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Der Einfluss von Antibiotika auf die Gefäßkontraktilität in vitro

  • Die Sepsis ist eine generalisierte Entzündungsreaktion des gesamten Organismus auf eine Infektion. Sie zeichnet sich auch heute noch durch eine hohe Letalität von bis zu 50 % aus. Ein Leitsymptom ist die vasomotorische Regulationsstörung bis hin zum septischen Schock. Aufgabe der vorliegenden Studie war es herauszufinden, ob Antibiotika, die einen wesentlichen Eckpfeiler der Sepsistherapie darstellen, einen vasodilatitiven Effekt auf Gefäße ausüben. Untersucht wurden Tobramycin, Vancomycin, Imipenem, Metronidazol und Neomycin an der glatten Gefäßmuskulatur der Rattenaorta. Medikamente stellen Stoffgemische aus der Wirksubstanz und einer Vielzahl an Zusatzstoffen dar. Um einen möglichen Einfluß der Zusatzstoffe dieser Medikamente nachzuweisen, wurden einerseits die Zusatzstoffe des Medikamentes Tobramycin (Phenol, Natriummetabisulfit und Natrium-EDTA), andererseits die Reinsubstanzen Tobramycin, Vancomycin und Imipenem selbst auf mögliche Effekte auf den Tonus der Gefäßmuskulatur untersucht. Um einen Vasodilatation der verschiedenen Substanzen nachzuweisen, wurden die Gefäße zuvor präkontrahiert. Hierfür wurden zum einem Phenylephrin als α1-Sympatomimetikum eingesetzt, zum anderen wurde über eine Verschiebung des Membranpotentials durch Kaliumchloridlösungen in verschiedenen Konzentrationen von 20 mM und 40 mM eine Präkontraktion der Gefäße erzeugt. Der Einsatz dieser verschiednen Präkontraktoren ermöglichte es, Aussagen über den Einfluss auf die verschiedenen physiologischen Signalübertragungen zur Kontraktion zu treffen. Es zeigte sich, dass alle getesteten Medikamente, Reinsubstanzen und Zusatzstoffe Einfluss auf das rezeptorvermittelte System (Phosphatidylinositolkaskade) aufweisen und über diesen Weg zu einer Vasodilatation führen können. Hervorzuheben ist das Imipenem und die Reinsubstanz von Tobramycin, welches ausschließlich über diesen Weg den Gefäßtonus beeinflusst. Alle anderen Substanzen zeigen auch einen gewissen vasodilatativen Effekt auf die elektromechanische Kopplung (Kaliumkanäle). Dies spricht dafür dass diese Substanzen in den intrazellulären Kalziumhaushalt oder den eigentlichen intrazellulären Kontraktionsmechanismus eingreifen. Hervorzuheben ist Tobramycin, bei welchem nicht nur die Reinsubstanz, sondern auch die Zusatzstoffe einen signifikanten vasodilatatorischen Effekt aufweisen. Hier wären unspezifische Effekte oder eine Beeinflussung des NO-Systems denkbar. Möglich wäre aber auch eine Summation verschiedener Mechanismen. Aus dieser Arbeit lässt sich schlussfolgern, dass der Faktor „Vasodilatation durch Antibiotika“ durch die entsprechende Wahl eines ebenso potenten Alternativantibiotikums ausgeschaltet werden könnte und somit möglicher Weise ein weiterer Baustein in der Therapie der Sepsis vorliegt.
  • Sepsis is a generalised inflammatory response of the entire organism to an infection. It is marked by a high lethality of up to 50% still today. One of the cardinal symptoms is the vasomotor regulatory disorder including septic shock. The mission of the present study was to find out whether antibiotics, which constitute an essential cornerstone of sepsis therapy, exert a vasodilative effect on vessels. Tobramycin, vancomycin, imipenem, metronidazole and neomycin were examined on the smooth musculature of rat aorta. Drugs constitute mixtures of the active agent and a large number of additive substances. For proving a possible influence of the additive substances of these drugs, on the one hand, the additive substances of the drug tobramycin (phenol, sodium metabisulfite and sodium EDTA) and, on the other hand, the pure substances tobramycin, vancomycin and imipenem themselves were tested for possible effects on the tone of the vascular muscles. The vessels had been precontracted before in order to show a vasodilation of the different substances. To this effect, on the one hand, phenylephrine as α1 sympatomimetic agent was used; on the other hand, a precontraction of the vessels was caused by shifting the membrane potential through potassium chloride solutions of different concentrations of 20 mM and 40 mM. The use of these different precontractors allows for making statements on the influence of the different physiological signal transmission for contraction. It turned out that all drugs, pure substances and additive substances tested have an influence on the receptor-mediated system (phosphatidylinositol cascade) and thus can result in vasodilation. Special cases are imipenem and the pure substance of tobramycin which influence the vascular tone exclusively in this way. All other substances show a certain vasodilator effect on the electromechanical coupling (potassium channels) as well. This indicates that these substances intervene in the intracellular potassium concentration or the actual intracellular mechanism of contraction. A special case is tobramycin for which not only the pure substance, but also the additive substances have a significant vasodilator effect. For this case, unspecific effects or an influence on the NO system are possible. However, a summation of different mechanisms might be the case as well. We can conclude from this work that the factor of “vasodilation through antibiotics” could be avoided by selecting an alternative antibiotic of identical potency and that this might constitute another element of the therapy of sepsis.

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Metadaten
Author: Johanna Hellmuth
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000515-2
Title Additional (English):Influence of antibiotics on blood vessels contractility in vitro – an
Advisor:Dr. Prof.Dr. Lehmann, Christian Dragan Pavlovic
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2008/09/24
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Medizinische Fakultät (bis 2010)
Date of final exam:2008/09/12
Release Date:2008/09/24
Tag:Vasodilatation-Antibiotika-Gefäßmuskulatur-Sepsis
vascular muscles-antibiotics-sepsis
GND Keyword:Vasodilatation-Antibiotika-Gefäßmuskulatur-Sepsis
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit