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1  Einleitung

1.1 Bakterielle Meningitis

Die bakterielle Meningitis ist die häufigste und schwerste Infektion des Zentralnervensystems (ZNS) [Leib & Täuber, 1999a]. Meningitis wird verursacht durch die bakteriellen Erreger wie Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae[Schuchat et al., 1997]

Trotz des therapeutischen Einsatzes von Antibiotika ist die bakterielle Meningitis immer noch eine Erkrankung mit überraschend hoher Mortalität zwischen 20–30 % und hoher Morbidität bis zu 50 % [Durand et al., 1993; Bohr et al.,1983 a, b; 1984].

Eine Verbesserung der Situation durch den Einsatz von optimierten Antibiotika ist nicht zu erwarten, dafür gibt es zwei Gründe. Auf der einen Seite besteht das Problem der Antibiotika-Resistenz. So kam es in den letzten 5-7 Jahren in den USA zu einem 60fachen Anstieg von nun über 20 verschiedenen Antibiotika-resistenten Pneumokokken-Stämmen [Butler et al., 1996]. In Spanien [Fenoll et al., 1991], Ungarn [Marton et al., 1991] und Südafrika [Friedland & Klugman, 1992] beträgt die Rate der Penicillin-unempfindlichen Pneumokokken-Stämme zwischen 40 und 70 %. Der zweite wesentliche Punkt ist, dass durch die Antibiose in jedem Falle eine überdurchschnittliche Immunantwort induziert wird, die wiederum zur Schädigung des Gehirnes führen kann. Genaues Verständnis dieser Kaskade könnte die Entwicklung von adjuvanten Therapiestrategien ermöglichen und damit zu einer Verbesserung der Prognose der Erkrankung führen.

1.1.1 Epidemiologie

Die Inzidenz der akuten bakteriellen Meningitis in den USA beträgt ca. 3 Fälle pro 100 000 Personen pro Jahr. Die Inzidenz der Pneumokokken-Meningitis liegt bei ca. 1,1 pro 100 000 Personen [Schuchat et al., 1997], wobei die höchste Inzidenz bei Kindern unter 5 Jahren in Europa, Nordamerika und Asien mit durchschnittlich 7 pro 100 000 Personen zu verzeichnen ist [Gold, 1999]. Eine Ausnahme bildet die höhere Inzidenz von 84 Fällen pro 100 000 in dieser Altersgruppe unter den Eskimos in Alaska [Davidson et al., 1994]. Danach folgt die Altersgruppe der über 60-Jährigen mit einer Erkrankungsrate von 1,9 pro 100 000 Personen [Schuchat et al., 1997].


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1.1.2  Klinik und Komplikationen der bakteriellen Meningitis

Die typischen Zeichen der Meningitis wie Fieber, Kopfschmerzen und Nackensteife (Meningismus) sind in ca. 80 % der Fälle vorhanden und werden von anderen Symptomen wie Lichtempfindlichkeit, Erbrechen bis hin zur Bewusstseinstrübung, begleitet. Bei Kleinkindern unter 2 Jahren und im Alter können Fieber und/oder Veränderungen des Bewusstseinszustandes oder Persönlichkeitsveränderungen nur wenig oder unspezifisch ausgeprägt sein.

Bei älteren Kindern und Erwachsenen sind die klinisch-neurologischen Beschwerden des ZNS wie Kopfschmerzen, Photophobie, Nacken- und Rückenschmerzen stärker ausgeprägt.

Unbehandelt führt die bakterielle Meningitis über zunehmende Bewusstseinstrübung und neurologische Ausfälle zum Koma und schließlich zum Tod. Der Grad der Bewusstseinstrübung erlaubt eine Beurteilung der Schwere der Erkrankung und der entsprechenden Prognose [Leib & Täuber, 1999 b; Kaplan, 1999].

Die Hauptkomplikationen für das ZNS während der akuten Phase der Meningitis bei Erwachsenen sind das Hirnödem, der Hydrocephalus, die zum erhöhten intrazerebralen Druck (ICP) beitragen und seltenere vaskuläre Komplikationen wie die Vaskulitis oder Sinusvenenthrombose sowie fokale Ausfälle und epileptische Anfälle.

Zu den systemischen Komplikationen der fulminanten bakteriellen Meningitis zählen die Sepsis mit den entsprechenden Komplikationen wie den septischen Schock, die disseminierte intravasale Gerinnung und das akute Lungenversagen „acute respiratory distress syndrome“ (ARDS) [Pfister et al., 1993].

Chronische Folgen der bakteriellen Meningitis bei Kindern sind vor allem epileptische Anfälle und eine sensorische Hörminderung [Pomeroy, 1990], sowie Hirnschäden mit oder ohne geistige Behinderung [Schuchat et al., 1997]. Ca. 33 % der Erwachsenen und ca. 21 % der Schulkinder, die eine bakterielle Meningitis überleben, sind in ihrer Arbeitsfähigkeit bzw. Lernfähigkeit beeinträchtigt [Bohr et al., 1983b].


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1.2  Die Erreger

Die häufigsten Erreger der bakteriellen Meningitis sind nach dem Verschwinden der
H. influenzae-Meningitis durch Impfung, Pneumokokken, Meningokokken sowie Listerien. Die Pneumokokken-Erkrankung ist die häufigste im Erwachsenen Alter und hat insgesamt die schlechteste Prognose. Aus diesem Grunde konzentrierte ich mich in der vorgelegten Arbeit auf Streptococcus pneumoniae.

S. pneumoniae sind ca. 1-3 µm lang und gehören zu den α-hämolysierenden Streptokokken. Sie erscheinen als lanzettförmige Diplokokken und färben sich grampositiv (blau) an. Grampositive Bakterien bestehen aus einer mehrschichtigenPeptidoglykan-Zellwand aus Murein, N-Acetylglucosamin und N-Acetylmureinsäure die β-glykosidisch zu Ketten verbunden sind und Lipoteichonsäuren enthalten. Eine doppelschichtige Lipidschicht bildet die Zytoplasma-Membran. Das Genom besteht aus einer doppelsträngigen ringförmigen DNA ohne Introns. Pneumokokken können unbekapselt sein, besitzen aber in der Mehrheit eine antiphagozytäre Polysaccharidkapsel [Miksits et al., 1992].

1.2.1 Pneumokokken und ihre Zellwände (PCW)

Nur bekapselte Stämme sind pathogen, da sie durch die Kapsel die zelluläre Immunantwort der Phagozytose hemmen [Miksits et al., 1992]. Gereinigte Zellwände führen nach intrazisternaler Verabreichung zu einer Entzündungsreaktion die der bakteriellen Meningitis vergleichbar ist. Dies wurde am Kaninchen [Tuomanen et al., 1985] und an der Ratte [Pfister et al., 1992; Weber et al., 1995] experimentell gezeigt. Diese Beobachtungen sind von großer Bedeutung, da die Abtötung der Bakterien zur Freisetzung von Zellwänden führt und deren Konzentration auch mit der Prognose der Erkrankung korreliert [Schneider et al.,1999].

1.3 Pathologie und Pathogenese der Pneumokokken-Meningitis

Zu den wichtigsten pathologischen Befunden der befallenen Gehirne gehören die intensive Entzündung des subarachnoidalen- und ventrikulären Liquorraumes, der entzündliche Befall der Hirngefäße und der Gewebeschaden des Gehirns. Im Subarachnoidalraum (SAS) befindet sichgranulozytärer Eiter, welcher die Hirnbasis und die hemisphärischen Konvexitäten bedeckt. Die zerebrale Vaskulitis ist oft schon makroskopisch erkennbar und zeigt histologisch eine entzündliche Infiltration der Gefäßwand mit Ausbildung von Thromben. Gewebeschaden manifestiert sich als Ödem, das zur Hirneinklemmung und zum ischämisch-[Seite 12↓]nekrotischen Zelluntergang führen kann [Quagliarello & Scheld, 1992].

Die Entwicklung und das Fortschreiten der bakteriellen Meningitis erfolgt in 4 Phasen. Die Übertragung der Bakterien geschieht meist über den Respirationstrakt. In der 1. Phase kommt es nach nasopharyngealer Kolonisation und Invasion der Pneumokokken in die Blutbahn zur Infektion des ZNS. Die Invasion wird begünstigt durch oberflächlich antiphagozytär wirkende Polysaccharidkapselproteine und bakterielle Enzyme. Nach Penetration der BHS vermehren sich die Bakterien in der 2. Phase im Ventrikelraum und SAS und lösen eine Entzündung aus. In der 3. Phase kommt es im Rahmen der Abwehrreaktion zur Induktion von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen, die wiederum zur Einwanderung von Leukozyten in die befallenen Regionen führen. Im weiteren Verlauf der pathophysiologischen Wechselwirkungen der Entzündungsreaktionen kommt es in der 4. Phase zur zerebralen Schädigung durch Ischämie, toxisch wirkende exzitatorische Transmitter wie z.B. Glutamat, Zytokine, NO und Sauerstoffradikale [Leib & Täuber, 1999c].

1.4 Die Rolle der zerebralen Endothelzellen bei der Inflammation

Die aus dem Blut kommenden Pneumokokken und andere Bakterienbestandteile müssen die BHS überwinden, um eine Meningitis auslösen zu können. Dabei bilden die zerebralen Endothelzellen möglicherweise die Eintrittspforte ins Hirnparenchym. Ein sehr komplexes Wechselspiel zwischen den bakteriellen Komponenten und den zerebralen Endothelzellen ermöglicht es den Pneumokokken die BHS zu überwinden. So kommt es als Reaktion auf den entzündlichen Stimulus zu einer Hochregulierung von TNF-α, Chemokinen und später Adhäsionsmolekülen wie z.B. ICAM-1 [Freyer et al., 1999]. Die Aktivierung und TNF-Produktion regelt möglicherweise der Plättchen aktivierende Faktor (PAF). Pneumokokken sind in der Lage durch eine PAF-abhängige Transzytose die BHS zu überwinden und so eventuell in den SAS zu gelangen [Ring et al., 1998]. Mit der gesteigerten Expression von Adhäsionsmolekülen ist eine verstärkte Adhäsion von Leukozyten verbunden. Die Adhäsion wird auch durch einen erhöhten zerebralen Blutfluss in der frühen Phase der Meningitis begünstigt. Die Interaktion von Chemokinen, Zytokinen und Adhäsionsmolekülen ist an verschiedenen Modellen gut untersucht worden und wird als Leukozyten-Endothel-Adhäsions-Kaskade bezeichnet [Buchter, 1991; McEver, et al.,1995; Quagliarello & Scheld., 1992]. Die initiale Phase der Adhäsionskaskade, das Leukozyten-Rolling, wird vermittelt durch P- und L-Selektine. Dabei binden sich die Leukozyten nur leicht an das Endothel und „rollen“ mit verringerter Geschwindigkeit an der Gefäßwand entlang. Die P-Selektine werden [Seite 13↓]auf den Endothelzellen und die L-Lektine auf den Leukozyten exprimiert. P-Selektin wird im Ruhezustand in sekretorischer Granula der Endothelzellmembran gespeichert und bei Aktivierung der Zellen sehr schnell auf der Oberfläche verteilt. Einige inflammatorische Mediatoren erhöhen gleichzeitig auch die Synthese der P-Selektine. Die Selektine reagieren mit Oligosacchariden auf der Oberfläche der Leukozyten bzw. Endothelzellen [Nelson et al., 1993]. Durch das „Rolling“ verändert sich die Morphologie der Leukozyten, das Anheften der Leukozyten an die Oberfläche der Endothelzellen wird somit begünstigt. Bei diesem Prozess ist die Interaktion von aktivierten CD11/CD18-Integrinen (auf der Oberfläche der Leukozyten) mit den Molekülen der Immunglobulin-Superfamilie z.B. interzelluläres Adhäsionsmolekül-1 (ICAM-1) erforderlich. ICAM-1 ist konstitutiv auf der Endothelzellmembran präsent. Wir konnten zeigen, dass die Expression von ICAM-1 auf den zerebralen Endothelzellen nach Stimulation mit PCW oder TNF-α via „autocrinen loop“ verstärkt wird [Freyer et al., 1999].

1.5 Zytokine bei Meningitis

Zytokine sind regulatorische Proteine, die von einer Vielzahl von Zellen produziert werden können. Zu ihren Hauptfunktionen gehören die Modulation der Immunantwort und die Steuerung von inflammatorischen Prozessen. Wesentliche gemeinsame Eigenschaften der Zytokine sind von Benveniste [„Neuroglia“, 1995] nachfolgend zusammengefasst:

  1. Sie haben ein geringes Molekulargewicht.
  2. Sie werden meist nicht konstitutiv produziert. Erst ein Aktivierungssignal löst die Gentranstription aus.
  3. Zytokine werden in der Regel sezerniert, sie können aber auch als Oberflächenmoleküle exprimiert werden.
  4. Ein bestimmtes Zytokin kann durch verschiedene Zellen produziert werden und hat seinerseits vielfältige biologische Wirkungen.
  5. Verschiedene Zytokine können bei einer Zelle gleichartige Wirkungen hervorrufen (Redundanzprinzip).
  6. Zytokine wirken eher lokal und entfalten ihre Wirkung nach Bindung an den spezifischen Oberflächenrezeptor.
  7. Zytokinrezeptoren zeigen eine hohe Affinität für ihre Liganden (Kd im Bereich von 10-10 und 10-12).


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Im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesse stehen bei der Meningitisforschung drei Gruppen:

  1. die proinflammatorischen Zytokine: TNF-α, IL-1β, IL-6
  2. die antiinflammatorischen Zytokine: IL-10, TGF-β, IL-6
  3. die chemotaktischen Zytokine (Chemokine): IL-8, MCP-1 (MIP-1 und 2)

Erhöhte Konzentrationen an TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8 und IL-10 im Liquor sind charakteristisch für Patienten mit bakterieller Meningitis. Häufig korrelieren die Konzentrationen mit der Schwere der Klinik und der Prognose [Waage et al., 1989;Rieckmann et al., 1995;Lehmann et al., 1995].In weiteren experimentellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Zytokine als Mediatoren an diesen frühen pathophysiologischen Veränderungen beteiligt sind[Mustafa et al., 1989; Quagliarello et al., 1991].Der Entzündung und Exsudation von Proteinen nach intrazisternaler Injektion von LPS geht eine rasche Freisetzung von TNF-α, IL-1, und IL-6 in den Liquor voraus [Waage et al., 1989]. Die direkte Injektion der Zytokine TNF-α und IL-1β in den Liquorraum von Ratten bzw. Kaninchen führt zur Entzündung und Störungen der BHSin zeit- und dosisabhängigen Mustern[Ramilo et al., 1990; Angstwurm et al., 1998].Eine gleichzeitige Gabe von Antikörpern gegen die entsprechenden Zytokine reduziert die inflammatorische Reaktion [Ramilo et al., 1990].

Tumor Nekrose Faktor alpha (TNF- α )

TNF-α ist ein Glykoprotein, das für inflammatorische Prozesse das bedeutendste Zytokin darstellt. Wir konnten zeigen, dass TNF-α von zerebralen Endothelzellen und Astrozyten [Freyer et al., 1999; 1996] sowie von Mikroglia [Chao et al., 1992] sezerniert wird. TNF-α wird durch das Konversionsenzym Metalloproteinase von der inaktiven Membran-gebundenen Form in die aktive lösliche Form konvertiert[Gearing et al., 1994;Rosenberg et al., 1995; Moss et al., 1997; Black et al., 1997].

TNF-mRNA wird bereits nach 2 h auf Pneumokokken-Stimulus hin gebildet [Diab et al.1997]. Bei Stimulation von zerebralen Endothelzellen mit PCW zeigt sich sogar bereits nach 2 h ein mRNA-Maximum. Weitere von uns durchgeführte in-vitro Experimente haben belegen können, dass PCW-induziertes TNF-α maßgeblich für die Expression von ICAM-1- und iNOS in zerebralen Endothelzellen verantwortlich ist [Freyer et al., 1999]. In einem experimentellen Meningitis-Modell der Ratte führen intrazisternale Injektionen von S. pneumoniae nach 12 h zu einer Maximalkonzentration an TNF-α im Liquor. Die erhöhten [Seite 15↓]Werte persistieren oft bis zu weiteren 12 h. Die lang andauernde TNF-α-Aktivität ist möglicherweise durch einen positiven Rückkopplungsmechanismus in der Entzündungskaskade oder durch einen kontinuierlichen Stimulus von den von Bakterien freigesetzten PCW oder anderer bakterieller Komponenten in den Liquorraum erklärbar. Dafür spricht, dass nach initialer Antibiotikatherapie es zu einer rapiden Lysis der Bakterien, und demzufolge zu einer Freisetzung von PCW und anderen Zellwandprodukte kommt, dies ist wiederum assoziiert mit einer signifikant höheren TNF-α- Konzentration im Liquor [Leib & Täuber, 1999c; Mustafa et al., 1990].

Verabreichung von TNF-α in den SAS führt zu verschiedenen pathophysiologischen Veränderungen, wie z.B. neutrophiler Entzündungsreaktion, Veränderungen des zerebralen Metabolismus und Sauerstoffverbrauch sowie zur Erhöhung des regionalen zerebralen Blutflusses [Andersson et al., 1992; Angstwurm et al., 1998; Galbinski et al., 1998; Liu et al., 1994; Rosenberg et al., 1995]. Intrazerebrale Injektionen von TNF-α dagegen führen durch Aktivierung der Matrix-Metalloproteinasen zur dosisabhängigen Permeabilität der BHS [Rosenberg et al., 1995]. TNF-α ist außerdem in der Lage, die Apoptose von Neuronen im Hippocampus zu induzieren [Bogdan et al., 1997].

Interleukin-1 (IL-1)

IL-1 ist ein potentes Pyrogen. Obwohl es die BHS nicht passiert, kann es -wahrscheinlich überzirkumventrikuläre Organe und die durch Produktion von sekundären Mediatoren gekennzeichnete Wirkung auf Endothelzellen- sehr schnell Fieber, Schlaf und die Freisetzung von verschiedenen Neuropeptiden bewirken [Dinarello et al., 1994].

Im ZNS wird IL-1 von Mikroglia, Astrozyten, Oligodendrozyten und wahrscheinlich auch von Neuronen freigesetzt[Arai et al., 1990;da Cunha et al., 1993; Tchelingerian et al., 1993].In eigenen Untersuchungen konnten wir beobachten, dass zerebrale Endothelzellen, nach Stimulation mit PCW, IL-1β zeitgleich mit TNF-α und anderen Zytokinen synthetisieren und sezernieren.

IL-1 erscheint bereits 30 min nach intrazisternaler Injektion von
H. influenzae-Lipooligosaccharid im Liquor [Quagliarello et al., 1991]. Wird IL-1 direkt in den SAS von Kaninchen injiziert, so leitet es eine meningiale Inflammation ohne messbare TNF-α-Aktivität ein. Wird dagegen TNF-α und IL-1 gleichzeitig appliziert, zeigt sich ein synergistischer Effekt bezüglich einer verstärkten Pleozytose im Liquor. IL-1 wie auch
[Seite 16↓]TNF-α sind in der Lage, sekundäre Zytokine wie IL-6, IL-10 und IL-8 zu induzieren [Waage et al., 1989].

Interleukin-6 (IL-6)

IL-6 wird im wesentlichen auf Reiz von LPS, PCW, Zytokinen von Mikroglia, Astrozyten [Benveniste et al., 1990; Frei et al., 1989; Aloisi et al. 1992] und zerebralen Endothelzellen [eigene Ergebnisse] freigesetzt. IL-6 ist während Meningokokken-Meningitis im Liquor später präsent als TNF-α und IL-1, dafür ist es aber längere Zeit nachweisbar [Waage et al., 1989]. Obwohl IL-6 bei Patienten mit Meningitis messbar ist, korreliert es weder mit Zeichen der meningialen Entzündung noch mit der Schwere der Klinik [Rusconi et al., 1991].

IL-6 hat vor allem proinflammatorische Eigenschaften, da es ein potenter Induktor von „Akute Phase Proteine“, Fieber und Leukozytose ist. Gleichzeitig aktiviert es das Komplement- und Gerinnungssystem [Hirano et al., 1990]. Einige antiinflammatorische Wirkungen von IL-6 sind beispielsweise die Inhibition der TNF-α-Expression von Astrozyten [Benveniste et al., 1995], sowie die Induktion des löslichen TNF-α-Rezeptor und IL-1-Rezeptor-Antagonist [Tilg et al., 1994].

Für die BHS ist IL-6 ein bedeutendes Zytokin, da es das BHS-Markerenzym Alkalische Phosphatase in Endothelzellen induziert und eine Rolle bei der Proliferation vonGefäßmuskelzellen und Angiogenese spielt [Nabata et al., 1990; Meir, 1995; Takemoto, 1994].

Interleukin-10 (IL-10)

Murine Astrozyten und Mikroglia sind dazu befähigt IL-10 zu synthetisieren [Mizuno, 1994]. In eigenen, noch unveröffentlichten Untersuchungen konnten wir zeigen, dass auch zerebrale Endothelzellen nach Stimulation mit PCW, IL-10 freisetzen.

IL-10 ist ein antiinflammatorisch wirkendes Zytokin,das die Produktion von TNF-α, IL-1,
IL-6 und IL-8 von Monozyten in-vitro hemmt [de Waal-Malefyt et al., 1991].Wie aber IL-10 auf molekularer Ebene Einfluss auf die Synthese der proinflammatorischen Zytokine bei Meningitis nimmt, bleibt noch unklar.

In experimenteller H. influenzae- und L. monocytogenes -Meningitis führen Applikationen von IL-10 zur Reduktion der TNF-α- und Laktat-Konzentration und schwächen so die Entzündung im SAS ab [Paris et al., 1997]. Wird IL-10 systemisch bei experimenteller [Seite 17↓]Pneumokokken-Meningitis appliziert, führt es zur Abschwächung des erhöhten zerebralen Blutflusses, des intrakraniellen Druckes, des Hirnödems und der Leukozytose im Liquor.[Koedel et al., 1996].

Chemokine - Interleukin 8 (IL-8) und „Makrophage inflammatory protein“ (MIP-2)

Chemokine werden hauptsächlich in zwei große Klassen eingeteilt: C-X-C und C-C Chemokine. Die C-X-C Chemokine ziehen vorwiegend neutrophile Leukozyten an, während C-C Chemokine bevorzugt Monozyten und T-Lymphozyten chemotaktisch anlocken [Horuk, 1994]. Zellen wie Monozyten/Makrophagen, polymorphkernige Leukozyten, Neuronen, Mikroglia, Astrozyten, und Endothelzellen produzieren auf Stimulus von TNF-α, IL-1 oder bakteriellen Komponenten Chemokine beider Klassen. Im Liquor von Patienten mit bakterieller Meningitis wurden vor allem IL-8, ein C-X-C- Chemokin, sowie „monocyte chemotactic protein-1“ (MCP-1) und MIP-1α/β, Chemokine der Klasse C-C, in erhöhten Konzentrationen nachgewiesen. Rantes, eine Untergruppe der C-C Klasse, welche vorwiegend auf T-Lymphozyten wirken und von ihnen gebildet werden, sind bei bakterieller Meningitis nicht erhöht [Spanaus et al., 1997]. Neben der Chemotaxis können Chemokine auch die Expression von Adhäsionsmolekülen bewirken, sowie deren Bindungsaktivität modulieren, um so Leukozyten spezifisch zu aktiveren. [Adams & Schaw, 1994]. Bei experimenteller Meningitis führt die intrazisternale Gabe von MIP-1 (C-C Chemokin) und MIP-2 (C-X-C Chemokin) zu einer erhöhten Leukozytenzellzahl und höherer Proteinkonzentration im Liquor und verstärkt das Hirnödem. MIP-2 ist spezifisch für Mausund Ratte und entspricht dem humanen IL-8[Saukkonen et al., 1990; Seebach et al., 1995].

1.6 Das Trigeminovaskuläre System (TVS)

Das Trigeminovaskuläre System stellt die Schlüsselrolle der zerebrovaskulären Physiologie dar. Die zerebralen Blutgefäße werden durch afferente überwiegend unmyelinisierte C-Fasern und schwach myelinsierte Aδ-Fasern des Trigeminus (V. Hirnnerv) innerviert. Die Fasern gehen vom Ganglion trigeminale aus, in dem sich die Zellkörper befinden. Das Ganglion enhält bipolare Zellen, die mit ihrem antidrom leitendem Axon synaptisch mit den Blutgefäßen und anderen kranial gelegenen Strukturen verbunden sind, während die zentral projizierenden Fasern orthodrom zum 2. Neuron dem Nucleus spinalis nervi trigemini im Rautenhirn oder oberen zervikalen Rückenmark leiten [Kaube et al., 1993]. Schmerz von den Blutgefäßen und der Dura mater wird hauptsächlich von dem Trigeminusfasern afferent geleitet. Die meisten schmerzleitenden Fasern befinden sich im Nervus ophthalmicus (NV1) [Seite 18↓]dem ersten Ast des Trigeminus. Der NV1 ist rein sensibel, verläuft nahe der Carotis interna über den lateralen Wand des Sinus cavernosus durch die Fissura orbitalis superior in die Orbita, wo er sich in weitere vier Äste verzweigt. Diese innervieren vorwiegend das Frontalhirn, indem sie die Arteria cerebri anterior, A. cerebri media und deren Äste begleiten. Aber die Nervenfasern weiten sich auch nach rostral bis posterior der A. basilaris aus. Die kaudalen Blutgefäße werden überwiegend von den Fasern der dorsalen Spinalnerven C2 und C3 innerviert [You et al., 1995]. In den Auftreibungen der Trigeminusaxone sind u.a. Neurotransmitter enthalten. Bisher konnten vier Neuropeptide bestimmt werden. Diese sind die Tachykinine Neurokinin A (NKA) und Substanz P (SP), sowie „Calcitonin-gene-related peptide“ (CGRP) und Cholecystokinin (CCK) [Goadsby et al., 1997]. Tachykinine und CGRP besitzen starke vasodilatatorische Eigenschaften.

1.6.1 Aktivierung des Trigeminus

Durch ein in-vitro Modell gibt es Hinweise, dass die Stimulation von perivaskulären trigeminalen Fasern zur Freisetzung von SP führt -möglicherweise bedingt durch eine depolarisationsabhängige Aktivierung von trigeminalen Neuronen. Für NKA und CGRP konnte dies bisher nicht gezeigt werden.

Seit Jahren ist bekannt, dass nach einem Eingriff am trigeminalen Ganglion durch Thermokoagulation oder alkoholische Injektion eine Vasodilatation (Rötung) des Gesichtes auftritt, die von einem Temperaturanstieg von 1-2 °C begleitet wird. Korrelierend dazu fandsich eine erhöhte Konzentration an SP und CGRP in der externen Jugularis, jedoch nicht im peripheren Blutkreislauf. Eine ähnliche Beobachtung konnte an Katzen gemacht werden, bei denen eine Manipulation am Ganglion trigeminale zur Herabsetzung des Gefäßwiderstandes der Karotis mit anschließender Erhöhung des Blutflusses und der Gesichtstemperatur führte. Der Mechanismus ist durch den Axonreflex erklärbar [Goadsby & Edvinsson, 1997]. Der Axonreflex ist eine Besonderheit der unmyeliniserten C-Fasern. Man geht davon aus, dass die Fasern die Nozizeption nicht nur zentripetal (orthodrom) leiten, sondern dass sich die Erregung auch zentrifugal (antidrom) in Verzweigungen der nozizeptiven Fasern fortsetzt und schließlich zu einer Freisetzung von Transmittern führt, welche über den interstitiellen Raum die glatten Gefäßmuskelwände erreichen und dort eine Vasodilatation auslösen [Zilles & Rehkämper (a), 1994].


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1.6.2  Die physiologische Rolle und klinische Bedeutung des TVS

Das Trigeminovaskuläre System stellt ein Art Warnsystem für Änderungen des zerebralen Blutflusses dar, insbesondere dann wenn die zerebrale Blutzirkulation bedrohlich gestört wird. Das TVS ist primär nicht an der Aufrechterhaltung des physiologischen zerebralen Blutflusses beteiligt. Erst in abnormen Situationen wie z.B. bei epileptischen Anfällen oder nach Durchbrechen der oberen Grenze der physiologischen Blutdruckautoregulation, kommt das TVS zur Wirkung. Das TVS wirkt dem vasokonstriktorischen sympathischen Nervensystem, vertreten durch seinen Neurotransmitter Noradrenalin, entgegen [McCulloch et al., 1986]. Bei Subarachnoidalblutung (SAB) schwächt es den Vasospasmus antagonistisch ab. Pathophysiologisch spielt das TVS vor allem bei Migräne und Cluster-Kopfschmerz eine Rolle, sowohl bei der Schmerzvermittlung als auch bei der Freisetzung von CGRP und SP in die zerebrale Blutzirkulation [Goadsby et al., 1990; Goadsby & Edvinsson, 1994].

1.6.3 Die Rolle des TVS bei der Neuroinflammation

Während der Entzündungreaktion kommt es zur Freisetzung von Neuropeptiden. So führen Zytokine zur vermehrten Expression von Eikosanoiden durch Induktion von Cyclooxygenase und Phospholipase A2. Die gebildeten Prostaglandine PGE2 und PGI2 sensibilisieren die afferenten C-Schmerzfasern mit darauffolgender Freisetzung von SP und CGRP [Rothwell & Hopkins, 1995]. Übereinstimmend konnten wir in Liquorproben von Patienten mit bakterieller Meningitis eine erhöhte CGRP Konzentration messen [Hoffmann et al., 2001]. Bei der Meningitis ist das TVS hauptsächlich für die Entstehung von Kopfschmerzen verantwortlich und führt zu einem erhöhten zerebralen Blutfluss in der frühen Phase der Meningitis [Pfister et al., 1990; Weber et al., 1995, 1996]. Kopfschmerzen entstehen durch Aktivierung der C-Fasern des Trigeminusnervs, welche die zerebralen Blutgefäße [Suzuki et al., 1989] und Meningen [Buzzi et al., 1991] innervieren. Die Aktivierung des Trigeminus ist verbunden mit der Freisetzung von Neuropeptiden (SP, CGRP) in den interstiellen perivaskulären Raum.


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Abb. 1: mögliche Rolle des Trigeminovaskulären Systems bei bakterieller Meningitis

1.7 Neuropeptide

Neuropeptide sind Peptide, die im Perikaryon synthetisiert werden und langsame, lang anhaltende endo- und parakrine Effekte vermitteln (Neuromodulatoren). Sie kommen in allen Abschnitten des Nervensystems vor. Sie können mit klassischen Transmittern zusammen im selben Axonterminal auftreten (Kolokalisation). Neuromodulatoren sind allein oder zusammen mit klassischen Transmittern an der Erregungsübertragung im zentralen oder peripheren Nervensystem beteiligt. Neuropeptide spielen z.B. eine Rolle bei der Nozizeption, Stressmechanismen, kardiovaskulärer Regulation, Atemregulation und Hustenreflex, Temperaturkontrolle, Sexualverhalten, Hunger-Sättigung-Regulation (z.B. Tachykinine), Gedächtnisbildung und sind an der neuroendokrinen Steuerung beteiligt [Zilles & Rehkämper (b), 1994].

Neuropeptide werden auch von Zellen des Immunsystems und anderen Zelltypen exprimiert. Interaktionen der Neuropeptide mit dem Immunsystem umfassen:

  1. Verstärkung und Suppression der Antikörperproduktion
  2. Verstärkung und Suppression der Proliferation und Zytotoxizität von Lymphozyten
  3. Modulation der Produktion und Funktion von Zytokinen
  4. Initiation von hypersensitiven Ereignissen sowie möglicherweise auch von Immunkomplex- Erkrankungen[Seite 21↓]
  5. Modulation der Funktionen von Makrophagen und Neutrophilen
  6. Verstärkung der Funktionen der primären lymphatischen Organe, z. B. Regeneration des Thymus

Die Produktion und Sekretion der Neuropeptide bzw. Hormone von Leukozyten, ist denen der neuroendokrinen Zellen nur zum Teil ähnlich. Neuropeptide, die von immunkompetenten Zellen freigesetzt werden, übermitteln Informationen zum Nervensystem. Immunkompetente Zellen können sensorische Funktionen übernehmen, indem sie Stimuli erkennen, die das ZNS und PNS nicht erkennen. Diese Stimuli, auch „noncognitive“ Stimuli genannt, können sein: Bakterien, Viren, Tumore und Antigene. Das Erkennen von derartigen „noncognitiven“ Stimuli durch Immunzellen wird in Informationen umgewandelt. Die Informationen werden dann durch Freisetzung von Neuropeptiden, Hormonen und Zytokinen zum Nervensystem weitergeleitet und können dadurch physiologische Veränderungen hervorrufen [Weigent & Blalock, 1994].

Signale von Neuropeptiden werden durch Peptidasen umgewandelt oder terminiert, indem Peptidasen die Neuropeptide durch Spaltung metabolisieren. In der Mehrzahl gibt es keine spezifischen Neuropeptidasen. Es gibt ungefähr ein Dutzend verschiedener Peptidasen, die an der Zelloberfläche vieler verschiedener Zellen lokalisiert sind. Da die meisten Peptidasen durch das C- bzw. N- terminale Ende blockiert werden, muss zunächst eine Endopeptidase wirken, z.B. Endopeptidase 24.11. (auch Neutralendopeptidase (NEP) genannt), bevor durch weitere Spaltungen von Exopeptidasen, z.B. Aminopeptidasen oder Carboxypeptidasen, die Fragmentierungen vervollständigt werden können. Beinahe alle Peptidasen sind Metallenzyme mit einem katalytischem Zink-Ion. Eine Ausnahme bildet z.B. die Dipeptidylaminopeptidase IV (DPPIV), die eine Serin-Peptidase ist [Turner et al., 1994].

SP ist ein gutes Substrat für NEP. Durch NEP-Hydrolysierung aus SP1-11 entstandene Spaltprodukte sind vor allem SP1-7 und SP1-8. Durch NEP wird auch humanes CGRP 1-37 zwischen Leucin (17) und Serin (18) gespalten. SP wird des Weiteren von DPPIV und anderen Carboxy und Aminopeptidasen gespalten [Nyberg et al., 1988; Turner et al., 1994].

1.7.1 Tachykinin - Substanz P (SP)

Tachykinine sind kleine Neurotransmitter-Peptide, deren gemeinsames Merkmal die Aminosäuresequenz am Carboxy-terminalen Ende ist. Die drei hauptsächlichen Tachykinine sind SP, Neurokinin A (NKA) und Neurokinin B (NKB). SP leitet sich durch alternatives [Seite 22↓]Spleißen von dem Vorläufer-Gen Preprotachykinin A (PPTA) ab, das für SP, NKA, Neuropeptide K und Neuropeptide γ codiert. [Nawa et al., 1983, 1984; Kotani et al., 1986]. SP besteht aus 11 Aminosäuren [Chang et al., 1971] und wurde als erstes Peptid der Tachykinin-Familie 1931 von v. Euler und Gaddum entdeckt [von Euler & Gaddum, 1931].

SP-artige Immunreaktivität ist weit verbreitet, wobei sich der hauptsächliche Anteil von SP neben CGRP in den sensiblen C–Fasern des ZNS und PNS sowie im Gastrointestinaltrakt (GIT) befindet [Hua et al., 1985; Lundberg & Saria, 1987]. SP konnte aber auch in nicht-neuronalen Gewebe nachgewiesen werden, so z.B. in Endothelzellen [Loesch et al., 1993; Stones et al., 1995; Cioni et al., 1998] und in Eosinophilen [Metwali et al., 1994].

Tachykinine agieren mit Neurokin-Rezeptoren (NK1, NK2 und NK3) wobei SP die stärkste Affinität zum NK1-Rezeptor besitzt [Maggi et al., 1993]. Die Rezeptoren gehören zu der Superfamilie der G-Protein-gekoppelten, metabotropen Rezeptoren [Lee et al., 1983; Luber-Narod et al., 1990]. NK1-Rezeptoren sind vor allem im ZNS (Striatum, Rückenmark) sowie in peripheren Organen (GIT; Urogenitaltrakt (UGT)) gefunden worden [Mantyh et al., 1989].

Hier sollen nur einige wichtige Eigenschaften von SP genannt sein. Im ZNS hat SP eine neuromodulatorische Rolle: es übt seine Funktionen durch Reduktion der Repolarisationsphase im Aktionspotential aus, das zu einer erleichterten Depolarisation der neuronalen Membranen führt [Minota et al., 1981; Stanfield et al., 1985]. Als Neurotransmitter hat SP neben nozizeptorischen Funktionen auch barorezeptive und chemorezeptive Funktionen [von Euler & Pernow, 1954; Chen et al., 1990; Nagashima et al., 1989].

SP wird durch mechanische, chemische, entzündliche sowie exzitatorische Reize aus den Nervenendigungen freigesetzt und vermittelt über sensible Fasern die Schmerzleitung. Völlige Entleerung von SP aus sensiblen Nervenfasern durch Capsaisin (Extrakt des rotes Chili) führt zum Fehlen einer spezifischen Schmerzantwort. SP löst direkt eine lokale Entzündungsreaktion mit Plasmaextravasation (auch neurogene Inflammation genannt) aus und führt durch Freisetzung von Histamin aus Mastzellen zu Vasodilatation mit Rubor [Maggi & Meli, 1987; Holzer 1988, 1991; Goetzl et al., 1985].

Während experimenteller Pneumokokken-Meningitis der Ratte kommt es zur Vasodilatation der Pialarteriolen. SP ist vermutlich Mitverursacher der Vasodilatation, da diese signifikant bis zu 3 h nach der Infektion durch Vorbehandlung mit Spantide (einem SP Antagonisten) verringert werden konnte [Pfister et al., 1995]. In einem Maus Trypanosoma brucei brucei [Seite 23↓]Meningoencephalitis-Modell konnten durch Gabe eines spezifischen NK1-Antagonisten die pathologischen Läsionen im Gehirn signifikant verringert werden [Kennedy et al., 1997]. SP scheint eine wichtige Rolle bei der chronischen Entzündungsreaktion zu spielen. So z.B. ist die Dichte der NK-Rezeptoren in Glianarben des ZNS bei Multipler Sklerose gegenüber gesundem Gewebe um das 1000-2000-fache erhöht [Mantyh, 1991].

Durch verstärkte Expression von Adhäsionsmolekülen u.a. ICAM-1 kann SP dosisabhängig die Adhäsion von Leukozyten an Epihelzellen induzieren [DeRose et al., 1994]. Es stimuliert die Sekretion von TNF-α, IL-1 und IL-6 aus peripheren Monozyten [Lotz et al., 1988] und verstärkt in LPS-stimulierten Astrozytenkulturen die TNF-α-Freisetzung [Luber-Narod et al., 1994]. Außerdem kann SP direkt die IL-1-Freisetzung aus Astrozyten bewirken [Martin et al., 1992].

Die Funktionen der N-terminalen SP-Fragmente, wie z.B. SP1-4 und SP1-7, unterscheiden sich von denen der C-terminalen SP-Fragmente. So spielen N-terminale Fragmente eine verantwortliche Rolle bei der Entzündungsreaktion (Freisetzung von Mediatoren [Goetzel et al., 1985]) und bei der Inhibition der Concanavalin-A-(Con-A)-induzierten Immunantwort[Werner et al., 1987].Darüber hinaus sind nur N-terminale Fragmente (SP1-4 und SP1-7) fähig, die Sekrektion von Lymphokinen mit chemotaktischen Eigenschaften für Granulozyten und Lymphozyten zu induzieren[Paegelow et al., 1989].

SP1-7 und SP1-11 besitzen viele Gemeinsamkeiten, aber auch einige Unterschiede bezüglich biologischer Eigenschaften und Änderungen des Verhaltensmusters. So führen sie z.B. bei der Ratte durch intrazerebroventrikuläre Injektion gemeinsam zur Analgesie, barorezeptiven Hypotension und Hemmung des provozierten, aggressiven Verhaltens, während das Pflegeverhalten durch SP1-11 verstärkt und durch SP1-7 gehemmt wird [Nyberg et al., 1988].

1.7.2  Calcitonin gene-related peptide (CGRP)

CGRP ist ein aus 37 Aminosäuren bestehendes Neuropeptid. Es entsteht durch alternatives Spleißen der RNA von dem Calcitonin/α-CGRP Gen [Rosenfeld et al., 1981, 1983; Amara et.al., 1982]. Neben der α-CGRP Form gibt es auch eine β-CGRP Form. Für beide Formen befinden sich die Gene auf dem Chromosom 11. Sie unterscheiden sich je nach Spezies zwischen 1 und 3 Aminosäuren, besitzen aber ähnliche biologische Eigenschaften [Amara et al., 1985; Steenbergh et al., 1984, 1985; Wimalawansa, 1990].


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CGRP ist im ZNS, sowie im PNS, weit verbreitet. Besonders stark konzentriert sich CGRP in den Perikarya des Ganglion trigeminale, in den Axonen der C– und Aδ-Fasern, sowie in den Hirnnervenkernen [van Rossum et al., 1997; Gibson et al., 1984; Levine et al., 1993; Unger et al., 1991].

CGRP übt seine Wirkung über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren aus. Bisher wurden die Rezeptoren CGRP-1 und CGRP-2 klassifiziert. Sie unterscheiden sich in der Affinität und biologischen Aktivität des CGRP-Fragmentes (CGRP8-37) am Rezeptor. So hat CGRP8-37 starke antagonistsche Eigenschaften mit höherer Affinität zum CGRP-1-Rezeptor als zum CGRP-2-Rezeptor [van Rossum et al., 1997]. Bislang wurde nur der CGRP-1-Rezeptor kloniert. Auf zwei verschieden Genen ist der pharmakologisch definierte CGRP-1-Rezeptor verschlüsselt. Aiyar et al. klonierte den CGRP-1-Rezeptor, der auch als „Calcitonin receptor-like receptor“ (CRLR) Rezeptor bezeichnet wird. Kapas & Clark bestimmten den CGRP-1 Rezeptor, welcher auch RDC-1-Rezeptor genannt wird [Aiyar et al. 1996; Chang et al., 1993; Flühman et al., 1995; Kapas & Clark, 1995]. Später wurde gezeigt, dass der CRLR-Rezeptor als CGRP- oder AM-Rezeptor funktionieren kann. Abhängig von sogenannten „receptor-activity-modifying proteins“ (RAMPs). Diese RAMP´s sind erforderlich für den Transport des CRLR-Rezeptor zur Plasmamembran. Dabei präsentiert sich der CRLR-Rezeptor mit RAMP-1 als CGRP-Rezeptor und mit RAMP-2 als AM-Rezeptor an der Zelloberfläche [McLatchie et al., 1998].

Derzeit ist die physiologische Rolle und die Lokalisierung der Rezeptoren noch weit gehend unbekannt. Im Trigeminovaskulären System wurden bisher keine regulären präsynaptischen CGRP-Rezeptoren nachgewiesen, jedoch konnte kürzlich mRNA für CRLR-; RDC1- und AM- Rezeptoren in humanen Ganglia trigeminale bestimmt werden [Moreno et al., 1999].

CGRP ist in viele Mechanismen involviert. An dieser Stelle sollen nur einige Eigenschaften genannt sein:

CGRP wirkt als starker, lang anhaltender peripherer und zerebraler Vasodilatator durch Akkumulation von cAMP [Brain et al., 1985; Edwards et al., 1991]. Intravenös verabreicht, löst CGRP eine Tachykardie mit begleitendem Blutdruck-Abfall [Sigrist et al., 1986] aus, während anderseits das Fehlen des α-CGRP Gens zu signifikant höheren systolischen Blutdruckwerten führt [Gangula et al., 2000]. Des Weiteren spielt CGRP eine Rolle bei der Hunger-Sättigungs-Regulation sowie bei der Regulation von Hormonen der Thalamus-Hypophysen-Achse [Molina et al., 1990; Tannenbaum et al.,1985].


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In den meisten Entzündungsmechanismen wirkt CGRP verstärkend, zeigt aber kaum eigen-verursachte Entzündungsreaktionen. Hierzu sollen nur einige Beispiele genannt sein: CGRP verstärkt dosisabhängig die IL-1 induzierte NO-Synthease (iNOS) sowie die Produktion von glatten Muskelzellen der Aorta (SMC), während bei alleiniger Stimulation mit CGRP keine wesentliche iNOS-Synthese stattfindet [Schini-Kerth et al., 1994]. Es moduliert die inflammatorische Ödembildung in der Haut von Ratten, indem es in synergistischer Art und Weise die permeable Wirkung von SP verstärkt [Newbold & Brain, 1993], während CGRP allein nur einen geringen Effekt auf die Gefäß-Permeabilität hat [Brain & Williams, 1985]. Es ist befähigt, die IL-1β und C5a induzierte Akkumulation von Neutrophilen [Buckley et al., 1991 a, b], sowie die IL-6 Freisetzung durch LPS Stimulation bei Mausmakrophagen via cAMP [Tang et al., 1998] zu potenzieren. In einen bakteriellen Meningitis Modell konnte die Endotoxin-verursachte Vasodilatation der Pial-Arteriolen teilweise durch Gabe von CGRP8-37 gehemmt werden [Brain Jr. et al., 1995].

1.7.3 Adrenomedullin (AM)

Adrenomedullin (AM) ist ein aus 52 Aminosäuren bestehendes Peptid, das erst 1993 aus humanen Phäochromozytomgewebe isoliert wurde. Bioaktives AM entsteht aus den Vorstufen Preproadrenomedullin (185 AS) und Proadrenomedullin (164 AS). Das Gen für AM ist auf dem Chromosom 11 lokalisiert. AM gehört zur CGRP/Calcitonin-Peptid-Familie und besitzt eine 27%ige homologe Aminosäuresequenz mit CGRP [Kitamura et al.,1993]. Beides, AM-mRNA und Peptid, wird hauptsächlich von Endothelzellen, glatten Gefäßmuskelzellen und Fibroblasten konstitutiv gebildet [Isumi et al., 1998 a, b; Sugo et al., 1994 a, b]. AM ist aberauch im Gehirn [Serrano, et al., 2000;Takahashi et al., 2000], in peripheren Organen, sowie im Blutkreislauf weit verbreitet [van Rossum et al., 1997].

Spezifische AM-Rezeptorbindungsstellen (AM-R) mit hoher Dichte sind in der Ratte zu finden [Owji et al., 1995]. Obwohl ein spezifischer AM-R (Auch L1 Rezeptor genannt) kloniert und sequenziert wurde [Kapas et al., 1995; Hänze et al., 1997], haben pharmakologische Untersuchungen gezeigt, dass die vasomotorische Aktivität von AM meist über den CGRP-1-Rezeptor induziert wird. Passend dazu war die mRNA des CRLR-Rezeptors in allen Zellen der zerebralen Blutgefäße und Astrozyten stark exprimiert, während mRNA des L1-Rezeptors nur schwach in humanen zerebralen Kapillaren und Astrozyten exprimiert wurde [Moreno et al., 1999]. Vaskuläre CGRP-1-Rezeptoren können AM mit ähnlicher [Baskaya et al., 1995] oder leicht geringfügiger [Nuki et al., 1993] Affinität binden [Seite 26↓]wie CGRP. Diese Annahme wird unterstützt durch den Nachweis von CRLR-Rezeptor– und RAMP-1,-2,-3-mRNA an humanen meningialen-, zerebralen- und temporalen Arterien [Sams & Jansen–Olesen, 1998]. Eine japanische Arbeitsgruppe behauptet sogar, dass an humanen Endothelzellen und glatten Gefäßmuskelzellen nur CRLR und RAMP-2 exprimiert werden [Kamitani et al., 1999]. (siehe auch unter Abschnitt 1.7.2.)

Nachfolgend sollen wiederum nur einige Eigenschaften von AM genannt sein. AM ist wie CGRP ein sehr potenter, lang anhaltender Vasodilatator der zerebralen Arterien, zerebralen Arteriolen [Baskaya et al., 1995; Mori et al., 1997] und peripheren Blutgefäße [Jougasaki & Burnett, Review, 2000]. Systemische Applikationen von AM führen zur Reduktion des systemischen Gefäßwiderstandes mit daraus folgender Hypotension. Im Gegensatz dazu führen intrazerebroventrikuläre Injektionen zur systemischen Hypertension [Takahashi et al., 1994; Samson et al., 1998]. AM besitzt noch viele andere Eigenschaften in Zusammenhang mit Lunge, Niere und Herz (chronische Herzerkrankungen, Myokardinfarkt) und hat Einfluss auf das endokrinologische System.

AM übt sein Signal überwiegend über den G-Protein-gekoppelten cAMP (einen „second messenger“) aus, aber auch über den G-Protein-gekoppelten Phosphoinositol-Mechanismus [Shimekake et al., 1995].

Die Rolle von AM im Entzündungsprozess ist noch weit gehend unbekannt. Die AM-Werte im Plasma von Patienten mit Pankreatitis, Trauma, Verbrennungen, traumatischem Schock, schwerer Sepsis und septischem Schock sind gegenüber der Kontrollgruppe um das 20-fache erhöht. Dabei bestand eine Korrelation zwischen dem AM-Plasmawert und der Schwere der Klinik. Außerdem korrelierten die AM-Werte signifikant mit den TNFα-Werten im Plasma [Ueda et al., 1999].

TNF-α, IL-1, LPS und z. T. IFN-γ stimulieren die AM-Synthese und -Sekretion von glatten Muskelzellen, Endothelzellen der Aorta, Fibroblasten, Makrophagen [Sugo et al. 1994b, 1995; Isumi et al., 1998 a, b; Kubo et al., 1998] und in kultivierten Astrozyten [Takahashi et al., 2000]. Im Gegensatz dazu ist AM in der Lage, innerhalb 1 h sowohl die TNF-α-mRNA-Expression in kultivieren Fibroblasten zu supprimieren [Isumi et al., 1999] als auch die
TNF-α- und IL-6-Sekretion von LPS-stimulierten Makrophagen zu hemmen [Kubo et al., 1998]. Einen verstärkenden Effekt zeigt AM auf die iNOS-Expression bei Zytokin-stimulierten Kardiomyozyten [Ikeda et al., 1996].


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Ein weiterer interessanter Aspekt ist, dass bei fokaler Ischämie des Gehirns die AM-mRNA-Expression bis auf das 21-fache im Kortex der Ratte erhöht ist. Immunhistochemische Untersuchungen ergaben AM-ähnliche Immunoreaktivität. Die Immunoreaktivität war kolokalisiert mit Intermediärfilamenten der Neurone, sodass vermutlich das Peptid aus den geschädigten Nervenfasern freigesetzt worden ist. Dagegen fand sich außerhalb des Ischämie-Gebietes keine Immunreaktivität von AM [Wang et al., 1995].


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1.8  Hypothesen

Hypothesen der Dissertation sind:

  1. Calcitonin gene-related peptide (CGRP) und Substanz P (SP) beeinflussen die von Zellwänden von S. pneumoniae (PCW) induzierte TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10 und MIP-2 mRNA-Expression und Freisetzung in kultivierten zerebralen Kapillarendothelzellen.
  2. Pneumokokkenzellwände (PCW) regulieren die mRNA-Expression von Calcitonin-Receptor-Like Receptor (CRLR) im zeitlichen Verlauf.
  3. Zerebrale Endothelzellen exprimieren und setzen Adrenomedullin (AM) frei.
  4. PCW-Stimulation der zerebralen Endothelzellen verstärkt die Expression von AM.
  5. CGRP und AM beeinflussen sich gegenseitig durch die Regulation des „Calcitonin Receptor-Like Receptor“ (CRLR) Rezeptors.


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02.09.2004