C.-E. Heyde

Trauma induces apoptosis in human thoracolumbar intervertebral discs

BackgroundVertebral fractures resulting from high energy trauma often comprise the risk of posttraumatic degenerative changes in the affected intervertebral discs (IVD). Particularly in conservatively treated patients, or in cases after implant removal of an exclusively posterior stabilization, consecutive disc degeneration and the associated functional losing of the spinal segment clearly represent detrimental treatment results. In this regard, apoptosis of IVD cells has been suggested to be involved in the critical changes of the extracellular matrix.MethodsTo investigate whether fractures of the vertebrae induce apoptosis in the affected IVD, disc tissue from patients (n = 17) undergoing open reduction and internal fixation of thoracolumbar spine fractures were analysed in regards to caspase activity, apoptosis-receptor expression levels and gene expression of apoptosis-regulating proteins such as Bax and Bcl-2. Healthy IVD tissue (n = 3) obtained from patients undergoing surgical resection of adjacent vertebrae were used as control samples.ResultsIn contrast to healthy control IVD tissues, samples from traumatic thoracolumbar IVD showed positive TUNEL staining and a significant increase of caspase-3/7 activity. Interestingly, analyses of the initiator caspase-8 and -9 revealed significantly increased activation levels compared to control values, suggesting the coexistent activation of both the extrinsic (receptor-mediated) and intrinsic (mitochondria-mediated) apoptosis pathway. Accordingly, expression levels of the Fas receptor (FasR) mRNA were significantly increased. Although the TNF receptor I (TNFR I) was only slightly upregulated, corresponding TNFα from trauma IVD presented significantly increased mRNA expression values. Furthermore, traumatic IVD cells demonstrated significantly reduced expression of the mitochondria-bound anti-apoptotic Bcl-2, thereby maintaining baseline transcriptional levels of the pro-apoptotic Bax protein when compared to control IVD cells.ConclusionOur data suggest that thoracolumbar fractures induce early caspase-dependent apoptosis in IVD cells of the affected intervertebral disc, in part, by downregulation of the anti-apoptotic protein Bcl-2 (intrinsic apoptosis pathway), as well as signalling via the death receptor complex (TNFR I and FasR).

Apoptosis of human intervertebral discs after trauma compares to degenerated discs involving both receptor-mediated and mitochondrial-dependent pathways

Post‐traumatic disc degeneration with consecutive loss of reduction and kyphosis remains a debatable issue within both the operative and nonoperative treatment regimen of thoracolumbar spine fractures. Intervertebral disc (IVD) cell apoptosis has been suggested to play a vital role in promoting the degeneration process. To evaluate and compare apoptosis‐regulating signaling mechanisms, IVDs were obtained from patients with thoracolumbar spine fractures (n = 21), patients suffering from symptomatic IVD degeneration (n = 6), and from patients undergoing surgical resection of a primary vertebral tumor (n = 3 used as control samples). All tissues were prospectively analyzed in regards to caspase‐3/7, ‐8, and ‐9 activity, apoptosis‐receptor expression levels, and gene expression of the mitochondria‐bound apoptosis‐regulating proteins Bax and Bcl‐2. Morphologic changes characteristic for apoptotic cell death were confirmed by H&E staining. Statistical significance was designated at p < 0.05 using the Students t‐test. Both traumatic and degenerative IVD demonstrated a significant increase of caspase‐3/7 activity with evident apoptosis. Although caspase‐3/7 activation was significantly greater in degenerated discs, both showed equally significant activation of the initiator caspases 8 and 9. Traumatic IVD alone demonstrated a significant increase of the Fas receptor (FasR), whereas the TNF receptor I (TNFR I) was equally up‐regulated in both morbid IVD groups. Only traumatic IVD showed distinct changes in up‐regulated TNF expression, in addition to significantly down‐regulated antiapoptotic Bcl‐2 protein. Our results suggest that post‐traumatic disc changes may be promoted and amplified by both the intrinsic mitochondria‐mediated and extrinsic receptor‐mediated apoptosis signaling pathways, which could be, in part, one possible explanation for developing subsequent disc degeneration.

[Current concepts of polytrauma management: from ATLS to "damage control"].

ZusammenfassungIn den letzten Jahren hat die Implementierung standardisierter Protokolle für das Management polytraumatisierter Patienten zu einer signifikanten Verbesserung der Traumaversorgung und zu einer Reduktion der posttraumatischen Sterblichkeit geführt. Das Advanced-Trauma-Life-Support- (ATLS-)Protokoll des American College of Surgeons wurde seit den 1990er Jahren in den meisten europäischen Ländern als „golden standard“ für die Akutversorgung schwerverletzter Patienten etabliert. Zu den weiterführenden Konzepten — über das ATLS-Programm hinaus — gehört der „Definitive-Surgical-Trauma-Care“- (DSTC)Kurs sowie das Konzept der „Damage control“ (Schadensbegrenzung) für schwerstverletzte Patienten mit akut lebensbedrohlichem Gesamtverletzungsmuster. Diese Phasen-orientierten diagnostischen und therapeutischen Strategien respektieren den Polytraumapatienten im gesamten Ausmaß der erlittenen Verletzungen und stehen in scharfem Kontrast zur klassischen Modalität der primären definitiven chirurgischen Versorgung (sog. „early total care“). Das „Damage control“-Konzept berücksichtigt hierbei die systemischen inflammatorischen und metabolischen Reaktionen des verletzten Organismus und ist auf das einzige primäre Ziel des Überlebens schwerstverletzter Patienten abgerichtet. Die vorliegende Arbeit soll eine Übersicht der aktuellen Konzepte des Polytraumamanagements anbieten, mit einem Fokus auf die Standardkonzepte von ATLS und „Damage control“.AbstractIn recent years, the implementation of standardized protocols for polytrauma management has led to a significant improvement in trauma care as well as to a decrease in post-traumatic morbidity and mortality. As such, the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS) protocol of the American College of Surgeons for the acute management of severely injured patients has been established as a gold standard in most European countries since the 1990s. Continuative concepts to the ATLS program include the “Definitive Surgical Trauma Care” (DSTC) algorithm and the concept of “damage control” surgery for polytraumatized patients with immediate life-threatening injuries. These phase-oriented therapeutic strategies appraise the injured patient of the whole extent of the sustained injuries and are in sharp contrast to previous modalities of “early total care” which advocate immediate definitive surgical intervention. The approach of “damage control” surgery takes into account the influence of systemic post-traumatic inflammatory and metabolic reactions of the organism and is aimed at reducing both the primary and the secondary, delayed, mortality in severely injured patients. The present paper provides an overview of the current state of management algorithms for polytrauma patients, with a focus on the standard concepts of ATLS and “damage control”.

Aktuelle Konzepte des Polytraumamanagements: Von ATLS zu „Damage Control“

ZusammenfassungIn den letzten Jahren hat die Implementierung standardisierter Protokolle für das Management polytraumatisierter Patienten zu einer signifikanten Verbesserung der Traumaversorgung und zu einer Reduktion der posttraumatischen Sterblichkeit geführt. Das Advanced-Trauma-Life-Support- (ATLS-)Protokoll des American College of Surgeons wurde seit den 1990er Jahren in den meisten europäischen Ländern als „golden standard“ für die Akutversorgung schwerverletzter Patienten etabliert. Zu den weiterführenden Konzepten — über das ATLS-Programm hinaus — gehört der „Definitive-Surgical-Trauma-Care“- (DSTC)Kurs sowie das Konzept der „Damage control“ (Schadensbegrenzung) für schwerstverletzte Patienten mit akut lebensbedrohlichem Gesamtverletzungsmuster. Diese Phasen-orientierten diagnostischen und therapeutischen Strategien respektieren den Polytraumapatienten im gesamten Ausmaß der erlittenen Verletzungen und stehen in scharfem Kontrast zur klassischen Modalität der primären definitiven chirurgischen Versorgung (sog. „early total care“). Das „Damage control“-Konzept berücksichtigt hierbei die systemischen inflammatorischen und metabolischen Reaktionen des verletzten Organismus und ist auf das einzige primäre Ziel des Überlebens schwerstverletzter Patienten abgerichtet. Die vorliegende Arbeit soll eine Übersicht der aktuellen Konzepte des Polytraumamanagements anbieten, mit einem Fokus auf die Standardkonzepte von ATLS und „Damage control“.AbstractIn recent years, the implementation of standardized protocols for polytrauma management has led to a significant improvement in trauma care as well as to a decrease in post-traumatic morbidity and mortality. As such, the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS) protocol of the American College of Surgeons for the acute management of severely injured patients has been established as a gold standard in most European countries since the 1990s. Continuative concepts to the ATLS program include the “Definitive Surgical Trauma Care” (DSTC) algorithm and the concept of “damage control” surgery for polytraumatized patients with immediate life-threatening injuries. These phase-oriented therapeutic strategies appraise the injured patient of the whole extent of the sustained injuries and are in sharp contrast to previous modalities of “early total care” which advocate immediate definitive surgical intervention. The approach of “damage control” surgery takes into account the influence of systemic post-traumatic inflammatory and metabolic reactions of the organism and is aimed at reducing both the primary and the secondary, delayed, mortality in severely injured patients. The present paper provides an overview of the current state of management algorithms for polytrauma patients, with a focus on the standard concepts of ATLS and “damage control”.

Management of spine injuries in polytraumatized patients

ZusammenfassungDie Wirbelsäulenverletzung im Rahmen eines Polytraumas stellt eine besondere fachliche Herausforderung hinsichtlich der Diagnostik und der Einordnung sowohl ins therapeutische Gesamtkonzept als auch betreffend der Versorgungsschritte an der verletzten Wirbelsäule dar. Die 1. Phase der Diagnostik und Therapie folgt den Empfehlungen des ATLS®-Protokolls unter Beachtung einer potentiell vorliegenden Wirbelsäulenverletzung. Für die Weiterbehandlung wurde das Konzept des „damage control“ auf die verletzte Wirbelsäule im Rahmen des heute etablierten Algorithmus der Versorgung des polytraumatisierten Patienten in definierten Phasen angepasst. Diese etablierten Kriterien hinsichtlich des Zeitpunktes und der Art der operativen Versorgung von Wirbelsäulenverletzungen bei polytraumatisierten Patienten sollen nachfolgend vorgestellt und diskutiert werden.AbstractThe management of spine injuries in polytraumatized patients remains a great challenge for the diagnostic procedures and institution of appropriate treatment by integrating spinal trauma treatment into the whole treatment concept as well as following the treatment steps for the injured spine itself. The established concept of “damage control” and criteria regarding the optimal time and manner for operative treatment of the injured spine in the polytrauma setting is presented and discussed.

Die Versorgung von Wirbelsäulenverletzungen beim Polytrauma

ZusammenfassungDie Wirbelsäulenverletzung im Rahmen eines Polytraumas stellt eine besondere fachliche Herausforderung hinsichtlich der Diagnostik und der Einordnung sowohl ins therapeutische Gesamtkonzept als auch betreffend der Versorgungsschritte an der verletzten Wirbelsäule dar. Die 1. Phase der Diagnostik und Therapie folgt den Empfehlungen des ATLS®-Protokolls unter Beachtung einer potentiell vorliegenden Wirbelsäulenverletzung. Für die Weiterbehandlung wurde das Konzept des „damage control“ auf die verletzte Wirbelsäule im Rahmen des heute etablierten Algorithmus der Versorgung des polytraumatisierten Patienten in definierten Phasen angepasst. Diese etablierten Kriterien hinsichtlich des Zeitpunktes und der Art der operativen Versorgung von Wirbelsäulenverletzungen bei polytraumatisierten Patienten sollen nachfolgend vorgestellt und diskutiert werden.AbstractThe management of spine injuries in polytraumatized patients remains a great challenge for the diagnostic procedures and institution of appropriate treatment by integrating spinal trauma treatment into the whole treatment concept as well as following the treatment steps for the injured spine itself. The established concept of “damage control” and criteria regarding the optimal time and manner for operative treatment of the injured spine in the polytrauma setting is presented and discussed.

Pitfalls and complications in the treatment of cervical spine fractures in patients with ankylosing spondylitis

Patients with ankylosing spondylitis are at significant risk for sustaining cervical spine injuries following trauma predisposed by kyphosis, stiffness and osteoporotic bone quality of the spine. The risk of sustaining neurological deficits in this patient population is higher than average. The present review article provides an outline on the specific injury patterns in the cervical spine, diagnostic algorithms and specific treatment modalities dictated by the underlying disease in patients with ankylosing spondylitis. An emphasis is placed on the risks and complication patterns in the treatment of these rare, but challenging injuries.

Injuries to the craniocervical junction

ZusammenfassungDie Verletzungen der oberen Halswirbelsäule (HWS) von C0–C2 spielen bei der operativen Behandlung der Traumafolgen der gesamten HWS eine besondere Rolle. Obgleich die Zahl derartiger Versorgungen in den letzten Jahren zugenommen hat, liegen klare Behandlungsempfehlungen für die meisten Verletzungsformen nicht vor. Da das Spektrum der in Frage kommenden Verletzungen breit und die Zahl der Behandlungsalternativen entsprechend groß ist, wird für diese Übersichtsarbeit besonders auf folgende Verletzungen eingegangen: C0-Fakturen [Frakturen der Hinterhauptkondylen (OKF)], atlantookzipitale Dislokationen (AOD), Atlasfrakturen, atlantoaxiale Instabilitäten (AAD) und Axisfrakturen.Es werden besondere Aspekte des Unfallmechanismus, der klinischen Symptomatik, sowie diagnostische Abläufe und Behandlungsoptionen erläutert. Hierbei wird besonders auf die Darstellung alternativer Behandlungsmethoden im Literaturvergleich Wert gelegt. Eine zusammenfassende Tabelle am Ende eines jeden Kapitels erleichtert die schnelle Orientierung.AbstractInjuries to the upper cervical spine (C0–C2) play a major role in surgical treatment of traumatic sequelae in the entire cervical spine. Even though the number of such operations has increased in recent years, there are no clear treatment recommendations for most types of cervical spine injuries. In view of the wide range of injury types and the correspondingly large number of treatment options, this review focuses mainly on the following types of injuries: C0 fractures, occipital condyle fractures (OCF), atlanto-occipital dislocation (AOD), atlas fractures, atlantoaxial dislocation (AAD), and axis fractures.Important aspects of the mechanisms of injury, clinical signs and symptoms, diagnostic procedures, and treatment options are discussed. Special emphasis is placed on comparatively reviewing the different treatment options discussed in the literature. A summary in table form is presented at the end of each chapter for quick reference.

Verletzungen des kraniozervikalen Übergangs

ZusammenfassungDie Verletzungen der oberen Halswirbelsäule (HWS) von C0–C2 spielen bei der operativen Behandlung der Traumafolgen der gesamten HWS eine besondere Rolle. Obgleich die Zahl derartiger Versorgungen in den letzten Jahren zugenommen hat, liegen klare Behandlungsempfehlungen für die meisten Verletzungsformen nicht vor. Da das Spektrum der in Frage kommenden Verletzungen breit und die Zahl der Behandlungsalternativen entsprechend groß ist, wird für diese Übersichtsarbeit besonders auf folgende Verletzungen eingegangen: C0-Fakturen [Frakturen der Hinterhauptkondylen (OKF)], atlantookzipitale Dislokationen (AOD), Atlasfrakturen, atlantoaxiale Instabilitäten (AAD) und Axisfrakturen.Es werden besondere Aspekte des Unfallmechanismus, der klinischen Symptomatik, sowie diagnostische Abläufe und Behandlungsoptionen erläutert. Hierbei wird besonders auf die Darstellung alternativer Behandlungsmethoden im Literaturvergleich Wert gelegt. Eine zusammenfassende Tabelle am Ende eines jeden Kapitels erleichtert die schnelle Orientierung.AbstractInjuries to the upper cervical spine (C0–C2) play a major role in surgical treatment of traumatic sequelae in the entire cervical spine. Even though the number of such operations has increased in recent years, there are no clear treatment recommendations for most types of cervical spine injuries. In view of the wide range of injury types and the correspondingly large number of treatment options, this review focuses mainly on the following types of injuries: C0 fractures, occipital condyle fractures (OCF), atlanto-occipital dislocation (AOD), atlas fractures, atlantoaxial dislocation (AAD), and axis fractures.Important aspects of the mechanisms of injury, clinical signs and symptoms, diagnostic procedures, and treatment options are discussed. Special emphasis is placed on comparatively reviewing the different treatment options discussed in the literature. A summary in table form is presented at the end of each chapter for quick reference.

Gutachterliche Probleme nach Beschleunigungsverletzungen der Halswirbelsäule

ZusammenfassungDie Ursachen für Probleme bei der Begutachtung von Beschleunigungsverletzungen der Halswirbelsäule (HWS) sind zahlreich. Die Anwesenheit unerwarteter oder die Abwesenheit von erwarteten Symptomen, das Fehlen von objektivierbaren Veränderungen oder das Vorhandensein nicht objektivierbarer Beschwerden, die Diskrepanz zwischen erkennbarer Schwere des schädigenden Ereignisses und des daraus resultierenden Beschwerdevortrags, allem voran die Unmöglichkeit, überhaupt den Beweis führen zu können, dass ein nachweislich stattgehabtes, potentiell schädigendes Ereignis auch für die tatsächlich festgestellten Veränderungen am Verletzten ursächlich verantwortlich ist, sind die Probleme, mit denen der Gutachter bei der Analyse einer Beschleunigungsverletzung der HWS konfrontiert wird.Mangelhafte Dokumentation in den vorliegenden Unterlagen, Diskussion um die Wertigkeit der eingesetzten diagnostischen Verfahren samt ihrer Interpretation, der schwierige Nachweis des technischen Unfallgeschehens und der resultierenden Biomechanik hinsichtlich der damit verbundenen direkten oder indirekten Krafteinwirkung auf den Körper bzw. die HWS sowie Abgrenzungsprobleme zwischen Beschleunigungsverletzung der HWS, Schädel-Hirn-Trauma, posttraumatischer Belastungsstörung, kognitiver Störung, psychischer Erkrankung, Aggravation und Simulation erschweren eine objektive Begutachtung dieses Krankheitsbildes.AbstractReasons for problems in stating an expert opinion on acceleration injuries of the cervical spine are numerous. The presence of unexpected or the absence of expected symptoms, the lack of objective proof for alterations or the presence of complaints that are difficult to prove, the discrepancy between recognizable force of the impact versus the resulting damage to the injured as well as the chance of being completely incapable of rendering proof that unquestionably a potentially damage-causing event is—beyond any reasonable doubt—the origin of an observed alteration in an injured individual are some of the problems a medical expert has to face when dealing with the analysis of injuries of the cervical spine.Unsatisfactory documentation in the patient’s records, discussions about the reliability of diagnostic means or the interpretation of their results, difficult to procure evidence of accident-specific biomechanics and their direct or indirect impact on the body or neck of the injured person as well as distinguishing cervical sprain from mild brain damage, post-traumatic distress syndrome, cognitive disorder, psychiatric disease, aggravation, or malingering makes it hard for an expert to state an expert opinion.