Autor:innen:
M. Lenz (Hamburg, DE)
J. Elrod (Mannheim, DE)
A. Kiwit (Hamburg, DE)
L. Armbrust (Hamburg, DE)
L. Schönfeld (Hamburg, DE)
K. Reinshagen (Hamburg, DE)
L. Pagerols Raluy (Hamburg, DE)
C. Mohr (Mannheim, DE)
C. Saygi (Hamburg, DE)
M. Alawi (Hamburg, DE)
H. Rohde (Hamburg, DE)
M. Herrmann (Erlangen, DE)
M. Boettcher (Mannheim, DE)
Die hier eingereichte Studie wurde bereits im Februar 2023 bei Frontiers in Immunology unter dem Titel "Murine scald models characterize the role of neutrophils and neutrophil extracellular traps in severe burns" publiziert (DOI: 10.3389/fimmu.2023.1113948).
Zielsetzung
Kinder sind aufgrund ihres explorativen Verhaltens und Misshandlung gehäuft von thermischen Verletzungen, insbesondere großflächigen Verbrühungen, betroffen. Schwere Verbrühungen führen zu komplexen pathophysiologischen Veränderungen. In der vorliegenden Studie wurde ein murines Verbrennungsmodell optimiert, um die komplexen immunologischen Reaktionen mit Schwerpunkt der Neutrophilen Extrazellulären Fallen (NETs), die auf thermische Verletzungen folgen, genauer zu untersuchen. Das Verständnis der Rolle von NETs und therapeutisch der DNasen kann die Entwicklung neuer chirurgischer oder pharmakologischer Strategien zur Behandlung schwerer thermischer Verletzungen im Kindes- und Jugendalter unterstützen.
Materialien und Methoden
Es wurden 30 Mäuse der Linie C57BL/6 in die Studie eingeschlossen. Es wurden vier Verbrühungsprotokolle mit unterschiedlichen Expositionszeiten (4, 6, 7 oder 10s) verglichen. Nach 72h wurde Plasma und Gewebe (Wunde, Leber, Lunge, Milz) entnommen und auf NETs (ELISA: NE, Immunfluoreszenz: H3CIt, MPO), DNasen 1 und 1L3, oxidativen Stress (MDA, GPx), Apoptose-Aktivität (cC3), bakterielle Translokation und die Reorganisation der extrazellulären Matrix untersucht. Zusätzlich wurde das Transkriptom aus Lungen- und Lebergewebe analysiert.
Ergebnisse
Für die frühen pathophysiologischen Effekte wurde eine Expositionszeit 7s und Nachbeobachtungszeit von 24h gewählt zur Untersuchung späterer Verbrühungsphasen (72h) ist eine Exposition von 6s optimal. Beide Varianten (6s 72h, 7s 24h) führten zu einer signifikanten Desorganisation des Kollagens, erhöhtem oxidativen Stress, NET-Bildung (Detektion von H3cit, NE, MPO), Apoptose (cC3) und Veränderungen der Niveaus von DNase1 und DNase1L3. Die Analyse des Transkriptoms zeigte bemerkenswerte Veränderungen in Genen, die an der Akute-Phase-Reaktion, der Zelladhäsion, der Organisation der extrazellulären Matrix und der Immunantwort beteiligt sind.
Zusammenfassung
Anhand des vorgestellten Verbrühungsmodells können reproduzierbar frühe (24h) oder spätere (72h) pathophysiologische Effekte nach Verbrühung untersucht werden. Die Studie beleuchtet zudem die Beteiligung der Neutrophilen Granulozyten und die Rolle von NETs nach Verbrühung und bei der Wundheilung. Umfangreiche Transkriptom-Analysen charakterisieren die akute Reaktion und den Gewebeumbau und könnten als wichtige Grundlage für zukünftige vertiefende Studien dienen.