Genetische Disposition für r Infektion und Sepsis

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1 Genetische Disposition für r Infektion und Sepsis Martijn van Griensven TRAUMA Forschungszentrum für Traumatologie der AUVA Ludwig Boltzmann Institut für experimentelle und klinische Traumatologie Lorenz Böhler Unfallkrankenhaus AUVA

2 Gene Umgebung Krankheit

3 Polymorphismus Different alleles, none of which is predominant in the population Alberts, Molecular Biology of the Cell, 4th Edition Genetische Varianz, ohne das normale Leben zu stören

4 Polymorphismus 1 Umgebung Polymorphismus 2 Risiko Risiko

5 Trauma: Polymorphismus oder Umgebung?

6 Welche Menschen erleiden ein Trauma? d.h.: wer sind diese Patienten im genetischen Sinne?

7 Trauma Posttraumatischen Verlauf genetische Polymorphismen bland Komplikationen Leben tot outcome

8

9 Welche Gene untersuchen?

10 TRAUMA SIRS/Sepsis Protein MODS Überleben

11

12 Trauma vs. Zytokine Welche Zytokine? Assoziiert mit dem Outcome? Bestehende Polymorphismen? Assoziation Polymorphismen und Outcome?

13 Zytokinverlauf nach Sepsis

14 primär PRO-INFLAMMATORISCHE REAKTION TNF-α IL-1 Problem: Niedrige Halbwertzeit Undulierende Spiegel

15 sekundär PRO INFLAMMATORISCHE REAKTION ANTI INFLAMMATORISCHE REAKTION IL-6 IL-8 IL-10 IL-1RA Gute Halbwertzeit Stabiles Niveau

16 Interleukin * [IL-6] (pg/ml) * +MODS -MODS * * * * MODS * Tage nach Trauma

17 IL-6 Sepsis 1200 * [IL-6] (pg/ml) Sepsis -Sepsis 200 * * * * * Zeit nach Trauma (Tage)

18 IL-10 MODS [IL-10] (pg/ml) MODS -MODS * * * MODS Zeit nach Trauma (Tage)

19 IL-10 Sepsis [IL-10] (pg/ml) * +Sepsis -Sepsis * * * * * Zeit nach Trauma (Tage)

20 IL IL-10 in pg/ml * * * * * Verstorben Überlebt Tage

21 Zytokine Posttraumatischen Verlauf

22 Trauma Gene Zytokine Zellaktivität Immunzellen Endothelzellen Organe Dysfunktion

23 Villar et al. Crit Care. 2004; 8:

24 LBP SIRS vs. Sepsis 140 Sepsis [LBP] (µg/ml) * * * * * * * * * * * * * +SIRS-Sepsis +Sepsis Zeit nach Trauma (Tage)

25 Holmes, C. L. et al. Chest 2003;124:

26 Untersuchte Polymorphismen Gen Marker Assoziation BPI Lys-Glu (216) - BPI Noncoding PstI - BPI Synonymous TaqI (545) - LBP Cys-Gly (98) + (male) LBP Leu-Pro (436) - LBP Synonymous HpaII (291) - CD (-159) promoter - TLR-4 Asp-Gly (299) + TLR-4 Thr-Ile (399) - TLR-4 Rare coding mutations + TLR-2 Arg-Gln (753) + TLR-2 Rare coding mutations - Villar et al. Crit Care. 2004; 8:

27 Weitere Faktoren Gen Marker Assoziation Plasminogen activator inhibitor-1 Tissue-type plasminogen activator IL-1 receptor antagonist IL-1β Promoter single base indel a Noncoding indel a Noncoding microsatellite Synonymous TaqI (297) IL promoter - IL promoter + TNF-α -308 promoter + TNF-β (LTA) Noncoding NcoI + Villar et al. Crit Care. 2004; 8:

28 Sepsis Experiment Gram- Gram+ 6h und 24h Geweben für RNA

29 Identifizierte Gene Gram+ und Gram- Gram Gram+

30 Funktionskategorien Protein processing 9% Nucleic acid Processing 8% Transport function 7% Energy pathway 6% Metabolism 19% Cytoskeleton organization 9% Cell proliferation 6% Immune response 7% Acute phase protein 2% ROS/Stress response 12% Cell communication 3% Signal transduction 9% Detoxification 3%

31 DNA chips RNA SSH-Libraries Clone-Set I + II cdna Microarrays Identifikation von dysregulierten Genen

32 Validierungskriterien Power der Studie prospektiv vs. retrospektiv Genetik der Familie genetische Assoziationen/Epiphenomene genetische Konstellation der Population Reproduzierbarkeit (2. Kohort)

33 Medline sepsis AND polymorphism 492 AND cytokines 163 TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, IFN-γ 104

34 Polymorphismen TNF -308 TNF1 TNF2 TNF NcoI TNFB1 TNFB2 IL-1β TaqI klein groß IL-6 174G/C GG GC CC IL-10 Rx/Gx IFNγ-receptor 1 D6S471

35 TNF -308 TNF2 allel anwesend TNF-α nach LPS Stimulierung Louis, Clin.Exp.Immunol. 113 (1998) Inzidenz der Sepsis und nach Trauma TNF2: mehr Sepsis O Keefe, J.Trauma 52 (2002) Outcome Inzidenz der postoperativen Sepsis Inzidenz der Sepsis interne ITS Tang, Crit.Care Med. 28 (2000) Mira, JAMA 282 (1999)

36 TNF -308 Keine Assoziation gefunden mit TNF1 oder TNF2: Inzidenz der Sepsis TNF-α Produktion nach LPS Stüber, J.Inflamm. 46 (1995)

37 TNF NcoI TNFB2 homozygote Inzidenz der schwere Sepsis nach Trauma Majetschak, Ann.Surg. 230 (1999) mehr Sepsis Ex vivo TNF-α in posttraumatische Sepsis TNFB2: Outcome Flach, Cytokine 11 (1999) Mortalität in postoperative schwere Sepsis Stüber, Crit.Care Med. 24 (1996) Inzidenz von MODS nach post-op schwere Sepsis Stüber, Crit.Care Med. 24 (1996)

38 IL-1β TaqI Großes Fragment (13.4 kb) allel + In vitro: mehr IL-1β Produktion Pociot, Eur.J.Clin.Invest. 22 (1992) - keine Assoziation mit Outcome nach post-op sepsis Fang, Crit.Care Med. 27 (1999)

39 IL-6 174G/C CC homozygote IL-6 bei Inflammation IL-6 174C: Osiri, Genes Immun. 1 (1999) IL-6 LPS Stimulation: IL-6 Sekretion Fishman, J.Clin.Invest. 102 (1998) Outcome Mortalität nach post-op schwere sepsis Schlüter, Crit.Care Med. 30 (2002) SIRS Inzidenz nach Trauma Hildebrand, van Griensven, Shock 24 (2005)

40 IL-6 6 nach Typhus Impfung Bennermo et al. Clin Chem 2004; 50:

41 IL-10 Rx/Gx IL-10 R3/G7 niedrigste IL-10 Sekretion IL-10 R2/G14höchste IL-10 SeKretion Eskdale, PNAS 95 (1998) Bedeutung bei Trauma/Sepsis?

42 IFNγ-receptor 1 D6S471 AA homozygote starke Korrelation mit Infektion bei stumpfem Trauma Davis, Surgery 128 (2000) n=38

43 TLR4 Asp299Gly und Thr399Ile Humane endotoxinämie Marsik, C. et al. Clin Chem 2005;51:

44 Grenzen Genetische Abhängigkeiten nicht untersucht Keine Vergleiche mit der Normalbevölkerung Reproduzierbarkeit nicht untersucht Häufig kleine Patientenzahlen

45 Gibt es genetische Prädisposition beim (posttraumatischen)) Sepsis? TNF2 JA TNFB2 IL CC

46 Offene Fragen Kombination schlechte Polymorphismen? Andere Gene? Welche Endpunkten sollte man untersuchen? Kosten? Durchführbarkeit in der Routine? Ethische Bedenken?

47 Und dann?! Risiko-Abschätzung Timing der Operation Art der chirurgischen Prozedur (?) Verabreichung von Modulatoren?

48 Polymorphismus Trauma Gene Zytokine Zellaktivität Immunzellen Endothelzellen Organe Dysfunktion

49

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