Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie (ab 2004)
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Sonstige beteiligte Institutionen
- Zentrallabor, Universitätsklinikum Würzburg (2)
- Apotheke, Universitätsklinikum Würzburg (1)
- Department of Medicinal Chemistry, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- EMBL Mouse Biology Unit, Monterotondo, Italien (1)
- Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (ZIKF), Würzburg (1)
- Klinik für Anästhesiologie, Universität Mainz (1)
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Der Einfluss einer kontinuierlichen Betablockade auf die Anästhetika-induzierte Postkonditionierung
(2017)
Die Ischämischen Herzerkrankungen sind die führende Todesursache in Deutschland. Die Entwicklung kardioprotektiver Strategien zur Minimierung des Reperfusionsschadens nach Wiedereröffnung des Gefäßes stellt eine therapeutische Ergänzung dar. Für volatile Anästhetika konnte diese Wirkung bereits in vielen Studien im Tiermodell gezeigt werden. In der Vermittlung dieser Effekte spielen ADRB1 eine ambivalente Rolle. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss einer ADRB1-Blockade auf die Desfluran-induzierte Postkonditionierung unter Berücksichtigung nachgeschalteter Signaltransduktionswege zu untersuchen.
In der vorliegenden Studie wurde hierfür ein Modell zur Langzeitapplikation von Metoprolol mittels osmotischer Pumpen und einer nicht-invasiven Blutdruckmessung durch Volumen-Druck-Aufzeichnung zur Interventionsüberwachung etabliert. Die planimetrische Infarktgrößenbestimmung erfolgte im in vivo-Herzinfarktmodell der Maus. Mittels Western-Blot wurde die Proteinkonzentration des ADRB1 und durch Real-Time PCR der mRNA-Gehalt von ADRB1, Arrb1 und Gnas bestimmt.
Die Ergebnisse bestätigen die kardioprotektiven Wirkeigenschaften Desflurans, zeigen aber auch, dass Metoprolol allein in diesem Modell nicht kardioprotektiv ist und darüber hinaus die APost durch Desfluran aufhebt. Die Langzeitblockade von ADRB1 hat keinen Einfluss auf dessen Proteinkonzentration. Auf traskriptioneller Ebene wurde gezeigt, dass unter β-Langzeitblockade der ADRB1, Arrb1 und Gnas-mRNA-Gehalt signifikant hochreguliert werden. Desfluran scheint nach Ischämie-Reperfusion diesen Effekt wieder aufzuheben. Daraus resultiert, dass Metoprolol in der Lage ist, auf mRNA-Ebene sowohl den G-Protein-abhängigen Signaltransduktionsweg über Gnas, als auch den G-Protein-unabhängigen Signaltransduktionsweg über Arrb1 hochzuregulieren.
Neuropathic pain, caused by a lesion in the somatosensory system, is a severely impairing mostly chronic disease. While its underlying molecular mechanisms are not thoroughly understood, neuroimmune interactions as well as changes in the pain pathway such as sensitization of nociceptors have been implicated. It has been shown that not only are different cell types involved in generation and maintenance of neuropathic pain, like neurons, immune and glial cells, but, also, intact adjacent neurons are relevant to the process. Here, we describe an experimental approach to discriminate damaged from intact adjacent neurons in the same dorsal root ganglion (DRG) using differential fluorescent neuronal labelling and fluorescence-activated cell sorting (FACS). Two fluorescent tracers, Fluoroemerald (FE) and 1-dioctadecyl-3,3,3,3-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI), were used, whose properties allow us to distinguish between damaged and intact neurons. Subsequent sorting permitted transcriptional analysis of both groups. Results and qPCR validation show a strong regulation in damaged neurons versus contralateral controls as well as a moderate regulation in adjacent neurons. Data for damaged neurons reveal an mRNA expression pattern consistent with established upregulated genes like galanin, which supports our approach. Moreover, novel genes were found strongly regulated such as corticotropinreleasing hormone (CRH), providing novel targets for further research. Differential fluorescent neuronal labelling and sorting allows for a clear distinction between primarily damaged neuropathic neurons and "bystanders," thereby facilitating a more detailed understanding of their respective roles in neuropathic processes in the DRG.
The Unrecognized Effects of Phosphodiesterase 4 on Epithelial Cells in Pulmonary Inflammation
(2015)
Acute pulmonary inflammation is characterized by migration of polymorphonuclear neutrophils (PMNs) into the different compartments of the lung, passing an endothelial and epithelial barrier. Recent studies showed evidence that phosphodiesterase (PDE) 4-inhibitors stabilized endothelial cells. PDE4B and PDE4D subtypes play a pivotal role in inflammation, whereas blocking PDE4D is suspected to cause gastrointestinal side effects. We thought to investigate the particular role of the PDE4-inhibitors roflumilast and rolipram on lung epithelium. Acute pulmonary inflammation was induced by inhalation of LPS. PDE4-inhibitors were administered i.p. or nebulized after inflammation. The impact of PDE4-inhibitors on PMN migration was evaluated in vivo and in vitro. Microvascular permeability, cytokine levels, and PDE4B and PDE4D expression were analyzed. In vivo, both PDE4-inhibitors decreased transendothelial and transepithelial migration even when administered after inflammation, whereas roflumilast showed a superior effect compared to rolipram on the epithelium. Both inhibitors decreased TNF\(\alpha\), IL6, and CXCL2/3. CXCL1, the strong PMN chemoattractant secreted by the epithelium, was significantly more reduced by roflumilast. In vitro assays with human epithelium also emphasized the pivotal role of roflumilast on the epithelium. Additionally, LPS-induced stress fibers, an essential requirement for a direct migration of PMNs into the alveolar space, were predominantly reduced by roflumilast. Expression of PDE4B and PDE4D were both increased in the lungs by LPS, PDE4-inhibitors decreased mainly PDE4B. The topical administration of PDE4-inhibitors was also effective in curbing down PMN migration, further highlighting the clinical potential of these compounds. In pulmonary epithelial cells, both subtypes were found coexistent around the nucleus and the cytoplasm. In these epithelial cells, LPS increased PDE4B and, to a lesser extend, PDE4D, whereas the effect of the inhibitors was prominent on the PDE4B subtype. In conclusion, we determined the pivotal role of the PDE4-inhibitor roflumilast on lung epithelium and emphasized its main effect on PDE4B in hyperinflammation.
Background
There are not enough clinical data from rare critical events to calculate statistics to decide if the management of actual events might be below what could reasonably be expected (i.e. was an outlier).
Objectives
In this project we used simulation to describe the distribution of management times as an approach to decide if the management of a simulated obstetrical crisis scenario could be considered an outlier.
Design
Twelve obstetrical teams managed 4 scenarios that were previously developed. Relevant outcome variables were defined by expert consensus. The distribution of the response times from the teams who performed the respective intervention was graphically displayed and median and quartiles calculated using rank order statistics.
Results
Only 7 of the 12 teams performed chest compressions during the arrest following the 'cannot intubate/cannot ventilate' scenario. All other outcome measures were performed by at least 11 of the 12 teams. Calculation of medians and quartiles with 95% CI was possible for all outcomes. Confidence intervals, given the small sample size, were large.
Conclusion
We demonstrated the use of simulation to calculate quantiles for management times of critical event. This approach could assist in deciding if a given performance could be considered normal and also point to aspects of care that seem to pose particular challenges as evidenced by a large number of teams not performing the expected maneuver. However sufficiently large sample sizes (i.e. from a national data base) will be required to calculate acceptable confidence intervals and to establish actual tolerance limits.
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) bildet eine Barriere, die das ZNS vor dem Einfluss der Substanzen aus der Peripherie schützt. Die Aufrechterhaltung dieser wichtigen Struktur ist für die Homöostase und Vermeidung von Schäden im ZNS von besonderer Bedeutung. Eine häufige Ursache für die Schädigung der BHS ist der ischämische Schlaganfall. In der Hypoxie werden zahlreiche Proteine degradiert oder von den Zellkontakten delokalisiert, die für die Integrität der Zell-Zell-Kontakte eine wichtige Rolle spielen. Als Folge resultiert eine Destabilisierung der BHS mit vermehrtem Durchstrom von ZNS-schädigenden Substanzen.
Seit der Entdeckung von miRNAs (Lee et al., 1993) konnte deren Rolle vor allem in der Entstehung von Tumoren und Entzündungen nachgewiesen werden. In der Arbeitsgruppe Förster wurde eine vermehrte Expression von miRNA-132 und miRNA-212 nach OGD festgestellt. Als Zielgene von miRNA-132/212 konnten Cldn1, Tjap1, MMP9 und Jam3 detektiert werden. Die Validierungsversuche wurden an einem etablierten In-vitro-Modell der BHS bestehend aus murinen cerebralen Hirnendothelzellen (cEND-2) durchgeführt.
Zu Beginn wurden die Bedingungen zur Kultivierung der Zellen unter Hypoxie und ohne Glucose (eng. oxygen glucose deprivation, OGD) mit und ohne Astrozyten-konditioniertem Medium etabliert. Expression von diversen Genen, die bekannt sind eine Rolle in der OGD zu spielen, wurden mittels qPCR ermittelt. Dabei kam es zu signifikanten Veränderungen der Genexpression von wichtigen Genen in der BHS, die besonders in Kombination mit Astrozyten-konditioniertem Medium noch verstärkt werden konnten. So wurde die Kultivierung der Zellen für die weiteren OGD-Versuche in Astrozyten-konditioniertem Medium gewählt.
Des Weiteren wurde die Regulation von miRNA-132/212 auf die Zielgene an der BHS untersucht. Die hemmende Wirkung der miRNAs auf die Genexpression der Zielgene konnte durch Transfektion von pre-miR-132/212 sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene gezeigt werden. In der OGD konnte durch Hemmung der vermehrt exprimierten miRNA-132/212 ein Anstieg der Zielgene beobachtet werden. Damit konnten sowohl auf mRNA-Ebene als auch auf Proteinebenen Cldn1, Tjap1, Jam3 und MMP9 als Zielgene bestätigt werden. Zusätzlich wurden als funktionelle Tests eine TEER-Messung für den Widerstand und eine Permeabilitätsmessung durchgeführt. Beide Tests bestätigten die Destabilisierung der BHS nach Transfektion von miRNA-132/212.
Als therapeutische Implikation könnte durch Inhibition von miRNA-132/212 bei einer Minderperfusion des Gehirns die Barriere stabilisiert werden, was eine neue Möglichkeit in der Therapie des akuten Schlaganfalls bietet.
Die Grundlage für diese Arbeit bildete ein Modell mit CFA-(komplettes Freundsches Adjuvant) induziertem Entzündungsschmerz in Ratten, bei denen eine zweimalige Behandlung mit Elektroakupunktur zu einer langanhaltenden Antinozizeption führte, welche abhängig von peripheren Opioiden war. In einem nächsten Schritt sollten nun die durch Akupunktur vermittelten Zytokin- und Chemokinveränderungen untersucht und deren Beitrag zu den antinozizeptiven und anttiinflammatorischen Mechanismen geklärt werden. Mittels ELISA und PCR wurden die Protein- und mRNA-Level der klassischen Zytokine und des Chemokins CXCL10 bestimmt. CXCL10, welches durch Elektroakupunktur sowohl auf Transkriptions- als auch auf Translationsebene hochreguliert wurde, ist notwendig für die Rekrutierung β-Endorphin haltiger Makrophagen in das entzündete Gewebe und für die antinozizeptive Wirkung der Akupunkturbehandlung. Ein antiinflammatorischer Effekt der Akupunkturbehandlung äußerte sich durch die Reduktion von TNF-α und IL-1β und ein erhöhtes IL-13. Das einzige hochregulierte proinflammatorische Zytokin war IFN-γ. Ein Teil der entzündungshemmenden Wirkung, die Reduktion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α und IL-1β, wird durch Adenosin-2B-Rezeptoren vermittelt, welche bekannt sind für ihre Rolle in der „Deaktivierung“ IFN-γ-stimulierter Makrophagen. Diese Ergebnisse verweisen auf die bisher unbekannte Verbindung zwischen chemokinvermittelter peripherer, opioidabhängiger Antinozizeption durch Elektroakupunktur. Sie erweitern das Verständnis für das Zusammenspiel von Immunzellen, Adenosin und Akupunktur. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um neuroimmunologische Verbindungen zu klären und die Wirkungen durch die Nadelinsertion mit Effekten in der entfernten Rattenpfote besser zu verstehen.
Background: Remote ischemic conditioning is gaining interest as potential method to induce resistance against ischemia reperfusion injury in a variety of clinical settings. We performed a systematic review and meta-analysis to investigate whether remote ischemic conditioning reduces mortality, major adverse cardiovascular events, length of stay in hospital and in the intensive care unit and biomarker release in patients who suffer from or are at risk for ischemia reperfusion injury.
Methods and Results: Medline, EMBASE and Cochrane databases were searched for randomized clinical trials comparing remote ischemic conditioning, regardless of timing, with no conditioning. Two investigators independently selected suitable trials, assessed trial quality and extracted data. 23 studies in patients undergoing cardiac surgery (15 studies), percutaneous coronary intervention (four studies) and vascular surgery (four studies), comprising in total 1878 patients, were included in this review. Compared to no conditioning, remote ischemic conditioning did not reduce mortality (odds ratio 1.22 [95% confidence interval 0.48, 3.07]) or major adverse cardiovascular events (0.65 [0.38, 1.14]). However, the incidence of myocardial infarction was reduced with remote ischemic conditioning (0.50 [0.31, 0.82]), as was peak troponin release (standardized mean difference -0.28 [-0.47, -0.09]).
Conclusion: There is no evidence that remote ischemic conditioning reduces mortality associated with ischemic events; nor does it reduce major adverse cardiovascular events. However, remote ischemic conditioning did reduce the incidence of peri-procedural myocardial infarctions, as well as the release of troponin.
Nach einem akuten Myokardinfarkt (MI) oder bei Herzinsuffizienz gelten Betablocker als Therapiemittel der Wahl. Durch die Hemmung des Sympathikus wirken sie so dem Überschuss an Katecholaminen entgegen und erzielen eine kardioprotektive Wirkung. Ziel dieser Arbeit war, ein Modell zur Langzeitbetablockade der Maus zu etablieren und molekularbiologisch zu charakterisieren, welches für die Erforschung des IRI und der Kardioprotektion durch Anästhetika-induzierte Konditionierung dienen soll. Die Betablockade mit Metoprolol erfolgte über 21 Tage mittels subkutan implantierten Pumpen. Neben der invasiven Messung der Hämodynamik wurde die Molekularbiologie der Proteine Beta1-Rezeptor (ß1-AR), Alpha-Untereinheit des G-Proteins (Gnas) und Beta-Arrestin (Arrb1) untersucht und die Herzinfarktgröße am in vivo Herzinfarktmodell der Maus bestimmt.
Es zeigte sich bei der invasiven Messung mittels Conductance-Katheter eine Verbesserung der linksventrikulären Kontraktilität und eine konstant bleibende Herzfrequenz unter Dobutaminstimulation während der Betablockade. Zudem ergab sich für ß1-AR eine erhöhte mRNA-Konzentration bei gleichbleibender Proteinkonzentration. Für Gnas und Arrb1 konnte in der molekularbiologischen Auswertung keine veränderte mRNA-Expression festgestellt werden. Die Herzinfarktgröße wurde unter Metoprologabe nicht signifikant beeinflusst. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Betablockade Veränderungen in der Molekularbiologie im untersuchten ß1-Signaltransduktionsweg hervorruft. Auch die invasive Messung mit Hilfe des Conductance-Katheters ergab die bei einer ß1-AR Blockade mit Metoprolol zu erwartenden positiven hämodynamischen Veränderungen.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde bestätigt, dass die Methode der invasiven Messung charakterisiert wurde und sich das Herzinfarktmodell der Betalangzeitblockade mit Metoprolol an der Maus etabliert hat. Dieses Modell kann für zukünftige Forschungen hinsichtlich der Anästhetika-induzierten Konditionierung und des IRI angewendet werden.