Dokument: Die Rolle der Stickstoffmonoxidsynthasen in der sich entwickelnden septischen Kardiomyopathie im murinen Modell
| Titel: | Die Rolle der Stickstoffmonoxidsynthasen in der sich entwickelnden septischen Kardiomyopathie im murinen Modell | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=23713 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20130226-110524-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Windler, Rainer [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Merx, Marc W. [Gutachter] Prof. Urlacher, Vlada [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Stickstoffmonoxid (NO) spielt in der Pathogenese der septischen Kardiomyopathie eine
zentrale Rolle. Die induzierbare Stickstoffmonoxidsynthase (NOS2) wird in diesem Zusammenhang als Hauptquelle des NO angesehen, ihre Inhibition führte jedoch zu widersprüchlichen experimentellen Ergebnissen: die globale NOS)Inhibition ging in einer klinischen Studie mit einer Übersterblichkeit in der verum Gruppe einher. Ziel der vorliegenden Studie ist es den Einfluss der NOS1, NOS2 und vor allem NOS3 auf die Herzfunktion, die Nitrit/Nitrat Konzentration (NOx), das Überleben und die Inflammationsantwort in der Frühphase der Sepsis in einem klinisch relevanten, polymikrobiellen Sepsis Model zu klären. In C57/B6 Wildtyp und NOS3)/) Mäusen erfolgte die Sepsisinduktion mittels Coecum)Ligatur und Punktion (CLP). Die Inhibition der NOS1 und NOS2 wurde pharmakologisch direkt nach der CLP)Induktion erreicht. Die NOx) Konzentrationen und die endogene NO Produktion (Plasma/Herzgewebe) wurden gemessen. Zur Feststellung der Inflammation kam quantitative Immunochemie zum Einsatz. Aus dem Vollblut erfolgte die Bestimmung der Gesamt) Gluthation (GSH) Konzentration und die Erythrozyten Verformbarkeitsanalyse. 6 und 12 Stunden nach Sepsisinduktion wurden die hämodynamischen Eigenschaften der Herzen mittels Druckkatheter in vivo und ex vivo in einer Langendorff)Apparatur bestimmt. Die Genexpression der proinflammatorischen Mediatoren TNF)α und IL)6 sowie der NOS1, NOS2 und NOS3 wurde mittels Realtime RT) PCR analysiert und die Nitrotyrosin Formierung mittels Immunhistochemie im Herzgewebe qualitativ nachgewiesen. Eine pharmakologische Inhibition der NOS1 und NOS2 sowie eine genetische Defizienz für die NOS3 war im Vergleich zu Wildtypen mit einem Überlebensvorteil nach Sepsisinduktion assoziiert, wobei der Effekt bei NOS3)/) Mäusen am stärksten ausgeprägt war. Der Überlebensvorteil war in den NOS2 inhibierten und NOS3)/) Tieren mit einem Ausbleiben des Ansteigens der Nitrat Konzentrationen im Plasma verbunden. Im Unterschied zu Wildtypen wiesen NOS3)/) Mäuse bereits in der sehr frühen Phase der Sepsis keine Beeinträchtigung der kardialen Funktion sowie eine Erhaltung des mittleren arteriellen Drucks auf. NOS1 und NOS2)inhibierte Mäuse entwickelten im Vergleich zu Wildtypen eine septische Kardiomyopathie gleicher Ausprägung, Neben verminderten endogenen NO)Spiegeln zeigten NOS3)/) Mäuse eine verminderte myokardiale Infiltration von Entzündungszellen. Dieser Effekt war auch bei NOS1)inhibierten Tieren zu beobachten. Eine verminderte NO) Verfügbarkeit durch Inhibition bzw. Defizienz der NO)Synthasen führte bereits in der sehr frühen Phase der Sepsis zu einer beeinträchtigten Erythrozytenverformbarkeit. Im Unterschied zur pharmakologischen Inhibition der NOS1 und NOS2 entwickelten NOS3)/) Mäuse keine Anzeichen einer septischen Kardiomyopathie. Die Durchführung von ex vivo Experimenten konnten diese Ergebnisse bestätigen und zeigten zudem, dass die NO) Synthese der NOS3 zusätzlich an der Funktionsstörung der glatten Gefäßmuskulatur beteiligt ist und zu einer endothelialen Dysfunktion führt. Die reduzierten Nitrat Konzentration und reduzierten bioaktiven NO Spiegel im Herzgewebe sowie der geringere Gehalt an Nitrotyrosin bei den NOS3)/) Mäusen im Vergleich zu Wildtypen verdeutlichte, das die NOS3 in der Frühphase der Sepsis entscheidend zum endogenen NO)Pool beiträgt. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die NOS3 in der Frühphase der Sepsis eine wichtige Rolle spielt in der Ausbildung der septischen Kardiomyopathie einschließlich einer Katecholaminresistenz sowie in der Ausbildung einer Sepsis typischen Vasoplegie. Zugrundeliegende Mechanismen hierfür könnten eine NO)Freisetzung durch die NOS3 und eine modifizierte Entzündungsantwort in der sich entwickelnden Sepsis sein. Die Entwicklung von Möglichkeiten zur selektiven NOS3 Modulation könnte einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz in der Frühphase der Sepsis darstellen.Nitric oxide (NO) plays a central role in the pathogenesis of septic cardiomyopathy. The inducible nitric oxide synthase (NOS2) is generally believed to be the high)capacity NO) producing enzyme in sepsis. However, its inhibition led to contradictory experimental results. In a clinical trial global NOS inhibition increased mortality in patients with septic shock. The aim of this study is to determine the role of NOS1, NOS2 and especially NOS3 on cardiac function, the nitrite / nitrate production (NOx), inflammatory response and finally survival in the early phase of sepsis in a clinically relevant polymicrobial sepsis model. In C57/B6 wild)type and NOS3)/) mice, sepsis was induced by cecum ligation and puncture (CLP). The inhibition of NOS1 and NOS2 was achieved pharmacologically immediately after CLP induction. 6 and 12 h after sepsis induction, cardiac function was analyzed by in vivo pressure and isolated heart measurements. NOx levels and endogenous NO production (plasma / heart tissue) were measured. The inflammatory response in heart tissue was determined via quantitative immunochemistry. Total glutathione (GSH) concentration and erythrocyte deformability were quantified in whole blood. The gene expression of proinflammatory mediators TNF)α and IL)6 and NOS1, NOS2 and NOS3 was analyzed by real time RT)PCR and nitrotyrosine formation was detected in cardiac tissue by immunhistochemical staining. Pharmacological inhibition of NOS1 and NOS2 and genetic deficiency of NOS3 were associated with a survival benefit compared to septic wildtype mice, while NOS3)/) mice survived longest,. The survival benefit was associated with decreased nitrate concentrations in plasma after pharmacological NOS)inhibition and in NOS3)/) mice. In contrast to wildtype mice, NOS3)/) mice showed no impairment of cardiac function as well as a preservation of mean arterial blood pressure already at the very early phase of sepsis. NOS1 and NOS2)inhibited mice developed signs of septic cardiomyopathy similar to uninhibited septic wildtype mice. In addition to decreased endogenous NO levels NOS3)/) mice exhibied an abrogated inflammatory response with descreased myocardial infiltration of inflammatory cells. This effect was also observed in NOS1)inhibited animals. A reduced NO availability due to inhibition or deficiency of NO synthase resulted in an impaired erythrocyte deformability already in the very early phase of sepsis. This effect seemed not to be detrimental regarding the survival especially of NOS3)/) mice. In contrast to the pharmacological inhibition of NOS1 and NOS2 NOS3)/) mice developed no signs of septic cardiomyopathy. Ex vivo experiments confirmed these findings and also showed that NO synthesis of NOS3 is involved in the impairment of the vascular smooth musculature leading to endothelial dysfunction. Decreased nitrate concentration in plasma and heart tissue, reduced bioactive NO levels in the heart tissue as well as lower levels of nitrotyrosine in the heart tissue of NOS3)/) mice yields to our conclusion that NOS3 decisively contributes to the endogenous NO pool in the early phase of sepsis. Our results indicate that NOS3 plays an important role in the development of septic cardiomyopathy with catecholamines resistance and accompanying vasoplegia in the early phase of sepsis. As possible contributing mechanisms we demonstrate inreased endogenous NOx)levels and a modified myocardial inflammatory response in the early stage of polymicrobial sepsis. Thus, eNOS inhibition might be a promising therapeutic target for early sepsis therapy. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 26.02.2013 | |||||||
| Dateien geändert am: | 26.02.2013 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.05.0012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 05.06.2012 |
