von hämorrhagischem Schock und Thoraxtrauma unter besonderer Berücksichtigung NF-KappaB-vermittelter Pathomechanismen.“

DFG RE 3304/9-1: „Einfluss des Alters und der Alkoholintoxikation auf die Frakturheilung und das regenerative Potential nach Trauma-Hämorrhagie im murinen Tiermodell.“

3. Biobank und Biomarker

Im Rahmen des Netzwerkes Traumaforschung (NTF) der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie konnten wir gemeinsam mit weiteren nationalen Kliniken und Forschungszentren eine nationale (fluid) Biobank für Traumapatienten etablieren, die insbesondere für die Erforschung von potenziellen Biomarkern an großen Patientenzahlen geeignet ist. Parallel wurde vom NTF die Programmierung einer begleitenden Datenbank über die Akademie für Unfallchirurgie für die Patientendaten initiiert, die sich bereits online in der Erprobungsphase befindet.

Die Untersuchungen von potenziellen Biomarkern zeigen, dass diese häufig mit entzündlichen aber auch koagulopathischen Komplikationen frühzeitig bei Patienten korrelieren. Darüber hinaus sind manche Biomarker geeignet, bestimmte organspezifische, übersehene Verletzungen zu indizieren und könnten dabei diagnostisch genutzt werden. Das Ziel ist es, klinisch-relevante Biomarkern zur Indikation der Organinfunktionalität oder des -Versagens nach Trauma zu entwickeln, die die Therapiestrategien verbessern können.

Dieser Schwerpunkt wird durch die DFG und die Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie gefördert:

DFG RE 3304/8-1: „Die pathophysiologische Bedeutung des Club Cell Protein 16 bei der Entstehung respiratorischer Komplikationen – Analyse eines klinischen Kombinationsmodells von Thoraxtrauma und ARDS unter besonderer Berücksichtigung der Funktion neutrophiler Granulozyten.“