Hintergrund: Traumatische Rückenmarksschädigungen (TSCI) sind schwerwiegende Verletzungen, welche zum Verlust aller sensiblen und motorischen Funktionen unterhalb des Verletzungsniveaus führen können. Durch primäre und sekundäre Mechanismen wird das betroffene neuronale Gewebe massivem oxidativen Stress ausgesetzt. Die Spurenelemente Selen (Se) und Kupfer (Cu) sind von zentraler Bedeutung für die antioxidative Abwehr. Methodik: Von 2011 bis 2018 wurden in einer prospektiven Beobachtungsstudie des Querschnittzentrums Ludwigshafen von 144 Patient*innen nach TSCI klinische Daten und Blutproben zusammengetragen. Anhand der ASIA Impairment Scale (AIS) erfolgten dabei die Quantifizierung und Schweregradeinteilung (AIS A-D) der resultierenden neurologischen Defizite. Als Remission wurde eine Verbesserung des AIS Scores innerhalb von 3 Monaten definiert und die Patient*innen dementsprechend in eine Remissionsgruppe G1 und eine Nicht-Remissionsgruppe G0 eingeteilt. Als Kontrollgruppe dienten 10 Individuen mit isolierten Wirbelfrakturen ohne neurologische Defizite. Am Institut für Experimentelle Endokrinologie der Charité Universitätsmedizin Berlin erfolgten die Analysen der Spurenelemente mittels Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalysen (TXRF), der Selenoprotein P (SELENOP) und Ceruloplasmin (CP) Konzentrationen mittels ELISA und des Selen-bindenden-Protein 1 (SELENBP1) durch einen Immuno-lumineszenz Assay. Zusätzlich erfolgte die Detektion eines Zytokinprofils am Universitätsklinikum Heidelberg via Multiplex-Immunoassay Verfahren. Ergebnisse: Innerhalb der ersten 24 Stunden (h) fielen die Se-Konzentrationen in der Remissionsgruppe G1 von 71,9 μg/L auf 48,3 μg/L ab, während sie in der Nicht- Remissionsgruppe G0 nahezu stabil blieben (58,5 μg/L vs. 60,6 μg/L) (ΔG1 vs. ΔG0 p = 0,044). Die SELENOP Konzentrationen sanken in G1 nach 12 h (p < 0,05) signifikant ab, während die Unterschiede in G0 marginal ausfielen (p > 0,05). Die Dynamiken der Cu-Konzentrationen divergierten nach 12 h (p < 0,001) und nach 24 h (p = 0,023). Die Analysen der CP-Konzentrationen ergaben keine Gruppenunterschiede. Die SELENBP1 Analysen zeigten sowohl im Hinblick auf das klinische Outcome (G0 vs. G1, p = 0,019) als auch in Abhängigkeit vom Ausmaß der neurologischen Beeinträchtigungen (AIS A vs. AIS B-D, p = 0.011) signifikante Unterschiede auf. Anhand binärer logistischer Regressionsanalysen wurden Vorhersagemodelle für das Remissionspotenzial ermittelt, deren Genauigkeit in Abhängigkeit der ausgewählten Parameter variiert: 90,0 % (67,4 – 100,0 %) für Se + SELENOP; 87,7 % (75,1 – 100,0 %) für Se + Cu + CP. Schlussfolgerung: Frühe Konzentrationsänderungen der Spurenelementparameter liefern diagnostische Einsichten in die Verletzungsschwere und das individuelle Remissionspotential der Patient*innen nach TSCI. Peripher reduzierte Dynamiken könnten eine für die Regenerationsprozesse vorteilhafte Umverteilung der Spurenelemente zum Ort des Verletzungsgeschehens aufzeigen.
Background: Traumatic spinal cord injuries (TSCI) can lead to loss of all sensory and motor functions below the injury level. Due to primary and secondary pathophysiological mechanisms, the affected neuronal tissue is exposed to massive oxidative stress. The trace elements selenium (Se) and copper (Cu) are crucial for antioxidant defence. Methods: From 2011 to 2018, in a prospective observational study of the Paraplegic Centre Ludwigshafen, blood samples and clinical data were collected from 144 patients after TSCI. The ASIA Impairment Scale (AIS) was used to grade the accompanying neurological deficits into severity levels (AIS A-D). An improvement of the AIS within three months was defined as remission and patients accordingly divided into a remission group G1 or a non-remission group G0. Ten individuals with isolated vertebral fractures without neurological deficits served as control. Trace elements were detected by total reflection X-ray fluorescence analysis (TXRF), Selenoprotein P (SELENOP) and Ceruloplasmin (CP) by ELISA and selenium-binding-protein 1 (SELENBP1) by immunoluminescence assay at the Institute for Experimental Endocrinology, Charité Universitätsmedizin Berlin. In addition, a cytokine profile was detected at Heidelberg University Hospital via multiplex immunoassay. Results: Within the first 24 hours, Se concentrations in the remission group G1 decreased from 71,9 µg/L to 48,3 µg/L, while they remained almost stable in the non remission group G0 (58,5 µg/L vs. 60,6 µg/L) (ΔG1 vs. ΔG0 p = 0.044). These significantly divergent dynamics were also apparent Cu- analyses, after 12 hours (G1 vs. G0 p < 0.001) and after 24 hours (G1 vs. G0 p = 0.023). SELENOP concentrations decreased significantly in G1 after 12 hours (p < 0.05), whereas the differences in G0 appeared marginal (p > 0.05). The CP analyses showed no group differences. SELENBP1 analyses revealed significant differences both in terms of clinical outcome (G0 vs. G1, p = 0.019) and relation to the extent of neurological impairments (AIS A vs. AIS B-D, p = 0.011). Binary logistic regression analyses were used to determine prediction models for the remission potential. The accuracy varies depending on the selected parameters: 90.0 % (67.4 % – 100.0 %) for Se + SELENOP, 87.7 % (75.1 % – 100.0 %) for Se + Cu parameters. Conclusion: Early concentration changes of trace element parameters provide insights into the injury severity and the individual remission potential of patients after TSCI. Peripherally reduced dynamics may indicate a beneficial redistribution of trace elements to the site of injury for regeneration processes.
