Dokument: Der Einfluss von Gemfibrozil auf die mitochondriale Funktion in der Leber im septischen Rattenmodell

Titel:	Der Einfluss von Gemfibrozil auf die mitochondriale Funktion in der Leber im septischen Rattenmodell
Weiterer Titel:	The effect of gemfibrozil on hepatic mitochondrial function in septic rats
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62626
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230517-110755-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Maicher, Charlotte Marie [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,29 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.05.2023 / geändert 10.05.2023
Beitragende:	Prof. Dr. Picker, Olaf [Gutachter] PD Dr. med. Scheckenbach, Kathrin [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die Sepsis stellt weiterhin ein relevantes Krankheitsbild mit hoher Sterblichkeit und steigenden Fallzahlen dar. Neben einer Beeinträchtigung auf Ebene der Mikrozirkulation ist auch eine mitochondriale Dysfunktion pathophysiologisch von Bedeutung. In Anbetracht dessen sind adjuvante Therapiemöglichkeiten in den Fokus der Forschung geraten, um an diesen Mechanismen anzugreifen und den Verlauf einer Sepsis günstig zu beeinflussen. Das Fibrat Gemfibrozil ist ein Ligand am Peroxisom-Proliferator-aktivierten-Rezeptor α (PPARα) und konnte in bisherigen Studien neben seinen lipidsenkenden Eigenschaften auch Wirkungen auf die Inflammation und das Outcome unter septischen Bedingungen zeigen. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine Beeinflussung der mitochondrialen Funktion durch das Fibrat. Die Leber kann im Zuge einer Sepsis aufgrund ihrer hohen Durchblutung und ausgeprägten Stoffwechselaktivität rasch in ihrer Funktion beeinträchtigt werden und so eine mitochondriale Dysfunktion begünstigen. Vor diesem Hintergrund könnten unterstützende Effekte auf die Mitochondrienfunktion in einer Sepsis von besonderer Relevanz sein. Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob Gemfibrozil die mitochondriale Funktion in der Leber unter septischen Bedingungen und nach Durchführung einer sterilen Laparotomie beeinflusst. Zudem sollte ausgemacht werden, ob diese Wirkung konzentrationsabhängig ist und potenzielle Effekte über den PPARα vermittelt werden. Da in der Sepsis ein enges Zusammenspiel von mitochondrialer Funktion und dem Aufkommen von oxidativem Stress im Gewebe zu vermuten ist, sollte außerdem die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies in der Leber ermittelt werden. Hierzu wurden nach Genehmigung durch das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) Nordrhein-Westfalen (AZ: 84-02.04.2016.A398) 120 männliche Wistar-Ratten in 12 Gruppen (n=10) randomisiert und entweder eine Sepsis mittels Colon ascendens Stent Peritonitis (CASP) induziert oder eine sterile Laparotomie (Sham) durchgeführt. 24 Stunden und unmittelbar vor der Operation erfolgte die medikamentöse Vorbehandlung je nach Kohorte (Kontrolle (K), Gemfibrozil (30 mg/kg), Gemfibrozil (100 mg/kg), PPARα-Blocker GW6471 (1 mg/kg), Gemfibrozil (30 mg/kg) + GW6471, Gemfibrozil (100 mg/kg) + GW6471). 24 Stunden nach dem Eingriff wurde im Zuge einer erneuten Operation Lebergewebe entnommen, homogenisiert und die Mitochondrienfunktion im Respirometer ermittelt. Unter Zugabe von Glutamat und Malat als Substrate für Komplex I und Rotenon und Succinat zur Messung von Komplex II der Atmungskette wurde die basale (State 2) und nach Hinzufügen von Adenosindiphosphat (ADP) die maximale (State 3) Geschwindigkeit der oxidativen Phosphorylierung (OXPHOS) berechnet. Die Respiratory Control Ratio (RCR) und ADP/O Ratio wurden als Parameter der mitochondrialen Funktion ermittelt. Hierbei veranschaulicht die RCR die Kopplung des Elektronentransportes der Atmungskette an die Synthese von Adenosintriphosphat, während die ADP/O Ratio die Effizienz der oxidativen Phosphorylierung beschreibt. Um zudem das Ausmaß an oxidativem Stress im Gewebe zu evaluieren, wurde die Malondialdehyd-Konzentration (MDA) als Abbauprodukt der Lipidperoxidation im Lebergewebe gemessen. Die statistische Auswertung der Daten erfolgte anhand der Statistiksoftware GraphPad Prism. Ein Kruskal-Wallis-Test sowie Dunns Post-hoc-Test wurden durchgeführt und das Signifikanzniveau mit p<0,05 festgelegt. Mit Blick auf die Studienergebnisse ließen sich weder in den Sham-operierten Tieren noch in den CASP-Versuchsgruppen signifikante Unterschiede in der ADP/O Ratio und der RCR für Komplex I und Komplex II der Atmungskette feststellen. Ferner blieb auch die hepatische MDA-Konzentration in den einzelnen Interventionsgruppen unverändert. Insgesamt zeigte die Vorbehandlung mit Gemfibrozil in der vorliegenden Studie keinen Einfluss auf die mitochondriale Funktion in der septischen Leber. Da auch unter nicht-septischen Bedingungen keine Veränderung der Mitochondrienfunktion zu beobachten war, kann folglich keine Aussage über eine konzentrationsabhängige Wirkung von Gemfibrozil oder PPARα-vermittelte Effekte des Fibrats getroffen werden. Sepsis continues to be a challenging disease with high mortality rates and increasing case numbers. Under pathophysiological conditions, an impairment on microcirculatory level and the development of mitochondrial dysfunction are particularly relevant. Therefore, adjuvant therapies that target these mechanisms to improve the course of sepsis have become the focus of recent research. The fibrate gemfibrozil functions as a ligand of peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) and, in addition to its lipid-lowering properties, was able to show an effect on inflammation and outcome under septic conditions in several studies. Moreover, there is evidence that the fibrate affects mitochondrial function. Due to its high blood flow and pronounced metabolic activity, the function of the liver can rapidly be impaired during sepsis, thus promoting mitochondrial dysfunction. In this context, supportive effects on mitochondrial function in sepsis could be of distinct importance. Hence, the aim of this work was to investigate whether gemfibrozil affects mitochondrial function in the liver under septic conditions and after performing a sterile laparotomy. Additionally, it was to be determined whether potential effects occur in a concentration-dependent manner and are possibly mediated via the PPARα. Since a close interplay between mitochondrial function and the extent of oxidative stress in the tissue can be assumed in sepsis, a further approach of this study was to assess the production of reactive oxygen species in the liver. For this purpose, after approval by the Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) Nordrhein-Westfalen (AZ: 84-02.04.2016.A398), 120 male Wistar rats were randomised into 12 groups (n=10) and either an abdominal sepsis was induced using a colon ascendens stent peritonitis (CASP) or a sterile laparotomy (Sham) was performed. 24 hours and immediately before surgery, drug pretreatment was given according to the cohort (control (K), gemfibrozil (30 mg/kg), gemfibrozil (100 mg/kg), PPARα-blocker GW6471 (1 mg/kg), gemfibrozil (30 mg/kg) + GW6471, gemfibrozil (100 mg/kg) + GW6471). 24 hours after surgery a second operation was performed, and liver tissue was extracted and homogenised. Afterwards, mitochondrial function was determined respirometrically. With the addition of glutamate and malate as substrates for complex I and rotenone and succinate to measure complex II of the respiratory chain, the basal (state 2) and, after application of adenosine diphosphate (ADP), the maximal (state 3) rate of oxidative phosphorylation (OXPHOS) was calculated. The respiratory control ratio (RCR) and ADP/O ratio were determined as parameters of mitochondrial function. Thereby, the RCR illustrates the coupling of respiratory chain electron transport and ATP-synthesis, whereas the ADP/O ratio describes the efficiency of oxidative phosphorylation. To evaluate the extent of oxidative stress in the hepatic tissue, the malondialdehyde concentration (MDA) was measured as a degradation product of lipid peroxidation. Statistical analysis of the data was carried out using GraphPad Prism statistical software. A Kruskal-Wallis test along with a Dunn's post-hoc test were performed and the significance level was set at p<0.05. Regarding the study results, no significant differences in ADP/O ratio and RCR for complex I and complex II of the respiratory chain could be detected in either the Sham-operated animals or the CASP experimental group. Furthermore, hepatic MDA levels also remained unchanged in each intervention group. In conclusion, a pretreatment with gemfibrozil showed no effect on mitochondrial function in the present study of sepsis. Since no gemfibrozil-mediated effects were shown under non-septic conditions either, consequently no statement can be made about a concentration-dependent impact of gemfibrozil or PPARα-mediated effects of the fibrate.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	17.05.2023
Dateien geändert am:	17.05.2023
Promotionsantrag am:	21.10.2022
Datum der Promotion:	02.05.2023