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Zielsetzung und Fragestellung: Trauma und Hämorrhagie sind globale Hauptursachen für Morbidität und Mortalität. Das traumabedingte akute Nierenversagen (TRAKI) stellt dabei eine häufige posttraumatische Komplikation dar. Akute Blutungen führen zu Hypoxie und einer verminderten Durchblutung der Nieren. Das verletzte Gewebe setzt infolgedessen schädigungsassoziierte molekulare Muster (DAMPs) frei, die renale und systemische Entzündungsreaktionen auslösen, was Nierenschäden und Funktionsverluste zur Folge hat. Die spezifischen pathophysiologischen Mechanismen, die der Entstehung von TRAKI zugrunde liegen, sind jedoch noch weitgehend unbekannt. Diese Studie zielt darauf ab, durch die Analyse differentieller renaler Genexpressionsprofile und angereicherter Signalwege im Zeitverlauf weitere Einblicke in die Pathophysiologie und potenzielle therapeutische Ansatzpunkte zu gewinnen.

Material und Methoden: Männliche C57BL/6J-Mäuse wurden einem stumpfen Thoraxtrauma und einem druckkontrollierten hämorrhagischen Schock (30 mmHg über 1 h) mit anschließender Retransfusion unterzogen. Nach 4 h, 24 h und 5 Tagen erfolgte die Entnahme der Nieren zur RNA-Gesamtsequenzierung; Sham-Tiere dienten als Kontrolle (n=4 pro Zeitpunkt/Gruppe). Die Datenanalyse erfolgte mit dem R-Paket ‚limma‘. Differentiell exprimierte Gene (DEGs; FDR < 0,05) wurden mittels Gen-Ontologie- (GO) und Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) hinsichtlich biologischer Prozesse sowie Reactome-Signalwegen funktionell charakterisiert. Ein self-organizing map (SOM)-Ansatz wurde angewendet, um Transkriptionsmuster über alle Konditionen hinweg zu identifizieren und Gene sowie Bedingungen auf der Grundlage von Expressionsprofilen zu clustern. Die SOM-basierten Gen-Set-Analyse wurde auf Basis des Gen-Set-Z-Scores (GSZ) durchgeführt.

Ergebnisse: Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) sowie die DEG-Analyse verdeutlichten die ausgeprägtesten Veränderungen 4 h post-trauma, gefolgt von einer starken transkriptionellen Konvergenz der renalen Profile über den weiteren Zeitverlauf. Nur zum 4-h-Zeitpunkt traten signifikante DEGs auf, darunter der akute Stressmarker HMOX1 (Hämoxygenase 1), sowie Hinweise auf eine beeinträchtigte Nierenentwicklung und verstärkte Immunantwort. Gene-Set-Analysen offenbarten zusätzlich signifikante zeitliche Verschiebungen. Während viele Immunantwort-assoziierte biologische Prozesse von über 5 Tage hochreguliert blieben, zeigten Translation und Elektronentransportkette eine initiale Herunterregulation mit anschließender Erhöhung nach 5 Tagen. Biologische Prozesse des Fettstoffwechsels und der Fettspeicherung wurden verzögert, erst nach 24 h, signifikant herunterreguliert.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Genexpressionsanalyse muriner Nieren nach Trauma und die anschließende Gen-Set-Analyse lieferten interessante Erkenntnisse über die zeitliche Verschiebung von Signalwegen im Zusammenhang mit der Proteinsynthese, dem Fettstoffwechsel, sowie der Elektronentransportkette und bieten damit eine solide Grundlage für künftige mechanistische und therapeutische Studien.