Exotoxin-Schock, ausgelöst durch Staphylococcus aureus alpha-Toxin, am Tiermodell Ratte : Auswirkungen auf Gefäßendothel, Leukozytenakkumulation und Thrombozytenaggregation

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2004

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-11407

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1. Im Literaturteil wird ein Überblick über Vorkommen, Klinik und Pathogenese der Sepsis gegeben. Besonders berücksichtigt wird das durch Staphylococcus aureus alpha-Toxin-induzierte SIRS (systemic inflammatory response syndrome) als Modell für eine Sepsis durch alpha-Toxin-bildende Staphylococcus aureus-Stämme. Weitere Schwerpunkte bilden die Interaktionen von Endothelzellen und neutrophilen Granulozyten sowie die Thrombozytenaggregation und die Auswirkungen von alpha-Toxin auf diese Mechanismen. 2. Im ersten Teil der Arbeit wurde die Auswirkung verschiedener alpha-Toxin-Dosierungen (20 und 40 µg alpha-Toxin pro kg Körpergewicht) an einem Tiermodell mit Sprague Dawley Ratten untersucht. In vivo wurde über eine Beobachtungszeit von 4 Stunden alle 20 Minuten Herzfrequenz, mittlerer arterieller Blutdruck und Pressure Rate Index aufgezeichnet und stündlich der Hämatokrit bestimmt. Im Blutserum, gewonnen vor Toxingabe und am Ende der Beobachtungszeit, wurde eine Bestimmung der Zytokine TNF-alpha, IL-1beta und IL-6 durchgeführt. In Herz, Lunge und Darm wurde die Myeloperoxidaseaktivität bestimmt. Außerdem wurden von den entnommenen Organen Gefrierschnitte angefertigt. Mithilfe der H.E.-Färbung wurden die morphologischen Veränderungen an den Herzen untersucht. Um einen vergleichenden Überblick über die Expression von Adhäsionsmolekülen (P-Selektin und ICAM-1) und der NO-Synthasen (eNOS und iNOS) zu erhalten, wurde eine Immunperoxidasefärbung von Herz, Lunge und Darm angefertigt. Die NO-Synthasen wurden zusätzlich im Western-Blot bestimmt. 3. Im zweiten Teil der Arbeit wurde mithilfe einer nephelometrischen Relativmessung die inhibitorische Auswirkung von Iloprost, Sin-1(Molsidomin), Indomethacin und Reo-Pro (Abciximab) auf die alpha-Toxin-induzierte Aggregation humaner Thrombozyten untersucht. 4. Die Ratten, die 40 µg alpha-Toxin pro kg Körpergewicht erhalten hatten, zeigten in vivo im Gegensatz zu denen mit der geringeren Dosis (20 µg/kg KG) deutliche Anzeichen einer SIRS mit z.T. sehr kurzer Überlebenszeit. Erhöhte MPO-gehalte bei den Tieren, die alpha-Toxin erhalten hatten, wiesen auf eine vermehrte PMN-Infiltration in Herz, Lunge und Darm hin. Diese konnte allerdings morphologisch auch nach histochemischer Darstellung der Granulozyten mittels N-ASD-C-Färbung nicht bestätigt werden. Morphologische Veränderungen am Herzen (Nekrosen) waren bei allen toxinbehandelten Tieren vorhanden, bei denen mit längerer Überlebenszeit jedoch ausgeprägter. Bei den Toxintieren konnte eine im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöhte Expression von P-Selektin und ICAM-1 festgestellt werden. Weder der Zytokingehalt im Serum noch die NO-Synthasen wiesen bei den Ratten, die alpha-Toxin erhalten hatten, eine Veränderung gegenüber den Kontrolltieren auf. 5. Alpha-Toxin löst bei Ratten in einer Dosierung von 40 µg pro kg Körpergewicht ein SIRS aus und kann durch direkte Effekte auf Coronargefäßen und Myokard einen sehr schnellen Tod durch Herzversagen herbeiführen. Bei einer Dosierung von 20 µg pro kg Körpergewicht werden in vivo keine Anzeichen einer SIRS und in der Histologie starke Myokardnekrosen beobachtet. Der Verlauf ist schleichender, so daß sich langsamer entwicklende Veränderungen manifest werden können. 6. Mit alpha-Toxin in einer effektiven Dosis von ca. 3,5 µg pro ml konnte eine Aggregation humaner Thrombozyten herbeigeführt werden. Keiner der eingesetzten Inhibitoren konnte die alpha-Toxin-induzierte Thrombozytenaggregation vollständig hemmen. ReoPro, Iloprost und Sin-1 führten auch in sehr hohen Dosierungen nur zu einer schwachen Aggregationshemmung. Indomethacin hatte keinen inhibitorischen Effekt. 7. Alpha-Toxin bewirkt durch Porenbildung in der Zellmembran einen extrem starken Ca2+-Einstrom aus dem Extrazellulärraum. Aus diesem Grund können Inhibitoren, die über 'second messenger' Systeme das intrazelluläre Ca2+ senken (Prostaglandinanalogon Iloprost, NO-Donor Sin-1), die alpha-Toxin-induzierte Thrombozytenaggregation nur unwesentlich hemmen. Die alpha-Toxin-induzierte Thrombozytenaggregation ist nicht auf das Feedback durch Thromboxan (dieses entsteht auf dem Zyklooxygenaseweg) angewiesen. Deshalb sind Zyklooxygenaseinhibitoren wie Indomethacin in diesem Fall unwirksam.Warum ReoPro als GPIIb/IIIa-Rezeptor-Blocker, keine Wirkung zeigt ist mit bisherigem Wissen nicht zu erklären.

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