4 Diskussion

4.1 Neuro-hormonale Regulation

▼ 61 (fortgesetzt)

Ziel dieser Teilstudie war zu prüfen, ob der Noradrenalin-Transporter die Regulation von Durchblutung und Stoffwechsel in ausgewählten Organen beeinflußt. Dabei lag der Fokus auf dem weißen Fettgewebe als primär energie- (fett-) speicherndem bzw. dem Skelettmuskel als primär energie- (fett-) verbrauchendem Referenzorgan. Zusätzlich sollte geprüft werden, ob der Einfluß der lokalen neuronalen Noradrenalinfreisetzung auf Durchblutung und Stoffwechsel in diesen Organen geschlechtsspezifische Unterschiede aufweist. Die Funktion des Noradrenalin-Transporters wurde indirekt mittels Tyramin getestet und mit der Wirkung von Isoproterenol, einem direkten ß-Adrenozeptor-Agonisten, verglichen.

Tyramin fördert die Freisetzung von Noradrenalin aus den endogenen Speichern der präsynaptischen Neuronen (13). Tierexperimentell führte mittels Mikrodialyse lokal appliziertes Tyramin zu einem 10-fachen Anstieg der interstitiellen Noradrenalin-Konzentration im Fettgewebe und im Skelettmuskel, die arterielle Noradrenalin-Konzentration blieb jedoch unbeeinflußt (64). Mit diesem Versuchsansatz wurde beispielsweise eine erhöhte noradrenerge Aktivität im weißen Fettgewebe von spontan hypertensiven Ratten im Vergleich zu Kontrolltieren nachgewiesen (93). Bislang liegen keine klinische Daten mit diesem Ansatz vor.

▼ 62 

Zunächst wurde geprüft, ob Tyramin postsynaptisch die Glycerolfreisetzung induziert. Dazu wurden Tyramin-Inkubationen mit humanen Adipocyten durchgeführt, die aus dem Brustfettgewebe von Frauen isoliert wurden. Die lipolytische Sensitivität gegenüber Noradrenalin unterscheidet sich bei prämenopausalen Frauen nicht zwischen abdominalen und Brustfettgewebe (85). In der vorliegenden Studie zeigte Tyramin in Konzentrationen von 3,5 und 35 mM keinen Einfluß auf die Lipolyse der isolierten humanen Adipocyten. Dagegen kam es unter 1 µM Isoproterenol zu einem sehr deutlichen Anstieg der Lipolyse in diesen Zellen. Auch bei isolierten Rattenadipocyten hatte Tyramin (10 µM und 1 mM) keinen Effekt auf die basale Lipolyse (94). Daher sind die Änderungen in der Glycerolkonzentration in den Mikrodialysaten auf eine induzierte Noradrenalin-Freisetzung zurückzuführen. Daraus folgt wiederum, daß die lokale neuronale Noradrenalinfreisetzung an der Regulation des Fettgewebsstoffwechsels beteiligt ist.

Niedrigere Tyramin-Konzentrationen (0,35 bis 3,5 mM) steigerten im Fettgewebe die Lipolyse. Im Fettgewebe führt eine Aktivierung aller drei β-Adrenozeptor-Subtypen (β1,2,3) zu einer erhöhten Lipolyse (95). Noradrenalin bindet an den β1- und mit geringerer Affinität an den β2-Adrenozeptor (13). Die tyramin-stimulierte Lipolyse sollte daher die Folge von freigesetztem Noradrenalin sein (95,96). Im humanen Fettgewebe konnte gezeigt werden, daß Noradrenalin die Lipolyse zunächst auf ein „Peak“-Niveau anhebt, gefolgt von einem Absinken der Lipolyse auf das basale Ausgangsniveau (96). Dieser Effekt wurde auf eine Tachyphylaxie zurückgeführt, d.h. die Wirkung des Pharmakons ließ sich auch durch eine gesteigerte Dosis nicht weiter erhöhen. So sank auch in der vorliegenden Arbeit ab einer Tyramin-Konzentration von 35 mM die Lipolyse wieder ab. Bei der höchsten Tyramin-Konzentration von 350 mM verminderte sich die lipolytische Aktivität sogar unter das Ausgangsniveau. Dieser Effekt wurde auch in-vitro beobachtet und ist daher vermutlich auf eine dopamin-induzierte Aktivierung von postsynaptischen anti-lipolytischen α2-Adrenozeptoren zurückzuführen (97,71,63). Hierauf wird im späteren Teil der Diskussion dieser Teilstudie noch einmal ausführlich eingegangen.

Isoproterenol steigerte die Glycerol-Konzentration und damit Lipolyse im Fettgewebe, wobei unter 1µM Isoproterenol der größte Effekt erzielt wurde. Dieser Effekt ist bereits aus verschiedenen Studien bekannt (65, 98, 99). Die höchste verwendete Isoproterenol-Dosis von 10 µM führte zu keiner weiteren Steigerung der Lipolyse, d.h. zu einer Tachyphylaxie. Dieser Effekt ist im Fettgewebe auf eine Desensibilisierung des β1-AR-Subtyps gegenüber dem Agonisten zurückzuführen (96).

▼ 63 

Tyramin wirkte in der Skelettmuskulatur im Gegensatz zum Fettgewebe anti-lipolytisch. Im Skelettmuskel ist jedoch, anders als im Fettgewebe, nur der β2-Adrenozeptor-Subtyp an der Regulation der Lipolyse beteiligt (8). Eine Aktivierung von α2-Adrenozeptoren führt im Fettgewebe zu einer Hemmung der Lipolyse und zu Vasokonstriktion (97). Ob eine derartige Wirkung von α2-Adrenozeptoren auch im Skelettmuskel existiert, ist derzeit noch unklar. Niedrige Tyramin-Dosen scheinen aber im Skelettmuskel eher α2-Adrenozeptoren zu aktivieren und damit die Lipolyse zu hemmen. Dieses Ergebnis ist im Einklang mit einer neueren Studie zur unterschiedlichen adrenergen Regulation in Fettgewebe und Skelettmuskulatur (100). Diese Untersuchung zeigt, daß die lipolytische Sensitivität gegenüber Noradrenalin im Fettgewebe 100mal höher als im Skelettmuskel ist. Vermutlich ist im Skelettmuskel das aus der Zirkulation stammende Adrenalin für die Regulation der Lipolyse bedeutsamer als im Fettgewebe. Gestützt wird diese Vermutung dadurch, daß Adrenalin im Vergleich zum Noradrenalin eine hohe Affinität zu den β2-Adrenozeptoren hat (13).

Die Durchblutung änderte sich im Fettgewebe bei Perfusion mit niedrigen Tyramin-Konzentrationen nicht signifikant. Dies könnte auf die ohnehin schon niedrige basale Durchblutung im Fettgewebe zurückzuführen sein. So konnte die Durchblutung ebenfalls nicht durch Vasokonstriktoren wie Adrenalin oder Phenylnephrin vermindert werden (65,99). Noradrenalin zeigte in einer Mikrodialysestudie erst ab einer Konzentration von 10 µM einen vasokonstriktorischen Effekt im Fettgewebe, in anderen Studien an Normalgewichtigen wie auch Adipösen blieb die Durchblutung unter lokaler Noradrenalin-Applikation unverändert (101,102), Bolinder et al., unveröffentlicht). Die Perfusion mit dem unspezifischen β-Adrenozeptor-Agonisten Isoproterenol führte im Fettgewebe hingegen zu einer vasodilatatorischen Antwort, wie auch in früheren Mikrodialyse-Studien beobachtet wurde (65,98,99).

In der Skelettmuskulatur wirkte Tyramin im Gegensatz zum Fettgewebe zumindest in den geringeren Konzentrationen vasokonstriktorisch. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit einer anderen Mikrodialysestudie, in der Noradrenalin lokal in den Skelettmuskel perfundiert wurde und es zu einer deutlichen Verminderung der Durchblutung kam (100). Eine Erklärung für die gewebespezifische hämodynamische Antwort niedriger Tyramin-Dosen könnte in der unterschiedlichen Wirkung von Noradrenalin in Fettgewebe und Skelettmuskulatur zu finden sein. Im humanen Skelettmuskel sind ausschließlich β2-Adrenozeptoren in die Stimulation der Vasodilatation involviert, im Fettgewebe ist aber zusätzlich der β1-Adrenozeptor beteiligt (8,17). Noradrenalin besitzt jedoch eine hohe Affinität zu α- und β1-, aber eine nur schwache zu β2-Adrenozeptoren (13). Die tyramin-induzierte Vasokonstriktion im Skelettmuskel wird somit vermutlich durch die Freisetzung von Noradrenalin und nachfolgender Aktivierung vaskulärer α-Adrenozeptoren verursacht. Die Perfusion mit Isoproterenol führte wie im Fettgewebe auch im Skelettmuskel zu einer Vasodilatation.

▼ 64 

Die Perfusion mit höheren Tyramin-Konzentrationen (35 und 350 mM) verursachten im Fettgewebe paradoxerweise eine Vasodilatation. Ein vasodilatatorischer Effekt von Tyramin wurde auch im Unterarm des Menschen gefunden, wenn Tyramin intravenös infundiert wurde (103). Für die Versuche wurde jedoch Tyramin eingesetzt, das mit Dopamin kontaminiert war. Wurde lyophilisiertes Tyramin verwendet, betrug die Dopamin-Kontamination des Tyramins anstatt 1% weniger als 0,01% und der vasodilatatorische Effekt zeigte sich nicht (63). In der vorliegenden Arbeit wurde das lyophilisierte Tyramin kurz vor Beginn des Versuches mit Ringerlösung verdünnt, die mit dem Antioxidanz Ascorbat supplementiert wurde. Um dennoch auszuschließen, daß die Tyramin-Effekt auf mögliche Dopamin-Kontaminationen zurückzuführen sind, wurde das Fettgewebe einiger Probanden mit steigenden Dopamin-Konzentrationen perfundiert. Dabei entsprachen die verwendeten Dopamin-Dosen jeweils 1% der zuvor verwendeten korrespondierenden Tyramin-Konzentration (71). Dopamin zeigte jedoch unter keiner der verwandten Dosen einen Effekt auf die Durchblutung im subkutanen Fettgewebe.

Zudem sollte geprüft werden, welche Effekte Dopamin auf die lipolytische Aktivität im Fettgewebe hat.In der niedrigsten Konzentrationen stimulierte Dopamin nur tendenziell die Lipolyse im Fettgewebe. Dopamin erhöhte dagegen die lipolytische Aktivität im weißen Fettgewebe von Schafen bzw. in braunen Adipocyten von Ratten deutlich (72,73). Im Allgemeinen bindet Dopamin in niedrigen Dosen (bis 3 µg/kg/min i.v.) an Dopamin-Rezeptoren (13). Letztere werden nach Rezeptoren des Typ 1 (D1, D5), über welche die Adenylatcyclase stimuliert wird, und des Typ 2 (D2, D3, D4), über die die Adenylatcyclase inhibiert wird, unterteilt (73). Bisher ist nicht bekannt, ob Dopamin-Rezeptoren im humanen Fettgewebe existieren. Die mRNA beider Rezeptor-Typen wurden in humanen Präadipocyten und Adipocyten in einer Pilotstudie nachgewiesen (Adams et al., unveröffentlicht). Die mRNA der Typ 1 Rezeptoren wird während der Adipogenese hochreguliert, was auf eine funktionelle Bedeutung dieser Rezeptoren im humanen Fettgewebe hinweisen könnte (Abb. 26). In einer Dosis bis 5 µg/kg/min i.v. stimuliert Dopamin zusätzlich β-Adrenozeptoren (13). So wurde die dopamin-induzierte Lipolyse bei den braunen Adipocyten durch eine β-Adrenozeptor-Blockade inhibiert (73). Die Perfusion mit höheren Dopamin-Konzentrationen führte im Fettgewebe zu einer deutlichen Verminderung der Lipolyse, möglicherweise über eine Aktivierung von α2-Adrenozeptoren. Dopamin stimuliert in hohen Dosen zusätzlich α-Adrenozeptoren (13). Inwiefern Dopamin einen regulatorischen Einfluß auf die Durchblutung und den Fettgewebsstoffwechsel beim Menschen hat, wird in weiterführenden Studien mit physiologischen Dopamin-Konzentrationen untersucht werden.

Abb. 26: Relative Genexpression der Dopamin-Rezeptoren des Typ 1 (D1 und D5) während der Adipogenese im subkutanen Brustfettgewebe von Frauen (n=5) untersucht mittels RT-PCR. Die relative Genexpression der Präadipocyten wurde „1“ gesetzt. Statistische Analyse: Wilcoxon-Test.

▼ 65 

Der unspezifische β-Adrenozeptor-Antagonist Propranolol erwies in-vitro als der effektivste β-Adrenozeptor-Blocker, um die katecholamin-induzierte Lipolyse in humanen Adipocyten zu inhibieren (104). Die isoproterenol-induzierte Lipolyse konnte durch Propranolol in der vorliegenden Arbeit komplett geblockt, die tyramin-induzierte Lipolyse deutlich abgeschwächt werden. Daraus folgt, daß der β-Adrenozeptor in die tyramin-stimulierte Lipolyse involviert ist. Die tyramin-induzierte Vasodilatation konnte dagegen nicht durch Propranolol geblockt werden. Jedoch blockte Propranolol auch den vasodilatatorischen Effekt von Isoproterenol nicht signifikant.

Die tyramin-stimulierte Lipolyse war im Fettgewebe der Frauen signifikant höher als im Fettgewebe der Männer, was zunächst darauf hindeutet, daß die periphere Noradrenalin-Freisetzung geschlechtsabhängig reguliert wird. Jedoch war die lipolytische Antwort der Frauen auch dann höher, wenn das Fettgewebe mit dem β1,2,3-Adrenozeptor-Agonisten Isoproterenol stimuliert wurde. Die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der tyramin-stimulierten Lipolyse im Fettgewebe sind daher wahrscheinlich eher auf Unterschiede in der postsynaptischen als in der präsynaptischen Ebene zurückzuführen. Tatsächlich werden bei körperlicher Aktivität im Fettgewebe von Männern α- und ß-Adrenozeptoren aktiviert, bei den Frauen aber vornehmlich ß-Adrenozeptoren (105). Die systemische Blockade des Noradrenalin-Transporters mit dem selektiven Noradrenalin-Transporter-Hemmer Reboxetin zeigte im Gegensatz dazu Unterschiede in der Regulation von Herzfrequenz und Herzschlagvolumen zwischen Frauen und Männern (106).

4.2 Humorale Regulation

Ziel dieser Teilstudie war, die Hypothese zu prüfen, daß lokal appliziertes Angiotensin II die Lipolyse und die Durchblutung im Fettgewebe vermindert. Außerdem sollte geprüft werden, ob Angiotensin II Durchblutung und Stoffwechsel im Skelettmuskel beeinflußt.

▼ 66 

Intra-vaskulär appliziertes Angiotensin II wirkt vasokonstriktorisch (13). In der vorliegenden Arbeit führte die lokale Perfusion des Fettgewebes mit Angiotensin II zumindest bei den Frauen zu einer schwachen Vasokonstriktion und einer leicht verminderten Glucoseversorgung. Im Fettgewebe der Männer wurden Durchblutung und Lipolyse hingegen nicht durch Angiotensin II beeinflußt. Im Skelettmuskel inhibierte Angiotensin II die Lipolyse. Auf die Durchblutung und nutritive Versorgung des Skelettmuskels hatte Angiotensin II keinen Einfluß.

Die fehlende Wirkung von Angiotensin II auf die Lipolyse im Fettgewebe ist übereinstimmend mit Studien an Nagern, in denen weder in-vitro noch in-vivo ein akuter Effekt auf die Lipolyse nachgewiesen wurde (41,42,43). Bei jungen, gesunden Männern führte sowohl die Infusion mit Angiotensin II als auch die Blockade des Renin-Angiotensin-Systems ebenfalls zu keinen Änderungen in der systemischen Lipolyse (107). Nach 7 und 12 Tagen stimulierte Angiotensin II dagegen in-vivo über die Freisetzung von Noradrenalin die Lipolyse im Fettgewebe von Ratten (40). Interessanterweise reduzierte die Behandlung mit dem ACE-Hemmer Enalapril die Fettsäurefreisetzung aus dem Fettgewebe bei insulin-resistenten Hypertonikern (108). Es wäre daher möglich, daß Angiotensin II die lipolytische Aktivität im Fettgewebe eher langfristig, beispielsweise in pathophysiologischen Zuständen wie einer Adipositas oder Hypertonie, direkt beeinflußt. Angiotensin II stimulierte in-vitro die Lipogenese bei humanen Adipocyten und Präadipocyten von Nagern (44). Eventuell beeinflußt Angiotensin II auch in-vivo die Lipogenese im humanen Fettgewebe.

Im Gegensatz zum Fettgewebe verminderte sich im Skelettmuskel der untersuchten Männer die Glycerol-Konzentration während der Perfusion mit steigenden Angiotensin II-Dosen, was auf einen direkten anti-lipolytischen Effekt von Angiotensin II im Muskel hinweist. Möglicherweise fördert Angiotensin II die Ausbildung intra-muskulärer Lipidspeicher, die zur Entwicklung der Insulinresistenz bei Adipösen beitragen könnten (9). Es ist bekannt, daß Angiotensin II die intrazelluläre Ca2+-Konzentration in vaskulären glatten Muskelzellen erhöht (47). Außerdem konnte gezeigt werden, daß die Lipolyse über einen Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration inhibiert wird (47). Daher vermindert Angiotensin II möglicherweise auf diesem Weg die lipolytische Aktivität im Skelettmuskel.

▼ 67 

Angiotensin II führte außerdem zu einer deutlichen Verminderung der Pyruvat-Lactat-Ratio bei unveränderter Lactat-Konzentration, was in glucose-metabolisierenden Geweben auf eine lokale hypoglycämische Situation hinweist (109). Angiotensin II inhibiert möglicherweise den transkapillaren Glucose-Transport im Skelettmuskel. Gestützt wird diese Vermutung dadurch, daß ACE-Hemmer den transkapillaren Glucose-Transport erhöhen (110). Der AT1-Antagonist Valsartan verbesserte die Insulinresistenz und Glucoseaufnahme im Skelettmuskel diabetischer Mäuse über eine Stimulation der Insulinkaskade und der Zahl der GLUT4-Rezeptoren (48).

Sexualhormone beeinflussen das Renin-Angiotensin-System in ver- schiedenen Geweben, wodurch die geschlechtsabhängige Inzidenz der Hypertonie erklärt werden kann (60). Daher könnte Angio- tensin II auch die lokale Durchblutung im Fettgewebe geschlechtsabhängig regulieren. Tatsächlich verminderte Angiotensin II im Fettgewebe der Frauen die Durchblutung, bei den Männern hingegen nicht. Die basale Durchblutung bei den in dieser Teilstudie untersuchten weiblichen Probanden war jedoch höher als bei der männlichen Gruppe. Dies wurde bereits in einer anderen Mikrodialysestudie gezeigt (98). Ist die basale Durchblutung auf niedrigem Niveau, scheinen als potente Vasokonstriktoren bekannte Substanzen, wie Adrenalin, Phenylnephrin oder wie in dieser Arbeit gezeigt Angiotensin II, die Durchblutung nicht weiter vermindern zu können (65,99). Im Gegensatz dazu zeigten sich in der basalen Durchblutung bei den Probanden der ersten Teilstudie keine geschlechtsspezifischen Unterschiede. Auf diesen Aspekt wird in der Diskussion der dritten Teilstudie genauer eingegangen.

4.3  Einfluß der Hautfaltendicke

In dieser Teilstudie wurde die Hypothese untersucht, ob sich die relative Durchblutung im Fettgewebe bereits bei Normalgewichtigen mit zunehmender Hautfaltendicke vermindert und folglich lipolytische Aktivität und Glucoseversorgung des Fettgewebes negativ beeinflußt werden.

▼ 68 

Die Ethanol Ratio zeigte einen positiven, die Harnstoff-Dialysat-Konzentration einen negativen linearen Zusammenhang mit der Hautfaltendicke in beiden Geschlechtern. Die Durchblutung des Fettgewebes nahm demzufolge linear mit steigender Hautfaltendicke ab. Die Durchblutung im Fettgewebe von Adipösen ist im Vergleich zu Schlanken deutlich vermindert (54,56,57,111). Die vorliegende Arbeit zeigt, daß bereits bei Normalgewichtigen ein Anstieg des Fettgewebsschicht mit Änderungen in der Gewebeperfusion verbunden ist. Dieser Zusammenhang könnte auf eine veränderte zelluläre Zusammensetzung des Fettgewebes im Zuge seiner Expansion zurückzuführen sein. Ein schwacher bis moderater Anstieg des Körperfettgehaltes ist mit einer Hypertrophie der Adipocyten assoziiert, während die absolute Zahl an Adipocyten unverändert bleibt (52). Das hypertrophe Wachstum des Fettgewebe wird vermutlich nicht von einer hinreichenden Vaskularisierung des Gewebes begleitet und daher mit Mikrogefäßen unterversorgt.

Im Tiermodell korrelierte die Adipocytengröße umgekehrt mit der Durchblutung des Fettgewebes, wenn sie auf den Fettgehalt oder das Feuchtgewicht des Gewebes bezogen wird (7).Die Veränderungen in der Durchblutung, die mittels Mikrodialysetechnik bestimmt werden, beziehen sich auf eine Einheit Fettgewebe. Daraus folgt, daß sich die Durchblutung mit ansteigender Adipocytengröße vermindern muß. Die proportional zur Hautfaltendicke verminderte Durchblutung des Gewebes spiegelt somit wahrscheinlich einen Anstieg der Adipocytengröße mit zunehmender Hautfaltendicke wider. Wird der erhöhte Fettgehalt der hypertrophierenden Adipocyten berücksichtigt, bleibt die Durchblutung je Adipocyte konstant (7). Die Bestimmung der Hautfaltendicke mittels Calipertechnik bezieht sich auf den Durchmesser der Adipocyten. Da das Gewicht des Fettgewebes eine kubische Funktion des Adipocytendurchmessers darstellt, ist eher ein exponentieller Zusammen- hang zwischen Hautfaltendicke und Durchblutung anstatt einer linearen Korrelation zu erwarten. Die Hautfaltendicke mit Hilfe der Calipertechnik bei Adipösen zu bestimmen, wird jedoch als zu ungenau eingestuft (112). Daher konnten Basaldaten von ebenfalls mit der Mikrodialysetechnik untersuchten Adipösen nicht in die hier dargelegten Korrelationen einbezogen werden. Allerdings scheint der lineare Zusammenhang zwischen Durchblutung und Hautfaltendicke nur bis zu einer Hautfaltendicke von ca. 50 bis 60 mm zu gelten. Die Hautfaltendicke der Adipösen konnte mit Sicherheit höher als 60 mm (obere Bestimmungsgrenze des für diese Studien verwen- deten Calipers) abgeschätzt werden. Tatsächlich folgten Durchblutung, nutritive Versorgung des Gewebes, Lipolyse wie auch Glycolyse nicht mehr einem linearen, sondern exponentiellen Zusammenhang mit der abgeschätzten Hautfaltendicke.

Eine verminderte Gewebeperfusion sollte mit einer verminderten Versorgung des Gewebes an Substraten assoziiert sein. Die Glucosekonzentration im Dialysat nimmt nicht nur linear mit zunehmender Hautfaltendicke sondern auch mit ansteigender Ethanol-Ratio, d.h. mit verminderter Gewebe- perfusion, ab.

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Die Glycerolkonzentration im Dialysat sank ebenfalls linear mit ansteigender Hautfaltendicke, d.h. die lipolytische Aktivität der Adipocyten vermindert sich mit einer reduzierten Durchblutung. Dies könnte einerseits darauf zurückzuführen sein, daß die verminderte Durchblutung eine Produktakkumulation (Fettsäuren, Glycerol) induziert, welche wiederum die Lipolyse inhibiert. Andererseits wird die Lipolyse, wenn sie mittels Mikrodialysetechnik bestimmt wird, auf eine Einheit Fettgewebe bezogen. Bei einer Hypertrophie der Adipocyten mit zunehmender Hautfaltendicke vermindert sich damit die Zahl der Adipocyten um die Mikrodialysesonde. Aus in-vitro Studien ist bekannt, daß sich die lipolytische Aktivität von Adipocyten mit zunehmender Zellgröße verringert, wenn die Lipolyse auf die Zelloberfläche bezogen wird (90). Daher könnten die Änderungen in der Lipolyse, die in dieser Studie mit Hilfe der Mikrodialyse beobachtet worden sind, vergleichbar sein mit den in-vitro Versuchen, bei denen ebenfalls die Zelloberfläche als Bezugsgröße festgelegt wurde.

Zwischen Hautfaltendicke und Durchblutung sowie nutritiver Versorgung des Fettgewebes während der Perfusion mit 1,0 µM Isoproterenol bestand zumindest bei den Frauen ein linearer Zusammenhang. Zwischen Hautfaltendicke und isoproterenol-stimulierter Lipolyse konnte jedoch keine signifikante lineare Korrelation beobachtet werden. Die lokale Konzentration von Stoffwechselmetaboliten ist einerseits von der Produktion durch die Adipocyten und andererseits vom Abtransport über die Zirkulation abhängig. Daher kann nicht zwischen dem Prozeß der isoproterenol-induzierten Glycerolfreisetzung der Adipocyten einerseits und dem Prozeß des erhöhten Abtransportes während der Perfusion mit dem Vasodilatator Isoproterenol unterschieden werden. Ein möglicher linearer Zusammenhang zwischen Hautfaltendicke und stimulierter Lipolyse könnte dadurch maskiert sein.

Geschlechtsspezifische Unterschiede hinsichtlich basaler Durchblutung im subkutanen Fettgewebe werden in der Literatur kontrovers diskutiert. Zum einen wurde eine höhere Durchblutung im Fettgewebe von Männern im Vergleich zu Frauen beobachtet, während in einer anderen Studie keine geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Durchblutung des Fettgewebes gefunden wurden (98,113,114). Die Ergebnisse dieser Teilstudie zeigen, daß die Durchblutung unabhängig vom Geschlecht mit zunehmender Hautfaltendicke abnimmt. Diese Beobachtung macht deutlich, daß die basale Durchblutung eher von der Dicke der Hautfalte als vom Geschlecht abhängig ist. Die Hautfaltendicken der untersuchten Probanden sollten daher in Zukunft in Studien mit der Mikrodialysetechnik unbedingt berücksichtigt werden.

4.4 Diskussion der Methoden

▼ 70 

Die Studien der vorliegenden Arbeit wurden mittels Mikrodialysetechnik durchgeführt. Der wesentliche Vorteil dieser Technik besteht darin, daß verschiedene Regulationsebenen, inklusive der Einfluß der Hämodynamik, simultan untersucht werden können. Zudem kann eine hohe lokale Dosis eines Wirkstoffes im Gewebe erzielt werden, ohne systemische Wirkungen auszulösen.

Ödeme oder Blutungen treten nach Implantation der Sonden im Fettgewebe nicht auf (61). Anhand freigesetzten ATPs war 15 min nach Sondenimplantation kein Mikrotrauma nachzuweisen (115). Die Konzentration an Adenosin, freigesetzt von beschädigten Zellen, ist in unmittelbarer Umgebung der Sonde gering (116). Aus verletzten Zellen freigesetzte Marker-Metaboliten könnten jedoch Änderungen in der Stoffwechselaktivität vortäuschen, die tatsächlich nicht vorhanden sind. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit stets eine 30minütige Äquilibrationsphase eingeplant. Nach diesem Zeitraum lagen keine signifikanten Änderungen der Marker-Metaboliten-Konzentration im Vergleich zu späteren Zeitpunkten vor. Die Ethanol Ratio blieb ebenfalls stabil.

Relative Änderungen in der Durchblutung wurden mittels Ethanol-Dilutions-Technik abgeschätzt. Die Technik wurde am Skelettmuskel etabliert, mittels 133Xe-Clearance Technik validiert und für das Fettgewebe weiterentwickelt (74,76,97,117). Ethanol wird aufgrund der fehlenden Alkoholdehydrogenase nicht vom Fettgewebe metabolisiert (118). Systemisch appliziert wirkt Ethanol vasokonstriktorisch (119). Für den Bereich von 50 bis 1000 mM bzw. von 5 bis 1100 mM liegen keine metabolischen oder hämodynamischen Effekte in Fettgewebe oder Skelettmuskel vor (74,81). Die Harnstoff-Dialysat-Konzentration gilt als eine unabhängige Alternative, relative Änderungen der Durchblutung im Fettgewebe abzuschätzen (75). Vorausgesetzt wird, daß Harnstoff im Fettgewebe nicht produziert wird oder wenn doch, in einer konstanten Zeitrate (92,120). Ein Anstieg in der Durchblutung führt zu einem erhöhten Abtransport von Harnstoff aus dem Fettgewebe. Die Ethanol Ratio im Fettgewebe korrelierte negativ linear mit der Harnstoffkonzentration im Dialysat, was zeigt, daß die Ethanol-Dilutions-Technik geeignet ist, relative Durchblutungsänderungen im Fettgewebe abzuschätzen. Änderungen in der Durchblutung des Fettgewebes, z.B. hervorgerufen durch vasoaktive Pharmaka, sind mit Änderungen in der nutritiven Versorgung des Gewebes assoziiert (99). Die Ethanol Ratio korrelierte ebenfalls signifikant negativ linear mit der Glucosekonzentration im Dialysat. Die nutritive Versorgung des Fettgewebes ist demnach auch unter Basal-Bedingungen stark von der Höhe der Durchblutung abhängig.

▼ 71 

Vasodilatatorische Effekte im Fettgewebe lassen sich sowohl mittels 133Xe-Washout-Methode als auch mittels Ethanol-Dilutions-Technik nachweisen (75,76,77). Die Ethanol-Dilutions-Technik ist möglicherweise aber im Vergleich zur 133Xe-Washout-Methode nicht sensitiv oder ausreichend schnell genug, um vasokonstriktorische Wirkungen zu bestimmen (75). Andererseits eignet sich die 133Xe-Washout-Methode weniger, Durchblutungsänderungen in unmittelbarer Umgebung der Sonde abzuschätzen (8). Es gilt allgemein, daß mittels Ethanol-Dilutions-Technik nur Durchblutungsänderungen > 50% erfaßt werden können (74). Eventuell lag ein schwacher vasokonstriktorischer Effekt von Angiotensin II in den Geweben vor, der mit der Ethanol-Dilutions-Technik jedoch nicht nachweisbar war. Im Gegensatz zur vorliegenden Arbeit wirkte Angiotensin II in einer zwischenzeitlich publizierten Mikrodialysestudie im Fettgewebe von normalgewichtigen Männern schwach vasokonstriktorisch (47). Es wurde ebenfalls die Ethanol-Dilutions-Technik angewendet. Wurden Änderungen der Ethanol Ratio wie in der vorliegenden Arbeit auf die basale Ausgangs-Ethanol Ratio bezogen, hatte Angiotensin II jedoch auch in dieser Studie keinen hämodynamischen Einfluß im Fettgewebe. Im Vergleich zu Kontrollläufen zeigte Angiotensin II einen schwachen Anstieg der Ethanol Ratio um ca. 10% und weniger.

Die Dicke des Fettgewebes wurde mittels Calipertechnik an der Implantationsstelle vermessen. Die Variabilität hinsichtlich der Haut- faltendicken der Probanden ist hauptsächlich auf Unterschiede in der Dicke des subkutanen Fettgewebes zurückzuführen (59). Für die Anwendung an adipösen Probanden werden in der Literatur zahlreiche Nachteile der Caliper-Technik aufgeführt, z.B. ein nicht ausreichend großer Öffnungswinkel der Meßschenkel oder die Schwierigkeit bei Adipösen, zwischen Fettgewebe und Skelettmuskulatur zu unterscheiden (112). Die Ultraschalltechnik wird daher als die exaktere Methode eingestuft (112). Im Gegensatz dazu hat sich die Anwendung der Caliper-Technik bei Schlanken als ebenso geeignet erwiesen wie die Ultraschalltechnik (121).

Die Charakterisierung der Funktion postganglionärer adrenerger Neurone erfolgte durch lokale Tyramin-Applikation in aufsteigenden Konzentrationen mittels Mikrodialyse-Sonde. Die Perfusion mit der höchsten Tyramin-Konzentration führte zu einem deutlichen anti-lipolytischen Effekt, der auch an isolierten Adipocyten gezeigt werden konnte. Dieser Effekt ist möglicherweise auf eine Kontamination des Tyramins mit Dopamin zurückzuführen (71). Daher sollte Tyramin zur Untersuchung der Noradrenalin-Freisetzung nur bis zu einer Konzentration von 3,5 mM eingesetzt werden. Die Tyramin-Präparationen sollten außerdem auf ihren Dopamin-Gehalt geprüft werden.


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20.07.2006