Biomarker ebnen den Weg zu einer personalisierten Versorgung von Polytraumapatient:innen
Schwere Gewebeschäden nach einem Polytrauma (first hit) lösen eine überschießende, systemische Entzündungsreaktion aus, die zu Schäden an ursprünglich nicht betroffenen Organen führen kann. Um die Homöostase wiederherzustellen, tritt fast gleichzeitig oder kurz darauf eine systemisch persistierende Immunsuppression als Gegenreaktion auf. Ein Ungleichgewicht zwischen den pro- und antiinflammatorischen Reaktionen scheint für die Manifestation von ARDS und Multiorganversagen bzw. für eine erhöhte Infektanfälligkeit verantwortlich zu sein. Zusätzliche Belastungen wie therapeutische Maßnahmen oder chirurgische Eingriffe stellen einen weiteren Reiz (second hit) dar. Dieser kann die ursprüngliche Reaktion auf eine Verletzung verstärken und den Zustand der Patientin/des Patienten kritisch verschlechtern. Um Sekundärschäden zu minimieren und das Outcome zu maximieren, ist der Zeitpunkt der definitiven Versorgung von Frakturen der langen Röhrenknochen, des Beckens und der Wirbelsäule von entscheidender Bedeutung. Während beim „Early Total Care“-Protokoll eine sofortige definitive operative Frakturstabilisierung erfolgt, wird die Fraktur nach dem „Damage Control Orthopedics“-Konzept vorübergehend mit einem Fixateur externe oder einem Gips behandelt und die definitive osteosynthetische Versorgung sekundär erst nach intensivmedizinischer Stabilisierung des Gesamtzustands der Patientin/des Patienten vorgenommen.
Polytraumapatient:innen mit einem schweren Thoraxtrauma haben ein hohes Risiko, ARDS und/oder eine nosokomiale Pneumonie zu entwickeln. Zudem gelten sie als besonders anfällig für eine überschießende Entzündungsreaktion nach frühzeitiger Osteosynthese. Pulmonale Komplikationen können jedoch auch während der Wartezeit auf die sekundäre Versorgung auftreten. Dadurch kann die definitive Osteosynthese verzögert oder sogar gänzlich verhindert werden, sodass der bei diesem Verletzungsmuster mögliche optimale chirurgische Behandlungserfolg nicht erreicht werden kann. Die Wahl der operativen Versorgungsstrategie muss daher im Rahmen einer individuellen Risikostratifizierung erfolgen. Wenn das Auftreten von ARDS oder Pneumonie unmittelbar nach der Klinikaufnahme vorauszusehen wäre, könnte dieses Wissen die Entscheidung beeinflussen, den für die maximale Wiederherstellung der Funktionalität des verletzten Körperteils sowie für die zu erwartenden Spätfolgen entscheidenden Teil der operativen Behandlung bereits im Rahmen der primären chirurgischen Versorgung durchzuführen. Die Suche nach einer individuellen Entscheidungshilfe zur Festlegung des Ausmaßes primär durchgeführter Operationen nach einem Polytrauma war im Jahr 2011 ausschlaggebend für die Gründung der Forschungsgruppe „Biomarker“ durch Ap. Prof. Priv.-Doz. Dr. Lukas L. Negrin, MBA, MMSc, PhD. Er leitet die Gruppe bis heute erfolgreich.
Da sich Polytraumapatient:innen in ihren demografischen Merkmalen, den zugrunde liegenden pathophysiologischen Reaktionen sowie ihrer Therapieantwort stark unterscheiden, ist der Verlauf der Behandlung oft unvorhersehbar. Diese Heterogenität in Kombination mit einer Vielzahl von Verletzungsmustern erschwert die Identifizierung klinisch relevanter Serumbiomarker, die in jeder Studienpopulation aussagekräftig sind. Der aktuellen Evidenz zufolge kann nur ein Panel aus mehreren Biomarkern, die verschiedene Signalwege abdecken, die für einen klinischen Test erforderliche hohe Spezifität und Sensitivität gewährleisten. Aus der Vielzahl der Botenstoffe, die in das komplexe Netzwerk der Interaktionen zur Wiederherstellung der Homöostase eingebunden sind, muss zunächst eine Auswahl getroffen werden, die anschließend in Pilotstudien evaluiert wird. Letztlich besteht die Aufgabe, analog zu einem Puzzle, darin, aus den identifizierten Biomarkerkandidaten ein klinisch relevantes Panel zusammenzustellen.
Das frühzeitige Erkennen einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines ungünstigen Outcomes hilft Ärzt:innen bei Behandlungsentscheidungen und kann die Chance auf eine bestmögliche Wiederherstellung der Patientin/des Patienten erhöhen. Es ist der Forschungsgruppe gelungen, prädiktive Biomarkerkandidaten zu identifizieren, die auf drohende Komplikationen nach einem Polytrauma hinweisen. Durch rechtzeitig durchgeführte entgegenwirkende Interventionen können Sekundärschäden vermieden und der optimale Zeitpunkt für weiterführende, nicht lebensrettende operative Eingriffe bestimmt werden. Die Forschungsgruppe konnte darüber hinaus diagnostische Biomarkerkandidaten ermitteln, mithilfe derer sich bestimmte Verletzungen oder Zustände nachweisen lassen. Die im Rahmen der initialen Blutuntersuchung erhobenen Spiegel dieser Biomarker könnten ein wertvolles ergänzendes Tool zu den standardmäßig durchgeführten bildgebenden Verfahren sein. Die Forschungsgruppe eruierte außerdem prognostische Biomarkerkandidaten, die eine frühzeitige Identifizierung von Patient:innen mit erhöhtem Letalitätsrisiko ermöglichen. Schlussendlich analysierte sie die Serumspiegel einer Vielzahl von Biomarkerkandidaten über einen Zeitraum von zehn Tagen. Ziel war es, die Wirksamkeit einer Therapie vorherzusagen und Signalwege aufzudecken, die Hinweise auf eine individuell optimierte Behandlungsstrategie liefern.
Publikationen
Peer-reviewed journal publications
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Kooperationen
- Universitätsklinik für Anästhesie, Allgemeine Intensivmedizin und Schmerztherapie
- Universitätsklinik für Chirurgie
- Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin
- Zentrum für Medizinische Statistik, Informatik und Intelligente Systeme
Aktuelles Funding
Österreichische Gesellschaft für Unfallchirurgie