paper place Archiv 3. Quartal

Veränderte Thrombozyten unter ECMO erhöhen Sterberisiko - Neue Ansätze zur Blutungsprävention

Für Patientinnen und Patienten mit akutem Lungenversagen, kurz ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome), kann die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) die letzte Therapiemöglichkeit und damit lebensrettend sein.

Bild ECMO: Die Thrombozyten wurden mittels spezieller hochauflösender Mikroskopieverfahren (Konfokale Mikroskopie, Whole-Mount Transmissionselektronenmikroskopie) dargestellt. Die Daten zeigen, dass es unter ECMO-Therapie zu einem Verlust der δ-Granula (dargestellt in cyan in Abbildung A) und roter Pfeil, Abbildung B) kommt. © AG Schulze / Institut für Experimentelle Biomedizin / UKW

Das intensivmedizinische Verfahren, bei dem zuvor entnommenes Blut mit Sauerstoff angereichert und wieder zurückgeführt wird, kann jedoch zu erheblichen Veränderungen der Blutgerinnung führen und das Blutungsrisiko erhöhen. In einem translationalen Forschungsprojekt konnten die Forschenden einerseits zeigen, dass die ECMO-Therapie zu einer Entleerung zellulärer Speicher (δ-Granula) in den Blutplättchen, den so genannten Thrombozyten, führt, wodurch die Blutungszeit verlängert wird. Andererseits fanden sie Hinweise auf eine Reduktion des Glykoprotein-V-Rezeptors auf der Oberfläche der Thrombozyten, was das Sterberisiko erhöht. Diese Ergebnisse bauen auf Würzburger Vorarbeiten auf, in denen dem Glykoprotein-V-Rezeptor eine wichtige Rolle bei der Blutgerinnung und damit ein möglicher neuer Angriffspunkt zur Verhinderung von Blutungsereignissen unter ECMO-Therapie zugeschrieben werden konnte.

 

Johannes Herrmann, Lukas J. Weiss, Bastian Just, Kristina Mott, Maria Drayss, Judith Kleiss, Jonathan Riesner, Quirin Notz, Daniel Röder, Rainer Leyh, Sarah Beck, Dirk Weismann, Bernhard Nieswandt, Christopher Lotz, Patrick Meybohm, Harald Schulze. ECMO aggravates platelet GPV shedding and δ-granule deficiency in COVID-19-associated acute respiratory distress syndrome. Journal of Thrombosis and Haemostasis, ISSN 1538-7836 (2024). doi:10.1016/j.jtha.2024.05.008

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Die Studie wurde gefördert von der European Society of Intensive Care Medicine (ESICM) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des SFB 1525.

KI meets Tumorboard

Ein Team der Würzburger HNO-Klinik hat in Kooperation mit der Flensburg University of Applied Sciences das Potenzial großer KI-Sprachmodelle (LLM für Large Language Model) zur Unterstützung bei den Entscheidungen von multidisziplinären Tumorboards untersucht.

Tumorboards sind interdisziplinäre Sitzungen, in denen Fachärztinnen und Fachärzte aus verschiedenen medizinischen Bereichen wie Onkologie, Radiologie, Chirurgie und Pathologie zusammenkommen, um die beste Behandlungsstrategie für Krebspatientinnen und -patienten festzulegen. Diese Entscheidungsprozesse sind oft logistisch aufwendig und kostspielig, tragen jedoch maßgeblich zur Verbesserung der Überlebensrate von Krebspatienten bei.

LLMs wie zum Beispiel ChatGPT oder Gemini sind speziell darauf trainiert, menschliche Sprache zu verstehen, zu verarbeiten und zu generieren. LLMs basieren auf tiefen neuronalen Netzen, die durch das Training mit riesigen Mengen von Textdaten lernen, Muster in der Sprache zu erkennen. Sie sind in der Lage, menschenähnliche Antworten auf Fragen zu geben, Texte zu schreiben, zu übersetzen, Texte zu vervollständigen und viele andere Aufgaben im Zusammenhang mit Sprache zu bewältigen

Die Studie untersuchte, inwieweit verschiedene LLMs Behandlungsempfehlungen für Patientinnen und Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren abgeben können, ähnlich den Empfehlungen eines Tumorboards. Um die Leistung der Modelle zu bewerten, wurden die Ergebnisse von medizinischen Expertinnen und Experten überprüft.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Übereinstimmung der Empfehlungen mit den Entscheidungen des Tumorboards je nach Modell bis zu 86 % betrug. Einige Modelle konnten medizinisch vertretbare Entscheidungen treffen, die, selbst wenn sie von den Entscheidungen des Tumorboards abwichen, in bis zu 98 % der Fälle plausibel waren.

Die Studie legt nahe, dass die Künstliche Intelligenz zukünftig eine wertvolle Unterstützung bei der medizinischen Entscheidungsfindung bieten könnten. Das theoretische Szenario zeigt, dass dies bereits technisch möglich wäre.

 

Marc Aubreville, Jonathan Ganz, Jonas Ammeling, Emely Rosbach, Thomas Gehrke, Agmal Scherzad, Stephan Hackenberg, Miguel Goncalves. Prediction of tumor board procedural recommendations using large language models. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2024 Sep 13. doi: 10.1007/s00405-024-08947-9. Epub ahead of print. PMID: 39266750.

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Individualisierte anatomiebasierte Anpassung von CI- Audioprozessoren

Ein Team aus der HNO hat eine neue, individualisierte Anpassungsmethodik untersucht, durch die auch einseitig ertaubte Patientinnen und Patienten mit Cochlea-Implantat besser hören können.

Die farbigen Cochleae repräsentieren die akustische Frequenzverteilung im Bereich von 16-16.000 Hz und die elektrische Frequenzverteilung von 70-8500 Hz im CI-Audioprozessor. Die linke Grafik zeigt die Zuordnung des gesamten elektrischen Frequenzbereichs (in blau) von 70-8500 Hz in der standardisierten klinischen Einstellung, was zu einer erheblichen Fehlanpassung bei tiefen Frequenzen führt. Das rechte Feld zeigt die ABF-Frequenzzuweisung, wobei die untere elektrische Frequenzgrenze (in rot) in der individualisierten Programmierung nach oben verschoben wurde, um die Fehlanpassung zu verringern.

Bei der so genannten anatomiebasierten Anpassung wird nach der Cochlea-Implantation mithilfe einer verbesserten postoperativen Bildgebung und spezieller Analysesoftware die genaue Position der Elektroden im Innenohr ermittelt. Basierend auf diesen Daten wird eine individuelle Anpassung des Audioprozessors vorgenommen. 

Die Methode bietet laut Erstautorin, Privatdozentin Dr. Anja Kurz, die Chance, die Frequenz-Ort-Fehlanpassung, das heißt, die Fehlanpassung zwischen der Tonotopie der Elektrodenanordnung und der Tonotopie der Cochlea zu verringern. Die Tonotopie ermöglicht es dem Gehirn, den unterschiedlichen Frequenzen Schallwellen zuzuordnen und so komplexe Klangbilder, wie Sprache oder Musik, zu verarbeiten. Auf diese Weise konnten die Studienteilnehmenden Sprache in Störlärm besser verstehen und bewerteten ihre Klangqualität subjektiv besser. Fazit: Die anatomiebasierte Anpassung ermöglichte besseres Hören mit beiden Ohren und in lauter Umgebung. Die Untersuchungen wurden im Journal European Archives of Oto-Rhino-Laryngology publiziert. 

 

Anja Kurz, David Herrmann, Franz-Tassilo Müller-Graff, Johannes Voelker, Stephan Hackenberg, Kristen Rak. Anatomy-based fitting improves speech perception in noise for cochlear implant recipients with single-sided deafness. Eur Arch Otorhinolaryngol (2024). doi: 10.1007/s00405-024-08984-4.

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PRIMAL-Studie: Probiotika fördern die Reifung der Darmflora bei Frühgeborenen

Frühgeborene sind besonders anfällig für Störungen der Darmbesiedlung und damit möglicherweise auch für spätere Erkrankungen wie Asthma, Autoimmunerkrankungen, Stoffwechselstörungen oder Übergewicht.

Die ersten Ergebnisse der PRIMAL-Studie wurden im August 2024 in JAMA Pediatrics veröffentlicht: Bifidobakterien und Lactobazillen fördern die Reifung der Darmflora bei Frühgeborenen. Durch die Gabe der Probiotika war ihr Mikrobiom fast so gut ausgereift wie das von Kindern, die termingerecht geboren wurden. © Daniel Peter / UKW

Prof. Dr. Christoph Härtel, Direktor der Kinderklinik und Leiter der klinischen Studie PRIMAL, und sein multizentrisches Team haben jetzt in der renommiertesten pädiatrischen Fachzeitschrift JAMA Pediatrics erste Ergebnisse der Studie zur Wirksamkeit von Probiotika zur Vermeidung einer ungünstigen Darmbesiedlung bei Frühgeborenen veröffentlicht.

PRIMAL ist der Name des Konsortiums, das sich im Rahmen der Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Gesund - ein Leben lang“ im Jahr 2016 gebildet hat. Die Abkürzung steht für PRiming IMmunity At the beginning of LIFE - Prägung der Immunität am Beginn des Lebens.

Das Ergebnis der Studie: Bifidobakterien und Laktobazillen konnten die Besiedlung mit multiresistenten Bakterien in den ersten 30 Lebenstagen nicht verhindern, förderten aber die Reifung des Mikrobioms.

 

Thea Van Rossum, Annette Haiß, Rebecca L. Knoll, Janina Marißen, Daniel Podlesny, Julia Pagel, Marina Bleskina, Maren Vens, Ingmar Fortmann, Bastian Siller, Isabell Ricklefs, Jonas Klopp, Katja Hilbert, Claudius Meyer, Roman Thielemann, Sybelle Goedicke-Fritz, Martin Kuntz, Christian Wieg, Norbert Teig, Thorsten Körner, Angela Kribs, Hannes Hudalla, Markus Knuf, Anja Stein, Christian Gille, Soyhan Bagci, Frank Dohle, Hans Proquitté, Dirk M. Olbertz, Esther Schmidt, Lutz Koch, Sabine Pirr, Jan Rupp, Juliane Spiegler, Matthias V. Kopp, Wolfgang Göpel, Egbert Herting, Sofia K. Forslund, Dorothee Viemann, Michael Zemlin, Peer Bork, Stephan Gehring, Inke R. König, Philipp Henneke, Christoph Härtel. Bifidobacterium and Lactobacillus Probiotics and Gut Dysbiosis in Preterm Infants: The PRIMAL Randomized Clinical Trial. JAMA Pediatr. Published online August 05, 2024. doi:10.1001/jamapediatrics.2024.2626.

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Zentrale Mechanismen hinter antibiotikaresistenter Lyme-Arthritis (ARLA)

Dr. Johannes Dirks und PD Dr. Henner Morbach von der Pädiatrischen Entzündungsmedizin zeigen im renommierten Journal of Clinical Investigation, wie bestimmte Zellen unseres Immunsystems zuerst die durch einen Zeckenstich ausgelöste Borrelien-Infektion bekämpfen und dann bei manchen Menschen eine Fehlreaktion auslösen, die zu einer chronischen Gelenkentzündung führt, welche als antibiotikaresistente Lyme-Arthritis (ALRA) bezeichnet wird.

Die Immunfluoreszenzanalyse (MACSimaTM Imaging Platform) der Synovia eines Patienten mit Antibiotika-refraktärer Lyme-Arthritis zeigt Aggregate von B- und aktivierten T-Helfer Zellen (links). Durch Einzelzell-RNA Sequenzierung und Hochdurchsatzsequenzierung des T-Zell Rezeptors der synovialen T-Helfer Zellen konnte ein krankheitsspezifisches T-Zell Rezeptor Motiv identifiziert und mit der Funktion dieser Zellen in Zusammenhang gebracht werden. © J Clin Invest DOI: 10.1172/JCI179391
Wie es nach einer Borrelien-Infektion, die durch einen Zeckenstich ausgelöst wird, zu einer chronischen Gelenkentzündung kommt, der sogenannten Antibiotika-refraktären Lyme-Arthritis, kurz ARLA. © Collage / UKW
Dr. Johannes Dirks (links) und PD Dr. Henner Morbach von der Pädiatrischen Entzündungsmedizin des Uniklinikums Würzburg (UKW) bieten mit ihrer neuen Studie einen Fahrplan, der erklärt, wie T-Zell-Reaktionen, die zur Kontrolle einer Infektion notwendig sind, trotz Antibiotikatherapie eine nachteilige T-Zell-Reaktion auslösen können, was zu einer postinfektiösen, entzündlichen Arthritis führt. © Collage / UKW

Dieses Wissen hilft nicht nur bei der Diagnose und Behandlung von ARLA, sondern liefert auch Hinweise darauf, wie Infektionen und das Immunsystem bei anderen Krankheiten wie der rheumatoiden Arthritis zusammenwirken.

Das Team entdeckte in den Gelenken von ARLA-Patientinnen und -Patienten aus Deutschland eine besondere Art der Immunantwort, die durch T-Zell-Rezeptoren (TCR) gesteuert wird. Durch bioinformatische Analysen identifizierten die Forschenden ein charakteristisches Muster in den TCR, das ARLA-Patienten von anderen rheumatischen Erkrankungen unterscheidet, das sogenannte TCR-β-Motiv. Die Struktur in der β-Kette des TCR wird von T-Zellen genutzt, um fremde oder veränderte körpereigene Moleküle zu erkennen. Interessanterweise korrelieren die TCR-β-Motive bei den ARLA-Patienten in Deutschland mit spezifischen genetischen Markern, HLA-DRB1*11 oder HLA-DRB1*13. Diese so genannten Allelen unterscheiden sich jedoch von den Varianten nordamerikanischer Patientinnen und Patienten. 

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Studie ist die Entdeckung, dass die TCR-gesteuerte Immunantwort zu einer starken Vermehrung von T-peripheren Helferzellen (Tph-Zellen) führt. Tph-Zellen senden entzündungsfördernde Signale aus und scheinen die chronische Entzündung in den Gelenken aufrechtzuerhalten. 

Die Bedeutung der Arbeit wird durch einen begleitenden Kommentar des Entdeckers der Lyme-Arthritis, Dr. Allen Steere von der Harvard Medical School in Boston, unterstrichen.

 

Johannes Dirks, Jonas Fischer, Julia Klaussner, Christine Hofmann, Annette Holl-Wieden, Viktoria Buck, Christian Klemann, Hermann J. Girschick, Ignazio Caruana, Florian Erhard, Henner Morbach. Disease-specific T cell receptors maintain pathogenic T helper cell responses in postinfectious Lyme arthritis. J Clin Invest. 2024;134(17):e179391. doi: 10.1172/JCI179391.

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Verträglichkeit der COVID-19-Impfung bei Menschen mit rheumatoider Arthritis

Die Medizinische Klinik II und die Immunologie der Kinderklinik haben gemeinsam die Verträglichkeit von Covid-19-Impfungen bei Patientinnen und Patienten mit Rheumatoider Arthritis (RA) im Vergleich zu einer Kontrollgruppe anhand von Patientenberichten (PROs für patient-related outcomes) untersucht.

Allgemeine Verträglichkeit (x-Achse) nach Vorbehalten (y-Achse, vorhandene Vorbehalte vs. nicht vorhandene), nach Patientengruppe (RA-Patienten vs. Kontrollen) und nach Impfzeitpunkt (1. vs. 2. Impfung). Die allgemeine Verträglichkeit wird durch eine sechsstufige Likert-Skala dargestellt (niedrigere Werte = bessere Verträglichkeit). Die Abbildung zeigt die entsprechenden Daten mit gestapelten Balkendiagrammen für jede berücksichtigte Untergruppe. Die horizontale Länge jedes Segments visualisiert den Prozentsatz, der der angegebenen Antwortkategorie zugeordnet ist. Die gleichzeitige Berücksichtigung der genannten Faktoren in einer ordinalen Regressionsanalyse zeigte eine signifikant bessere Verträglichkeit bei Patienten ohne Vorbehalte.

Es ist die erste Studie zur Verträglichkeit bei RA-Patienten. Die Verträglichkeit wurde auf einer Skala von 1 bis 6 bewertet (1 = sehr gut vertragen, 6 = schlecht vertragen). Untersucht wurden Unterschiede zwischen Patientinnen und Patienten mit und ohne Vorbehalt gegenüber der Impfung sowie zwischen der ersten und der zweiten Impfung. Sechs Wochen nach der zweiten Impfung zeigte sich in beiden Gruppen eine sehr gute Verträglichkeit (1,71 für die erste und 1,72 für die zweite Impfung). Vorbehalte gegen die Impfung waren selten, gingen aber mit einer schlechteren Verträglichkeit nach PROs und einer geringeren Weiterempfehlungsrate einher. Das bedeutet, dass Personen ohne Vorbehalte die Impfung signifikant besser vertrugen. Insgesamt stellt die Arbeit einen wichtigen Beitrag für die Versorgung impfpräventabler Erkrankungen in dieser speziellen Patientengruppe dar, also von Krankheiten, die durch Impfungen vermeidbar wären. 

 

Martin Feuchtenberger, Magdolna Szilvia Kovacs, Anna Eder, Axel Nigg, Giovanni Almanzar, Martina Prelog, Arne Schäfer. Real-world data on tolerability of COVID-19 vaccination in patients with rheumatoid arthritis based on patient-reported outcomes, Rheumatology Advances in Practice, Volume 8, Issue 4, 2024, rkae111. doi: 10.1093/rap/rkae111.

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Studienprotokoll der MIAI-Geburtskohorte

MIAI steht für Maturation of Immunity Against Influenza - die Entwicklung des Immunsystems gegen Virusinfektionen der Atemwege.

Studienärztin Dr. Janina Marißen untersucht Fabian vier Wochen nach seiner Geburt in der MIAI-Studienambulanz der Kinderklinik. Sie hört Herz und Lunge ab, überprüft den Muskeltonus und sammelt biologische Proben wie zum Beispiel Hautabstriche. © Kirstin Linkamp / UKW

Virale Atemwegsinfektionen sind nach wie vor weltweit ein großes Problem und verursachen zahlreiche Erkrankungen und Todesfälle. 

Mit den in der MIAI-Geburtskohorte gesammelten Daten, Untersuchungsergebnissen und Bioproben will das Studienteam um Prof. Dr. Dorothee Viemann verstehen, wie Babys im ersten Lebensjahr lernen, sich gegen Viren wie Influenza, RSV oder SARS-CoV-2 zu verteidigen und warum manche Kinder anfälliger für schwere Virusinfektionen sind als andere. Die Pläne und das Design der MIAI-Studie sowie die Charakteristika der ersten 171 MIAI-Babys hat das Team vom Lehrstuhl Translationale Pädiatrie in der Fachzeitschrift Frontiers in Immunology veröffentlicht. Besonders hervorzuheben sei die Akzeptanz des Studiendesigns. Nur 9 Prozent haben abgebrochen, dazu zählen auch Familien, die aus Würzburg weggezogen sind. Generell sind die Eltern sehr engagiert, kommen gerne in die Studienambulanz, jetzt auch schon mit den ersten Geschwisterkindern. Das spricht für die Studie und das Studienteam. 

Inzwischen hat die MIAI-Studienambulanz schon mehr als zweihundert Babys in ihre Geburtskohorte aufgenommen. Damit wurde ein wichtiger Meilenstein erreicht, um schon einige der Fragestellungen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes anzugehen.

 

Carina R. Hartmann, Robin Khan, Jennifer Schöning, Maximilian Richter, Maike Willers, Sabine Pirr, Julia Heckmann, Johannes Dirks, Henner Morbach, Monika Konrad, Elena Fries, Magdalene Winkler, Johanna Büchel, Silvia Seidenspinner, Jonas Fischer, Claudia Vollmuth, Martin Meinhardt, Janina Marissen, Mirco Schmolke, Sibylle Haid, Thomas Pietschmann, Simona Backes, Lars Dölken, Ulrike Löber, Thomas Keil, Peter U. Heuschmann, Achim Wöckel, Sagar, Thomas Ulas, Sofia K. Forslund-Startceva, Christoph Härtel, Dorothee Viemann. A clinical protocol for a German birth cohort study of the Maturation of Immunity Against respiratory viral Infections (MIAI). Frontiers in Immunology, Volume 15 - 2024. doi: 10.3389/fimmu.2024.1443665.

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