TY  - THES
A1  - Büchler, Nicole
T1  - Welche Rolle spielt Lipidperoxidation bei der durch oxidativen Stress vermittelten akuten Lungenschädigung?
T1  - The role of lipid peroxidation in oxidative stress-induced acute lung injury
N2  - Die Lungenschädigung im Rahmen eines akuten Atemnotsyndroms (ARDS) ist gekennzeichnet durch ein nicht-kardiogenes Lungenödem, verursacht durch eine erhöhte Kapillarpermeabilität sowie einen Anstieg des pulmonalarteriellen Druckes, an deren Pathogenese verschiedene Mechanismen und Mediatoren beteiligt sind. Obwohl eine akute Lungenschädigung auch bei neutropenischen Patienten und in Leukozyten-freien Tiermodellen beobachtet wurde, spielen neutrophile Granulozyten hierbei eine entscheidende Rolle. Dies schlägt sich in der hohen Granulozytenzahl sowie in der erhöhten MPO-Aktivität der bronchoalveolären Lavage von ARDS-Patienten nieder. Stimulierte neutrophile Granulozyten verfügen über mehrere Mechanismen zur Schädigung des umgebenden Gewebes: proteolytische Enzyme, Produkte des Prostanoidstoffwechsels sowie reaktive Sauerstoffmetabolite. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den durch neutrophile Granulozyten produzierten reaktiven Sauerstoffmetaboliten Hypochlorsäure und Wasserstoffperoxid, die zu den nichtradikalischen Oxidantien zählen. Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung der Effekte einzelner Oxidantien, wie von Hypochlorsäure und Wasserstoffperoxid, auf die pulmonale Mikrozirkulation. Weiterhin soll das Ablaufen von Lipidperoxidationsprozessen im Rahmen von oxidativem Stress anhand von Endprodukten der Lipidperoxidation im Gewebe nachgewiesen werden. Schließlich soll die Gegenüberstellung von Parametern der akuten Lungenschädigung mit dem Ausmaß der Lipidperoxidation im Gewebe Aufschluss geben über einen eventuellen kausalen Zusammenhang zwischen Lipidperoxidation und Schädigung der Zirkulation. Am Modell der isolierten ventilierten und perfundierten Kaninchenlunge werden die Effekte von oxidativem Stress auf den pulmonalarteriellen Druck und die Gefäßpermeabilität charakterisiert. Hierzu werden die zu untersuchenden Oxidantien Hypochlorsäure, Wasserstoffperoxid bzw. das System aus Myeloperoxidase und Wasserstoffperoxid kontinuierlich in den pulmonalarteriellen Schenkel infundiert. Pulmonalarterieller Druck, pulmonalvenöser Druck und Flüssigkeitsretention werden kontinuierlich registriert, während der kapilläre Filtrationskoeffizient zu bestimmten Zeitpunkten gravimetrisch ermittelt wird. Dabei zeigt sich, dass die isolierte Applikation von HOCl, H2O2 bzw. des Systems MPO/H2O2 in der pulmonalen Strombahn eine Erhöhung des pulmonalarteriellen Druckes und der Gefäßpermeabilität bewirkt, wie es für die akute Lungenschädigung charakteristisch ist. Allerdings unterscheiden sich die Schädigungsmuster der einzelnen Oxidantien im zeitlichen Ablauf der Veränderungen von Gefäßpermeabilität und PAP. In jeder einzelnen Versuchsgruppe konnte eine Anreicherung von Lipidperoxidationsprodukten im Gewebe nachgewiesen werden. Es besteht jedoch keine Korrelation zwischen dem Ausmaß der Anreicherung der Lipidperoxidationsprodukte und dem Ausmaß der Veränderungen der Zirkulation. Es muss also vermutet werden, dass die Bildung von Lipidperoxidationsprodukten durch oxidativen Stress im Rahmen einer akuten Lungenschädigung eher ein Epiphänomen darstellt. Als Pathomechanismus ließe sich die spezifische Modifikation freier funktioneller Gruppen durch die nicht-radikalischen Oxidantien postulieren.
N2  - Lung injury during acute respiratory distress syndrome (ARDS) is characterized by non-cardiogenic pulmonary edema due to increased vascular permeability and pulmonary artery pressure. A great variety of mechanisms and mediators are involved in the pathogenesis of lung injury during ARDS. Although acute lung injury is observed in neutropenic patients and leukocyte-free animal models, polymorphonuclear leukocytes (PMN) play a crucial role in the pathogenesis of acute lung injury. This is reflected by the high number of PMN as well as by the increased myeloperoxidase (MPO) activity in the broncho-alveolar lavage (BAL) fluid of ARDS patients. Stimulated neutrophils may affect the surrounding lung tissue via several mechanisms: the release of proteolytic enzymes, the production of prostanoids as well as the generation of highly reactive oxygen species. This study focuses on the neutrophil-derived non-radical oxygen metabolites hypochloride (HOCl) and hydrogen peroxide (H2O2). The aim of this study is the characterization of the effect of single oxidants, like hypochlorite and hydrogen peroxide, on the pulmonary circulation. Furthermore, the involvement of lipid peroxidation (LPO) during oxidative stress is investigated by the accumulation of LPO products in the tissue. Finally, indicators of acute lung injury are correlated with the content of tissue LPO products to test the hypothesis of a possible causal relation between LPO and the injury of lung microvasculature. Using a model of an isolated ventilated and perfused rabbit lung, the effects of oxidative stress on the pulmonary artery pressure and the vascular permeability are characterized. The oxidants hypochlorite, hydrogen peroxide respectively the system of myeloperoxidase and hydrogen peroxide are administered continuously into the arterial line. Pulmonary arterial pressure, pulmonary venous pressure and fluid retention are continuously recorded, whereas the capillary filtration coefficient is determined gravimetrically. Isolated application of hypochlorite, hydrogen peroxide respectively the system of myeloperoxidase and hydrogen peroxide induce a rise in pulmonary artery pressure and vascular permeability which is characteristic of acute lung injury. The pattern of changes in vascular permeability and pulmonary artery pressure of the single oxidants differ though in their chronological development. In each experimental group an accumulation of tissue LPO products was found, whereas no correlation of the content of tissue LPO products with the extent of changes in pulmonary microvasculature could be proved. Thus the generation of tissue lipid peroxidation products during oxidative stress in acute lung injury seems to be rather concomitant than causal. The thesis of specific modification of free functional groups by the non-radical oxidants as possible mechanism in oxidative stress-induced acute lung injury could be established.
KW  - ARDS
KW  - oxidativer Stress
KW  - Hypochlorsäure
KW  - Wasserstoffperoxid
KW  - Myeloperoxidase
KW  - Lipidperoxidation
KW  - ARDS
KW  - oxidative stress
KW  - hypochlorite
KW  - hydrogen peroxide
KW  - myeloperoxidase
KW  - lipid peroxidation
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3409
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mühlfelder, Melanie
T1  - Protektive kardiovaskuläre Effekte weiblicher Sexualsteroide - Estrogenrezeptoren reduzieren den Aldosteron-induzierten oxidativen Stress in glatten Gefäßmuskelzellen
T1  - Protective effects of female sex hormones in cardiovascular system - Both estrogen receptor subtypes, ERα and ERβ, prevent aldosterone-induced oxidative stress in VSMC
N2  - Reaktive Sauerstoffspezies (ROS, engl. reactive oxygen species) sind hochreaktive Biomoleküle, die in geringen Konzentrationen ubiquitär als Produkte des normalen zellulären Metabolismus entstehen. Zum Schutz vor irreversiblen oxidativen Schädigungen durch diese Moleküle, besitzt der Organismus antioxidative Enzyme und nicht-enzymatische Antioxidantien, die ROS neutralisieren. Eine pathophysiologische Zunahme der Generierung und Freisetzung von ROS und/oder verminderte zelluläre Abwehrmechanismen gegen diese können, in Folge einer gestörten Redox-Homöostase, zur Ausbildung des sog. „oxidativen Stresses“ führen, der unter anderem mit einer Reihe kardiovaskulärer Erkrankungen assoziiert ist. Das Steroidhormon Aldosteron (ALDO), das der Gruppe der Mineralocorticoide angehört, besitzt für den Wasser- und Elektrolythaushalt eine essentielle Bedeutung. Als Agonist bindet ALDO an Mineralocorticoidrezeptoren (MR) in der Niere und im Kolon und stimuliert unter physiologischen Bedingungen über die Aktivierung des MR die renale Rückresorption von Natriumionen und Wasser. Epidemiologische Studien sowie in vitro und in vivo Untersuchungen konnten einen kausalen Zusammenhang zwischen erhöhten ALDO-Serumwerten und/oder einer disproportional erhöhten MR-Aktivierung und einer gesteigerten ROS-Generierung im Herz-Kreislaufsystem belegen. Im Gegensatz zu ALDO besitzt das Sexualsteroid 17β-Estradiol (E2) protektive kardiovaskuläre Effekte. E2 fungiert über zwei intrazelluläre Estrogenrezeptor (ER)-Subtypen, ERα und ERβ, die nach ligandabhängiger Aktivierung als nukleäre Transkriptionsfaktoren die Expression spezifischer Zielgene regulieren. Neben ER-vermittelten vasodilatatorischen und antiinflammatorischen Wirkungen innerhalb der Blutgefäße und des Myokards besitzt E2 unter anderem auch antioxidative Eigenschaften und das Potential die zelluläre Redox-Homöostase günstig zu beeinflussen. Auf Grund dieser Befunde wurde die Hypothese aufgestellt, dass E2 über einen ER-vermittelten Mechanismus dem ALDO-induzierten oxidativen Stress in glatten Gefäßmuskelzellen der Ratte (PRSMC, für engl. primary rat smooth muscle cells) entgegenwirkt. Zusätzlich sollte durch die Supplementation des ERα-spezifischen Agonisten 16α-LE2 und des ERβ-spezifischen Agonisten 8β-VE2 zu ALDO-behandelten Zellen untersucht werden, ob die beiden ER-Subtypen redundante, spezifische oder gegensätzliche Effekte bezüglich der aufgestellten Hypothese, besitzen. Durch Färbungen hormonbehandelter PRSMC mit dem ROS-sensitiven Fluoreszenzfarbstoff Dihydroethidium (DHE) und anschließender Quantifizierung der DHE-Fluoreszenzintensität konnte bestätigt werden, dass der ALDO-induzierte oxidative Stress durch die Kosupplementation von E2, 16α-LE2 und 8β-VE2 über einen ERα- und ERβ-vermittelten Mechanismus signifikant reduziert werden kann. Des Weiteren konnte im Verlauf dieser Arbeit belegt werden, dass die intrazelluläre Konzentration des Reduktionsäquivalents Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat in seiner reduzierten Form (NADPH) in ALDO+E2-, ALDO+16α-LE2- und ALDO+8β-VE2-behandelten PRSMC im Vergleich zu nur mit ALDO-behandelten Zellen signifikant erhöht ist. Ferner konnte in Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen gezeigt werden, dass die Kosupplementation von NADPH zu ALDO-behandelten Zellen, die DHE Oxidation in diesen Zellen signifikant unterbindet. Mittels Western Blot Analysen und Enzymaktivitätsassays hormonbehandelter PRSMC ließ sich schließlich nachweisen, dass ALDO die Enzymaktivität und Proteinexpression des NADPH generierenden Enzyms Glukose-6-phosphat Dehydrogenase (G6PDH) supprimiert. Weiter konnte innerhalb dieser Arbeit erstmalig bestätigt werden, dass E2 die Suppression der G6PDH-Aktivität durch ALDO unterbindet und die Enzymaktivität dieses Proteins wieder auf den basalen Wert anhebt. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass E2 der ALDO-induzierten lokalen ROS-Generierung in PRSMC ER-vermittelt entgegenwirkt. Der zugrunde liegende Mechanismus dieses Effekts basiert auf einer Aufrechterhaltung der G6PDH-Enzymaktivität, wodurch die Bioverfügbarkeit des Reduktionsäquivalents NADPH, das eine Schlüsselrolle im zellulären antioxidativen System spielt, gewährleistet wird.
N2  - Reactive oxygen species (ROS) are highly reactive bio-molecules produced as by-products during normal cellular metabolism. Cells are protected against ROS by cellular antioxidative defense mechanisms like antioxidative enzymes and reducing equivalents. However, if the cellular redox state is disrupted and the balance between ROS generation and ROS elimination is excessive, ROS are able to cause oxidative stress which plays an important pathophysiological role in the development of cardiovascular diseases. The mineralocorticoid hormone aldosterone (ALDO) mediates electrolyte and volume balance via binding and activation of its mineralocorticoid receptor (MR) to elevate systemic blood pressure through renal effects. However, excessive or disproportional MR activation is associated with oxidative stress. This results in a decreased bio-availability of nitric oxide (NO) and inflammation in the vasculature leading to fibrosis, vascular remodelling and endothelial dysfunction thereby contributing to hypertension as well as renal and cardiac failure. In contrast to ALDO, the sex hormone 17β-estradiol (E2) is known to have beneficial cardiovascular effects. E2 acts via its cognate intracellular estrogen receptor (ER) subtypes ERα and ERβ which are defined as nuclear ligand-activated transcription factors. E2 procure cardio- and vasoprotective effects among others by its antioxidative properties. Based upon these findings we proposed the hypothesis that ALDO and E2 may have opposing effects on ROS generation in rat vascular smooth muscle cells (PRSMC). Furthermore, the co treatment of E2 and the specific ER-agonists 16α-LE2 and 8β-VE2 to ALDO-treated cells should reveal whether the two ER-subtypes mediate redundant, specific or opposing effects. Respective experiments of dihydroethidium (DHE) fluorescent microphotography and quantification of its fluorescence intensity revealed that ALDO-induced oxidative stress can be attenuated by E2, 16α-LE2 and 8β-VE2. This effect was mediated by ERα and ERβ. Further experiments demonstrated that intracellular levels of the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) were significantly increased in ALDO-treated PRSMC co-supplemented with E2, 16α-LE2 and 8β-VE2. In good agreement with these findings, DHE fluorescence showed decreased ROS generation in ALDO treated cells after co-incubation with NADPH. Additionally, molecular and biochemical analyses gave evidence for restored activity and protein expression of the major intracellular NADPH generating enzyme glucose 6 phosphate dehydrogenase (G6PDH) in ALDO+E2 co-treated PRSMC; ALDO treatment alone caused a decrease in G6PDH activity and protein expression. Consequently, E2 can compensate the deleterious effects of ALDO in PRSMC via preservation of G6PDH activity. This enzyme stabilises bio-availability of NADPH, which in turn acts as a key player in cellular antioxidative defense.
KW  - Kardiovaskuläres System
KW  - Estrogene
KW  - Estrogenrezeptoren
KW  - Aldosteron
KW  - oxidativer Stress
KW  - cardiovascular system
KW  - estrogens
KW  - estrogen receptors
KW  - aldosterone
KW  - oxidative stress
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-64943
ER  -