Experimentelle Untersuchungen zum mesenterialen Ischämie-/Reperfusionsschaden : Der Einfluss von Atherosklerose und Erythropoietin

Abstract

1.1 Experimentelle Untersuchungen zum mesenterialen Ischämie-/Reperfusionsschaden: Der Einfluss von Atherosklerose und Erythropoietin Diese Studie untersucht den Einfluss einer prävalenten Atherosklerose auf einen mesenterialen Ischämie-/Reperfusionsschaden (I/R-Schaden) sowie auf den assoziierten Folgeschaden in Leber und Lunge. Eine Mesenterialischämie wurde durch ein 30-minütiges Abklemmen der Arteria mesenterica cranialis (seu superior) induziert, und zwar in atherosklerotischen Apolipoprotein E-defizienten Mäusen (ApoE-/-) und in Kontrollmäusen (C57Bl/6). Mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie (IVM) wurden im terminalen Ileum die Dysfunktion der mesenterialen Mikrozirkulation und die Leukozytenantwort studiert. Die histologischen Analysen beinhalteten die quantitative Beurteilung des mukosalen Schadens des terminalen Ileums und des Parenchymschadens in der Leber und der Lunge. Am Darm zeigte die IVM des terminalen Ileums eine gesteigerte, postischämische Dysfunktion der intestinalen Mikrozirkulation und es fehlte die durch eine reaktive Hyperämie induzierte Vasodilatation in den atherosklerotischen ApoE-/--Mäusen verglichen mit den Kontrollen. Zusätzlich waren die Leukozyten-Endothelzell-Interaktionen, d.h. das Rolling und die feste Leukozytenadhäsion, in den atherosklerotischen ApoE-/--Tieren signifikant erhöht. Dies ging einher mit einem deutlich gesteigerten, mukosalen Gewebeschaden im Darm der Knockoutmäuse. Des Weiteren war bei den atherosklerotischen ApoE-/-- Tieren der durch die mesenteriale Ischämie und Reperfusion provozierte, assoziierte Folgeschaden im Leberparenchym signifikant erhöht und im Lungengewebe zeigte sich eine gesteigerte Infiltration mit neutrophilen Granulozyten. Eine prävalente generalisierte Atherosklerose steigert also im Zuge einer mesenterialen Ischämie und Reperfusion nicht nur die Dysfunktion der intestinalen Mikrozirkulation, sondern verschlimmert auch den mukosalen Gewebeschaden im Darm und den assoziierten Folgeschaden in der Leber und der Lunge. In einer zweiten Versuchsreihe sollte ein potenziell protektiver Effekt des Hormons Erythropoietin (Epo) beim mesenterialen I/R-Schaden untersucht werden.Die IVM zeigte keine relevanten Effekte einer Epo-Behandlung auf die postischämische intestinale Mikrozirkulation. Die postischämische Leukozytenreaktion wurde sowohl von der hohen als auch von der niedrigen Epo-Dosierung gehemmt, die Unterschiede zu den Kontrollen waren aber nicht signifikant. Ebenso fand sich kein Effekt einer Epo Behandlung auf den histologisch zu detektierenden Mukosaschaden. Obwohl sich Akutbehandlungen mit nicht-hämatopoetischen Epo-Dosierungen in verschiedenen Modellen akut und chronisch ischämischer Zustände als potent gewebeprotektiv zeigten, scheint dies beim mesenterialen I/R-Schaden keine zufrieden stellende Behandlungsoption zu sein. 1.2 Experimental analysis of mesenteric ischemia/reperfusion injury: Influence of atherosclerosis and of human recombinant erythropoietinThis study investigates whether mesenteric ischemia/reperfusion (I/R)-associated gut injury and remote liver and lung damage are affected by prevalent atherosclerosis. Mesenteric ischemia was induced in atherosclerotic ApoE-deficient (ApoE) and control C57Bl/6 mice by clamping the superior mesenteric artery for 30 min. Mesenteric microcirculatory dysfunction and leukocytic inflammation were studied in the terminal ileum by intravital fluorescence microscopy (IVM). Histological analyses included quantitative assessment of parenchymal injury in the terminal ileum, liver and lung. In the gut, IVM of the terminal ileum revealed aggravated postischemic microcirculatory dysfunction and abolished reactive hyperemia-induced vasodilation in atherosclerotic mice compared to controls. In addition, leukocyte-endothelial cell adhesive interactions, i.e. rolling and firm adhesion, were significantly increased in atherosclerotic animals. This was associated with enhanced mucosal tissue damage in ApoE-/- mice. Moreover, mesenteric I/R-provoked remote parenchymal injury in the liver was found significantly aggravated in atherosclerotic mice. This was accompanied by enhanced neutrophilic lung inflammation in ApoE-/- mice. In conclusion, prevalent generalized atherosclerosis not only aggravates splanchnic microcirculatory dysfunction and leukocytic inflammation in response to mesenteric I/R, but also exacerbates mucosal tissue damage and remote injury in the liver and the lung. A second set of experiments was meant to study the potentially protective effects of erythropoietin (Epo) in mesenteric I/R injury. IVM showed no relevant effects of Epo treament on the postischemic intestinal microcirculatory perfusion. The postischemic leukocyte response was inhibited by low- and high-dose pretreatment with Epo, however, differences to controls were not significant. In line with these data, there was also no effect of Epo treatment on the postischemic mucosal damage detected by histology. Thus, although acute treatment with non-hematopoietic doses of Epo has been demonstrated to exert potent tissue protection in various models of acute and chronic ischemia, it appears to be no beneficial treatment option in mesenteric I/R injury.