¹Universitätsklinikum Frankfurt, Klinik für Unfall- Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Frankfurt, Deutschland
²Universitätsklinikum Frankfurt, Klinik für Kardiologie, Frankfurt, Deutschland
³Universitätsklinikum Frankfurt, Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie, Frankfurt, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Kardiale Schädigungen nach einem schweren Polytrauma, durch direkte Schädigungen, aber auch im Rahmen der Immunmodulation, sind mit einer erhöhten Mortalität verbunden. Die Frühdiagnose bleibt jedoch eine Herausforderung, da konventionelle Marker wie Troponin T (TnT) durch Faktoren wie Nierenfunktionsstörungen beeinflusst werden können und sich die Patienten sehr variabel präsentieren. MikroRNAs (miRNAs) sind stabile zirkulierende Biomarker, welche im Rahmen von verschiedenen pathophysiologischen Prozessen diskutiert werden. Ziel dieser Studie ist es, miRNAs zu identifizieren, welche mit kardialen Schäden nach Polytrauma assoziiert sind und in-vitro die zugrundeliegenden Mechanismen der Kardiomyozyten-Schädigung zu analysieren.

Material und Methoden: MiRNA-Profile aus dem Plasma von Polytrauma-Patienten (ISS ≥ 16, n = 10) mit und ohne Herzschädigung (TnT, > 50 pg/ml vs. < 12 pg/ml), wurden mittels Next-Generation Sequencing (NGS) analysiert und durch RT-qPCR validiert (n = 19). In einem zweiten Schritt wurde eine Korrelationsanalyse zwischen der miRNA-Expression und der echokardiografisch-erhobenen Herzfunktion (TAPSE, IVS/LVPW, EF, E/E'-Verhältnis) der Polytraumatisierten durchgeführt. In-vitro wurden miRNA-Mimics in humane Kardiomyozyten (HCM) transfiziert und anschließend mit einem Polytrauma-Cocktail (PTC) oder LPS/Nigericin behandelt, um die Entzündungsantwort auf ein Trauma zu simulieren. Apoptose und Inflammasom-Aktivierung wurden durch die Messung der Caspase-3/7- bzw. Caspase-1-Aktivität quantifiziert.

Ergebnisse: Fünf miRNAs (miR-122-5p, miR-424-5p, miR-885-5p, miR-194-5p und miR-499a-5p) wurden bei Polytraumapatienten mit erhöhten TnT-Werten signifikant hochreguliert, welches ihr Potenzial als frühe Biomarker einer Myokardschädigung zeigt. miR-122-5p konnte mit einer rechtsventrikulären Dysfunktion (TAPSE, r = -0,89, p < 0,01) und linksventrikulärer Hypertrophie (IVS/LVPW, r = 0,85, p < 0,05) in Verbindung gebracht, während miR-885-5p mit linksventrikulärer Hypertrophie (IVS/LVPW, r = 0,97, p < 0,001) und diastolischer Dysfunktion (E/E'-Verhältnis, r = 0,93, p < 0,05) korrelierte. Sowohl die in-vitro PTC- als auch LPS/Nigericin-Stimulationen führten zu einer Hochregulierung von miR-885-5p (p < 0,05) und zu einer tendenziell erhöhten miR-122-5p-Expression (p = 0,07) in HCM. miR-194-5p und miR-499a-5p-Mimics spielten eine aktivere Rolle bei der Schädigung von Kardiomyozyten, indem sie die Caspase-3/7-Aktivität erhöhten (miR-194-5p, p < 0,0001; miR-499a-5p, p < 0,05) und die Caspase-1-Aktivität verstärkten (miR-499a-5p, p < 0,001).

Diskussion und Schlussfolgerung: Fünf miRNAs (miR-885-5p, miR-424-5p, miR-194-5p, miR-122-5p, miR-499a-5p) wurden als potenzielle frühe Biomarker für Myokardschäden nach Polytrauma identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass miR-122-5p und miR-885-5p die Reaktion der Kardiomyozyten auf die post-traumatische Entzündungsantwort widerspiegeln, wohingegen die miR-499a-5p und miR-194-5p eine direkte Rolle bei der Myokardschädigung nach dem Polytrauma spielen.