Willkommen beim ITI!

Eine schwere Verletzung oder ausgeprägte Operation versetzt den gesamten Organismus in höchste Alarmbereitschaft. Das geschädigte Gewebe sowie Bakterien setzen daraufhin „Gefahrenmoleküle“ frei, die eine große Herausforderung für das körpereigene Abwehrsystem darstellen. Die teilweise überforderte, funktionsgestörte molekulare Gefahrenantwort auf das Trauma manifestiert sich klinisch als Ganzkörperentzündung mit möglicherweise schwerwiegenden Komplikationen. Diese können eine Störung von Gewebe-Blut-Schranken bewirken, eine Blutvergiftung (Sepsis), Gerinnungsstörung, Organdysfunktion oder sogar ein Mehrorganversagen mit hoher Sterberate. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind außerordentlich komplex und bisher noch weitgehend unverstanden. Ihre Aufklärung ist von großer Bedeutung, um die Überlebensrate Schwerverletzter zu verbessern und dauernde Verletzungsfolgen zu reduzieren.

Im neu gegründeten, weltweit einmaligen Institut für Klinische und Experimentelle Trauma-Immunologie der Universitätsklinik Ulm werden diese klinisch wie wissenschaftlich höchst relevanten Fragestellungen zielstrebig erforscht. Das hoch motivierte ITI Team arbeitet mit internationalen Experten zusammen, um die krankmachenden Mechanismen vom Molekül bis hin zum Organ zu entschlüsseln.

Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung und Überprüfung von chirurgischen und immunologischen neuen Behandlungskonzepten zur Verbesserung der Zell- und Organfunktion sowie zur Verbesserung der Lebensqualität des Patienten.

Forschungsschwerpunkte des Instituts

Das Polytrauma als lebensgefährliche Verletzung verschiedener Körperregionen ist nach wie vor Haupttodesursache Nr. 1 bis zum 45. Lebensjahr. Durch das Trauma entstehen unterschiedliche „Gefahrenmoleküle“, die zu einer lokalen und systemischen Entzündungsantwort führen. Das ITI erforscht hier die zugrundeliegenden Mechanismen und fokussiert insbesondere auf frühe Veränderungen des Immunsystems und der Blut-Organ-Schranken. Eine Funktionsstörung der unterschiedlichen Barrieren nach Trauma und ihr Beitrag zur Entwicklung des gefürchteten Multiorganversagens ist ein weiterer ITI-Forschungsschwerpunkt. Hier werden derzeit vielversprechende Therapieansätze verfolgt, um das Immunsystem zu stärken und Schrankenstörungen zu verhindern.

Nach schweren Verletzungen kommt es durch innere und äußere Blutungen häufig zu einem sogenannten Schockzustand, der durch eine verschlechterte Durchblutung lebenswichtiger Organe zum Versterben des Patienten führen kann. Hierbei deuten neuere Studien auch auf eine generalisierte Entzündungsantwort hin, die durch den Schock ausgelöst wird. Außerdem kann ein Schock die Funktion körpereigener Schranken beeinträchtigen, was zum Austritt von Flüssigkeit in gesundes Gewebe ("Ödem") und damit zur Funktionsbeeinträchtigung von Organen oder auch zur Einwanderung von Darmbakterien ins Blut führt. Das ITI arbeitet hier derzeit an der Etablierung neuer Testmethoden, um die Auswirkungen des Schocks nach Trauma möglichst früh und vor der Entwicklung von Organfunktionsstörungen feststellen und rechtzeitig therapeutische Maßnahmen ergreifen zu können.

Zur Erkennung äußerer und innerer Gefahren durch das Immunsystem dient nach neuesten Erkenntnissen insbesondere das Complementsystem als eine Art „Master-Alarm-System“. Die Complementkaskade ist, vergleichbar mit dem Gerinnungssystem, aus seriellen Proteinasen aufgebaut, die schrittweise durch limitierte Proteolyse aktiviert werden. Das Complementsystem kann dabei auf mehreren Wegen durch „Gefahrensignale“ in Gang gesetzt werde und der zentrale Complementfaktor C3 in das Anaphylatoxin C3a und das Opsonin C3b gespalten werden. C3b wirkt nicht nur als „Gefahrentransmitter“ durch Beladung fremdartig erscheinender Oberflächen, sondern ist auch entscheidend an der Formierung der C5-Konvertase beteiligt, die C5 in C5a und C5b spaltet. C5a ist ein äußerst potenter Entzündungsmediator. C5b bildet mit C6, C7, C8 und mehreren C9-Molekülen den Membranattackierungskomplex (MAC), welcher als Ionenpore in Membranen fungiert und zur Lyse der Zielzelle bzw. des Bakteriums führt.

Das ITI erforscht insbesondere neue Aktivierungswege des Complementsystems und entwickelt gezielte Complementtherapien bei schwerwiegenden Erkrankungen.

Polytrauma Aktivierung des flüssigen und zellgebundenen Abwehrsystems

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Neutrophile Granulozyten (Hauptbestandteil der weißen Blutkörperchen im Menschen) fungieren als natürlicher Schutzschild gegen Gefahrenmoleküle, Bakterien und deren Toxine. Kommt es zu einer Gewebeläsion, werden Neutrophile als “erste zelluläre Verteidigungslinie“ aktiviert und an den Ort der Verletzung rekrutiert. Es folgen die Freisetzung eines komplexen Netzwerks pro- und anti-inflammatorischer Mediatoren, reaktiver Sauerstoffspezies, bakterienabtötender Netze (NETs) und gewebezerstörender Proteasen, die in ihrer Gesamtheit die lokale Entzündungsantwort bedingen. Die Neutrophilen können somit nicht nur Gewebetrümmer entfernen und Bakterien abtöten, sondern auch den eigenen Organismus schädigen.

Das ITI erforscht aktuell immun-metabolische Veränderungen der Neutrophilen während der Sepsis und nach Trauma und hat bereits völlig neue metabolische Pfade beschrieben. Beispielsweise wirkt das Anaphylatoxin C5a auf Neutrophile gleichsam wie Insulin und führt in ihrer unmittelbaren Umgebung zu einer Laktatazidose.

Die systemische Ganzkörperentzündung auf dem Boden von Infektionserregern wird als Sepsis bezeichnet. Dabei ist nach neuen Definitionen vor allem die infektionsgetriebene Organdysfunktion entscheidend für die Diagnose. Die zellulären und metabolischen Dysfunktionen im Zusammenspiel mit der angeborenen Immunantwort sind im Forschungsfokus des ITIs. In translationalen Ansätzen werden Immunmonitoring, Diagnostik und therapeutische Ansätze konsequent verfolgt, mit dem Ziel, die immer noch nicht ursächlich behandelbare Sepsis zukünftig zu beherrschen.

20% aller Patienten auf der Intensivstation entwickeln im Laufe ihrer Erkrankung ein Multiorganversagen. Hierbei verursacht die Aktivierung beispielsweise des Gerinnungs- und des Komplementsystems sowie das Ausschütten großer Mengen an Entzündungsmolekülen aus Immunzellen und Geweben eine starke Mobilisierung von Entzündungszellen. Diese wandern ins Gewebe ein und bekämpfen eingedrungene Fremdkörper, können hierbei aber auch durch das Schaffen eines aggressiven Mikromilieus gesundes Gewebe schädigen. Gleichzeitig werden aber auch kompensatorische Mechanismen des Körpers aktiv, die die Immunantwort hemmen und das Entstehen von Infektionen begünstigen können, die wiederum Organschäden nach sich ziehen.

Externe Kooperationspartner

J. Köhl

J. Lambris

P. Ward

T. Mollnes

S. Kanse

B. Nilsson

D. Rittirsch

P. F. Stahel

M. Ratajczak

H. Redl

C. Thiemermann

M. van Griensven

F. Hildebrand

Institut für Systemische Entzündungsforschung, Universität Lübeck

Dept. of Pathology, University of Pennsylvania, Philadelphia

Dept. of Pathology, University of Michigan, Michigan

Institute for Immunology, Universität Oslo

Institute of Basic Medical Sciences, Universität Oslo

Division for Clinical Immunology, University of Uppsala

Klinik für Plastische Chirurgie und Handchirurgie, Universitätsspital Zürich

Department of Orthopaedic Surgery, University of Colorado, Denver

Cancer Biology, University of Louisville´s James Graham Brown Cancer Center, Louisville

Ludwig Boltzmann Institut für experimentelle und klinische Traumatologie, Wien

Barts and The London, William Harvey Research Institute London

Experimentelle Unfallchirurgie, Klinikum rechts der Isar, TU München

Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinik RWTH Aachen

Das ITI ist Mitglied in folgenden Gesellschaften und Forschungsverbünden: