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Unabhängig vom medizinischen Fortschritt stellt die Sepsis auch im 21. Jahrhundert ein Krankheitsbild mit hoher Mortalitätsrate, progredienter Inzidenz und zunehmender volkswirtschaftlicher Bedeutung dar. Ein zentraler therapeutischer Faktor ist der Erhalt mikro- und makrozirkulatorischer Hämodynamik. In vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die Modulation von Tyrosinkinasen und Tyrosin-Phosphatasen die Mikrozirkulation in septischen Zuständen positiv beeinflussen kann. Wir untersuchten die Auswirkungen des Tyrosine receptor kinase B -Agonisten Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) auf die intestinale Mikrozirkulation und Leukozyten-Endothel-Interaktion unter experimenteller Endotoxinämie mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie. Hierzu wurden die funktionelle, dysfunktionelle und nicht-funktionelle Kapillardichte der Lamina muscularis longitudinalis, circularis und des Stratums mucosae sowie die Leukozytenadhärenz der Venolen der submukösen Darmwand bestimmt. Ergänzend erfolgte eine Messung der hämodynamischen Parameter Herzfrequenz und mittlerer arterieller Blutdruck, sowie von Körpertemperatur, Blutgasen und Laktatkonzentration. Eine Bestimmung von Zyto- bzw. Chemokinen erfolgte mittels Fluorescent Bead Immunoassay. Die intravenöse Applikation von BDNF führte unter Endotoxinämie zu einer signifikant erhöhten konstanten Leukozytenadhärenz in den Venolen dritten Grades der Darmwand und zu einer tendenziellen Zunahme um ca. 33 % in den Venolen ersten Grades. Die funktionelle Kapillardichte zeigte sich hingegen nach Behandlung der Endotoxinämie in den Laminae musculares longitudinalis und circularis tendenziell reduziert. Die Dichte nicht-funktioneller Kapillaren verhielt sich konkordant nach Behandlung mit BDNF tendenziell erhöht. Die Behandlung mit BDNF führte zu keiner Beeinträchtigung der Hämodynamik, jedoch zu einer signifikanten Basenabweichung unter Endotoxinämie. Eine Veränderung der Zytokinspiegel wurde nach BDNF-Applikation nicht verzeichnet. Die Hinweise auf eine Verschlechterung der intestinalen Kapillarperfusion und der Nachweis einer verstärkten Leukozytenaktivierung nach BDNF-Applikation in systemischer Inflammation identifizieren die Blockade der durch endogenem BDNF vermittelten Kaskaden als mögliches therapeutisches Ziel. Es scheint daher sinnvoll, in weiterführenden tierexperimentellen und ggf. klinischen Studien den Nutzen von BDNF-Antagonisten in der Therapie systemisch-inflammatorischer Zustände wie der Sepsis zu evaluieren

Die Sepsis ist die Haupttodesursache auf nicht kardiologischen Intensivstationen mit einer Mortalität zwischen 30-50%. Auf Grund der epidemiologischen Entwicklung unserer Gesellschaft, einer Indikationsausweitung invasiver und operativer Verfahren sowie steigender Antibiotikaresistenzen und immunsuppressiver Therapien ist die Inzidenz der Sepsis steigend. Forschungsbemühungen zur Verbesserung der Sepsistherapie haben in den letzten Jahrzehnten immer wieder erfolgsversprechende präklinische Ergebnisse in in vitro und in vivo Modellen aufzeigen können. Die Translation in den klinischen Alltag ist dabei jedoch zumeist gescheitert. Die aktuelle Sepsistherapie basiert somit nach wie vor auf den kausalen Säulen der Fokuskontrolle und antimikrobiellen Therapie. Intensivmedizinische Maßnahmen wie die hämodynamische Stabilisierung oder die Durchführung von Organersatzverfahren können definitionsgemäß nicht mehr der kausalen, sondern nur noch der supportiven oder gar adjunktiven Therapie zugeordnet werden. In den letzten Jahren ist die Alteration der endothelialen Barriere im Rahmen systemisch entzündlicher Prozesse mit der Ausbildung eines sogenannten „Capillary leakage syndrome“ mit konsekutiver Ausbildung eines Multiorganversagens auf Grund einer Organminderperfusion zunehmend in den Fokus der Grundlagenwissenschaft gerückt. Trotz dieser enormen pathophysiologischen Bedeutung ist bis heute noch keine Therapieform zur Stabilisierung der Endothelbarriere in septischen Patienten etabliert. Der parazelluläre Spalt der endothelialen Barriere wird durch Adherens- und Tight Junctions abgedichtet, wobei das Adhäsionsprotein Ve-cadherin die Hauptkomponente darstellt und somit die entscheidende Rolle in der endothelialen Integrität einnimmt. Darüberhinaus ist Ve-cadherin in die Endothel-Leukozyten-Interaktion, sowie der makromolekularen Permeabilität partizipiert und kann zusätzlich als Rezeptor für das Fibrinspaltprodukt Bbeta 15-42 dienen. Petzelbauer et al. konnten zeigen, dass eine synthetisch hergestellte Bbeta 15-42 Sequenz (FX06) den Reperfusionsschaden in einem Tiermodell des Herzinfarktes durch eine verminderte leukozytäre Transmigration als Resultat der kompetitiven Interaktion mit Ve-cadherin signifikant reduzieren konnte. In der hier vorliegenden Arbeit wurde der Hypothese nachgegangen, ob FX06 das Überleben in einem Modell der murinen polymikrobillen Sepsis, Colon ascendens Stent Peritonitis, durch eine Stabilisierung der endothelialen Barriere verbessern kann. Des Weiteren wurde der Einfluss von FX06 auf die systemische Zytokinfreisetzung untersucht. Die gewonnen Daten zeigen, dass es durch die Applikation von FX06 zu einer Stabilisierung der Endothelbarriere, vor allem in der Lunge, kommt und somit auch das Überleben signifikant verbessert ist. Das Zytokin- und Chemokinprofil wird dabei nicht durch FX06 beeinflusst. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass FX06 einen möglichen neuen therapeutischen Ansatz zur Stabilisierung der Endothelbarriere darstellt und somit das Überleben in der polymikrobiellen Sepsis verbessern könnte. Zu Evaluierung des genauen Wirkmechanismus von FX06, sowie möglichen Nebenwirkungen und Dosisfindungskurven bedarf es weiterer intensiver Forschungsanstrengungen.

Die Frage der effizienten Behandlung von Sepsis und septischem Schock sind von großer Bedeutung, da die Letalität dieses Krankheitsbildes auch noch trotz der heutigen modernen intensivmedizinischer Maßnahmen sehr hoch ist. Gefährdet sind vor allem polytraumatisierte Patienten, Verbrennungspatienten und Patienten nach großen operativen Eingriffen. Mitverantwortlich für die steigende Inzidenz der Sepsis ist ein ansteigendes Durchschnittsalter der Patienten mit zunehmender Zahl an Begleiterkrankungen. Dem Gastrointestinaltrakt wird bei der Entstehung und Aufrecherhaltung von Sepsis und septischen Schock eine besondere Bedeutung zugeschrieben. Schon Meakins und Marschall beschrieben 1986 den Gastrointestinaltrakt als „Motor des Multiorganversagens“. Die Darmmukosa trennt die intestinale Mikroflora vom systemischen Blutkreislauf. Die Integrität der intestinalen Mukosa hängt aufgrund besonderer anatomischer Verhältnisse in den Darmvilli entscheidend von einer stabilen Perfusion der Mikrozirkulation ab. Unter bestimmten Umständen (Trauma, Schock, Endotoxinämie, etc.) kommt es zu einer Minderperfusion der Zottenspitzen in den Darmvilli und zur Störung der intestinalen Barrierefunktion. Eine Translokation von Bakterien und bakteriellen Produkten in die Mikrozirkulation über das physiologische Maß hinaus mit der Aktivierung der systemischen Immunantwort durch inflammatorische Zytokine ist die Folge. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Gabe von APC bei experimenteller Endotoxinämie die funktionelle Kapillardichte, als ein Maß der mikrozellulären Perfusion, signifikant verbessert. Darüber hinaus wirkt APC antiinflammatorisch, indem es die Leukozytenadhärenz am Endothel submuköser intestinaler Venolen reduziert. Diese Effekte von APC, die in anderen Arbeiten ebenfalls beobachtet werden konnten, sind nun in dieser Arbeit zum ersten Mal auch an der Darmwand festgestellt worden].

Im Rahmen einer Sepsis oder experimentellen Endotoxinämie zeigt sich eine Aktivierung des Gerinnungs-Fibrinolyse-Systems, des Kontakt- und Komplementsystems. Es kommt es zu einer erhöhten Leukozyten-Endothelinteraktion, einer endothelialen Dysfunktion und einem Capillary-leakage-Syndrom. Bei Sepsis-Patienten kann eine verminderte Konzentration des funktionellen C1-Esterase-Inhibitors festgestellt werden. Durch exogene Zufuhr konnte in klinischen und tierexperimentellen Untersuchungen eine Verminderung des capillary leakage und eine hämodynamische Stabilisierung erreicht werden. Ziel unserer Untersuchungen war die Bestimmung des Einflusses des C1-INH auf hämodynamische, biochemische und intravitalmikroskopische Parameter der Mikrozirkulation unter Endotoxinämie. Die Untersuchungen wurden an der Darmwand (Submukosa-Muskularis-Mukosa)und am Mesenterium durchgeführt. Die Hämodynamik blieb durch den C1-INH im Wesentlichen unbeeinflusst. Es zeigte sich eine Reduktion der funktionellen Kapillardichte der Mukosa des Darmes durch die Endotoxinämie. Die funktionelle Kapillardichte war in der Tunica muscularis circularis im Sinne eines „mismatch“ erhöht. Somit zeigte sich eine typische septische Mikrozirkulationsstörung. Die Gabe von C1-INH konnte die Mukosadurchblutung ohne Einfluss auf dieses „mismatch“ signifikant erhöhen. Die Endotoxinämie führte zu einer vermehrten Leukozytenadhärenz. C1-INH konnte diese Endotoxinwirkung signifikant vermindern. Nach unseren Erkenntnissen ist dies der erste intravitalmikroskopische Nachweis einer verminderten Leukoyzten-Endothel-Interaktion durch C1-INH in postkapillären Venolen der Darmwand. Die zur Quantifizierung des Capillary-leakage-Syndroms gemessene Plasmaextravasation konnte durch C1-INH ebenfalls reduziert werden. Als biochemischen Parameter einer proinflammatorischen Immunantwort zeigte sich ein erhöhter TNF-alpha-Spiegel in beiden Verumgruppen. Im Gegensatz dazu ergab sich durch die Applikation von C1-INH ein Anstieg der Konzentration des antiinflammatorischen Interleukin-10. Zusammenschauend könnten diese C1-INH-Wirkungen, insbesondere eines verminderten capillary leakage, entweder auf die verminderte Leukozytenadhärenz oder die beobachtete Immunmodulation zurückzuführen sein. Nach Analyse der Literatur scheint der von uns gefundene erhöhte Interleukin-10-Spiegel in der Frühphase der Sepsis einen positiven Einfluss aufzuweisen. Weitere tierexperimentelle Arbeiten sollten Adhäsionsmoleküle sowie Parameter des Kontakt- und Komplementsystems erfassen.