Implikation eines genomischen Polymorphismus für Diagnostik und Risikostratifizierung bei polytraumatisierten Patienten am Beispiel des Plasminogen-Aktivator-Inhibitor (PAI-1)-Promotor Genpolymorphismus

Abstract

Einleitung: Aus der großen Zahl von Mediatoren und Inhibitoren haben sich proinflammatorische Zytokine und Serinproteasen plasmatischer Kaskadensysteme als potente Effektoren destruktiver Prozesse auf zellulärer Ebene erwiesen, die im schweren posttraumatischen und post-operativen Krankheitsverlauf zum Multiorganversagen (MOF) führen. Posttraumatische Störungen der Fibrinolyse und ihrer Inhibitoren sind hierfür ein möglicher Pathomechanismus, wobei das in seiner Funktion beeinträchtigte Endothel vermehrt Gewebeplasminogenaktivator (t-PA) und Plasminogenaktivator-Inhibitor (PAI-1) synthetisiert und liberiert. Der unmittelbar posttraumatisch gesteigerten Fibrinolyse folgt im weiteren Verlauf aufgrund gesteigerter PAI-1-Synthese eine systemische Fibrinolysehemmung (1). Die Größenordnung der PAI-1-Plasmaspiegel ist nach vergleichbarer Stimulation bei polytraumatisierten Patienten durchaus unterschiedlich. Der PAI-1-Genlocus umfaßt neun Exons, acht Introns, und ist auf dem Chromosom 7 (q21.3-q22) lokalisiert. Ein Zwei-Allel-Polymor-phismus (PAI-1/4G, PAI-1/5G [ein zusätzlich fünftes Guaninmolekül an Position -675 innerhalb der Promoterregion]) des PAI-1-Genlocus zeigt im Vergleich zu PAI-1-Plasmaspiegeln eine auffäl-lige Genotypverteilung bei verschiedenen Erkrankungen (2). Inwieweit unterschiedliche PAI-1-Genotypen bei polytraumatisierten Patienten in Relation zu t-PA- und PAI-1-Plasmaspiegeln, der Entwicklung von septisch-toxischen Komplikationen und MOF stehen, sollte in der vorliegenden Studie untersucht werden.Methodik: In einer prospektiven, von der Ethikkommission genehmigten Studie wurden 61 polytraumatisierte Patienten in die Studie eingeschlossen und über einen Zeitraum von 14 Tagen nach dem Unfall auf einer Operativen Intensivstation untersucht. Neben einer standardisierten Medikamenten-, Infusions- und Transfusionstherapie einschließlich bedarfsadaptierter kontrollierter Beatmung erfolgte eine Antibiotikatherapie nach Antibiogramm. Mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) wurde ein 890 bp (Basenpaare) langes Segment genomischer DNA jedes Patienten amplifiziert, dieses in einem Agarosegel denaturiert, in einem Hybridisierungsschritt mittels zweier allelspezifischer, markierter [32P] Primer detektiert und die Genotypen autoradiographisch analysiert (3). Die Plasmaspiegel des t-PA und PAI-1 wurden immunologisch mittels Elisa-Technik, Plasminogen und Fibrinogen nephelometrisch in den ersten 48 Stunden 6-stündlich und dann 24-stündlich erfaßt. Die statistische Bewertung erfolgte mit Methoden der deskriptiven und analytischen Statistik.Ergebnisse: Die Verteilung des Genotyps der polytraumatisierten Patienten mit PAI-1/4G//PAI-1/4G homozygot (31,1%), PAI-1/4G//PAI-1/5G heterozygot (47,5%) und PAI-1/5G//PAI-1/5G homozygot (21,3%) entsprach ebenso der des Normalkollektivs wie die Allelfrequenz mit PAI-1/4G (55%) und PAI-1/5G (45%). 29 Patienten (47,5%) entwickelten eine Sepsis, 23 Patienten (37,7%) ein MOF und 21 Patienten (34,4%) verstarben. Nichtüberlebende Patienten zeigten für das Allel PAI-1/4G eine signifikant höhere Prävalenz (68%). Für das Allel PAI-1/4G homozygote Patienten hatten signifikant höhere PAI-1-Plasmaspiegel als heterozygote und PAI-1/5G homozygote Patienten (p<0,005). Plasminogen-, Fibrinogen- und t-PA-Plasmaspiegel zeigten keine Gruppenunterschiede. Ein Multiorganversagen entwi-ckelten 15 PAI-1/4G homozygote Patienten, 7 heterozygote und ein PAI-1/5G homozygoter Patient. 84,2% der PAI-1/4G homozygoten Patienten entwickelten eine Sepsis (p>0,05). Elf von 19 Patienten (homozygot für PAI-1/4G) verstarben, 21 von 29 heterozygoten und 11 von 13 PAI-1/5G homozygo-ten Patienten überlebten (p<0,05).Schlußfolgerung: Die nach einer Mehrfachverletzung einsetzende Entzündungsreaktion zeigt im Einzelfall große interindividuelle Schwankungen. Von verschiedenen Zytokinen und Serinproteasen sind Polymorphismen codierender und nicht codierender Regionen beim Menschen beschrieben, wobei die Exis-tenz verschiedener Allele mit gesteigerter oder reduzierter Synthese assoziert sein kann. Die Ergebnisse für polytraumatisierte, PAI-1/4G homozygote Patienten zeigen, daß das PAI-1/4G Allel mit einer signifi-kant höheren PAI-1 Freisetzung korreliert und diese Patienten signifikant höhere PAI-1-Plasmaspiegel haben als heterozygote und PAI-1/5G homozygote Patienten. Die nach einem Trauma freigesetzte Men-ge an PAI-1 scheint genetisch beeinflußt. Inwiefern die Erfassung des Zwei-Allel-Polymorphismus (PAI-1/4G, PAI-1/5G) als genomischer Marker eine Möglichkeit ist, PAI-1/4G homozygote, polytraumatisierte Patienten mit hoher Prävalenz an septisch-toxischen Komplikationen und Organfunktionsstörungen frühzeitig zu identifizieren und die schlechte Prognose dieser Patienten durch differenziertere Therapiestrategien zu verbessern, bedarf weiterer Untersuchungen.