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Einfluss der subdiaphragmalen Vagotomie auf die Immunantwort in der murinen polymikrobiellen Sepsis
(2008)
Neben seiner bekannten Funktion im Autonomen Nervensystem zeigt der Nervus vagus bedeutende Einflüsse auf das Immunsystem. Bei diesem als „cholinergic anti-inflammatory pathway“ diskutierten Weg beeinflusst das Autonome Nervensystem über Efferenzen des Nervus vagus Zellen des Immunsystems. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer vollständigen subdiaphragmalen Vagotomie auf die Immunantwort in der akuten polymikrobiellen Peritonitis und Sepsis untersucht. Um das Überleben und den Verlauf einer Sepsis unter Vagotomie bei Mäusen zu betrachten, wurden die Tiere im ersten Teil der Arbeit gleichzeitig einer CASP und einer Vagotomie unterzogen. Zur Sepsisinduktion wurde das chirurgische Modell der Colon ascendens stent peritonitis (CASP) an Mäusen gewählt. Durch die CASP kann die Situation einer polymikrobiellen Sepsis realistisch nachgebildet werden. Die Durchtrennung des anterioren und posterioren Anteils des Nervus vagus erfolgte subdiaphragmal. Dieses Modell entspricht dem typischen Bild einer abdominellen Vagotomie, wie sie nach Magen- und Speiseröhrenresektion klinisch vorkommen kann. In der Überlebenskinetik zeigte sich, dass die Vagotomie allein keinen Einfluss auf das Überleben der Versuchstiere hat. In den septischen Tieren führte sie jedoch zu einer erhöhten Mortalität. In den darauffolgenden Ex-vivo-Experimenten wurde dieser Zusammenhang näher untersucht. Die bakterielle Belastung in verschiedenen Organen und Kompartimenten wurde gemessen. Dabei wurde ein massiver Bakterienbefall des gesamten Organismus nach CASP gesehen. Die Vagotomie zeigte dabei keinen zusätzlichen Einfluss auf die Beseitigung der Bakterien. Eine veränderte Immunantwort nach Vagotomie in septischen Tieren konnte anhand der Konzentration diverser Zytokine im Serum und im Leberüberstand gesehen werden. Wobei die Vagotomie einen Anstieg von pro- und antiinflammatorischen Zytokinen bewirkte. Die Leber wurde mittels Bestimmung der Leberenzyme im Serum und histologischer Färbung eingehend untersucht. Hierbei sah man einen Anstieg der Leberenzyme und einen histopathologischen Leberschaden in den septischen Tieren. Die Vagotomie allein führte ebenfalls zu höheren Leberenzymen im Serum der Mäuse. Histopathologisch zeigten die vagotomierten Tiere in der Leber keine Auffälligkeiten. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass der Nervus vagus ein wichtiger Immunmodulator in der murinen polymikrobiellen Sepsis ist. Eine alleinige Vagotomie zeigte dabei keinen Einfluss auf das Immunsystem. Allerdings wirkte sie sich in Kombination mit einer septischen Komplikation negativ auf das Überleben aus. Bei einer Vielzahl bauchchirurgischer Eingriffe ist der Erhalt des Nervus vagus schwierig oder nicht möglich. So unterliegen Patienten nach Magen- und Speiseröhrenresektionen einer erhöhten perioperativen Mortalität. Hierbei stellt der „cholinergic anti-inflammatory pathway“ einen möglichen Angriffspunkt für eine effektive Therapie septischer Patienten nach Oberbauchchirurgie dar.
Untersucht wird der Einfluss des CCR-4-Antagonisten AF399/420/18 025 auf das Pankreaskarzinom
im syngenen murinen orthotopic Pankreaskarzinommodell. Es konnte gezeigt werden, dass eine Verwendung des CCR-4-Antagonisten in unseren Pankreaskarzinommodell zu einem signifikant kleineren Tumorwachstum führt und einen positiven Einfluss auf das Überleben hat und es zu einer Reduktion der Tumor assoziierten Makrophagen-Dichte kommt.
Aufgrund der schlechten Prognose des Pankreaskarzinoms ist die Etablierung sowohl neuer Diagnostika als auch Therapieansätze von hoher Wichtigkeit. Große Hoffnungen in der Therapie wurden in TRAIL gesetzt, da es selektiv in zahlreichen Tumorzellen Apoptose induziert, physiologische Zellen aber nicht wesentlich beeinflusst. Daher erschien TRAIL als ein vielversprechender Kandidat für eine künftige systemische nebenwirkungsarme Therapie des Pankreaskarzinoms und anderer Malignome. Das Vorliegen diverser Resistenzmechanismen in Tumorzellen schränkt die Aussicht auf einen zeitnahen Therapieeinsatz allerdings ein. Darüber hinaus sind anti-apoptotische und sogar tumorförderne Effekte von TRAIL entdeckt worden.
Ziel dieser Arbeit war es, die vielseitigen Effekte von TRAIL im Geschehen des Pankreasadenokarzinoms anhand eines Maus Knockout-Modells weiter zu ergründen. Dafür wurden murine Pankreasadenokarzinomzellen bezüglich deren Expression von TRAIL und TRAIL-Rezeptoren sowie der Sensibilität gegenüber TRAIL-induzierter Apoptose durchflusszytometrisch untersucht. Anschließend erfolgte die orthotope Inokulation der genannten Tumorzellen in den Pankreaskopf und die Untersuchung der Tumoren bzw. des Immunsystems. Es wurden C57BL/6-Wildtypen mit dem TRAIL-defizienten Mausstamm 129/C57BL/6.TRAIL/Apo2L-/- verglichen. Die erhaltenen Resultate wurden durch Wildtypen, welche einer TRAIL-Behandlung unterzogen wurden, überprüft.
Die Arbeit konnte zeigen, dass die murine Tumorzelllinie 6606PDA den TRAIL- Rezeptor 2 auf der Oberfläche exprimiert. Dennoch stellt sich diese Linie gegenüber TRAIL in Konzentrationen bis 1000 ng/ml resistent dar bzw. zeigt eine im Vergleich zur unbehandelten Kultur verminderte Apoptoserate. Eine Änderung des Ausmaßes der oberflächlichen Rezeptorendichte kann unter dem Einfluss von TRAIL nicht beobachtet werden. Neben dem Rezeptor wurde auch TRAIL von der Zelllinie 6606PDA exprimiert.
Unter Anwendung einer Kleintier-MRT-gestützten Volumetrie zeigte sich in vivo eine von TRAIL abhängige Tumorprogression, wobei TRAIL mit der Entstehung größerer Tumoren und größerer bzw. tendenziell mehr Metastasen einherging. Diesbezüglich konnte ein ursächlicher Einfluss von TRAIL auf das Immunsystem tumortragender Tiere nachgewiesen werden. TRAIL-abhängig kommt es zu Änderungen im Anteil der Gesamtpopulation tumorinfiltrierender Lymphozyten im Tumor. Im Einzelnen stellen sich Treg und NK-Zellen in Tumoren TRAIL-/- Mäuse im Vergleich zu Wildtypen vermindert dar. Unter diesem Eindruck kommt es zu Veränderungen der Apoptoseraten von CD4+- und CD8+ T-Lymphozyten, welche im Tumor TRAIL-defizienter Individuen geringer ausgeprägt sind als im WT. Gleichzeitig konnten in den TRAIL-/-- Mäusen ebenfalls geringere Apoptoseraten in den Tumorzellen gemessen werden.
Die definitiven Mechanismen, die zu den beobachteten Unterschieden der Tumorprogression führen, bleiben weiter unklar. Die widersprüchlich erscheinenden Resultate kleinerer Tumoren mit zeitgleich weniger antitumoralen NK-Zellen bzw. dem anteilig geringeren Apoptosegrad der Tumorzellen deuten auf eine negative Bilanz von NK-Zellen hin.
Ein kausaler Zusammenhang zwischen den geringeren Anteilen von Treg und NK-Zellen in Tumoren von TRAIL-/- Tieren mit der besseren Prognose dieser Versuchsgruppe kann postuliert werden. Darüber hinaus könnte das Fehlen von TRAIL über die Behinderung tumorautokriner proliferationsfördernder Stimulationsvorgänge an der verminderten Tumorprogression beteiligt sein.
Das ausgeprägte Ausmaß des Unterschiedes der Überlebenskinetik könnte auf bisher unbekannte Mechanismen der Tumor-Immunosurveillance hindeuten.
In weiteren Studien müssen das Aktivitätsniveau beteiligter Immunzellen, die Bedeutung natürlicher Killerzellen an der Tumorabwehr und der Einfluss von TRAIL auf weitere Immunpopulationen weiter untersucht werden.
In Anbetracht der pleiotropen Wirkweise von TRAIL ergeben sich vielfältige Zielorte, um therapeutische Fortschritte im Rahmen des Pankreaskarzinoms zu erlangen. Dabei sollte die Entwicklung neuer Therapien solche einschließen, die zu einer Sensibilisierung der Tumorzellen gegenüber TRAIL führen. Hierdurch könnte TRAIL einen völlig neuen Stellenwert in der Therapie derzeit TRAIL-resistenter Malignome, insbesondere des Pankreaskarzinoms, erreichen. Auch deshalb muss der weiteren Erforschung der zugrunde liegenden Signalkaskaden von TRAIL eine hohe Priorität zugewiesen werden.
Despite continuous advances in therapy, malignant melanoma is still among the deadliest
types of cancer. At the same time, owing to its high plasticity and immunogenicity, melanoma is
regarded as a model tumor entity when testing new treatment approaches. Cold physical plasma is a
novel anticancer tool that utilizes a plethora of reactive oxygen species (ROS) being deposited on the
target cells and tissues. To test whether plasma treatment would enhance the toxicity of an established
antitumor therapy, ionizing radiation, we combined both physical treatment modalities targeting
B16F10 murine melanoma cell in vitro. Repeated rather than single radiotherapy, in combination
with gas plasma-introduced ROS, induced apoptosis and cell cycle arrest in an additive fashion. In
tendency, gas plasma treatment sensitized the cells to subsequent radiotherapy rather than the other
way around. This was concomitant with increased levels of TNFα, IL6, and GM-CSF in supernatants.
Murine JAWS dendritic cells cultured in these supernatants showed an increased expression of cell
surface activation markers, such as MHCII and CD83. For PD-L1 and PD-L2, increased expression
was observed. Our results are the first to suggest an additive therapeutic effect of gas plasma and
radiotherapy, and translational tumor models are needed to develop this concept further.
Background: Despite the growing concern over its potentially severe side effects and considerable economic burden, stress ulcer prophylaxis (SUP) is still frequently prescribed to patients in medical non-intensive care units. Recent data indicate that the situation is similar in surgical departments. Currently, data on the concepts within and regulation of routine SUP practice in surgical departments are sparse. The present study was designed to examine the current practice of SUP in Mecklenburg West Pomerania, Germany, and to identify possible reasons for the dissociation of medical literature and clinical practice. Methods: A questionnaire-based survey was conducted to elucidate current SUP practices in surgical departments of acute care hospitals in Mecklenburg Western Pomerania, Germany. Results: In most surgical departments (68%), a standard operating procedure (SOP) for SUP had not been developed. In departments with an existing SOP, 47.6% of responding medical staff members (MSM) with prescribing authority did not know of its existence. Of the MSMs aware of the existence of an SUP-SOP, only 42.9% indicated that they were familiar with its content. Critical re-evaluation of SUP indications upon transfer from the intensive care unit (ICU) to the general hospital ward (GHW) and before hospital discharge was performed frequently or systematically by only about half of the responding MSMs. Discussion: In the face of continued massive over-prescription of SUP in the perioperative routine, the development of easy-to-use local guidelines and their strict implementation in the clinical routine, as well as intensified medial education on this subject, may be effective tools to reduce acid-suppressive medication (ASM) associated side effects and economic burden.
Mit der Entdeckung der immunmodulatorischen Funktion des N. vagus über den cholinergen antiinflammatorischen Signalweg ergeben sich neue Möglichkeiten hinsichtlich der Analyse immunologischer Reaktionen im Verlauf der postoperativen Immunsuppression. Die Immundysfunktion infolge eines operativen Eingriffs stellt im chirurgischen Alltag eine große Herausforderung dar. Sie beeinflusst erheblich den Verlauf der Wundheilung sowie der Regeneration und bei sekundärer Infektion die Reaktion auf eine postoperativ erworbene Sepsis. Die Untersuchung der Folgen einer subdiaphragmalen Vagotomie in der postoperativ erworbenen Immunschwäche war eine zentrale Frage dieser Arbeit, da somit der Einfluss des N. vagus auf die postoperative Immundysfunktion beschrieben werden kann.
Die Vagotomie führte zu keiner Beeinträchtigung des Überlebens in der postoperativen Immunschwäche. Dies wäre erst zu erwarten, wenn ein zusätzlicher infektiöser Stimulus im Sinne einer Sepsis hinzukäme. In der Immunparalyse ist der Körper empfänglicher gegenüber infektiösen Komplikationen durch u. a. eine erleichterte Ausbreitung von Erregern im Blut. So führte bei Mäusen ohne Einfluss des Vagus die chirurgisch induzierte Immundysfunktion zu einer erhöhten Keimlast in der Peritoneallavage. War bei den Tieren der N. vagus hingegen intakt, schien dies nicht der Fall zu sein. Es ließ sich somit nachweisen, dass die Vagotomie die Erregerausbreitung bei einer postoperativ erworbenen Immundysfunktion begünstigt und somit zu einem erhöhten sekundären Infektionsrisiko beitragen könnte. Im Umkehrschluss ist möglicherweise anzunehmen, dass der Vagus eine eventuelle Rolle in der bakteriellen Last des Peritoneums spielt. In der frühen Phase der postoperativen Immunsuppression fördert die Durchtrennung des Vagus proinflammatorische Mechanismen über eine erhöhte MCP-1 Ausschüttung. Somit wurde gezeigt, dass die Vagotomie entzündungsfördernde Vorgänge, die zu einer Sepsis führen könnten, begünstigt. Im Umkehrschluss ist eine protektive Rolle des Vagus in der frühen postoperativen Phase anzunehmen. Hingegen ließ sich im Zeitverlauf über 72 Stunden eine prolongierte verminderte Immunabwehr der immungeschwächten Versuchstiere mit intaktem Vagus durch eine anhaltende IFN-γ-Suppression zeigen. Der N. vagus könnte somit besonders in der späten postoperativen Phase zu einer erhöhten Infektanfälligkeit der Patienten beitragen. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse auf verschiedene Rollen des N. vagus zu verschiedenen Zeitpunkten in der Immundysfunktion nach chirurgischen Eingriffen hin. Damit wird ein neues Forschungsfeld eröffnet, dass die Auswirkungen des Nervus vagus bei postoperativ erworbener Immunsuppression einer genauen Analyse und somit einer Entwicklung von Therapien ermöglicht.
Introduction: Splenic B cells exhibit a high expression of the G protein-coupled sphingosine-1-phosphate (S1P) receptor type 4 (S1PR4). Little is known about the functional relevance of S1PR4 expression on those cells.
Methods: In this study, S1PR4-deficient mice were used to study the role of S1PR4-mediated S1P signaling in B cell motility in vitro and for the maintenance of the splenic architecture under steady state conditions as well as in polymicrobial abdominal sepsis in vivo. Finally, the impact of S1PR4 deficiency on antibody production after immunization with T cell dependent antigens was assessed.
Results: Loss of S1PR4 resulted in minor alterations of the splenic architecture concerning the presence of B cell follicles. After sepsis induction, the germinal center response was severely impaired in S1PR4-deficient animals. Splenic B cells showed reduced motility in the absence of S1PR4. However, titres of specific antibodies showed only minor reductions in S1PR4-deficient animals.
Discussion: These observations suggest that S1P signaling mediated by S1PR4 modifies chemokine-induced splenic B cell chemotaxis, thus modulating splenic microarchitecture, GC formation and T-cell dependent antibody production.
Das Tragen textiler Unterziehhandschuhe ist eine Möglichkeit zur Verringerung feuchtigkeitsbedingter Hautschäden. Mit dieser Machbarkeitsstudie sollten Erfahrungen mit dem Einsatz textiler aufbereitbarer Unterziehhandschuhe im stationären Pflegebereich gesammelt und dabei insbesondere Fragen zur Logistik, Kosten, Trageeigenschaften und Akzeptanz beantwortet werden. Über drei Monate wurde auf einer Intensivpflegestation der Einsatz von Unterziehhandschuhen mit 18 Mitarbeitern getestet. Nach jedem Tragen wurden mittels Dokumentationsbogen Angaben zur Nutzung und Akzeptanz standardisiert abgefragt. Die Handschuhe wurden als Netzwäsche gemäß den Richtlinien für die Aufbereitung von Krankenhauswäsche aufbereitet und erneut zur Nutzung bereitgestellt. Während und zum Ende der Studie wurden die teilnehmenden Mitarbeiter im Rahmen einer Fragebogenerhebung ausführlich hinsichtlich ihrer Erfahrungen zur Anwendung der Baumwoll-Unterziehhandschuhe und ihrer persönlichen Beurteilung bezüglich der Trageeigenschaften befragt. Während der Studiendauer wurden 2165 Anwendungen mit einer nötigen Umlaufmenge von 687 Paar Handschuhen dokumentiert. Daraus ergab sich ein Tagesverbrauch von durchschnittlich 4 Paar pro Person. Die durchschnittliche Tragedauer betrug 28,6 min. Die Unterziehhandschuhe zeigten sich von den Trageeigenschaften und der Aufbereitbarkeit als geeignet. Die aufbereitungsbedingte Materialermüdung war gering und führte nicht zum Verlust der Trageeigenschaften; nur wenige Handschuhe mussten aussortiert werden. Bei Studienende waren noch 90,5 % der Handschuhe vorhanden und weiter einsetzbar. Die Anschaffungs- und Aufbereitungskosten betrugen für die gesamte Umlaufmenge von 687 Paar Handschuhen 973,20 Euro bzw. 0,45 Euro pro Anwendung, wenn man von einer vollständigen Abschreibung der Handschuhe mit Studienende ausgeht. Die tatsächlichen Kosten unter Einbeziehung des Restwertes der Handschuhe sind entsprechend geringer. Die Akzeptanz und Compliance zur Nutzung der Unterziehhandschuhe war bemerkenswert gut. Das lag zum einen an den Eigenschaften der Handschuhe, zum anderen an der Reduktion des Schwitzens und dem positiv empfundenen Einfluss auf die Haut der Hände. Mit der Studie konnte die Durchführbarkeit des routinemäßigen Einsatzes textiler Unterziehhandschuhe als Hautschutzmaßnahme gezeigt werden. Bei bedarfsgerechter Bereitstellung und mit entsprechender Erfahrung in der Anwendung ist die praktische Nutzung von Unterziehhandschuhen unkompliziert realisierbar. Voraussetzung sind die Aufklärung der Anwender und die Implementierung der Logistik der Aufbereitung.
TRAIL ist ein Mitglied der TNF-Familie und kann Apoptose in vielen Tumorzellen auslösen, ohne dabei nicht transformierte Zellen zu schädigen. Leider haben viele Tumorzellen Mechnismen entwickelt, sich der TRAIL induzierten Apoptose zu entziehen. Es war Gegenstand dieser Arbeit die Rolle von TRAIL, seinen Rezeptoren den Bindungspartnern OPG und RANKL, sowie innerhalb chronischer Inflammation und Stress zu untersuchen. Vier verschiedene Pankreaskarzinomzelllinien, MiaPaCa2, Panc1, BXPC3 und Colo357 wurden dabei in vitro auf die oben genannten Parameter untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass TRAIL Apoptose in MiaPaca2 um bis zu 27% steigert, Colo357 bis zu 35%. Panc1(<6%) und BXPC3(14%) zeigten sich nahezu resistent. Die Resistenz gegenüber TRAIL scheint mit der Abnahme funktioneller TRAIL-Rezeptoren DR4 und DR5 sowie der Zunahme nicht funktioneller Decoyrezeptoren DcR1/2 in Zusammenhang zu stehen. Interessanterweise zeigte sich keine Korrelation zwischen der Genexpression der TRAIL-Rezeptoren und der auf Proteinebene gemessenen TRAIL-Rezeptoren. OPG scheint ebenfalls die Resistenz gegenüber TRAIL zu fördern (BxPc3>Panc1>Colo357), es konnte bei MiaPaCa nicht gemessen werden. RANKL konnte nur in geringen Konzentrationen bei der Zelllinie Panc1 nachgewiesen werden. LPS, welches ein inflammatorisches Molekül darstellt zeigte insgesamt keinen Effekt, bzw. nur einen moderaten Anstieg von OPG bei Colo357. Chronischer Stress scheint ebenfalls keinen Effekt auf die TRAIL Wirkung zu haben.
Bei der Fokussanierung einer abdominellen Sepsis kommt meist eine Peritoneallavage mit physiologischer Kochsalzlösung zum Einsatz. Antibiotikahaltige Lösungen scheinen keinen Vorteil zu haben und der Zusatz von Antiseptika wie z. B. PHMB hat teils toxische Wirkungen. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass die Kombination aus PHMB und Lipofundin® gegenüber PHMB in wässriger Lösung eine geringere Zytotoxizität bei erhaltener antiseptischer Aktivität in-vitro besitzt.
Um die Hypothese zu bestätigen, dass eine Peritoneallavage mit dieser Emulsion einen Vorteil für das Überleben der abdominellen Sepsis bietet, wurde eine Überlebenskinetik am Sepsismodell CASPI durchgeführt. In weiteren Experimenten wurde die bakterielle Besiedlung 24 h nach Sepsisinduktion in Blut, Lavage und Organen ermittelt. Des Weiteren erfolgten die Bestimmung der Zytokinspiegel, die Erstellung eines Blutbildes sowie die laborchemische Bestimmung des Serumkreatinins.
Die höchste Überlebensrate mit signifikantem Unterschied zu allen Vergleichsgruppen zeigte sich in der PHMB + Lipofundin®-Gruppe mit 68,4 %, gefolgt von der mit NaCl lavagierten Gruppe mit 38,1 %. Die hohe Überlebensrate in der erstgenannten Gruppe korrelierte mit der niedrigsten bakteriellen Belastung in allen untersuchten Kompartimenten. PHMB in wässriger Lösung führte zu einer signifikant erhöhten Sterblichkeit mit einer Überlebensrate von nur 5,3 %. Im Gegensatz zu allen anderen Gruppen bestanden signifikant erhöhte Kreatininspiegel, die auf ein akutes Nierenversagen hindeuteten.
Die Kombination von PHMB und Lipofundin® könnte in Zukunft eine neue Therapieoption zur Behandlung der abdominellen Sepsis darstellen. Bis dato sind die Mechanismen in vivo, die den diametralen Unterschied im Überleben zwischen PHMB in Emulsion und in wässriger Lösung ausmachen, nicht geklärt. Auch In-vivo-Studien zur Toxizität stehen aus.