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1  Einleitung

Der Gastrointestinaltrakt enthält eine der größten Lymphozytenpopulationen des menschlichen Körpers: in jedem Meter Darm sind mehr als 1010 Immunglobulin produzierende Zellen enthalten und im Epithel der Darmschleimhaut ist jede sechste Zelle ein Lymphozyt (1). Diese intraepithelialen Lymphozyten (IEL) sind erst in den 80er Jahren in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses gerückt. Zunächst waren es die phänotypischen Besonderheiten der IEL, die diese Zellen für Immunologen interessant machten. Während sich die restlichen Lymphozytenpopulationen des sog. „gut associated lymphoid tissue“ (GALT), die Lymphozyten der Lamina propria (LPL), die Lymphozyten der Peyer’schen Plaques (PPL) sowie die Lymphozyten der mesenterialen Lymphknoten (MLNL) nicht wesentlich von anderen peripheren Lymphozytenpopulationen unterscheiden (2,3), besitzen IEL phänotypische Charakteristika, die sie erheblich von anderen Lymphozyten abgrenzen (4,5). Neben einer ungewöhnlichen Verteilung der reifen Lymphozytensubpopulationen enthalten IEL auch zahlreiche unreife, sonst nur im Thymus anzutreffende Lymphozyten. Der Nachweis dieser unreifen Zellen in der Darmschleimhaut führte zur Hypothese einer thymusunabhängigen T-Zellreifung im Darm. Bestätigt wurde diese Hypothese, als in neonatal thymektomierten Mäusen, die eigentlich keine reifen T-Zellen besitzen, reife T-Zellen im Darm gefunden wurden (6,7). Aufgrund dieser Beobachtungen mußte das bis dahin gültige Dogma der alleinigen T-Zellreifung im Thymus als widerlegt gelten.

Neben diesen phänotypischen und ontogenetischen Besonderheiten weisen IEL auch funktionelle Charakteristika auf, die sie von anderen Lymphozyten unterscheiden und für eine immunologische Überwachungsfunktion in der Darmschleimhaut prädestinieren: die Hypothese einer „first line of defense“ der IEL im mukosalen Immunsystem entstand (8,9).

Aber trotz einer weitgehenden Beschreibung der physiologischen Charakteristika der IEL bezüglich Phänotyp, Ontogenese und Funktion, war die Bedeutung dieser hochspezialisierten Zellen im Rahmen verschiedener Erkrankungen zu Beginn dieser Arbeit weitgehend unklar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte daher u. a. versucht werden, die Funktion der IEL bei einigen dieser Erkrankungen zu charakterisieren.


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1.1  Phänotyp und Funktion intraepithelialer Lymphozyten

IEL liegen in direkter Nachbarschaft der Epithelzellen in der Darmschleimhaut nahe dem Darmlumen. Sie bestehen fast ausschließlich aus CD3+ T-Zellen, deren überwiegender Anteil CD8+ ist und enthalten weder B-Zellen noch Makrophagen (4,10). Demgegenüber enthalten die übrigen Lymphozytenpopulationen des GALT oder des peripheren Blutes weniger als 40% T-Zellen, die vornehmlich einen CD4+CD8- Phänotyp aufweisen (3). Neben diesem Übergewicht an CD8+ T-Zellen unterscheiden sich IEL noch in weiteren Punkten von peripheren Lymphozyten:

IEL lassen sich somit entsprechend der Expression von CD4, CD8, der Struktur ihres CD8 Moleküls (αβ versus αα) oder ihres TCR (αβ versus γδ) in zahlreiche Untergruppen aufteilen. Dabei finden sich auch Subtypen, die in anderen peripheren Lymphozytenpopulationen nicht nachweisbar sind, wie z.B. [Seite 9↓]CD8αα+γδTCR+ Zellen. Diese „darmspezifischen“ Subtypen weisen auf eine thymusunabhängige T-Zellreifung im Darm hin (6,11,17). Im Rahmen dieses thymusunabhängigen Reifungsprozesses wandern unreife Vorläuferzellen aus dem Knochenmark in die Darmschleimhaut und reifen dort über die Zwischenstufen der doppelt negativen und doppelt positiven Zellen zu IEL. Die thymusunabhängigen IEL tragen überwiegend den homodimeren CD8αα Rezeptor und sind zu etwa gleichen Teilen αβTCR+ oder γδTCR+ (18). Zu den Besonderheiten der thymusunabhängigen T-Zellreifung gehören die eingeschränkte positive und negative Selektion der Lymphozyten. Bei der thymusabhängigen T-Zellreifung führt diese Selektion im Thymus zur Eliminierung autoreaktiver Zellen, während eine mangelhafte Selektion bei der thymusunabhängigen T-Zellreifung den hohen Anteil potentiell autoreaktiver Zellen im intraepithelialen Kompartiment erklären könnte (6,19).

Allerdings reift nur ein Teil der IEL im Darm. IEL, die den heterodimeren CD8αβ Rezeptor exprimieren und meist αβTCR+ sind, scheinen analog anderer peripherer Lymphozyten die verschiedenen Stadien der T-Zellreifung im Thymus zu durchlaufen und erst danach in den Darm zu wandern (20).

IEL unterscheiden sich auch funktionell von den restlichen Lymphozyten des GALT und von den T- Zellen des peripheren Immunsystems. So reagieren IEL in vitro nur schwach auf Mitogene wie Concavalin A, PMA oder Ionophore (wie z.B. Ionomycin), wohingegen diese Stimuli sehr effektiv die Proliferation peripherer Lymphozyten bewirken können (21). Ebenso ist die proliferative Antwort auf die Stimulierung durch CD3/TCR vermittelte Signale bei IEL schwächer ausgeprägt als bei T-Zellen des peripheren Immunsystems (21-23). Andererseits sind IEL in der Lage, nach Stimulation durch Mitogene oder TCR-vermittelte Signale verschiedene Zytokine, wie IL-3 (8), IL-4 (24), IL-5 (9,25) und IFN-γ (9,24-27) zu produzieren.

Es wird daher vermutet, daß IEL als zytokinproduzierende Zellen regulatorische Funktionen bei der Immunantwort im Darm haben. Möglich ist dabei sowohl die Initiierung von Abwehrmechanismen zur Infektions- und Tumorabwehr, wie z.B. die Produktion von Stickstoffmonoxid durch Epithelzellen (28), als auch die Erhaltung der mukosalen IgA Antwort bei gleichzeitig bestehender oraler Toleranz [Seite 10↓](10,13,29).

Die besonders charakteristische Eigenschaft der IEL ist jedoch ihre ausgeprägte spontane zytolytische Aktivität, die sich vermutlich gegen alterierte oder entartete Epithelzellen richtet (12,21,23,30-32). Während zirkulierende periphere T-Zellen mit der Ausnahme von NK-Zellen per se keine zytotoxische Aktivität aufweisen und erst nach antigener Stimulation zu zytotoxischen Zellen, den sog. CTL (cytotoxic T lymphocytes) reifen, scheinen IEL keinen äußeren antigenen Stimulus zu benötigen, um ihre zytolytische Aktivität zu entwickeln (33). So zeigen selbst IEL von keimfrei aufgezogenen Mäusen eine ausgeprägte spontane nicht spezifische zytolytische Aktivität (32).

Die Bedeutung dieser zytolytischen Aktivität ist bislang nicht eindeutig geklärt. Die Beobachtung, daß Antigene bakteriellen (26,34) oder viralen Ursprungs (35-37), heat-shock Proteine (38), und sog. nicht-klassische, streß-induzierbare MHC Moleküle auf Epithelzellen (39) von zytolytischen IEL erkannt werden können, führte zu der Vermutung, daß IEL eine sog. „first line of defense“ der Darmmukosa darstellen. Im Rahmen dieser Verteidigungsfunktion sollen IEL nicht nur Infektionen durch die Beseitigung infizierter Epithelzellen bekämpfen können, sondern auch der Entwicklung gastrointestinaler Tumoren durch Lyse entarteter Darmzellen entgegenwirken können (40,41).

Die wichtigste Funktion der IEL scheint demnach in einer immunologischen Überwachung der Darmschleimhaut zu bestehen, wahrscheinlich mit dem Ziel sowohl eine überschießende Immunantwort zu kontrollieren, als auch notwendige Abwehrmaßnahmen gegenüber Tumoren und Mikroorganismen zu initiieren bzw. auszuführen.

1.2 IEL nach Dünndarmtransplantation

Untersuchungen über intraepitheliale Lymphozyten nach Dünndarmtransplantation befassen sich vornehmlich mit dem Thema der akuten Transplantatabstoßung und analysieren dabei vor allem phänotypische Veränderungen der Lymphozyten (42-44). Hintergrund der Untersuchungen sind die Schwierigkeiten, die bei der Diagnose einer akuten Abstoßung nach Dünndarmtransplantation auftreten [Seite 11↓]können. So trifft der Grundsatz, daß eine Infiltration des transplantierten Organs durch Lymphozyten des Empfängers ein histologisches Kennzeichen einer akuten Abstoßung ist, bei der Dünndarmtransplantation nur begrenzt zu (45). Die lymphozytäre Infiltration des Transplantats zeigt nach Dünndarmtransplantation nicht sicher eine akute Abstoßungsreaktion an, sondern kann lediglich Folge der physiologischen Migration von Lymphozyten im Gastrointestinaltrakt sein (2,20,46). Diese physiologische lymphozytäre Migration führt auch ohne Abstoßung zur zunehmenden Verdrängung der Spenderlymphozyten in der Lamina propria, den Peyerschen Plaques sowie den regionalen Lymphknoten durch Lymphozyten des Empfängers. Daher erscheint der Nachweis von Empfängerlymphozyten in diesen Teilen des Darmes zur Abstoßungsdiagnostik nur wenig geeignet.

Basierend auf der Hypothese, daß IEL an der physiologischen lymphozytären Migration nicht teilnehmen (6), wurde von einigen Autoren die Infiltration des intraepithelialen Kompartiments mit Empfängerlymphozyten als sicheres Zeichen einer akuten Abstoßung gewertet (42). Da inzwischen aber zumindest für die thymusabhängig gereiften IEL ein Migrationsverhalten ähnlich dem anderer Lymphozyten des GALT als wahrscheinlich gilt, ist diese Hypothese kritisch zu diskutieren (11,20). So bleibt die Bedeutung der Infiltration der Mukosa mit Empfängerlymphozyten im Rahmen der akuten Abstoßung ungeklärt, wenngleich der Nachweis spenderspezifischer zytotoxischer Lymphozyten im Darm nach Dünndarmtransplantation auf eine Beteiligung der infiltrierenden Zellen bei der Gewebezerstörung bei akuter Abstoßung hinweist (47).

1.3 IEL bei Graft-versus-Host-Reaktion

Das komplementäre Gegenstück zur akuten Abstoßungsreaktion (Host-versus-Graft-Reaktion) ist die Graft-versus-Host-Reaktion (GvHR), die als immunologische Reaktion immunkompetenter transplantierter Zellen gegen den Empfängerorganismus definiert ist (48). Voraussetzung für die Entwicklung einer GvHR ist die Transplantation immunkompetenter Zellen, die sich genetisch vom Empfänger unterscheiden. Gleichzeitig muß der Empfängerorganismus unfähig sein, auf die transplantierten Zellen adäquat zu reagieren, bzw. diese zu [Seite 12↓]beseitigen (48,49).

Häufigste Ursache dieser Unfähigkeit ist die medikamentös induzierte Immunsuppression des Empfängers z.B. nach Knochenmarktransplantation. Im Tiermodell läßt sich dieses Fehlen einer Immunantwort des Empfängers durch die Transplantation elterlicher Zellen in einen F1-Nachkommen induzieren. Da F1-Nachkommen elterliche Zellen nicht als fremd erkennen können, unterbleibt die Immunantwort (50,51). Die transplantierten elterlichen Zellen hingegen lösen eine GvHR im Empfänger aus, die je nach Stammkombination der Spender- und Empfängertiere und in Abhängigkeit von der transplantierten Zellpopulation verschiedenster Ausprägung sein kann. Vorteil dieses parent-into-F1-Modells ist die Ausbildung einer reinen GvHR ohne Abstoßungsreaktion. Außerdem müssen die Empfänger bei diesem Modell nicht wie bei klinischer Knochenmarktransplantation üblich, bestrahlt oder chemotherapeutisch vorbehandelt werden, wodurch die Beurteilung der durch GvHR induzierten Veränderungen erschwert würde (52).

Zu den am schwersten in Mitleidenschaft gezogenen Organen bei akuter GvHR gehören neben Leber und Haut insbesondere der Gastrointestinaltrakt (53-55). Histologisch finden sich hier neben Epithelzellnekrosen, Kryptenhyperplasie und einem submukösem Ödem insbesondere eine Infiltration der Lamina propria und der Mukosa mit Spenderlymphozyten (53,56). Dabei zeigt sich bei der phänotypischen Analyse der infiltrierenden Lymphozyten im Gastrointestinaltrakt sowohl bei Patienten mit GvHR, als auch in verschiedenen Tiermodellen akuter GvHR regelmäßig ein Übergewicht an CD8+ T-Zellen. Die infiltrierenden Zellen im Darm weisen damit einen Phänotyp ähnlich der IEL auf, unterscheiden sich aber von den infiltrierenden Zellen in anderen von GvHR in Mitleidenschaft gezogenen Organen. Dort kann es je nach Disparität zwischen Spender und Empfänger (MHC II oder I) entweder zur verstärkten Proliferation der CD4+ oder CD8+ Spenderlymphozyten kommen.

Die Ursache der phänotypischen Selektion der infiltrierenden Lymphozyten im Darm ist noch wenig verstanden. Eine wichtige Rolle bei dieser selektiven T-Zell Migration spielt vermutlich die Expression verschiedener Adhäsionsmoleküle, die entscheidenden Einfluß auf die Lymphozytenmigration im Gastrointestinaltrakt [Seite 13↓]haben können (57).

Ungewiß ist auch die Bedeutung der lymphozytären Infiltration der Mukosa für das Ausmaß und den Verlauf der Erkrankung. So wird der Aktivierung der infiltrierenden Zellen durch Empfängerantigene eine wichtige Rolle bei der Induktion des Gewebeschadens zugeschrieben und der Nachweis einer spezifischen zytolytischen anti-Host Aktivität der Spender T-Zellen in den Zielorganen akuter GvHR unterstützt diese Hypothese (53). Andererseits korreliert das Ausmaß der Gewebezerstörung in den betroffenen Organen nicht immer mit dem Ausmaß der lymphozytären Infiltration (54,55,58), so daß die genauen Mechanismen der Gewebezerstörung bei dieser Erkrankung als noch nicht ausreichend definiert gelten müssen.

1.4 IEL bei Sepsis

Infektionen zählen zu den häufigsten Erkrankungen, die den Gastrointestinaltrakt betreffen können. Die klinisch schwersten Manifestationen bakterieller, meist gram-negativer Infektionen sind Sepsis oder SIRS (systemic inflammatory response syndrome) und ein evtl. daraus resultierendes Multiorganversagen, wenngleich die Entwicklung von Sepsis und SIRS nicht zwingend an eine vorausgehende Infektion gebunden ist (59). Als auslösendes Agens gram-negativer Sepsis werden Lipopolysaccharide (LPS) der bakteriellen Zellwand angesehen, deren intravenöse Gabe sowohl beim Menschen als auch bei Tieren ein dem septischen Schock ähnliches Krankheitsbild mit Fieber, Hypotonie und inadäquater Organperfusion auslösen kann. Ursächlich scheint dabei die Freisetzung zahlreicher Zytokine, allen voran TNF-α, IL-1β und IL-6 zu sein (60,61)

Ausgangspunkt dieser bakteriellen Infektionen ist oft der Gastrointestinaltrakt mit seinem fast unerschöpflicher Reservoir potentiell pathogener Keime. In der Regel wird die Invasion von Mikroorganismen aus dem Darmlumen durch ein komplexes Barrieresystem verhindert, zu dem neben zahlreichen unspezifischen Mechanismen wie Schleimproduktion, rascher Epithelerneuerung, Peristaltik und mukosaler IgA Sekretion auch die Lymphozyten des GALT, allen voran die IEL, beitragen (2,10,62-64).


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Eine Herabsetzung dieser mukosalen Schutzfunktionen kann die Entwicklung von Infektionen begünstigen. So kommt es nach Verbrennungen oder Polytrauma zu einer Herabsetzung der mukosalen Barrierefunktion (65). Interessanterweise kann die Translokation von Bakterien aus dem Gastrointestinaltrakt aber auch durch Endotoxinämie verstärkt werden (66). Damit wären die Voraussetzungen für den Teufelskreis einer sich selbst unterhaltenden Infektion gegeben. Da dies in der Regel aber nicht eintritt, sondern der Körper in der Lage ist, Krankheitserreger zu eliminieren, muß es nach Endotoxinämie neben einer Herabsetzung der Barrierefunktion gleichzeitig zu einer Aktivierung von Abwehrmechanismen kommen. Auch hier könnten IEL die Protagonisten einer solchen aktivierten Abwehr sein (67). Die Berichte über phänotypische Veränderungen intestinaler Lymphozyten nach Sepsis, die eine Aktivierung dieser Lymphozyten widerspiegeln könnten, widersprechen sich jedoch (26,68) und über die funktionellen Veränderungen der IEL nach Endotoxinämie ist bislang nur wenig bekannt.

1.5 IEL bei Morbus Crohn

Morbus Crohn, eine der Manifestationen chronisch entzündlicher Darmerkrankungen beim Menschen, ist durch chronisch rezidivierende, nicht-infektiöse transmurale Entzündungen des Gastrointestinaltraktes charakterisiert (69-71). Während die klinischen und histopathologischen Merkmale des Morbus Crohn umfassend charakterisiert wurden, bleibt die Ätiologie dieser Erkrankung unklar. Eine der Hypothesen zur Pathogenese des Morbus Crohn beruht auf der Dysfunktion des intestinalen Immunsystems und einer daraus resultierenden inadäquaten und überschießenden Immunantwort. In der Folge kann sich eine Kreuzreaktion gegenüber bakteriellen Antigenen und Epithelzellen entwickeln, die schwere Entzündungen und Zerstörung der Darmschleimhaut induziert und unterhält (71,72).

Unterstützt wird dieses Konzept eines gestörten immunologischen Gleichgewichts im Gastrointestinaltrakt bei Morbus Crohn durch die Beobachtung, daß sog. TCR-knock-out Mäuse, die erhebliche Veränderungen verschiedener T-Zell Populationen aufweisen, auch entzündliche Veränderungen im [Seite 15↓]Gastrointestinaltrakt entwickeln, die wiederum den Veränderungen von Patienten mit Morbus Crohn entsprechen (73-75). Desweiteren zeigte sich, daß die Behandlung mit Immunosuppressiva, die die T-Zell Funktion beeinflussen, wie z.B. Cyclosporine, den Krankheitsverlauf positiv beeinflussen kann (76). Schließlich konnte bei einigen Patienten mit schwerem Morbus Crohn durch allogene Knochenmarktransplantation eine langfristige Remission erreicht werden (77).

Wenngleich diese Ergebnisse die Hypothese einer abnormen lymphozytären Aktivierung bei Morbus Crohn unterstützen, so herrscht doch Unklarheit über die beteiligten Lymphozytenpopulationen und die auslösenden Momente dieser Aktivierung. Die Beobachtung, daß sich ein Rezidiv der Erkrankung durch Ingestion von Darminhalt auslösen läßt, deutet erneut auf luminale Antigene als entscheidende Faktoren bei der Entwicklung entzündlicher Darmerkrankungen (78). Die ersten Lymphozyten, die durch derartige luminale Antigene aktiviert werden könnten, sind die intraepithelialen Lymphozyten. Auf eine mögliche Beteiligung dieser Zellen am Krankheitsprozeß weist auch die vermehrte Proliferation und Zytokinproduktion intraepithelialer Lymphozytenzelllinien von Patienten mit Morbus Crohn hin (79). Ein weiterer Hinweis auf eine selektive T-Zell Aktivierung im Gastrointestinaltrakt ist der Nachweis erhöhter Konzentrationen von IL-2 mRNA im Darm, nicht aber im peripheren Blut bei Patienten mit chronisch entzündlicher Darmerkrankung (80). Vor diesem Hintergrund erscheint eine vergleichende Untersuchung zwischen Phänotyp und Funktion peripherer Blutlymphozyten einerseits und IEL andererseits bei Patienten mit Morbus Crohn sinnvoll.

1.6 Intestinale Ischämie-Reperfusion

Ein weiteres Modell der intestinalen Schädigung beruht auf der Unterbrechung der Blutversorgung des Gastrointestinaltraktes. Zahlreiche chirurgische Erkrankungen wie z.B. Volvulus oder Mesenterialinfarkt, sind durch eine solche Ischämie und die ggf. nachfolgende Reperfusion charakterisiert (81,82).

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen intestinalen Erkrankungen beruht das Modell der Ischämie/Reperfusion (I/R) weder auf einer Reaktion gegenüber Fremdantigenen (wie bei Transplantation oder GvHR), bakteriellen Antigenen (wie [Seite 16↓]bei Sepsis) oder einer Dysregulation des gastrointestinalen Immunsystems (wie z.B. M. Crohn). Durch dieses zumindest initiale Fehlen einer immunologischen Komponente eignet sich dieses Modell insbesondere zur Erforschung der nicht-immunologischen Mechanismen der Schädigung der intestinalen Integrität. Die Mechanismen dieser Schädigung und mögliche protektive Faktoren standen daher im Mittelpunkt der Untersuchungen bei intestinaler Ischämie/Reperfusion.

Bedeutsam ist im Rahmen der Ischämie/Reperfusion weniger die Ischämie, als vielmehr die mit der nachfolgenden Reperfusion des ischämischen Organabschnittes auftretende Gewebeschädigung. Hinzu kommt, daß sich dieser sog. Ischämie/Reperfusionsschaden (I/RS) nicht auf den ischämischen Darmabschnitt beschränkt, sondern auch zu pathophysiologischen Veränderungen an anatomisch entfernten, zuvor nicht ischämischen Organen führt (83-85). Eine Erklärung für diese bislang wenig verstandene Dissemination des I/RS basiert u.a. auf der Vorstellung, daß toxische Substanzen, wie z.B. Sauer- und Stickstoffintermediate aus dem betroffenen Organ nach Reperfusion mit dem Blutstrom im Organismus verteilt werden und dann auch in entfernten Organen zur Gewebeschädigung führen (85-87). Diese Hypothese könnte auch die bevorzugte Beteiligung von Lunge oder Leber im I/RS erklären, da beide Organe große Mengen venösen Blutes aus dem Organismus erhalten (83,85).

Neben diesem „wash-out“ Phänomen trägt nach intestinaler I/R sicherlich auch der Zusammenbruch der intestinalen Barrierefunktion und die daraus resultierende Bakteriämie zur Dissemination des I/RS bei (88,89). Das ganze Ausmaß der Gewebeschädigung nach I/R zeigt sich meist erst nach der Reperfusion des betroffenen Organs. Dennoch kommt es schon während der Ischämie zur Beeinträchtigung der Gewebeintegrität, die mit steigender Dauer der Ischämie zunimmt (81,90). So läßt sich im Darm bereits während der Ischämiephase eine Schädigung der Mukosa und Lamina propria mit Einschränkung der mukosalen Barrierefunktion beobachten (81,83,90).

Die Wiederherstellung der mesenterialen Durchblutung führt durch Desquamation des Epithels zu einer weiteren Zerstörung der Darmschleimhaut (83). Ursächlich beteiligt an dieser direkt nach Reperfusion auftretenden Gewebeschädigung scheinen Sauerstoffradikale (ROI) zu sein (83,91-93). Die hochreaktiven Radikale [Seite 17↓]und Intermediate können durch direkte Reaktion mit Lipiden und Proteinen der Zellmembranen den Gewebeschaden induzieren, oder indirekt durch Vasokonstriktion und Thrombozytenaktivierung zu Mikrozirkulationsstörungen beitragen, oder aber durch Aktivierung von Leukozyten zur Ausdehnung der Inflammation führen (94-97).

Diese Aktivierung von Leukozyten, bzw. polymorphnukleären Neutrophilen (PMN) ist wiederum das Kennzeichen der späteren Phase der Gewebeschädigung (83,87). Dabei unterliegt die Aktivierung der PMN einer Signalkaskade, an deren Ende u.a. die Expression von Adhäsionsmolekülen am Gefäßendothel steht (95). Sauerstoffradikale aus aktivierten Leukozyten/PMNs sind aber nicht nur maßgeblich an der Gewebezerstörung während der Reperfusionsphase in den ehemals ischämischen Organabschnitten beteiligt, sondern scheinen auch eine entscheidende Rolle bei der Dissemination des I/R-S zu spielen, wenngleich die exakten Mechanismen noch ungeklärt sind (83,84,87).

Aufgrund dieser deletären Wirkung der inflammatorischen Reaktion im Rahmen des I/RS, schien die Unterdrückung dieser Reaktion z.B. durch Gabe anti-inflammatorischer Zytokine ein geeignetes Mittel zur Behandlung oder Prophylaxe des I/RS zu sein (98). Im Widerspruch zu dieser protektiven Wirkung anti-inflammatorischer Zytokine auf den I/RS steht allerdings die Beobachtung, daß endogene Schutzmechanismen, die zur Überwindung des I/RS notwendig sein können, möglicherweise erst durch die inflammatorische Antwort in Gang gesetzt werden.

Zu diesen Schutzmechanismen zählt u.a. die Produktion von Stickstoffmonoxid (NO) durch die induzierbare NO-Synthase (NOS-2), wie es im besonderen für Leber und Darm gezeigt werden konnte (99-101). Obgleich die vermehrte Produktion von NO auch zu negativen Effekten führen kann - die mitunter therapierefraktäre Hypotension bei septischen Patienten beruht auf einer gesteigerten NO-Produktion (102)- deuten die positive Wirkungen von NO auf die Mikrozirkulation, die Neutralisation von Sauerstoffradikalen, die Hemmung der Leukozyteninfiltration und nicht zuletzt seine Rolle bei der mukosalen Barrierefunktion (durch zytotoxische Wirkung auf Pathogene) insgesamt auf eine protektive Rolle von NO im I/RS hin (99-101).


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Schutzwirkung insbesondere vor Radikalen bieten auch die intrazellulären Antioxidationssysteme, wie z.B. Vitamin C, E, oder das Glutathionsystem. Die protektive Wirkung des Tripeptids Glutathion beruht auf seiner Fähigkeit als Protonendonator Radikale abzubauen und so intrazelluläre Proteine und Lipide vor der Oxidation zu schützen und das intrazelluläre Redoxgleichgewicht zu erhalten (103-105). Durch die Reaktion mit Radikalen wird Glutathion dabei aus der Tripeptidform (GSH) in die Disulfidform (GSSG) überführt. Der Abfall der intrazellulären GSH-Konzentration kann somit als Maß für den oxidativen Streß, bzw. die antioxidative Kapazität der Zelle dienen (103,105). Da aber nicht nur oxidativer Stress, sondern auch die Hemmung der GSH-Synthese, bzw. die Hemmung des GSH-Recyclings durch Hemmung der GSH-Reduktase zu einer Herabsetzung der intrazellulären GSH-Konzentration führen kann, ist die Korrelation von GSH-Konzentration und oxidativem Streß nur bedingt zulässig (106).

Protektiv wirken möglicherweise aber auch andere Streßproteine wie z.B. die induzierbare Isoform der Hämoxygenase-1 (HO-1 oder HSP32), ein Enzym, dem eine ausgeprägte anti-inflammatorische Kapazität nachgesagt wird (85,107-109). HO-1 katalysiert die Umwandlung des toxischen Häm zu Biliverdin und Bilirubin, freiem Eisen und Kohlenmonoxid (110). Die protektive und antiinflammatorische Wirkung von HO-1 wird weniger durch das Enzym direkt, als vielmehr durch die Produkte der katalysierten Reaktion vermittelt. Biliverdin und Bilirubin sind potente Antioxidantien, Kohlenmonoxid wiederum bewirkt eine Vasodilatation und eine damit verbundene Verbesserung der Mikrozirkulation sowie eine Hemmung der Leukozytenadherenz (111,112). Bedeutsam scheint in diesem Zusammenhang auch die mögliche Induktion der HO-1 durch NO zu sein (113).

Das Ausmaß und die Dissemination des Gewebeschadens nach intestinaler I/R, sowie die Bedeutung der endogenen potentiell protektiven Systeme GSH, NOS-2 und HO-1 während intestinaler I/R, sowie mögliche therapeutische Ansätze zur Minderung des I/RS standen im Mittelpunkt des zweiten Teils dieser Arbeit.


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01.10.2004