Open Access

Die Evaluation des Einflusses der Antibiotika Linezolid und Tigecyclin auf die Mikrozirkulation im Rahmen einer akuten experimentellen Endotoxinämie war Ziel unserer Arbeit. Das Monitoring der Vitalparameter erfasste Herzfrequenz, mittleren arteriellen Blutdruck, Atemfrequenz und Körpertemperatur über die gesamte Dauer des Experiments. Mit Hilfe der Intravitalmikroskopie ermittelten wir in postkapillären mesenterialen Venolen die temporäre und permanente Leukozyten-Adhärenz nach Anfärben mit Rhodamin sowie das Ausmaß der Plasmaextravasation aus dem Gefäß in das Interstitium mittels FITC-markiertem Albumin. Zudem wurden die Konzentrationen pro- und antiinflammatorischer Zytokine aus Serumproben zu Beginn und am Ende des Versuches ermittelt. Durch die experimentelle Endotoxinämie kam es tendenziell zu einem Blutdruckabfall in den LPS-belasteten Gruppen, durch hämodynamische Stabilisierung mit Hilfe von Volumentherapie wurde dieser allerdings begrenzt. An den drei Mikroskopierzeitpunkten befanden sich alle Gruppen auf etwa gleichem Blutdruck-Niveau. Des Weiteren führte die LPS-Applikation zu einem Anstieg der Herz- und Atemfrequenz. Die Körpertemperatur wurde auf konstant 36°C gehalten. Aus den Untersuchungsergebnissen ist abzuleiten, dass die beiden Antibiotika keinen Einfluss auf die Makrohämodynamik haben. Zudem zeigte sich in unseren Messungen unter Endotoxinämie ein erwarteter Anstieg aller gemessenen Zytokinspiegel (TNF-α, IL-1β, IL-4, IL-6 und IFN-γ), welche weder von Linezolid noch von Tigecyclin beeinflusst wurden. Die endotoxämischen Bedingungen erzeugten typische pathophysiologische Veränderungen im Gebiet des Mesenteriums: eine gesteigerte Leukozytenaktivierung und Adhäsivität am Endothel sowie die daraus bedingte Reduktion des Rollerflows. Die Therapie mit Tigecyclin konnte eine signifikante Zunahme der adhärenten Leukozyten im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht verhindern, erzielte allerdings eine signifikante Abnahme der Anzahl der „Sticker“ im Vergleich zur LPS-Gruppe. Dementsprechend konnte die Tigecyclin-Applikation den Roller-Flow signifikant verbessern, erreichte aber nicht das statistische Niveau der Kontrollgruppe. Linezolid konnte hatte ebenfalls die Leukozytenaktivierung vermindern, jedoch ohne eine statistische Signifikanz zu erzielen. Zusammenfassend bewirkte der Einsatz des Antibiotikums Tigecyclin eine signifikante Verminderung der Leukozytenaktivierung in der intestinalen Mikrozirkulation, was die Evaluation dieses Medikamentes für die eine immunmodulatorische Therapie der Sepsis in weiterführenden tierexperimentellen und klinischen Studien sinnvoll erscheinen lässt. Linezolid zeigte eine nur tendenzielle Abnahme der Leukozyten-Endothel-Interaktion, was jedoch in weiteren Studienmodellen evaluiert werden sollte.

Es gibt Notfallsituationen, in denen es unmöglich ist, den Patienten mittels einer Beatmungsmaske, Larynxmaske oder einem endotrachealen Tubus im herkömmlichen Weg zu beatmen. Oft handelt es sich um mechanische Behinderungen der oberen Atemwege oder Verletzungen, die es unmöglich machen an die Gesichtsregion, und insbesondere den Mund heranzukommen.Da eine Cricothyreotomie nicht zum angewandten Standardverfahren der meisten Mediziner gehört, wird die perkutane Punktionstracheotomie vielerorts favorisiert. Durch eine transtracheale Jet Ventilation ist zwar eine „aktive“ verstärkte Inspiration möglich, jedoch erlaubt die Standard-Ausrüstung lediglich eine „passive“ Exspiration über die evtl. noch minimal offenen oberen Atemwege des Patienten oder die sehr enge transtracheale Kanüle. Folge kann ein Barotrauma bei komplettem Verschluss der oberen Atemwege sein. Anhand dieser Studie soll gezeigt werden, dass mittels eines einfach zu handhabenden Beatmungsventils , welches als Venturi-Ventil funktioniert, sowohl eine adäquate „aktive“ Inspiration, als auch eine ausreichende „aktive“ Exspiration möglich ist um einen Patienten sicher zu beatmen und die Notfallsituation zu überbrücken. Methoden: Zunächst wurde das neu gestaltete Beatmungsventil an der mechanischen Lunge getestet mit jeweils variabel einstellbaren und wechselnden Gas-Flows, Widerständen und System-Compliances die Zeit gemessen, die sowohl mit als auch ohne Ventil notwendig war, um die mechanische Lunge mit 1 Liter zu befüllen („aktive“ Inspiration ) beziehungsweise hiernach wieder zu entlüften („aktive“ bzw. ohne Ventil als „passive Exspiration). Jede unterschiedliche Kombination betreffend Gas-Flow, Widerstand und System-Compliance wurde dreimal identisch wiederholt. Ebenso wurden alle Experimente sowohl mit einer 12-Gauge als auch mit einer 16-Gauge Kanüle durchgeführt. Ein druckkompensiertes Flow-Messgerät war ebenso angeschlossen. In einer weiteren Versuchsreihe wurden 5 Schweine mit unterschiedlichen Inspiration-/Exspirationszeit-Verhältnissen beatmet. Bezüglich dem Gas-Flow, dem Widerstand und der System-Compliance wurden sowohl unvorteilhafte als auch optimalere Grundvoraussetzungen als Ausgangssituation gestellt. Die primären Messgrößen dieser Versuche waren die arteriellen Blutgaskonzentrationen von PaCO2 und PaO2. Ergebnisse: Anhand der Versuche mit der mechanischen Lunge zeigte sich, dass ein höheres Minutenvolumen durch das Venturi-Gerät durch die beschleunigte Exspiration möglich ist als bei spontaner, „passiver“ Exspiration. Die durchgeführten Versuche mit narkotisierten Schweinen zeigten zunächst, dass die arteriellen Blutgaskonzentrationen von PaCO2 und PaO2 zu Beginn der Beatmung stets anstiegen, um dann für über eine Stunde konstant zu bleiben (PaO2 470 ± 86,8 mmHg; PaCO2 63,0 ± 7,2 mmHg). Alle Schweine konnten über die Dauer von 60 Minuten mittels des Venturi-Ventil-Systems adäquat beatmet werden. Der maximale Trachealdruck blieb unter 10 cm Wassersäule. Ebenso zeigte sich, dass der mittlere arterielle Blutdruck sowie die Auswurffraktion des Herzens von den verschiedenen Beatmungs-Manövern unbeeinflusst blieben. Diskussion: Bei Durchführung der Versuche mit der mechanischen Lunge sowie mit den ausgewachsenen Schweinen konnte beobachtet werden, dass durch eine transtracheale 16-Gauge-Kanüle für eine längere Zeit in Kombination mit dem Venturi-Ventil eine ausreichende Lungen-Beatmung erreicht werden kann. Über alle Versuche hat sich gezeigt, dass eine „aktive“ Exspiration die Beatmung über einen längeren Zeitraum erlaubt und somit die Gefahr einer Lungenüberblähung und eines Barotraumas optimal verhindert.

LOX-1 ist ein membranständiger Rezeptor, der u.a. auf Endothelzellen exprimiert wird. Für Veränderungen in der Rezeptorexpression wurden verschiedene Faktoren identifiziert. Neben oxidiertem LDL und Angiotensin II stellen Zytokine wie beispielsweise TNF-α entscheidende Faktoren dar. LOX-1 stellt zudem ein Adhäsionsmolekül für Leukozyten und Bakterien dar. In dieser Arbeit wurde in einem tierexperimentellen Modell die Inhibition von LOX-1-Rezeptoren durch spezifische Antikörper bei experimenteller Endotoxinämie untersucht. Als Hypothese wurde angenommen, dass eine Blockierung von LOX-1-Rezeptoren mit einem spezifischen Antikörper eine Verbesserung der intestinalen Mikrozirkulation mit Abnahme der Leukozytenadhärenz bewirkt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Verabreichung von LOX-1-Antikörpern zu einer Reduktion der Leukozytenadhärenz führt. Auf m-RNA Ebene konnte eine signifikante Minderung der Expression von LOX-1 nach Applikation des LOX-1-Antikörpers nachgewiesen werden. Gegenwärtig ist die Bedeutung von LOX-1 in den pathophysiologischen Zusammenhängen der Sepsis noch nicht ausreichend verstanden. Weitere Arbeiten sind diesbezüglich erforderlich. Diese Arbeit bestätigt, dass die LOX-1-Inhibition ein attraktives Target in der Modulation der endotoxinvermittelten Leukozytenaktivierung in der Mikrozirkulation bei Sepsis darstellt.

In vielen wissenschaftlichen Studien konnte die Bedeutung des NO-cGMP-PKG-Signalweges für die Regulation der Spannung von glatten Muskelzellen gezeigt werden. Im Mittelpunkt standen dabei oftmals die Guanylatzyklase, die Proteinkinase G oder zelluläre Kalziumkanäle und deren Bedeutung für die Muskeltätigkeit. In der vorliegenden Arbeit sollte über Modulatoren der zelluläre cGMP-Spiegel in glatten Gefäßmuskelzellen von Ratten verändert und durch Messung der Kontraktionsstärken dessen Einfluss auf das Kontraktionsverhalten nachgewiesen werden. Dabei sollte sowohl die Auswirkung von cGMP-Veränderungen auf die Spannung bei maximaler Stimulation als auch auf die Sensitivität für Phenylephrin untersucht werden. Nach Inkubation der Aorten mit einem cGMP-Modulator und Stimulation mit Phenylephrin wurden die Kontraktionen von Aortenringen über Schreiber direkt aufgezeichnet. Als Modulatoren wurden das Urikosurikum Probenecid, der Phosphodiesterasehemmer Sildenafil und der Inhibitor der löslichen Guanylatzyklase ODQ eingesetzt. Ein besonderer Fokus sollte darauf gelegt werden, inwiefern die Hemmung der MRP-Transportproteine 4 und 5 durch Probenecid- und Sildenafilinkubation auf den cGMP-Spiegel und damit die Spannung der glatten Muskelzellen auswirkt. In den Aufzeichnungen der Kontraktionen zeigte sich unter ODQ-Einfluss eine deutlich gesteigerte Spannung in g pro g Aortengewebe (Mw=2761,44*; SEM=236,4; n=9) bei maximaler Stimulation mit Phenylephrin im Vergleich zur Kontrolle (1515,15; 186; n=9). Unter Vorinkubation mit Sildenafil konnten sowohl mit der geringeren Konzentration von 1 µM (689,15*; 163,3; n=5) als auch bei 50 µM (187,17*; 154,5; n=5) signifikant niedrigere Spannungen festgestellt werden. In höherer Konzentration kommt neben der Inhibition der PDE auch der hemmende Einfluss von Sildenafil auf die MRP-Transporter zum Tragen. Auch nach der Inkubation mit Probenecid konnte sowohl mit 10 µM (783,70; 150,7; n=5) als auch mit 100 µM (693,64*; 128,4; n=5) eine verminderte Kontraktion der Gefäße festgestellt werden. Die Untersuchung der Sensitivität der Aorten auf Phenylephrin über Vergleiche der EC50-Werte ergab, dass insgesamt durch den Einsatz von cGMP-Modulatoren keine Veränderungen der Sensitivität verursacht werden. Schlussfolgernd ergibt sich aus den Ergebnissen dieser Arbeit, dass glatte Gefäßmuskulatur über cGMP-Modulatoren hinsichtlich der Maximalspannungen beeinflussbar ist und dass der cGMP-Transport über MRP 4 und 5 für die Kontraktion von glatten Muskelzellen physiologisch bedeutsam zu sein scheint, was neue Möglichkeiten des medikamentösen Eingreifens in die Gefäßregulation eröffnen könnte.