TY - THES A1 - Höhn, Karin Gudrun T1 - Der Einfluss von Corticotropin-Releasing-Factor auf die Dünndarmperistaltik des Meerschweinchens in vitro T1 - Corticotropin-releasing-factor and the motility of guinea pig’s small intestine in vitro N2 - Auf Intensivstationen wurden gastro¬intestinale Störungen als Risikofaktor für eine erhöhte Mortalität identifiziert. Etwa 80% der Patienten hatten nach einer Woche auf der Intensivstation gastro¬intestinale Störungen. Dies wird bedingt durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Faktoren wie z.B. Abdominal-chirurgie, Verletzungen der Neuroachse, SIRS, Hypoxämie, Störungen der Wasser-Elektrolyt-Hämöostase oder Säure-Basen-Gleichge¬wichts sowie Gabe von Analgetika, Hypnotika, Katecholamine oder Clonidin. Daher stellt sich die Frage, welchen Einfluss Stressmediatoren auf das gastro¬intestinale Gleich-gewicht haben. In dieser Arbeit wird die Wirkung des Stressmediators (r/h)-CRF sowie natürlicher und synthetischer Agonisten und Antagonisten auf die Peristaltik des Meer¬schweinchen¬dünndarms untersucht. Des Weiteren werden Wechselwirkungen zwischen den Stressmediatoren und dem klinisch zur Sedierung von Intensivpatienten eingesetzten Benzodiazepin Midazolam untersucht. Die Experimente werden an Dünndarmsegmenten des Meerschweinchens in vitro durchgeführt, die kontinuierlich und gegen einen geringen Widerstand endoluminal mit Tyrodelösung perfundiert werden. In dieser Versuchsvorricht-ung wird in den Darmsegmenten ab einem bestimmten intraluminalen Druck (peristaltic pressure threshold, PPT) eine von oral nach aboral verlaufende peristaltische Kontraktionswelle ausgelöst und der Darminhalt ausgeworfen. Die Peptide werden extraserosal in das Organbad gegeben. Unter dem Einfluss der Agonisten ((r/h)-CRF, Stressin, Urocortin II) steigt die Δ PPT konzentrations¬abhängig auf große negative Werte an und es zeigt sich eine Stimulation der Peristaltik. Die Antagonisten (Astressin, NBI 27914, K 41498) hingegen lösen keine Modulation der Peristaltik aus. Durch die Vorbehandlung mit den Anta¬gonisten wird eine Unterbindung der agonistischen Wirkung versucht. Diese gelingt nicht. In Kombination mit Midazolam kann ein überraschender ad¬ditiv inhibitorischer Effekt der CRF-rezeptorselektiven Agonisten und Anta¬gonisten gezeigt werden. Die Wirkung von Astressin, welches gleich hohe Affinität für den CRF1- und CRF2-Rezeptor aufweist, hebt diejenige des Benzodiazepins partiell auf. Über die Signaltransduktion zur Induktion bzw. Inhibition der Peristaltik kann nur gemutmaßt werden. In Frage kommen einige Mechanismen, deren Zusammen¬spiel untereinander noch nicht geklärt ist. Zu diesen Mechanismen zählt der sogenannte „cross-talk“ der G-protein-gekoppelten Rezeptoren. Möglicherweise findet auch eine direkte Interaktion mit dem GABA-ergen Rezeptor statt. Es kommt im Weiteren zu einer Aktivierung der Adenylatcyclase, zur cAMP-Akkumulation, Kalziumfreisetzung und Kontraktion der glatten Muskula¬tur des Ileums. Ein anderer Mechanismus involviert die Acetylcholinsekretion. Dieses Molekül scheint jedoch eine entscheidende Rolle zu spielen. Denkbar sind einige, durch G-Proteine vermittelte allgemein bekannte Wege, z.B. über Interaktion mit Enzymen, Kalium- oder Kalziumkanälen oder die Genexpres¬sion. Letztlich hat Acetylcholin Auswirkungen auf die Peristaltik des Ileums und dessen Permeabilität. Ein direkt neuronal vermittelter Weg über den CRF1-Rezeptor führt ebenfalls zur Stimulation der Peristaltik. Neben diesen Bau¬steinen spielen noch andere biochemische Mechanismen eine Rolle wie z.B. die Rezeptorkonfiguration oder die Bindungseigenschaften des Ligandens in Abhängigkeit des peptidischen oder nichtpeptidischen Substanzcharakters. N2 - The topic of this research work is the influence of stress on the small intestine motor function of the guinea pig mediated through peptides like (r/h)-CRF and related peptides. There are unselective ones like (r/h)-CRF as an agonist and Astressin as an antagonist, but also selective agonists and antagonists for the CRF1- and CRF2-receptor (Stressin as agonist and NBI 27914 as antagonist of CRF1-receptor; Urocortin II as agonist and K 41498 as antagonist of CRF2-receptor). Gastrointestinal dysmotility has been identified as a risk factor for higher mortality in intensive care units (ICU). About 80% of all patients being admitted at an ICU developed gastrointestinal dysmotility during the first week. This is induced by different causes like abdominal surgery, injury of the CNS, SIRS, hypoxaemia, inbalance of acid-base and electrolytes and fluid status, application of analgetics, hypnotics, catecholamines or clonidin. It is necessary to consider stress peptides induced disturbances of intestinal motor function and possible stress-drug interactions. For this reason an often used drug like Midazolam, a benzodiazepine was further characterized. All experiments have been done in vitro at the small intestine of guinea pig. The small intestine has been extracted and brought to a nearly physiological environment. It has been flushed with tyrode’s fluid, a physiological fluid, till gathering a certain intraluminal pressure (peristaltic pressure threshold, PPT); necessary for inducing the physiological peristaltic reflex. This reflex transported the intraluminal contents to the aboral ending of the reviewed piece of guinea pig’s small intestine. All agonists ((r/h)-CRF, Stressin, Urocortin II) induced a dose-depended stimulation of the small intestine motor function, whereas the antagonists (Astressin, NBI 27914, K 41498) showed no effect. Studying the agonist-antagonist interaction was not successful. Pretreatment of the small intestine with Midazolam did surprisingly increase the inhibitory effect on the gut motility. Except of the unselective antagonist Astressin, it annulled parts of Midazolam induced inhibition. In summary there is not much known of the pathways of (r/h)-CRF and CRF-like peptides. There might be a receptor cross-talk between the CRF1- and CRF2- or the GABAA-related receptor. At a certain point the intracellular adenylate cyclase is involved and causes an accumulation of cAMP, a release of calcium and a contraction of smooth muscle cells. Another pathway interacts with acetyl¬choline. This might be important because of acetylcholine G-protein related cell tasks like translation of enzymes, ion channel activation or gene expression profiles. Finally acetylcholine modulates the gut motor function and its mucosal permeability. A third possible pathway is mediated through the CRF1-receptor and neuronal plexus causing stimulation of small intestine motor function. There might even be more pathways depending on receptor configuration or binding sites or the chemical character of a certain peptide. This will need further investigation. KW - Meerschweinchen KW - Stress KW - Dünndarm KW - Peristaltik KW - Corticotropin-Releasing-Factor KW - corticotropin-releasing-factor gut motility guinea pig Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-52195 ER - TY - THES A1 - Engert, Katja Carmen T1 - Der Einfluss von Schwefelwasserstoff (H2S) auf die Darmperistaltik. Untersuchungen am Dünndarm des Meerschweinchens in vitro T1 - The effect of hydrogen sulfide (H2S) on intestinal peristalsis. In vitro- study on guinea pig small intestine N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der pathophysiologischen Bedeutung von Schwefelwasserstoff (H2S) und im Speziellen mit seiner Wirkung auf die intestinale Motilität und den zugrunde liegenden Mechanismen. In der gewählten in vitro-Versuchsvorrichtung wurden isolierte Darmsegmente des Meerschweinchens mit Flüssigkeit perfundiert. Dabei wurden der intraluminale Druck und die für die Auslösung der peristaltischen Kontraktion notwendige Druckschwelle aufgezeichnet. Die Untersuchungen zeigen, dass NaHS als H2S-Donor sowie die Synthesevorstufe L-Cystein die intestinale Peristaltik konzentrationsabhängig hemmen. Eine Beteiligung der Enzyme CSE und CBS an der endogenen H2S-Produktion im Ileum des Meerschweinchens konnte in den Versuchen nicht bestätigt werden. In den Versuchen vermochten Naloxon, Apamin und Glibenclamid die inhibitorische Wirkung von NaHS zu mindern, was auf eine Beteiligung von sowohl endogenen opioidergen Mechanismen, kalziumabhängigen als auch von ATP-abhängigen Kaliumkanälen schließen lässt. NaHS reduzierte die motilitätshemmende Wirkung von Midazolam, verstärkte jedoch die des exogen zugeführten Opioids Fentanyl. Dies legt Wechselwirkungen zwischen endogenem H2S und exogen zugeführter Pharmaka nahe. N2 - This study examines the pathophysiological role of Hydrogen sulfide (H2S) and especially its effect on intestinal peristalsis and the underlying mechanisms of work. In our in vitro-study peristaltic motility in isolated segments of the guinea pig was induced by perfusion of fluid. The intraluminal pressure and the pressure threshold to trigger the emptying phase of peristalsis were recorded. The results reveal that NaHS - a H2S donor - and also L-cysteine - a substrate for the generation of endogenous H2S - inhibit intestinal peristalsis in a concentration-dependent manner. The enzymes CSE or CBS don´t seem to be involved in the endogenous production of H2S in the guinea pig ileum. Our investigations demonstrate that Naloxon, Apamin and Glibenclamid are able to reduce the inhibitory effect of NaHS. Thus the inhibitory effect of NaHS on peristalsis seem to be mediated by endogenous opioid mechanisms and agonism on calcium- and ATP-dependent potassium channels. NaHS reduced the inhibitory effect of Midazolam on the intestinal peristalsis but enhanced the peristalsis-impairing effect of Fentanyl – possibly a sign for interactions of endogenous H2S with pharmaceuticals. KW - Dünndarm KW - Peristaltik KW - Schwefelwasserstoff KW - L-Cystein KW - hydrogen sulfide KW - L-cysteine KW - peristalsis KW - small intestine Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72439 ER - TY - THES A1 - Ranecky, Maria Helena T1 - Experimentelle Charakterisierung intestinaler, GvHD-protektiver myeloider Empfängerzellen nach allogener Stammzelltransplantation T1 - Experimental Characterization of Intestinal GvHD-Protective Myeloid Host Cells after Allogeneic Stem Cell Transplantation N2 - Die akute Graft-versus-Host Disease (GvHD) und speziell ihre intestinale Manifestation ist eine schwere Komplikation der allogenen Stammzelltransplantation mit erheblichem Einfluss auf Mortalität und Morbidität der Patienten. Pathophysiologisch stellt sie eine Immunreaktion von Spender-T-Zellen auf Empfängergewebestrukturen dar. In Versuchsmäusen ist die experimentelle Depletion CD11c+ Antigen-präsentierender Empfängerzellen in der frühen GvHD-Effektorphase assoziiert mit einem schlechteren klinischen Outcome, einer höheren Dichte alloreaktiver T-Zellen und einer verstärkten Entzündungsreaktion in der intestinalen Mukosa. Ziel der Studie war eine umfassende Charakterisierung und systematische Einordnung der folglich GvHD-protektiven intestinalen CD11c+ Empfängerzellen. Bezüglich ihrer Oberflächenproteinsignatur analysierten wir die myeloiden Zellen der intestinalen Mukosa am Tag 6 nach allogener Stammzelltransplantation. Mittels durchflusszytometrischer Analyse und Vergleich zwischen gesunden, allein bestrahlten und GvHD-Mäusen ordneten wir die CD11c+ Empfängerzellen als Makrophagen ein und schlossen eine Identität als dendritische Zellen aus. In der Immunfluoreszenzmikroskopie wiesen wir ihre Kolokalisation mit allogenen T-Zellen nach und bestätigten darin eine PD-L1 Expression als möglichen T-Zell-Suppressionsmechanismus. Bezüglich ihres Transkriptoms führten wir eine Einzelzell-RNA-Sequenzierung intestinaler hämatopoetischer Empfängerzellen aus CD11c+ Zell-depletierten und nicht depletierten Mäusen durch. Auf rein bioinformatischer Grundlage wurden die Einzelzellen kombiniert und anhand ihrer Transkriptomprofile in Cluster eingeteilt. Der Vergleich beider Versuchsgruppen offenbarte zwei unterschiedliche präsente bzw. depletierte und damit GvHD-protektive Zellcluster: Cluster 4 enthielt Zellen mit deutlicher Makrophagensignatur und gewebeprotektivem, antipathogenem Effektorprofil, welches in Kombination mit weiteren Genen ein Kontinuum der in Homöostase vorhandenen Makrophagen nahelegte. Cluster 10 dagegen enthielt Zellen mit immun- und spezifisch T-Zell-suppressivem Effektorprofil, weniger deutlicher Makrophagensignatur und Ähnlichkeit zu myeloiden Suppressorzellen. Somit lieferte die Studie wichtige Hinweise auf einen Mechanismus der GvHD- bzw. T-Zell-Suppression und Gewebeprotektion in Form von physiologisch vorhandenen bzw. im Laufe der GvHD auftretenden Empfängermakrophagen. N2 - Acute Graft-versus-host disease (GvHD) is an immunoreaction of donor T cells against host tissue structures after allogeneic hematopoietic cell transplantation (allo-HCT). Especially intestinal GvHD greatly contributes to the patients´ morbidity and mortality. Experimental depletion of CD11c+ antigen-presenting host cells in the early effector phase of GvHD is associated with a worse clinical outcome, an increase of alloreactive T cell numbers and more severe inflammation in the small intestinal mucosa in mice. In this study we aimed to characterize and systematically classify intestinal CD11c+ host cell populations protecting from acute GvHD on proteome and transcriptome level. To address the protein expression signature we analyzed the surface antigens of intestinal CD11c+ antigen-presenting cells of host mice on day 6 after allo-HCT. By flow cytometric analysis and comparison of healthy, GvHD-, and mice only receiving myeloablative irradiation, we classified the GvHD-protective cells as macrophages and ruled out a dendritic cell identity. Utilizing immunofluorescence microscopy we localized intestinal host macrophages in close contact with allogeneic T cells and confirmed their expression of PD-L1 as possible mechanism of alloreactive T cell suppression. Concerning the transcriptome signature, we performed a single-cell RNA sequencing of host intestinal hematopoietic cells of GvHD-mice with and without CD11c+ cell depletion. Single cells were combined and clustered by transcriptional profiling based on bioinformatic calculation. In comparison of both groups we detected two different present, respectively depleted and hence GvHD-protective cell populations: Cluster 4 containing tissue-protective and antipathogenic cells with a distinct macrophage signature, suggesting a continuum of steady state’s macrophages. And Cluster 10 containing cells with highly immunomodulatory and T cell suppressive capacities, less distinct macrophage signature, and some similar features to myeloid-derived suppressor cells. This study details the characteristics of host intestinal macrophages that can regulate alloreactive T cells in the small intestinal mucosa, suppress lethal acute GvHD and protect the tissue from inflammatory destruction. KW - Makrophage KW - Dünndarm KW - PD-L1 KW - Single-cell RNA Sequencing KW - Graft-versus-host disease (GvHD) Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-310924 ER - TY - THES A1 - Wenderoth, Hardy T1 - Wirkung des Benzodiazepins Midazolam auf die Dünndarmperistaltik des Meerschweinchens in vitro T1 - Effects of the benzodiazepine midazolam on peristalsis in the guinea pig small intestine in vitro N2 - H. Wenderoth, M.K. Herbert, N. Roewer Klinik für Anaesthesiologie, Universität Würzburg, D-97080 Würzburg, Deutschland Ziel der Untersuchung: Benzodiazepine, wie z. B. das Midazolam, werden sehr oft zur Sedierung von Patienten auf Intensivstationen genutzt. Die Hemmung der gastrointestinalen Motilität ist eine beachtliche Nebenwirkung anderer Medikamente (z.B. Opioide), die der Analgosedierung dienen. Bisher ist über die Wirkung des Benzodiazepins Midazolam auf die intestinale Motilität nur wenig bekannt, insbesondere ob auch Midazolam zu einer Hemmung des Peristaltikreflexes führt. Methode: Dünndarmsegmente erwachsener Meerschweinchen wurden in Organbädern eingebracht und mit vorgewärmter Tyrode-Lösung kontinuierlich perfundiert (0.5 ml min-1). Die intraluminale Flüssigkeit, welche die Dünndarmsegmente passierte, konnte über ein Abflußröhrchen, dessen Niveau 4 cm über dem des Dünndarmsegments lag, abfließen. Sobald der intraluminale Druck einen bestimmten Schwellendruck erreicht hatte, wurde eine peristaltische Welle induziert, und die intraluminale Flüssigkeit aus dem Segment entleert. Eine Stimulation der Peristaltik zeigte sich in einer Senkung, eine Inhibition in einem Anstieg des Schwellendrucks. Eine komplette Hemmung zeigte sich in einem Fehlen peristaltischer Aktivität trotz eines intraluminalen Drucks von 400 Pa. Der zur Auslösung der peristaltischen Wellen nötige Schwellendruck wurde als Auswertungsparameter für die Effekte des Midazolams auf die peristaltische Aktivität herangezogen. Die Applikation des Midazolams in den verschiedenen Konzentrationen (1-100 µM) und der Trägersubstanz Tyrode wurden extraserosal die Organbäder gegeben, jeweils jedes an jedem Segment. Zur Aufklärung der Wirkmechanismen wurden selektive Antagonisten und Agonisten der vermuteten Substanzen in Kombination mit dem Midazolam appliziert. Ergebnis: Midazolam (1 µM) und Tyrode-Lösung (Trägersubstanz) hatten keinen Einfluss auf die Dünndarmperistaltik, wohingegen es zu einer signifikanten Erhöhung des Schwellendrucks nach Zugabe von 10 µM Midazolam kam. 100 µM Midazolam führte bei allen Segmenten zu einer kompletten Hemmung der Peristaltik. Die komplette Hemmung überdauerte die Untersuchungszeit von 60 Minuten, sie konnte jedoch durch Austausch der Tyrode-Lösung aufgehoben werden. Apamin (500 nM) und Naloxon (500 nM) antagonisierten die inhibitorischen Effekte des Midazolams auf die Peristaltik. Zusammenfassung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass das kurzwirksame Benzodiazepin Midazolam die Dünndarmperistaltik dosisabhängig in vitro inhibiert und in hoher Dosierung eine komplette Hemmung der Peristaltik induziert. Unsere Untersuchung demonstrieren, dass die inhibitorischen Effekte des Midazolams auf die Peristaltik über Agonismus an kalzium-abhängigen Kaliumkanälen und endogenen opioidergen Mechanismen vermittelt werden. Auf diese Weise beeinträchtigt das Midazolam die propulsive Dünndarmmotilität vermutlich auch unter klinischen Bedingungen während der Anästhesie und Sedierung, wie z. B. bei Intensivpatienten. N2 - H. Wenderoth, M.K. Herbert, N. Roewer Dept. of Anaesthesiology, University of Würzburg, D-97080 Würzburg, Germany Objectiv of study: Benzodiazepines, such as midazolam, are widely used for sedation of patients in intensive care units. Inhibition of gastrointestinal motility is a major side effect of other substances (e.g. opioids) used for analgosedation. Up to now, little is known about the effect of midazolam on the intestinal motility, particulary whether midazolam inhibits the peristaltic reflex. Methods: Ileal segments of adult guinea pigs were mounted in organ baths and prewarmed Tyrode solution was infused into the intestinal lumen (0.5 ml min-1). The fluid passing the lumen was directed into an outlet tubing ending 4 cm (=400 Pa) above the fluid level of the organ bath. Peristalsis was elicited when the intraluminal pressure reached a threshold and propelled the intraluminal fluid to leave the system. Stimulation or inhibition of peristalsis was reflected by a decrease or increase of the pressure threshold, respectively. Complete inhibition manifested itself in a lack of peristaltic activity in spite of an intraluminal pressure of 400 Pa. The pressure threshold for eliciting peristaltic waves was used to quantify the effect of midazolam on peristaltic activity. Each dose of midazolam (1-100 µM) or the vehicle (Tyrode solution) was administered extraserosally to the organ bath only once to each segment. To elucidate the mechanisms of work we added selective antagonists and agonists of the supposed mediators in combination with midazolam to the organ bath. Results: Midazolam (1µM) and Tyrode solution (vehicle) were devoid of any effects on ileal peristalsis, whereas the threshold to evoke peristaltic contractions was significantly increased after administration of 10 µM. Midazolam 100 µM completely inhibited the peristaltic reflex in all segments (8 of 8) tested. This complete inhibition lasted longer than the observation period (60 min), however, could be reversed by change of Tyrode solution in the organ bath. Apamin (500 nM) and Naloxon (500 nM) antagonized the inhibitory effects of midazolam on peristalsis. Conclusion: The results reveal that the clinically short acting benzodiazepine midazolam inhibits intestinal peristalsis concentration-dependently in vitro up to complete abolition of any activity with the highest dose tested . Our investigation demonstrate that the inhibitory effects of midazolam on peristalsis are mediated by agonism on calcium-dependent potassium channels and endogenous opioid mechanisms. Thus, presumbably midazolam impairs propulsive intestinal motility under clinical conditions in anaesthesia or in sedation, e.g. in intensive care patients. KW - Dünndarm KW - Peristaltik KW - Midazolam KW - kalzium-abhängige Kaliumkanäle KW - Opioiderge Mechanismen KW - small intestine KW - peristalsis KW - midazolam KW - calcium-dependent potassium channels KW - opioid mechanims Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3325 ER -