Das Forschungslabor der Klinik für Anästhesie und operative Intensivmedizin beschäftigt sich mit den mechanistischen Grundlagen der Sepsis, einem klinisch bedeutsamen Krankheitsbild. Die Forschungsschwerpunkte umfassen u.a. die endotheliale Dysfunktion und Barrierefunktion unter septischen Bedingungen, die Steuerungsmechanismen der Makrophagen-Differenzierung sowie die Rolle von miRNAs und zellulären Membranen für die Signaltransduktion im inflammatorischen Milieu. Zum Einsatz kommen moderne molekularbiologische und proteinbiochemische Techniken wie droplet digital PCR, Durchflusszytometrie, Fluoreszenzmikroskopie, miRNA-Analytik, Impedanzmessung und Label free-Technologie.
Ein weiterer Fokus liegt in der Beantwortung aktueller intensivmedizinischer Fragestellungen. Klinische Daten werden in Kooperation mit dem Datenintegrationszentrum der Universitätsmedizin Halle retrospektiv analysiert. Besonderer Wert wird auf die Bewältigung der Herausforderungen bei der intensivmedizinischen Behandlung geriatrischer Patienten gelegt. Die Untersuchungen erfolgen im Rahmen der Wilhelm-Roux-Verbundinitiative in Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik und Poliklinik für Altersmedizin, der Universitätsklinik und Poliklinik für Herzchirurgie sowie dem Institut für Geschichte und Ethik der Medizin.
Darüber hinaus ist die Leiterin des Forschungslabors, Frau apl. Prof. Dr. rer. nat habil. Julia Schumann, Mitglied der Cochrane Heart Group. Ziel ist die Förderung der evidenzbasierten Medizin mit Blick auf die Vorbeugung und die Behandlung von kardiogenem Schock und erniedrigtem Herzzeitvolumen.
Das Forschlungslabor ist integriert in das Julius-Bernstein-Institut für Physiologie.
Forschungsschwerpunkte
Steuerungsmechanismen der Makrophagen-Differenzierung und der Endothelzell-Aktivierung im inflammatorischen Milieu: Bedeutung von lipid rafts und miRNAs
Einordnung
- Forschungsprofilbereich "Molekulare Medizin der Signaltransduktion"
Fokus
- Aufklärung der molekularen Entstehungsmechanismen überschießender Entzündungsreaktionen bei systemischen und/oder chronischen Inflammationen mit Blick auf eine gestörte Signaltransduktion (TLR2-/TLR4-Signalkaskade von Makrophagen) und/oder eine fehlregulierte Genexpression (Adhäsionsproteine der endothelialen Barriere)
Makrophagen-Differenzierung (M1/M2)
- LPS-induzierte Steuerung der miRNA-Expression von Makrophagen: ein positiver Feedback-Mechanismus
- Einfluss eines pro-inflammatorischen Milieus und/oder von mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) auf die miRNA-Expression von Makrophagen
- Modulation der Pathogen-induzierten Signaltransduktion von Makrophagen durch die membranäre Lipidzusammensetzung
- Bedeutung der membranären Lipid-Zusammensetzung für die Immunantwort von Makrophagen
- Membranäre Phospholipide in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit mehrfach ungesättigter Fettsäuren (PUFA)
Endotheliale Dysfunktion/Barrierefunktion
- miRNAs als Modulatoren der endothelialen Barrierefunktion bei Sepsis
- Einfluss eines pro-inflammatorischen Milieus und/oder von mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) auf die miRNA-Expression von Endothelzellen
- Bedeutung von lipid rafts für die Inflammations-assoziierte Aktivierung mikrovaskulärer Endothelzellen: Physiologische Konsequenzen von raft-Modifikationen
Zelluläre Mechanismen der septischen Vasoplegie unter Laktat- und Azidosebedingungen
Die experimentelle Forschung untersucht pathophysiologische Mechanismen der Sepsis, einem Krankheitsbild, das durch lebensbedrohliche Organfunktionsstörungen infolge einer fehlregulierten Immunantwort auf systemische Infektionen gekennzeichnet ist. Trotz modernster intensivmedizinischer Maßnahmen bleibt die Letalität mit 20 - 50 % hoch. Septische Patienten zeigen trotz ausgeprägter Aktivierung des Renin - Angiotensin - Aldosteron Systems (RAAS) und Sympathikus eine generalisierte Vasoplegie, die zu einer therapieresistenten arteriellen Hypotonie führt. Klinische Studien zeigen zudem eine Sepsis-assoziierte metabolische Dysregulation bestehend aus i) metabolische Azidose und ii) der Zunahme der Serumlaktatkonzentration d.h. einer Laktazidose. Erhöhte Laktatwerte sind bei septischen Patienten mit einer gesteigerten Mortalität sowie einer ungünstigen Prognose assoziiert. In der klinischen Praxis dient die Serum-Laktatkonzentration daher als Parameter zur Einschätzung des Schweregrades und des Verlaufs der Sepsis.
Ziel der Forschung ist es zelluläre Mechanismen der septischen Vasoplegie im Rahmen der metabolischen Lakt-/Azidose zu untersuchen. Hierfür werden primäre humane Gefäßmuskelzellen (VSMCs) mit i) Laktazidosebedingungen, ii) einer reinen Azidose sowie iii) singulärem Natriumlaktat behandelt und die Ergebnisse mit den entsprechenden Kontrollen verglichen.
Voruntersuchungen zeigen, dass die Lakt-/Azidose ausgeprägte Veränderungen des Zellmetabolismus induziert. Diese Veränderungen führen zu ausgeprägten Transkriptomveränderungen, die anhaltende phänotypische Veränderungen der VSMCs verursachen, die ursächlich für den Reaktivitätsverlust der Gefäßmuskelzellen bei Sepsis sein könnten. Insgesamt sind die Effekte unter Laktatazidose deutlich stärker ausgeprägt als unter reiner Azidose, was auf eine synergistische Wirkung von Azidose und Laktat hinweist [1].
Für weiterführende Untersuchungen werden neben den primären humanen Gefäßmuskelzellen auch Endothelzellen in Mono- sowie Ko-Kultivierung unter möglichst in vivo nahen Bedingungen in Bezug auf i) Metabolismus, ii) Transkriptom und iii) phänotypische funktionelle Veränderungen analysiert.
Die praktische Umsetzung dieses Forschungsvorhabens bietet für Masterstudierende, Promovierende sowie Ärztinnen und -ärzte die Möglichkeit zur Durchführung experimenteller wissenschaftlicher Arbeiten.
Durchführung und Betreuung
Die Experimente erfolgen in den Laboren des Julius-Bernstein-Instituts für Physiologie (Magdeburger Straße 6).
Betreuung
Dr. rer. nat. Stefanie Ruhs
Tel.: 0345 / 5574434
E-Mail: stefanie.ruhs☉uk-halle.de
Interessierte Studierende und Ärztinnen bzw. Ärzte wenden sich gerne an Frau Dr. Stefanie Ruhs; eine ergänzende Kontaktaufnahme zum Klinikdirektor ist ausdrücklich erwünscht.
Erstellung und regelmäßige Aktualisierung von Cochrane-Reviews
Einordnung
- Forschungsprofilbereich "Epidemiologie und Pflegeforschung"
Fokus
- Medikamentöse Strategien zur Prävention und Therapie des kardiogenen Schocks und des erniedrigten Herzzeitvolumens im Zusammenhang mit Herzoperationen, akutem Myokardinfarkt oder akuter dekompensierter Herzinsuffizienz
Ziel
- Vorbereitung, Aufrechterhaltung und Förderung des Zugangs zu systematischen Überprüfungen der Wirkung von medikamentösen Maßnahmen zur Vorbeugung und Behandlung von akuten Zuständen erniedrigter Herzleistung
- Erhöhung der Relevanz von Forschungsergebnissen für Angehörige der Gesundheitsberufe, politische Entscheidungsträger und die breite Öffentlichkeit
Fördermittelgeber
- Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Bewältigung der Herausforderungen bei der intensivmedizinischen Behandlung geriatrischer Patienten
Einordnung
- Klinischer Schwerpunkt „Medizin des Alterns“
Fokus
- Betrachtung geriatrischer Intensivpatienten vor, während und nach ihrem Aufenthalt
Ziel
- Erhebung umfassender biopsychosozialer Langzeitdaten geriatrischer Patienten, die auf der Intensivstation aufgenommen werden
- Entwicklung von Prognosemodellen unter Einbeziehung biopsychologischer Daten
- Entwicklung patientenzentrierter klinischer Pfade
- Evaluierung der Rolle von Seneszenz und Gebrechlichkeit bei geriatrischen Intensivpatienten
Fördermittelgeber
- Wilhelm-Roux-Programm
Ansprechpartner
apl. Prof. Dr. rer. nat habil. Julia Schumann
Leiterin Forschungslabor
Annett Christel
zertifizierte Qualitäts- und Risikomanagerin Projektmanagment
