Mechanismen der protektiven Wirkung des Adenosinanalogons 3-Deazaadenosin bei der Lipopolysaccharid induzierten septischen Kardiomyopathie

Abstract

Sepsis und septischer Schock gehen noch immer mit einer hohen Mortalität einher. Neben einer generellen Organdysfunktion kommt es zu einer Verschlechterung der kardialen Funktion, die als septische Kardiomyopathie bezeichnet wird und zu der hohen Mortalität beiträgt. Ursächlich steht eine überschießende Entzündungsreaktion im Vordergrund. Die Extravasation und Akkumulation von aktivierten Leukozyten im Gewebe spielt dabei eine wichtige Rolle, da es dadurch zu einer exzessiven lokalen Freisetzung von Entzündungsmediatoren im Herzgewebe kommt. Für 3-Deazaadenosin (c3Ado), ein potenter Inhibitor der S-Adenosylhomocysteinhydrolase, sind immunmodulatorische und antiinflammatorische Eigenschaften bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, diese Eigenschaften von c3Ado bei der septischen Kardiomyopathie zu untersuchen und Mechanismen der protektiven Wirkung von c3Ado auf die Myokarddepression aufzuzeigen. Die Untersuchungen wurden am Rattenmodell mit Lipopolysaccharid (LPS) induzierter Sepsis durchgeführt.Durch Behandlung mit c3Ado konnte die LPS-induzierte Endothelzellaktivierung/vermehrte Expression der Adhäsionsmoleküle ICAM-1 und VCAM-1 verhindert werden. Die Expression von P-Selektin, das bereits vorgeformt in den Weibel-Palade-Körperchen im Endothel vorliegt, wurde nicht beeinflusst. Durch immunhistochemische Färbung gegen CD11b, ED1 und gp91phox konnte eine Hemmung der Migration aktivierter Leukozyten aus den postkapillären Venolen in das Myokard nachgewiesen werden. Dies führte zu einer verminderten Akkumulation iNOS positiver polymorphkerniger Neutrophiler und konsekutiver NO-Produktion sowie einer verminderten lokalen Sauerstoffradikalfreisetzung. Die Aktivität der endothelialen Stickstoffsynthetase (eNOS) wurde durch c3Ado nicht beeinflusst. 3-Deazaadenosin beeinflusst vor allem die endotheliale Seite der Leukozyten-Endothelzell-Interaktion: Mittels FACS-Analyse war eine Hemmung der CD11b-Expression auf den zirkulierenden aktivierten Neutrophilen nicht nachweisbar. Wir konnten im Myokard einen inhibitorischen Effekt von c3Ado auf die Bindungsaktivität des Transkriptionsfaktors NF-?B als einen zentralen Entzündungsmediator zeigen. 3-Deazaadenosin greift somit auf verschiedenen Ebenen in die Entzündungskaskade bei der septischen Kardiomyopathie ein. Die kardioprotektive Wirkung macht c3Ado zu einer interessanten potentiellen Substanz zur Behandlung der kardialen Dysfunktion bei Sepsis.

Mortality from severe sepsis and septic shock remains high. In addition to general organ dysfunction, myocardial depression is a characteristic feature of cardiocirculatory changes during severe sepsis. The so called septic cardiomyopathy contributes to the high mortality of the syndrome. The leading process is an excessive inflammatory response to an infection. The migration to extravascular sites and accumulation of activated leukocytes in the myocardium contributes to an excessive local release of NO and reactive oxygen species (ROS). 3-Deazaadenosine (c3Ado) is a strong inhibitor of the S-adenosylhomocysteine hydrolase. Immune-modulating and anti-inflammatory effects of c3Ado have been described. This study aimed to elucidate the underlying mechanisms of the positive effect of c3Ado in a rat model of LPS-induced cardiomyopathy.The treatment with c3Ado prevented the LPS-induced upregulation of the adhesion molecules ICAM-1 and VCAM-1. 3-Deazaadenosine was not able to prevent LPS-induced expression of P-selectin, which is already preformed in the Weibel-Palade bodies of the endothelium. Immunohistochemical staining for CD11b, ED1 and gp91phox demonstrated that c3Ado prevented local recruitment of monocytes and polymorph nuclear neutrophils to the myocardium. Accordingly, significantly fewer leukocytes producing nitric oxide or reactive oxygen species accumulated within the myocardium. The activity of the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) was not affected by c3Ado. 3-Deazaadenosine has its main impact on the endothelial site of the leukocytes-endothelium-interaction: FACS analysis demonstrated, that c3Ado was not able to prevent the CD11b expression on circulating activated neutrophils.3-Deazaadenosine was able to prevent the activation of NF-?B within the myocardium of LPS-treated rats. NF-?B is one of the main mediators of inflammatory response. 3-Deazaadenosine interferes with different levels of the inflammatory cascade leading to septic cardiomyopathie. The cardioprotective effect makes c3Ado an interesting potential drug for the treatment of myocardial dysfunction in sepsis.