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

New method for detection of complex 3D fracture motion - Verification of an optical motion analysis system for biomechanical studies

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Fracture-healing depends on interfragmentary motion. For improved osteosynthesis and fracture-healing, the micromotion between fracture fragments is undergoing intensive research. The detection of 3D micromotions at the fracture gap still presents a challenge for conventional tactile measurement systems. Optical measurement systems may be easier to use than conventional systems, but, as yet, cannot guarantee accuracy. The purpose of this study was to validate the optical measurement system PONTOS 5M for use in biomechanical research, including measurement of micromotion.</p> <p>Methods</p> <p>A standardized transverse fracture model was created to detect interfragmentary motions under axial loadings of up to 200 N. Measurements were performed using the optical measurement system and compared with a conventional high-accuracy tactile system consisting of 3 standard digital dial indicators (1 μm resolution; 5 μm error limit).</p> <p>Results</p> <p>We found that the deviation in the mean average motion detection between the systems was at most 5.3 μm, indicating that detection of micromotion was possible with the optical measurement system. Furthermore, we could show two considerable advantages while using the optical measurement system. Only with the optical system interfragmentary motion could be analyzed directly at the fracture gap. Furthermore, the calibration of the optical system could be performed faster, safer and easier than that of the tactile system.</p> <p>Conclusion</p> <p>The PONTOS 5 M optical measurement system appears to be a favorable alternative to previously used tactile measurement systems for biomechanical applications. Easy handling, combined with a high accuracy for 3D detection of micromotions (≤ 5 μm), suggests the likelihood of high user acceptance. This study was performed in the context of the deployment of a new implant (dynamic locking screw; Synthes, Oberdorf, Switzerland).</p

TGF-β1 As Possible Link between Loss of Bone Mineral Density and Chronic Inflammation

and their possible role in bone homeostasis in primary human osteoblasts. application.

A cognitive prosthesis for complex decision-making

While simple heuristics can be ecologically rational and effective in naturalistic decision making contexts, complex situations require analytical decision making strategies, hypothesis-testing and learning. Sub-optimal decision strategies – using simplified as opposed to analytic decision rules – have been reported in domains such as healthcare, military operational planning, and government policy making. We investigate the potential of a computational toolkit called “IMAGE” to improve decision-making by developing structural knowledge and increasing understanding of complex situations. IMAGE is tested within the context of a complex military convoy management task through (a) interactive simulations, and (b) visualization and knowledge representation capabilities. We assess the usefulness of two versions of IMAGE (desktop and immersive) compared to a baseline. Results suggest that the prosthesis helped analysts in making better decisions, but failed to increase their structural knowledge about the situation once the cognitive prosthesis is removed

Effectiveness of a national quality improvement programme to improve survival after emergency abdominal surgery (EPOCH): a stepped-wedge cluster-randomised trial

BACKGROUND: Emergency abdominal surgery is associated with poor patient outcomes. We studied the effectiveness of a national quality improvement (QI) programme to implement a care pathway to improve survival for these patients. METHODS: We did a stepped-wedge cluster-randomised trial of patients aged 40 years or older undergoing emergency open major abdominal surgery. Eligible UK National Health Service (NHS) hospitals (those that had an emergency general surgical service, a substantial volume of emergency abdominal surgery cases, and contributed data to the National Emergency Laparotomy Audit) were organised into 15 geographical clusters and commenced the QI programme in a random order, based on a computer-generated random sequence, over an 85-week period with one geographical cluster commencing the intervention every 5 weeks from the second to the 16th time period. Patients were masked to the study group, but it was not possible to mask hospital staff or investigators. The primary outcome measure was mortality within 90 days of surgery. Analyses were done on an intention-to-treat basis. This study is registered with the ISRCTN registry, number ISRCTN80682973. FINDINGS: Treatment took place between March 3, 2014, and Oct 19, 2015. 22 754 patients were assessed for elegibility. Of 15 873 eligible patients from 93 NHS hospitals, primary outcome data were analysed for 8482 patients in the usual care group and 7374 in the QI group. Eight patients in the usual care group and nine patients in the QI group were not included in the analysis because of missing primary outcome data. The primary outcome of 90-day mortality occurred in 1210 (16%) patients in the QI group compared with 1393 (16%) patients in the usual care group (HR 1·11, 0·96-1·28). INTERPRETATION: No survival benefit was observed from this QI programme to implement a care pathway for patients undergoing emergency abdominal surgery. Future QI programmes should ensure that teams have both the time and resources needed to improve patient care. FUNDING: National Institute for Health Research Health Services and Delivery Research Programme