Immune modulation mimics damage control orthopaedics' upregulation of anti-inflammatory miRNA-21/23a/27a and miRNA-30b in the lung after polytrauma in pigs.

Freiin von Münchhausen, Nikola Belinda Stella Dora Marie; Apel, Christian; Balmayor, Elizabeth Rosado

doi:HT031597822

Immune modulation mimics damage control orthopaedics' upregulation of anti-inflammatory miRNA-21/23a/27a and miRNA-30b in the lung after polytrauma in pigs.

Freiin von Münchhausen, Nikola Belinda Stella Dora Marie^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nikola Belinda Stella Dora Marie Freiin von Münchhausen

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Balmayor, Elizabeth Rosado (Thesis advisor)^RWTH* ; Apel, Christian (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-09-21

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-08824
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1041706/files/1041706.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehrstuhl für Orthopädie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie (931510)

Projekte

DFG project G:(GEPRIS)429837092 - Differenzierte Chirurgische und Immunologische Kontrolle nach Polytrauma im Langzeit Großtiermodell (429837092) (429837092)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
ARDS (frei) ; MicroRNAs (frei) ; complement inhibition (frei) ; damage control orthopaedics (frei) ; early total care (frei) ; multiple trauma (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Zweck: Stumpfe Thoraxtraumata treten häufig bei polytraumatisierten Patienten auf und führen oft zu respiratorischer Insuffizienz. Neben der durch das Trauma ausgelösten systemischen Entzündung können auch nachfolgende chirurgische Eingriffe die Lungenfunktion weiter beeinträchtigen. Eine Modulation der posttraumatischen Immunreaktion könnte daher therapeutisches Potenzial bieten. Mikro-RNAs (miRNAs) beeinflussen Entzündungs- und Regenerationsprozesse nach Trauma und könnten als Modulatoren dienen. Ziel dieser Studie war die Untersuchung miRNA-Expressionsprofile, die mit Lungenpathologien assoziiert sind, in einem Schweine-Polytrauma-Modell mit unterschiedlichen chirurgischen und medikamentösen Behandlungsansätzen. Methoden: Das Modell umfasste ein stumpfes Thoraxtrauma, bilaterale Femurfrakturen, Leberruptur und hämorrhagischen Schock. Es wurden vier Gruppen untersucht: Kontrollgruppe, Early Total Care (ETC, n=8), Damage Control Orthopaedics (DCO, n=8) sowie ETC mit pharmakologischer kombinierter C5/CD14-Hemmung (n=4). Nach 72 Stunden intensivmedizinischer Betreuung erfolgte die Entnahme von Lungenproben. MiRNA Expression wurde mittels qPCR analysiert, ergänzt durch PAS-Färbung und In-situ-Hybridisierung. Ergebnisse: DCO führte im Vergleich zu ETC zu einer geringeren Expression entzündlicher und fibrotischer miRNAs, was sich in besser erhaltenen Alveolen, geringerer Septumdicke und reduzierter Zellinfiltration widerspiegelte. Die zusätzliche C5/CD14-Hemmung bei ETC senkte die Expression dieser miRNAs weiter und minderte die histopathologischen Lungenschäden signifikant. Schlussfolgerung: Die kombinierte C5/CD14-Hemmung reduziert posttraumatische histopathologische Veränderungen und die Expression entzündlicher sowie fibrotischer miRNAs im Vergleich zu DCO- und ETC Behandlung.

Purpose: Blunt chest trauma is common in polytraumatised patients and often leads to respiratory distress. Moreover, the systemic inflammation resulting from the trauma itself, along with subsequent surgical interventions, further contributes to pulmonary dysfunction. Therefore, modulating post-traumatic immune responses may offer potential benefits. MicroRNAs may influence the activation and progression of regenerative responses following polytrauma and could serve as potential modulators. This study investigates the expression of a selection of miRNAs with known involvement in pulmonary pathologies relevant for the post-trauma setting, in a porcine polytrauma model comparing two surgical treatment groups and one treatment group that additionally received a drug-based treatment based on combined inhibition of complement component C5 and the Toll-like co-receptor CD14.Methods: The porcine polytrauma model consisted of blunt chest trauma, bilateral femur fractures, liver laceration, and haemorrhagic shock. Four groups were defined: sham, early total care (ETC: n = 8), damage control orthopaedics (DCO: n = 8), ETC with C5/CD14 inhibition (n = 4). Animals were monitored and guideline-treated in an ICU setting for 72 h. After sacrifice, lung samples were taken from the left lobe. MiRNAs were analysed by qPCR. Furthermore, Periodic Acid Schiff staining and in situ hybridisation were performed. Results: MiRNAs associated with lung function, inflammation, and fibrosis were analysed. Compared to ETC, DCO resulted in less inflammatory and fibrotic miRNA expression, consistent with histological findings showing more preserved alveoli, less septal thickening, and fewer inflammatory cell infiltrations. The addition of C5/CD14 inhibitors to ETC further reduced the expression of inflammatory and fibrotic microRNAs compared to both DCO and ETC and revealed a significant reduction in histopathological changes in the lung tissue. Conclusion: This study indicates that combined inhibition of C5 and CD14 effectively reduces posttraumatic histopathological changes in lung tissue associated with less inflammatory and fibrotic miRNA expression, compared to both the DCO and ETC groups.

OpenAccess:
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