Die Effekte von Intermedin/Adrenomedullin 2 auf die Integrität des Alveolarepithels während des akuten Atemnotsyndroms
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Zusammenfassung
Die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsgleichgewichtes im Alveolarraum der Lunge durch aktiven Transport von Natrium durch die basolateral in den Alveolarepithelzellen befindliche Na+-K+-ATPase ist essentiell für den optimalen Gasaustausch. Ein Kennzeichen des akuten Atemnotsyndroms (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) ist die Ansammlung proteinreicher Ödemflüssigkeit im Alveolarraum, welche durch Störung des Flüssigkeitsgewichtes zu einer massiven Einschränkung des Gasaustausches führt. Die daraus resultierende Hypoxämie und damit die Notwendigkeit von künstlicher Beatmung sind ebenfalls charakteristisch für das akute Atemnotsyndrom, welches trotz neuester Erkenntnisse in der Behandlung in den meisten Studien zu einer Mortalität von 30-40% führt. Eine beeinträchtigte alveoläre Clearance spielt die entscheidende Rolle für das Weiterbestehen des alveolären Ödems, wobei eine schnelle Auflösung mit einer reduzierten Mortalität korreliert.Tier- und Organmodelle zur Beseitigung des nicht kardiogen bedingten Lungenödems als Charakteristikum des ARDS haben sich als unersetzlich in der Entwicklung von neuen Therapiestrategien zur Verbesserung der alveolären Clearance erwiesen. Für die vorliegende Arbeit wurde eine neue Methode entwickelt, die es möglich macht, die Funktion der alveolokapillären Barriere in Echtzeit in isolierten, perfundierten und ventilierten Mauslungen zu erfassen.In diesem zuerst zu etablierenden Versuchsaufbau wurde die Wirkung des in 2004 entdeckten und isolierten Peptides Intermedin/Adrenomedullin 2 (IMD/AM2) auf das Alveolarepithel und den alveolären Flüssigkeitstransport untersucht. Zusätzliche Experimente auf molekularer Ebene mit Alveolarepithelzellen (ATII-Zellen) wurden parallel durchgeführt, um die Auswirkungen des Einsatzes von IMD/AM2 auf das Alveolarepithel näher zu beleuchten und die in der isolierten Mauslunge beobachteten Ergebnisse zu verifizieren.Die Applikation von zusätzlicher Flüssigkeit in den Alveolarraum der isolierten Mauslunge mit Hilfe eines Mikrosprayers in Anwesenheit von pharmakologischen Modulatoren des Natriumtransportes und die anschließende Applikation der radioaktiven Tracer 22Na und [3H] Mannitol diente zur Charakterisierung des aktiven und passiven Flüssigkeitstransportes.Durch Anwendung geeigneter Inhibitoren der Signalmoleküle des vermutlich beteiligten cAMP-Signalweges in der Mauslunge konnten Rückschlüsse auf eine Aktivierung dieses Signalweges durch IMD/AM2 gezogen werden. Unter Kontrollbedingungen wurden nahezu 62% des applizierten 22Na während des Beobachtungszeitraums von 60 Minuten aus dem Alveolarraum entfernt. Die alveoläre Flüssigkeitsclearance wurde durch Amilord und Ouabain signifikant gehemmt und durch Applikation der beta-Agonisten Terbutalin und Isoproterenol signifikant erhöht, wobei der Transit des Markers für die parazelluläre Permeabilität, [3H]Mannitol, unbeeinflusst blieb. Unter Kontrollbedingungen wurde ein ELF-Volumen (epithelial lining fluid; VELF) von 27.4 ± 4.9 myl gemessen. Eine signifikante Erhöhung des Flüssigkeitsgehaltes im Alveolarraum konnte in Anwesenheit sowohl von Amilorid, als auch Ouabain beobachtet werden, während eine Reduktion in Zusammenhang mit der Anwendung von Terbutalin und Isoproterenol auftrat. Diese Ergebnisse stehen mit den Daten, die durch die Anwendung des Nass-zu Trockengewicht-Verhältnisses des Lungengewebes gewonnen wurden, in direktem Zusammenhang.Durch IMD/AM2 konnte eine - mit der von Isoproterenol vergleichbare - Beschleunigung des alveolären Flüssigkeitstransportes induziert werden, die durch die Anwendung eines Inhibitors der cAMP- abhängigen Proteinkinase A (H-89) gehemmt werden konnte. Mit dem Adenylatzyklaseinhibitor SQ 22536 wurde hingegen eine deutliche Verringerung der basalen Na+ -Clearance hervorgerufen, die nicht durch Einsatz von Intermedin beeinflusst werden konnte. Mittels Biotinylierung ließ sich eine durch IMD/AM2 hervorgerufene, signifikante Erhöhung der alpha-Untereinheit der Na+-K+-ATPase in der Zellmembran der ATII-Zellen nachweisen, die durch entsprechende Anwendung von H-89, ebenfalls auch durch Einsatz des Adenylatzyklaseinhibitors SQ 22536, verhindert werden konnte.Diese neue Messung von Tracer- und Flüssigkeitsbewegung über das Lungenepithel von Mäusen in Echtzeit ist eine praktikable Technik, um die Eigenschaften der alveolokapillären Barriere in gesunden Lungen zu erfassen. Die mögliche Nutzung von knock-out Mäusen in diesem System kann dazu beisteuern, neue Mechanismen zu identifizieren, welche die Formation und Auflösung des pulmonalen Ödems regulieren. Durch den Einsatz von Intermedin in dem für diese Arbeit neu etablierten System der isolierten, ventilierten und perfundierten Mauslunge konnte eine deutliche Beschleunigung der alveolären Clearance erreicht werden. Eine Beteiligung der Proteinkinase A und der Na+-K+-ATPase als Komponenten des klassischen cAMP-Signalweges scheint sicher, wobei eine cAMP-unabhängige Aktivierung der Proteinkinase A als mögliche Alternative zu dem klassischen cAMP-Signalweg bereits beschrieben wurde. Inwieweit Intermedin/Adrenomedullin 2 einen Einfluss auf diesen Signalweg hat, bedarf der weiteren Erforschung und eröffnet ein weiteres interessantes Forschungsfeld.IMD/AM2, das jüngste Mitglied der Kalzitonin-Peptid Familie, scheint auf Grundlage dieser Arbeit eine wichtige Rolle in der weiteren Erforschung von Therapiekonzepten zur Auflösung des alveolären Ödems bei Patienten mit ARDS zu spielen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler Verlag