Im polytraumatisierten Patienten werden Organe nicht nur direkt verletzt, sondern auch primär unverletzte Gewebe sekundär in Mitleidenschaft gezogen. Die Kommunikation verschiedener Körperkompartimente untereinander ist daher von großem Interesse und wird als organ-cross-talk bezeichnet. So ist offensichtlich, dass die Summe der systemisch wirksamen Unfalleffekte größer wirkt als die Summe der jeweiligen Einzelverletzungen. Weiter konnten multiple posttraumatische Dysfunktionen primär nicht betroffener Organe beobachtet werden. Diese Vorgänge können zur Entwicklung eines Multiorganversagens (MOV), eines der häufigsten und gefürchtetsten Komplikationen bei polytraumatisierten Patienten, beitragen. Die posttraumatische Immunreaktion beeinflusst dabei einerseits die Interaktion zwischen verschiedenen Körperkompartimenten und andererseits trägt sich wesentlich zur Entwicklung von Organdysfunktionen nach Polytrauma bei. 

Verletzungen verschiedener Körperregionen sind mit einer definierten lokalen inflammatorischen Reaktion assoziiert und können zu einer potentiell gefährlichen systemischen Gesamtreaktion (SIRS: systemic inflammatory response syndrom) akkumulieren. In diesem Zusammenhang gibt es erste Hinweise darauf, dass so genannte extrazelluläre Vesikel (EV), die von einer Vielzahl an Zellen (z.B. organspezifische Makrophagen, Endothelzellen, Osteoblasten) generiert werden, in die vorbeschriebenen Prozesse involviert sind. EV-basierter organ-cross-talk stellt dabei ein substantielles Zell-zu-Zell-Kommunikationsmuster dar, indem Effekte über die Molekularstruktur der Zelloberflächen aber auch via Transfer von Molekülen (z.B. Proteinen, mitochondrialer DNA, mRNA) initiiert werden. Diese Interaktion kann zu einer Synchronisierung von Funktionen ähnlicher Zelltypen führen oder dient der Koordination verschiedener Zelltypen.

Trotz der Relevanz von EV i.R. des posttraumatischen organ-cross-talks ist bislang unklar, inwieweit ihr Ursprung und die Freisetzung von der Schwere der Verletzung und dem Verletzungsmuster beeinflusst wird. Es ist denkbar, dass organ-spezifische EV nur i.R. eines direkten Organtraumas wie auch indirekt, z.B. durch traumatisch bedingte systemische Beeinträchtigungen (z.B. hämorrhagischer Schock) oder die Verletzung entfernterer Körperkompartimente freigesetzt werden. Darüber hinaus liegt bislang keine detaillierte Charakterisierung von EV im Hinblick auf ihre Zusammensetzung, ihren Inhalt und ihre Funktion vor. Daher geht dieses Forschungsvorhaben den vorab beschriebenen offenen Fragen nach und wird darüber hinaus anschließend die Funktion der EV auf unterschiedliche Zellfunktionen hin untersuchen. Abschließend werden die gewonnenen Ergebnisse mit Daten aus der NTF-Biobank und damit der humanen Situation hinsichtlich der Entwicklung von klinisch relevanten Komplikationen und des Überlebens von polytraumatisierten Patienten abgeglichen.

Publikationen:

1. Development of a Sampling and Storage Protocol of Extracellular Vesicles (EVs)-Establishment of the First EV Biobank for Polytraumatized Patients. Weber B, Ritter A, Han J, Schaible I, Sturm R, Relja B, Huber-Lang M, Hildebrand F, Pallas C, Widera M, Henrich D, Marzi I, Leppik L. Int J Mol Sci. 2024 May 22;25(11):5645. doi: 10.3390/ijms25115645.

2. Hörauf JA, Leppik L, Weber B, Hildebrand F, Störmann P, Henrich D, Marzi I, Schindler CR. MiR338-3p expression in extracellular vesicles after severe trauma with or without traumatic brain injury. Brain Commun. 2025 Jun 21;7(4):fcaf242. doi: 10.1093/braincomms/fcaf242. PMID: 40666703; PMCID: PMC12261298.

3. Rald VM Groven, Christel Kuik, Johannes Greven, Ümit Mert, Freek G Bouwman, Martijn Poeze, Taco J Blokhuis, Frank Hildebrand, Berta Cillero-Pastor, Martijn van Griensven. Fracture hematoma proteomics. Bone and Joint Research. 2024; 13(5): 214-225. DOI: 10.1302/2046-3758.135.BJR-2023-0323.R1
4. Nan Zhou, Rald VM Groven, Klemens Horst, Ümit Mert, Johannes Greven, Tom Eirik Mollnes, Markus Huber-Lang, Martijn van Griensven, Frank Hildebrand, Elizabeth R. Balmayor. Pulmonary miRNA expression after polytrauma depends on the surgical invasiveness and displays an anti-inflammatory pattern by the combined inhibition of C5 and CD14. Front. Immunol. 2024; 15: 1402571. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1402571
5. Ümit Mert, Rald VM Groven, Johannes Greven, Zhizhen He, Mohamad Agha Mahmoud, Martijn van Griensven, Markus Huber-Lang, Tom Eirik Mollnes, Elizabeth Rosado Balmayor, Klemens Horst, Frank Hildebrand. Damage Control Orthopaedics Induced Less Trauma-Induced Coagulopathy than Early Total Care in a Porcine Polytrauma Model. Eur. Surg. Res. 2024; 65 (1): 115-22. DOI: 10.1159/000541399

6. Li Y, Horst K, Greven J, Mert Ü, Lupu L, Palmer A, Doerfer L, Zhao Q, Zhang X, Halbgebauer R, Ignatius A, Marzi I, van Griensven M, Balmayor E, Hildebrand F, Mollnes TE, Huber-Lang M. Modulation of the hepatic RANK-RANKL-OPG axis by combined C5 and CD14 inhibition in a long-term polytrauma model. Front Immunol. 2024 Nov 21;15:1434274. doi: 10.3389/fimmu.2024.1434274.

7. Lupu L, Horst K, Greven J, Mert Ü, Ludviksen JAK, Pettersen K, Lau C, Li Y, Palmer A, Qin K, Zhang X, Mayer B, van Griensven M, Huber-Lang M, Hildebrand F, Mollnes TE. Simultaneous C5 and CD14 inhibition limits inflammation and organ dysfunction in pig polytrauma.
   Front Immunol. 2022 Aug 18;13:952267. doi: 10.3389/fimmu.2022.952267.