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Whereas the role of calcium ions (Ca\(^{2+}\)) in plant signaling is well studied, the physiological significance of pH‐changes remains largely undefined.
Here we developed CapHensor, an optimized dual‐reporter for simultaneous Ca\(^{2+}\) and pH ratio‐imaging and studied signaling events in pollen tubes (PTs), guard cells (GCs), and mesophyll cells (MCs). Monitoring spatio‐temporal relationships between membrane voltage, Ca\(^{2+}\)‐ and pH‐dynamics revealed interconnections previously not described.
In tobacco PTs, we demonstrated Ca\(^{2+}\)‐dynamics lag behind pH‐dynamics during oscillatory growth, and pH correlates more with growth than Ca\(^{2+}\). In GCs, we demonstrated abscisic acid (ABA) to initiate stomatal closure via rapid cytosolic alkalization followed by Ca2+ elevation. Preventing the alkalization blocked GC ABA‐responses and even opened stomata in the presence of ABA, disclosing an important pH‐dependent GC signaling node. In MCs, a flg22‐induced membrane depolarization preceded Ca2+‐increases and cytosolic acidification by c. 2 min, suggesting a Ca\(^{2+}\)/pH‐independent early pathogen signaling step. Imaging Ca2+ and pH resolved similar cytosol and nuclear signals and demonstrated flg22, but not ABA and hydrogen peroxide to initiate rapid membrane voltage‐, Ca\(^{2+}\)‐ and pH‐responses.
We propose close interrelation in Ca\(^{2+}\)‐ and pH‐signaling that is cell type‐ and stimulus‐specific and the pH having crucial roles in regulating PT growth and stomata movement.
Hintergrund
Intensiv- und Beatmungskapazitäten sind für die Behandlung COVID-19-erkrankter Patienten essenziell. Unabhängig davon beanspruchen auch schwer verletzte Patienten häufig Intensiv- und Beatmungskapazitäten. Daraus ergibt sich folgende Fragestellung: Führt eine Ausgangsbeschränkung zu einer Reduktion schwer verletzter Patienten, und kann hierdurch mit frei werdenden Intensivkapazitäten gerechnet werden?
Material und Methoden
Es erfolgte eine retrospektive Auswertung schwer verletzter Patienten mit einem Injury Severity Score (ISS) ≥16 zwischen dem 17.03.2020 und 30.04.2020 (landesweiter Shutdown) an einem überregionalen Traumazentrum. Erfasst wurden der Unfallmechanismus, ISS, Versicherungsträger (BG vs. GKV/PKV), ob es sich um einen dokumentierten Suizidversuch handelte, und ob eine operative Intervention innerhalb der ersten 24 h erforderlich war. Als Kontrollgruppe wurden die Daten des gleichen Zeitraums der Jahre 2018 und 2019 ausgewertet.
Ergebnisse
Es konnte keine wesentliche Veränderung bezüglich der Anzahl an schwer verletzten Patienten festgestellt werden (2018 n = 30, 2019 n = 23, 2020 n = 27). Es zeigten sich insgesamt keine deutlichen Veränderungen der absoluten Zahlen bezüglich der Intensivpflichtigkeit in den ersten 24 h und der Beatmungspflichtigkeit beim Verlassen des Schockraums. Die Anzahl an Patienten, die eine Operation innerhalb der ersten 24 h nach Eintreffen im Schockraum benötigten, war 2020 sogar leicht erhöht, jedoch nicht statistisch signifikant. Der durchschnittliche ISS blieb konstant. Bezüglich der Unfallursache zeigte sich 2020 kein Motorradfahrer, der einen nicht berufsgenossenschaftlich versicherten Unfall erlitt (2018 n = 5, 2019 n = 4, 2020 n = 0). Es wurde 2020 ein erhöhter Anteil an Arbeitsunfällen mit einem ISS ≥16 festgestellt (2018: 10 %, 2019: 26,1 %, 2020: 44,4 %).
Diskussion
Eine Ausgangsbeschränkung führte zu keiner Reduktion verletzter- und intensivpflichtiger Patienten am untersuchten Zentrum. Auch unter einer landesweiten Ausgangsbeschränkung muss für dieses Patientenkollektiv eine ausreichende Menge an Intensiv- und OP-Kapazitäten vorgehalten werden. Die Bestätigung dieser Ergebnisse durch Auswertung nationaler Register steht noch aus.