Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Bedeutung der Defensine in der perioperativen Medizin Malte Book, Frank Stüber Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Schmerztherapie Inselspital,

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Die Bedeutung der Defensine in der perioperativen Medizin Malte Book, Frank Stüber Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Schmerztherapie Inselspital,"—  Präsentation transkript:

1 Die Bedeutung der Defensine in der perioperativen Medizin Malte Book, Frank Stüber Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Schmerztherapie Inselspital, Bern

2 Eine Sepsis liegt dann vor, wenn sich innerhalb des Körpers ein Herd gebildet hat, von dem kontinuierlich oder periodisch pathogene Bakterien in den Kreislauf gelangen und zwar derart, daß durch diese Invasion subjektive und objektive Krankheitserscheinungen ausgelöst werden Schottmüller H. Verhandl dt Kongress Inn Med 1914; 31:257-80

3 Sepsis ist die Gesamtheit der lebensbedrohlichen klinischen Krankheitserscheinungen und pathophysiologischen Veränderungen als Reaktion auf die Aktion pathogener Keime und ihrer Produkte, die aus einem Infektionsherd in den Blutstrom eindringen, die großen biologischen Kaskadensysteme und spezielle Zellsysteme aktivieren und die Bildung und Freisetzung humoraler und zellulärer Mediatoren auslösen. Schuster HP und Müller-Werdan U: Definition und Diagnose von Sepsis und Multiorganversagen in Sepsis und MODS, Springer Berlin Heidelberg (2005)

4 SIRS nach Trauma Hoover L, Bochicchio GV, Napolitano LM, Joshi M, Bochicchio K, Meyer W, Scalea TM J Trauma Aug;61(2):310-6 N: 1277 Trauma Patienten, 91% zeigen systemische Inflammation ISS Mittelwert: 18

5 Infektion nach SIRS Hoover L, Bochicchio GV, Napolitano LM, Joshi M, Bochicchio K, Meyer W, Scalea TM J Trauma Aug;61(2): (45%) der Patienten hatten mindestens eine nosokomiale Infektion

6 Inzidenz:3 von Menschen/Jahr 2 von 100 Krankenhauspatienten/Jahr Patienten/Jahr Letalität:29% mehr Tote als durch akuten Myokardinfarkt Kosten: US$/Jahr Angus DC, Crit Care Med 2001; 29: Herausforderung des Gesundheitssystems

7 Körpertemperatur >38 °C oder <36 °C Tachykardie: Herzfrequenz >90/min Tachypnoe: Atemfrequenz >20 oder Hyperventilation (PaCO2 <4.3 kPa bzw. 33 mmHg) Leukozytose (> weiße Blutkörperchen/mm 3 ) oder Leukopenie ( 10 % unreife neutrophile Granulozyten im Differentialblutbild Sepsis Entzündung SIRS Kriterien + American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine Consensus Conference: definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis (1992) Crit Care Med

8 2001 SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS International Sepsis Definitions Conference Crit Care Med (2003) Vol. 31, No. 4 Zeichen der systemischen Inflammation als Antwort auf eine Infektion

9 [….] these terms do not allow precise characterization and staging of patients with this condition SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS International Sepsis Definitions Conference Crit Care Med (2003) Vol. 31, No. 4 Limitationen

10 PIRO Predisposition Infection Response Organ dysfunction

11 Zwillingsuntersuchungen bei Volkskrankheiten Konkordanzraten MZDZ Diabetes mellitus Typ 20,800,35 Herzinfarkt (Frauen)0,440,14 Herzinfarkt (Männer)0,390,26 Prostata-Karzinom0,270,07 Epilepsie (idiopathische)0,690,14 Multiple Sklerose0,280,03 Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte0,380,08 Schizophrenie0,500,12 Manische Depression0,600,10 Tuberkulose0,370,15

12 Warum können einige kritisch kranke Patienten der Keim beladenen Umwelt widerstehen während Andere infektiologische Komplikationen entwickeln? Warum können einige kritisch kranke Patienten der Keim beladenen Umwelt widerstehen während Andere infektiologische Komplikationen entwickeln?

13 Hypothese Die Funktion des Innaten Immunsystems wir durch genetische Varianten moduliert

14 Genom Mutationen

15 Chromosomen Mutation Deletion InsertionInversion

16 Tandem Repeats ATGGCAGGAAACGGCT 1 – 6 bp, 10 – 100 x wiederholt ATGGCAGG AAACGGCT 6 – 100 bp, bis 20 kb Länge ATGGCAGG AAACGGCT Mindestens 100 bp, mehrere Megabasen Länge Mikrosatelliten Minisatelliten Satelliten

17 Single Nucleotide Polymorphisms Frequenz ca. 1/1000 Bp ca SNPs/Individuum

18 GenePolymorphism (rs number) Location (functional Relevance) Allele Frequency % Disease association TLR1AG rs Essential splice site 7.5 Allele G caused higher NF-kB activation and higher cell surface TLR1 expression. In sepsis patients predicted organ dysfunction and death [Wurfel et al. (2008) Am J Respir Crit Care Med 178(7): ] TLR2GA rs Exon (753 ArgGln) 1.5 Heterozygous patients showed elevated TNF and decreased IFN- and IL-8 blood concentrations in response to candida sepsis [Woehrle et al. (2008) Cytokine 41(3): ] GA rs Exon (753 ArgGln) 1.5 Heterozygous patients with inflammatory bowel diseases showed increased risk for pancolitis [Pierik et al. (2006) Inflamm Bowel Dis 12(1):1- 8] AG rs Intron35 Allele is associated with increased shedding and lesional rates in patients with genital Herpes Simplex virus typ 2 infections TLR4AG rs Exon (299 AspGly) 3 Interruption of TLR4 mediated LPS signalling [Arbour et al (2000) Nat Genet 25(2): ] LBPTC rs CAAT box11 Association with gram negative bacteremia related mortality after hematopoietic cell transplantation [Chien et al (2008) Blood 111(4): ] IL-6GC rs Promoter Decreased gene transcription after LPS stimulation [Fishman et al (1998) J Clin Invest 102(7): ] TNFGA rs Promoter Increase in transcriptional activity following LPS stimulation [Wilson et al (1997) Proc Natl Acad Sci U S A 94(7): ]. Association with death from meningococcal disease [Nadel et al (1996) J Infect Dis 174(4): ]. Increased susceptibility to septic shock and associated with death due to septic shock [Mira et al (1999). JAMA 282(6): ] GA rs Promoter Development of pneumonia in systemic lupus erythematosus is associated with allele A [Kinder et al (2007). Arthritis Rheum 56(8): ] IRAK 1CT rs Exon 12 (532 SerLeu) 18 Increased incidence of shock in septic patients [Arcaroli et al (2006) Am J Respir Crit Care Med 173(12): ] MIFCG rs Promoter Increased MIF plasma levels in patients post CABG surgery [Lehmann et al (2006) Eur J Cardiothorac Surg 30(1):59-63] eNOSGT rs Exon 8 (GluAsp) 34.2 Risk factor for hypotension in patients with E. coli bacteremia [Huttunen et al (2008) Shock] TLR1AG rs Allele G caused higher NF-kB activation and higher cell surface TLR1 expression. In sepsis patients predicted organ dysfunction and death [Wurfel et al. (2008) Am J Respir Crit Care Med 178(7): ] TNFGA rs Promoter -308 Allele TNF2 showed increased susceptibility to septic shock and associated with death due to septic shock [Mira et al (1999). JAMA 282(6): ] Kandidatengene (SNPs)

19 Gen ROT Gen GRÜN Gen BLAU Copy Number Variation (CNV) homologe Chromosomen (2 Gen Kopien pro diploidem Chromosomensatz)

20 Redon et al. Nature Nov 23;444(7118): A total of 1,447 copy number variable regions (CNVRs), which can encompass overlapping or adjacent gains or losses, covering 360 megabases (12% of the genome) were identified in these populations.

21 Copy number variations Richard Redon et al. Nature 444, (23 November 2006)

22 Innate Immunität Angeboren Unterscheidung selbst/fremd durch molekulare Muster Sehr schnell, bzw. sofort einsatzbereit In der Evolution konserviert

23 Protein Barrieren - Komplement - Lysozym - Defensine Innate Immunität Physikalische Barrieren - Epidermis - Mucosa Zelluläre Barrieren - Neutrophile - Makrophagen - NK-Zellen Rezeptoren/Mediatoren -TLRs -TNF -Interleukine

24 Over the past several years my laboratory has utilized the Xenopus laevis oocyte system to study RNA expression in eukaryotes (1-5). Ovaries used in these studies were removed surgically from anesthetized adult females. Incisions were made through both the skin and the nonadherent muscular layer of the abdomen into the peritoneum. After removal of the ovaries, the muscular wall and the skin were separately repaired with sutures. Despite the nonsterile surgical procedure and the microbially contaminated water-filled tanks to which the animals were returned immediately after surgery, it was extremely rare for these surgical wounds to develop infection. Indeed, sutures dissolved after several weeks, and normal healing of the scar almost always occurred. Infections were not seen on the cut margins of the wound, at the sites of suture placement, or within the communicating subdermal space or peritoneum. Healing occurred with little gross evidence of inflammation or cellular reaction at the wound sites. The absence of infection under these conditions was medically remarkable. Zasloff M. Proc Natl Acad Sci U S A Aug;84(15):

25 Antimicrobial Peptides Defensin, Cathelicidin, Hepcidin Aminosäuren lang Positiv geladen In der Evolution hoch-konservierte Gene Vorkommen in vielen Geweben Antimikrobielle Wirkung gegen Bakterien, Pilze und Viren Beta–Defensine 2, 3 und 4 mit sehr hoher antimikrobieller Aktivität Immunmodulatorische Wirkung

26 Defensine Alpha (Helix)Beta (Faltblatt) Gene11 (Pseudogene)49 (Pseudogene) Expressionmeist konstitutivmeist induzierbar VorkommenNeutrophile, T- Zellen, NK-Zellen, GIT, Knochenmark epitheliale Organe, monozytäre Zellen, Testis

27 -Defensine: Effektormoleküle der Innaten Immunität Milner SM et al Reduced antimicrobial peptide expression in human burn wounds Burns Aug;25(5):411-3 Book M, Stuber F et al. Inducibility of the endogenous antibiotic peptide beta-defensin 2 is impaired in patients with severe sepsis. Crit Care. 2007;11(1):R19 Chen QX et al Genomic variations within DEFB1 are associated with the susceptibility to and the fatal outcome of severe sepsis in Chinese Han population. Genes Immun 2007 Jul;8(5): Kota S et al. Role of human beta-defensin-2 during tumor necrosis factor-alpha/NF- kappaB-mediated innate antiviral response against human respiratory syncytial virus. J Biol Chem Aug 15;283(33): Soto E et al. Human beta-defensin-2: a natural antimicrobial peptide present in amniotic fluid participates in the host response to microbial invasion of the amniotic cavity. J Matern Fetal Neonatal Med Jan;20(1):15-22

28 * * p<0.05, Kruskal-Wallis test with Dunns multiple comparison test Book M, Chen Q, Stuber F Crit Care Feb 15;11(1) Leukozytäre b Defensin-2 Induzierbarkeit in Patienten mit schwerer Sepsis verringert

29 b Defensin-2 Plasmaspiegel in Patienten mit schwerer Sepsis erhöht Book M, Chen Q, Stuber F Crit Care Feb 15;11(1) * p<0.05, Kruskal-Wallis test with Dunns multiple comparison test * *

30 Exon 1 CAAT TATA -72T/C-233G/C -876C/T-992G/A NF- B NF-IL-6AP-1 4 Varianten (SNPs) im hBD2 Gene Promotor

31 hBD2 Promotor Aktivität: Effekt der SNPs Wildtype and variant indicate no significant differences in inducible promoter activity Endotoxin response

32 Chromosomale Duplikation auf Chromosom 8 Hollox et al. Am J Hum Genet Sep;73(3):

33 DEFB103 DEFB4 DEFB103 SPAG11 DEFB104 DEFB106 DEFB105 DEFB k7350k 7700k 7800k Beta Defensin Copy Number Variation

34 CYP2D6 Gen Kopie Anzahl Variation CYP2D6 Gen Kopie Anzahl Variation beeinflusst den antiemetischen Effekt und die Plasma Spiegel von Topisetron Kaiser et al. J Clin Oncol Jun 15;20(12): Anzahl der CYP2D6 Gene Topisetron Serum Konzentration, µg/l Episoden des Erbrechens (Mean)

35 Relative DNA Gen Kopie Anzahl Quantifizierung mit PCR Referenz GenZiel Gen Prinzip Ein Kalibrator mit je 2 Kopien Referenz- und Ziel-Gen läuft in jedem Lauf Relative Ratio von Ziel- zu Referenz-Gen wird durch den crossing point berechnet PCR Effizienz korrigierte Quantifizierung Ziel-/Referenz-Gen Ratio von jeder Probe wird geteilt durch Ziel- /Referenz-Gen Ratio des Kalibrators

36 Effizienz Berechnung Slope: -3,609 E=10 (-1/slope) = Slope: -3,575 E=10 (-1/slope) = Quantifizierung der Defensin CNPs Chen Q, Book M, Stuber F J Immunol Methods Jan 20;308(1-2):231-40

37 Proben Quantifizierung Quantifizierung der Defensin CNPs Chen Q, Book M, Stuber F J Immunol Methods Jan 20;308(1-2):231-40

38 Funktionelle Bedeutung der hBD2 CNVs R 2 0,8149, p < 0,05 R 2 =0,9643, p < 0,05

39 Ausblick Defensin CNVs Assoziation mit Inflammation, Infektion, Sepsis bei kritisch kranken perioperativen Patienten? Quantitative Modulation der Genexpression bei unterschiedlichen Patienten (z.B. HLM OP, Blood Stream Infection, Peritonitis, Pneumonie)? Quantitative Modulation der Proteinspiegel? Zuordnung zu SNP und CNV Haplotypen?

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51 Hiratsuka et al.Thorax May;58(5):425-30

52

53

54

55

56

57

58 Gen Kopie Anzahl Polymorphismus Wildtyp Homozygoter Wildtyp mit 2 Gen Kopien Homozygote Variante Mutation Heterozygote Variante

59

60

61

62

63

64

65

66 TLR1AG rs Allele G caused higher NF-kB activation and higher cell surface TLR1 expression. In sepsis patients predicted organ dysfunction and death [Wurfel et al. (2008) Am J Respir Crit Care Med 178(7): ] TNFGA rs Promoter -308 Allele TNF2 showed increased susceptibility to septic shock and associated with death due to septic shock [Mira et al (1999). JAMA 282(6): ]


Herunterladen ppt "Die Bedeutung der Defensine in der perioperativen Medizin Malte Book, Frank Stüber Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Schmerztherapie Inselspital,"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen