Experimentelle Untersuchung an einem durch Endotoxin und Exotoxin induzierten Modell der septischen Lunge : NO als Regulator der Vasomotorik

Abstract

Wir untersuchten den Einfluss einer sequentiellen Gabe von Endotoxin (LPS) und E. coli Hämolysin (Hly) A auf die pulmonale NO-Freisetzung, und deren Auswirkung auf die Steuerung des pulmonalen Gefäßwiderstandes. Des Weiteren wurden der Einfluss von Dexamethason (DEX) sowie des spezifischen iNOS-Inhibitors 2-(2-Aminoethyl)-2-thiopseudourea-dihydrobromid (AETU) auf die durch LPS-verursachten Effekte erforscht.Isolierte Kaninchenlungen wurden für 180 Minuten in Anwesenheit oder Abwesenheit von 10 ng/ml LPS perfundiert, dann erfolgte eine Injektion von HlyA in die Pulmonalarterie. Eine on-line-Messung des in das alveoläre und intravasale Kompartiment freigesetzten NO erfolgte über Chemilumineszenzdetektion des abgeatmeten NO, bzw. durch Messung von NO2- und NO3- im Perfusat.Die Applikation von DEX- oder AETU erfolgte vor Gabe von LPS (Langzeit iNOS-Hemmung) oder 20 Minuten vor dem HlyA-Stimulus (AETU, Kurzzeithemmung). Eine Stimulation mit HlyA führte in Lungen ohne LPS-Vorbehandlung zu einer pulmonalen Vasokonstriktion. Parallel dazu kam es zu einem Anstieg der intravasalen und exhalativen NO-Freisetzung.Nach einer 180-minütigen Perfusion mit LPS fiel die HlyA-stimulierte, cNOS-vermittelte NO-Freisetzung deutlich geringer aus, während die Tx-Bildung und die konsekutive Vasokonstriktion deutlich verstärkt wurden.Eine Langzeithemmung der iNOS mit AETU oder DEX führt zu einer unbeeinflussten, cNOS-vermittelten HlyA vermittelten NO-Freisetzung in mit LPS-behandelten Lungen. Eine Kurzzeithemmung der iNOS nach LPS-Stimulation verhinderte nicht die Reduktion der cNOS-vermittelten durch HlyA ausgelösten NO-Freisetzung.Wir vermuten daher einen hemmenden Effekt der durch LPS induzierten iNOS auf die cNOS-vermittelte Vasodilatation, der zu einem dramatisch gesteigerten pulmonalarteriellen Druck nach sequenzieller Gabe von Endo-und Exotoxin führte.Eine Hemmung der iNOS durch einen spezifischen Inhibitor, oder die Suppression der iNOS-Induktion durch Dexamethason, führte zu einem Erhalt der cNOS-abhängigen NO-Freisetzung unter LPS-Vorbehandlung. We investigated the influence of sequential application of endotoxin (LPS) and E. coli-hemolysin (Hly) A on pulmonary liberation of NO and their impact on regulation of pulmonary vascular resistance. In addition, the influence of dexamethasone (Dex) and of the specific iNOS-inhibitor 2-(2-Aminoethyl)-2-thiopseudourea-dihydrobromide (AETU) on LPS-induced effects were studied.Isolated rabbit lungs were perfused for 180 min in absence or presence of 10 ng/ml LPS, followed by injection of HlyA. Release of NO into both alveolar and in intravascular compartment was on line-monitored by chemiluminescence detection of expired NO and by measurement of NO degradation products in the perfusate. Dex or AETU were applicated prior to LPS administration (long-term iNOS inhibition) or 20 min prior to HlyA challenge (short-term inhibition).HlyA-challenge of lungs without LPS-pretreatment induced an increased intravascular and exhalative NO-release in parallel to pulmonary vasoconstriction. After 180 min of perfusion with LPS, the HlyA-stimulated, cNOS-mediated liberation of NO was markedly reduced, whereas formation of Tx and consecutive pulmonary vasoconstriction were amplified.Long-term iNOS inhibition with AETU or suppression of iNOS expression with Dex resulted in a unimpaired cNOS mediated NO-liberation in LPS-treated lungs whereas short-term iNOS-inhibition did not show this effect.These data demonstrate that suppression of cNOS-mediated pulmonary vasodilation by LPS contributes to the dramatically amplified pulmonary arterial pressure response after sequential application of endotoxin and exotoxin.Inhibition of iNOS with an specific inhibitor or suppression of iNOS induction results in an restored cNOS activity after LPS pretreatment.