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Fragestellung: Die Leberdysfunktion im Rahmen einer systemischen Inflammation stellt einen der wichtigsten Faktoren dar, welcher die Letalität erhöht. Sauerstoffradikale (ROS) sind zytotoxisch und wichtige Mediatoren in der Pathophysiologie der entzündlichen Leberschädigung. Dies war bereits Gegenstand vieler Arbeiten. Kohlenstoffmonoxid (CO), ein Produkt der Katalyse von Häm via Hämoxygenase (HO), wirkt zytoprotektiv gegen entzündliche Prozesse. In der vorliegenden Studie untersuchten wir in der Leber die Wirkungsweise von CO auf das Antioxidans Mangan-Superoxiddismutase (MnSOD) in einem Tiermodell der systemischen Entzündungsreaktion.
Methodik: Nach Einverständnis der Tierschutzkommission wurden männliche Mäuse (C57/BL6) mit Isoflurane narkotisiert und zur Messung des mittleren arteriellen Blutdruck (MAP) instrumentiert. Ein normotensives SIRS wurde mit Hilfe einer beidseitigen Ischämie der Hinterläufe für 60 Minuten und nachfolgender Reperfusion (I/R) für 3 Stunden induziert. Die Hämoxygenaseaktivität wurde mit Haem induziert und mittels Chromium Mesoporphyrin (CrMP) kompetetiv gehemmt. Ein Teil der Tiere inhalierte CO (250 ppm) nach Beginn der Reperfusion oder erhielt Methylenchlorid (MC, i.p.) zur Induktion der endogenen hepatischen CO Produktion. Die Fettsäurenoxidation (Malondialdehyde, MDA) und die Gewebespiegel für Glutathione (GSH) wurden mittels spezifischen Enzymessays bestimmt. ROS-Bildung konnte mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie und dem Farbstoff Dihydrorhodamine (DHR) quantifiziert werden. Das Lebergewebe wurde in sinusoidale und parenchymale Zellfraktionen aufgetrennt. Die Mangan-Superoxiddismutase (MnSOD) Aktivität und Proteinmenge wurde in der sinusoidalen und parenchymalen Zellfraktion mittels Western Blot analysiert. Die Karbonylierung ist eine inaktivierende oxidative Proteinmodifikation. Das Ausmaß der Karbonylierung von MnSOD in den Zellfraktionen wurde mittels Immuno-Blot (OxyBlot; Chemicon) untersucht. Die statistische Testung erfolgte mittels Kruskal-Wallis Test, wobei p<0,05 signifikant war.
Ergebnisse: I/R Tiere zeigten signifikant mehr DHR-Fluoreszenz, mehr MDA-Bildung und weniger GSH als Sham Tiere (p<0.02). I/R+CrMP Behandlung hatte signifikant am meisten oxidativen Stress im Vergleich zu allen Behandlungsgruppen zur Folge. Die Inhalation von CO oder die Injektion von MC nach I/R reduzierte die DHR-Fluoreszenz, MDA-Bildung und normalisierte die GSH Spiegel im Vergleich zu I/R Tieren. I/R+CrMP+CO Behandlung zeigte die gleichen Ergebnisse wie I/R+CO Behandlung. Die parenchymale Zellfraktion der Leber zeigte keine Veränderung der MnSOD. In der sinusoidalen Zellfraktion fand sich keine Veränderung der MnSOD Proteinmenge. Jedoch reduzierte sich die sinusoidale MnSOD Aktivität signifikant nach I/R (p<0.02), erholte sich aber nach I/R+CO Behandlung wieder auf Sham Niveau. Die Karbonylierung von MnSOD nach I/R war signifikant erhöht in der sinusoidalen Zellfraktion. Nach I/R+CO konnte eine Reduktion der Karbonylierung von MnSOD auf das Sham Niveau nachgewiesen werden.
Interpretation: CO reduziert signifikant den hepatischen oxidativen Stress in der systemischen Inflammation. CO induziert die Aktivität der MnSOD in den sinusoidalen, nicht jedoch in den parenchymalen Zellen der Leber. Es konnte in der systemischen Entzündungsreaktion gezeigt werden, dass CO die antioxidative Wirkung von MnSOD durch eine Hemmung der Karbonylierung in den sinusoidalen Zellen der Leber induziert. Diese Ergebnisse zeigen erstmals, über die Karbonylierung von MnSOD, einen indirekten antioxidativen Effekt von CO. Welche weiteren Enzymsysteme von CO auf diese Weise beeinflusst werden, müssen weitere Untersuchungen zeigen.
In cats anesthetized with alpha-chloralose, extracellular recordings were made from fine afferent units belonging to the medial articular nerve (MAN) of the knee joint. The excitatory and sensitizing effects on articular afferents of serotonin (5-HT) applied intra-arterially close to the joint were examined. The joints were either normal or an experimental arthritis had been induced some hours before the recording session. Bolus injections of 1.35-135 p,g 5-HT excited about 43% of group 111 (CV: 2.5-20 m/sec) and 73% of group IV units (CV: < 2.5 mjsec) from normal joints. The latency was usually between 10 and 30 sec, and the duration and size of the responses were dose-dependent. Fast group 111 units (CV: > 16 mjsec) and group li units (CV: > 20 m/sec) were never excited by 5-HT. Repetitiveadministration led to pronounced tachyphylaxis of the 5-HT response. Inflammation induced an enhanced sensitivity of group III articular afferent units to close intra-arterial application of 5-HT. In particular the total duration of each response was considerably prolonged (4-10 min against 1-2 min under normal conditions). At the same time the tachyphylaxis seen under normal conditions was gteatly reduced. In contrast, group IV articular afferent units did not become sensitized to 5-HT in the course of inflammation. In normal joints 5-HT did not sensitize fineafferent units for movement-induced responses. However, after inflammation, a distinct sensitization to such movements by 5-HT application could be observed bothin group 111 and group IV fiber ranges. The sensitization had a short time course not exceeding 7 min. The tonic component of the movement-induced response was more enhanced than the phasic one. The bolus application of 5-HT led to temporary vasoconstriction of the knee joint vessels. This vasoconstriction was especially pronounced in inflamed joints and impeded the access of subsequently applied substances to the terminal regions of the afferent units under observation. lt is concluded that the present results support the notion that 5-HT may participate in the mediation of pain from inflamed tissue such as an arthritic joint by exciting and sensitizing fine afferent units. During inflammation group 111 units are particularly sensitive to 5-HT and, thus, may carry the bulk of the 5-HT-induced nociceptive messages.