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5  Diskussion

Die Schleimhaut des Gastrointestinaltraktes hat mehrere sich widersprechende Funktionen zu erfüllen: Einerseits muß sie eine Barriere gegenüber potentiell pathogenen Mikroorganismen bilden, andererseits die Resorption von Nahrungsbestandteilen ermöglichen und gleichzeitig die Immunantwort gegenüber den Fremdantigenen aus der Nahrung unterdrücken (orale Toleranz) (10,29,62-64).

Störungen dieses fragilen Gleichgewichts kennzeichnen eine Vielzahl von Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes, unabhängig von der Genese der Erkrankung. Dabei finden sich Infektionen aufgrund verminderter Barrierefunktion oder Malabsorption und Diarrhoe als Zeichen gestörter Resorptionsvorgänge.

Eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des komplexen Systems von intestinaler Barriere und oraler Toleranz spielen die intraepithelialen Lympozyten (IEL). Sie bekämpfen vermutlich als „first line of defense“ Infektionen, unterdrücken aber auch als Suppressorzellen eine überschießende Immunantwort gegenüber Antigenen aus der Nahrung (2,8,13,27,29,34,37,41). Wenig war bislang jedoch über die Funktion dieser Zellen bei verschiedenen Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes bekannt.

In der vorliegenden Arbeit wurden daher Phänotyp und Funktion der IEL nach Transplantation, bei Infektionen und bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen charakterisiert. Dazu wurden die akute Abstoßung nach Dünndarmtransplantation bei Ratten und die akute Graft versus Host Reaktion in der Maus als spiegelbildliche Modelle allogener, bzw. semi-allogener Transplantation gewählt. Als Modell einer Infektion mit gram-negativen Erregern diente die LPS-induzierte Sepsis in Mäusen. Die Veränderungen der IEL bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen wurden hingegen nicht im Tiermodell untersucht, sondern im Gewebe von Patienten mit Morbus Crohn analysiert.

5.1 Dünndarmtransplantation und Graft versus Host Reaktion

Nach der Transplantation von allogenen Organen kommt es regelhaft zur Infiltration des transplantierten Organs mit Lymphozyten der Empfängers (140). [Seite 78↓]Gleichzeitig wandern Spenderlymphozyten aus dem Transplantat in den Empfänger. Während nach Dünndarmtransplantation der Nachweis von Spenderlymphozyten im Empfänger als Zeichen der Organakzeptanz gewertet wird (141), ist die Bedeutung der Infiltration des Transplantats mit Empfängerzellen umstritten. Einerseits gilt der Nachweis von infiltrierenden Empfängerzellen im transplantierten Organ als pathognomonisch für eine akute Abstoßung (45). Andererseits kommt es nach Dünndarmtransplantation auch ohne Abstoßung bereits im Rahmen der physiologischen Lymphozytenzirkulation zur Migration von Empfängerlymphozyten in die Lamina propria und Submukosa des Transplantats (46,142). Diese physiologische Migration schränkt die diagnostische Wertigkeit des Nachweises von Empfängerlymphozyten im Transplantat bezüglich akuter Abstoßung erheblich ein. Inwieweit diese Migration auch das intraepitheliale Kompartiment einschließt, oder ob die mukosale Infiltration als Zeichen der Abstoßung gewertet werden muß, war bislang unklar.

In der vorliegenden Arbeit konnten nach allogener Dünndarmtransplantation reife Lymphozyten des Empfängers in der Darmschleimhaut das Transplantats nachgewiesen werden. Diese infiltrierenden Empfängerzellen waren sowohl bei akuter Abstoßung nachweisbar, als auch bei Tieren, bei denen die Abstoßung durch Immunsuppression mit Tacrolimus verhindert worden war. Bei Tieren mit akuter Abstoßung war der Anteil der Empfängerlymphozyten im Epithel allerdings signifikant größer als bei immunsupprimierten Tieren. Dies zeigt, daß die Migration von Empfängerlymphozyten in die Darmschleimhaut nach Dünndarmtransplantation regelhaft auch ohne akute Abstoßungsreaktion auftritt. Der alleinige Nachweis von Empfängerzellen in der Darmschleimhaut scheint daher zur Diagnostik einer akuten Abstoßung nicht geeignet.

Diese Beobachtungen stehen im Widerspruch zu den Berichten von Grover et al. (42,143) und Oberhuber et al. (44), die eine Infiltration der Darmschleimhaut mit Lymphozyten des Empfängers nur während akuter Abstoßung nach Dünndarmtransplantation nachweisen konnten und diese Infiltration daher als beweisend für eine akute Abstoßung ansahen.

Eine Erklärung für die einander widersprechenden Ergebnisse liegt möglicherweise in den unterschiedlichen Modellen, die verwendet wurden. In der [Seite 79↓]vorliegenden Arbeit wurde eine orthotope Dünndarmtransplantation in der vollallogenen Stammkombination ACI auf Lewis durchgeführt und die akute Abstoßung wurde durch hohe Dosen von Tacrolimus verhindert. Oberhuber und seine Mitarbeiter (44) verwendeten hingegen ein Modell der akzessorischen Dünndarmtransplantation in einer anderen Stammkombination (Lewis auf Braun-Norway). Ein weiterer Unterschied bestand hinsichtlich der Immunssuppression. Oberhuber verabreichte Cyclosporin A, ein weniger potentes Immunsuppressivum als das von uns verwendete Tacrolimus (115,116,144). Grover und seine Mitarbeiter (42,143) unternahmen ihre Untersuchungen wiederum in einem Modell der heterotopen Dünndarmtransplantation in einer semi-allogenen Stammkombination („parent into F1“) und verzichteten auf eine immunsuppressive Therapie, da in dieser Stammkombination keine akute Abstoßung auftritt. Allerdings entwickeln die Tiere in diesem Modell eine Graft-versus-Host-Reaktion, deren mögliche Wirkung auf die Infiltration der Mukosa mit Empfängerzellen unberücksichtigt blieb.

Die infiltrierenden Zellen in der Darmschleimhaut nach den in der vorliegenden Arbeit durchgeführten allogenen Dünndarmtransplantation wiesen einen Phänotyp auf, der identisch war mit dem von IEL von unbehandelten Kontrolltieren. Die typische Verteilung der Subtypen mit einem Übergewicht von CD4-CD8+, einem erheblichen Anteil von αβTCR- Zellen und dem Fehlen von B-Zellen war sowohl in Tieren mit akuter Abstoßung, als auch in den immunsupprimierten Tieren nachweisbar. Es ist daher anzunehmen, daß die infiltrierenden Lymphozyten in der Darmschleimhaut aus dem peripheren Immunsystem des Empfängers stammen, dessen Lymphozyten sich phänotypisch erheblich von IEL unterscheiden: Sie enthalten sowohl B- als auch T-Zellen mit einem überwiegendem CD4+CD8- Phänotyp (3).

Die Ursache dieser Selektion infiltrierender Zellen, die einen „IEL-Phänotyp“ aufwiesen, bleibt unklar. Es ist anzunehmen, daß die Expression von Adhäsionsmolekülen auf den infiltrierenden Zellen im Rahmen dieses Selektionsprozeß von Bedeutung ist. Unterstützung für diese Hypothese kommt von den Beobachtungen von Chao et al. (145) und Eiras et al. (146), die erhebliche Unterschiede zwischen IEL und peripheren Lymphozyten hinsichtlich der Expression von Adhäsionsmolekülen beschrieben. Ungeklärt bleibt allerdings, [Seite 80↓]ob in Abhängigkeit von der Expression der Adhäsionsmoleküle nur bestimmte Lymphozyten in die Darmmukosa migrieren konnten, oder ob das intestinale Milieu das Expressionmuster der Adhäsionsmoleküle auf den infiltrierenden Zellen derart veränderte, daß nur die beschriebenen Subpopulationen in der Darmmukosa verblieben (147). Ohne Einfluß blieben in jedem Fall sowohl die lymphozytäre Aktivierung im Rahmen der akuten Abstoßung als auch die Immunsuppression mit Tacrolimus nach Dünndarmtransplantation. In beiden Fällen war der Phänotyp der infiltrierenden Zellen in der Transplantatmukosa identisch, unterschiedlich war lediglich das Ausmaß der lymphozytären Infiltration.

Eine entsprechende Infiltration der Dünndarmmukosa durch Lymphozyten mit einem „IEL-Phänotyp“ war auch nach Graft-versus-Host-Reaktion, dem immunologischen Spiegelbild der akuten Abstoßung, zu beobachten. Die Infiltration der Darmschleimhaut bei GvHR durch überwiegend CD8+ Zellen ist bereits mehrfach beschrieben worden (53-56,58). In dem verwendeten Maus-Modell der akuten Graft versus Host Reaktion zeigte sich jedoch nicht nur ein Übergewicht der CD8+ Zellen, sondern eine Übereinstimmung der infiltrierenden Zellen und IEL hinsichtlich der Expression von CD4, CD8, αβTCR und γδTCR, sowie in der Expression der verschiedenen Vβ Subtypen. Interessant ist in dem Zusammenhang wiederum der Unterschied zwischen der ursprünglich injizierten Zellpopulation und den Lymphozyten, die die Darmschleimhaut infiltrierten. Während die injizierten Zellen sowohl B- als auch T-Zellen und Makrophagen enthielten (14,117), bestanden die Lymphozyten in der Darmschleimhaut fast ausschließlich aus T-Zellen mit der für IEL typischen Verteilung der Subpopulationen. Unsere Beobachtung, daß die infiltrierenden Zellen in der Milz derselben Tiere sowohl T- als auch B-Zellen enthielten, und sich kaum von der injizierten Zellpopulation unterschieden (14), weist nochmals auf die selektive Infiltration der Darmschleimhaut mit reifen Lymphoyzten eines „IEL-typischen“ Phänotyps hin.

Die Mechanismen, die dieser selektiven Infiltration nach Dünndarmtransplantation oder GvHR zugrunde liegen, sind noch wenig verstanden. Ein möglicher Mechanismus besteht in der beschränkten Zugänglichkeit des Epithels für bestimmte Lymphozytensubpopulationen. So postulierte Poussier (6), daß das intraepitheliale Kompartiment für reife Lymphozyten kaum zugänglich sei und [Seite 81↓]lediglich unreife Vorläuferzellen der IEL in die Darmschleimhaut migrieren könnten. Gleichzeitig konnten Sydora et al. (148) jedoch zeigen, daß reife IEL nach Transplantation in SCID Mäuse wieder vornehmlich in der Darmschleimhaut nachweisbar waren, also als reife Zellen in das intraepitheliale Kompartiment gewandert waren. Camerini et al. (149) konnten schließlich durch Transplantation von reifen thymusabhängig entwickelten T-Zellen eine Rekonstitution der intestinalen Lymphozyten in SCID Mäusen erreichen. Diese Beobachtungen machen es wahrscheinlich, daß reife Lymphozyten im Rahmen der physiologischen Lymphozytenmigration in die Darmmukosa einwandern (20). Dies bedeutet auch, daß die Infiltration der Darmschleimhaut nach Dünndarmtransplantation nicht per se als pathologisch anzusehen ist. Auch der beobachtete Unterschied im Ausmaß der Infiltration zwischen Tieren mit akuter Abstoßung und immunsupprimierten Tieren läßt keine sicheren Schlüsse zu, da bislang wenig über das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Lymphozytenmigration bei gesunden Tieren bekannt ist. So bleibt offen, ob die von uns beobachteten Unterschiede hinsichtlich der lymphozytären Infiltration nach Dünndarmtransplantation auf einer Hemmung der Infiltration durch die immunsuppressive Therapie mit Tacrolimus oder einer Beschleunigung durch die akute Abstoßung beruhen.

Bei akuter GvHR bestanden die infiltrierenden Lymphozyten in der Darmschleimhaut in den ersten Wochen nach Induktion der GvHR zunächst aus überwiegend αβTCR+CD8αβ+ Zellen. Erst nach mehreren Monaten wiesen die infiltrierenden Zellen in der Darmschleimhaut einen für IEL typischen Anteil von über 30% γδTCR+ Lymphozyten auf. In diesem Zeitraum veränderte sich auch das Verhältnis der CD8αα+ und CD8αβ+ Lymphozyten. Waren es anfänglich fast ausschließlich CD8αβ+ T-Zellen, die die Dünndarmschleimhaut infiltrierten, so wiesen zwei Monate nach GvHR Induktion mehr als 30% der CD8+ T-Zellen den für IEL typischen CD8αα Rezeptor auf.

Wie läßt sich diese kontinuierliche Zunahme an phänotypischer Übereinstimmung zwischen infiltrierenden und intraepithelialen Lymphozyten erklären? Der anfänglich geringe Anteil von γδTCR+ Zellen beruhte vermutlich auf der geringen Zahl dieser Zellen im Inokulum (14). Die Expansion dieser Zellen könnte zur [Seite 82↓]langsamen Zunahme der γδTCR+ Zellen im Verlauf der Erkrankung geführt haben (50). Denkbar ist aber auch die Migration unreifer Zellen aus dem Inokulum in die Darmschleimhaut und ihre thymusunabhängig Reifung im Epithel der Darmschleimhaut (150). Eine weitere Erklärung, insbesondere auch für die Expression des für periphere Lymphozyten ungewöhnlichen homodimeren CD8αα Rezeptor (17,18) auf den infiltrierenden Lymphozyten, beruht auf der Vorstellung, daß reife T-Zellen nach Transplantation und Migration in das Dünndarmepithel diesen für IEL typischen Rezeptor exprimieren (147). So konnten Morrissey et al. (147) zeigen, daß reife CD4+ Lymphozyten nach Transplantation in SCID Mäuse in den Dünndarm migrieren und erst dort den homodimeren CD8αα Rezeptor exprimieren.

Zusammengefaßt stellten wir fest: Es kommt nach Dünndarmtransplantation zu einer Infiltration der Darmschleimhaut mit Empfängerzellen und nach GvHR zu einer Infiltration der Darmschleimhaut mit Spenderzellen. Dabei weisen die infiltrierenden Zellen unabhängig von Immunsuppression, akuter Abstoßung oder Schweregrad der GvHR (Daten nicht gezeigt) einen Phänotyp auf, der indentisch ist mit dem nativer IEL. Im Verlauf der Erkrankung kommt es zu einer zunehmenden phänotypischen Übereinstimmung von infiltrierenden Lymphozyten und IEL, so daß mehrere Monate nach Erkrankungsbeginn auch Subpopulationen der infiltrierenden Zellen nachgewiesen werden können, die typisch für IEL sind, aber weder im peripheren Immunsystem des Empfängers noch im Inokulum vorkommen. Es kommt also nach Dünndarmtransplantation oder GvHR zu einer selektiven Migration von „IEL-ähnlichen“ Lymphozyten in die Darmschleimhaut.

Sowohl bei akuter Abstoßung nach Dünndarmtransplantation als auch bei akuter intestinaler GvHR tritt eine zunehmende Gewebezerstörung im Gastrointestinaltrakt auf, für die infiltrierende spezifische zytotoxische T-Zellen verantwortlich gemacht werden (47,53,54). In Übereinstimmung mit dieser Hypothese konnte bei akuter Abstoßung nach allogener Dünndarmtransplantation eine gesteigerte spezifische zytolytische Aktivität isolierter IEL gegenüber Spenderantigenen nachgewiesen werden.

Die Unterdrückung der Abstoßungsreaktion durch immunsuppressive Therapie mit Tacrolimus führte zu einer Minderung der spezifischen anti-Spender-Aktivität der [Seite 83↓]isolierten IEL. Die Minderung der spezifischen zytolytischen Aktivität war von einer Minderung des Gewebeschadens begleitet. Dies unterstützt die Vorstellung, daß spezifische anti-Spender T-Zellen an der Gewebezerstörung bei akuter Abstoßung beteiligt sind (47).

Eine Erklärung für diese Herabsetzung der anti-Spender-Aktivität unter der Behandlung mit Tacrolimus beruht auf der hemmenden Wirkung von Tacrolimus auf die Entwicklung von spezifischen anti-Spender CTL nach Transplantation (151,152). Die Behandlung mit Tacrolimus führte aber gleichzeitig auch zu einem verminderten Anteil von Empfängerzellen in der Darmschleimhaut. Dies resultierte wiederum in einer geringeren Anzahl von spender-spezifischen T-Zellen in der Transplantatmukosa. Diese Reduktion hat möglicherweise auch zur Reduktion der spezifischen anti-Spender-Aktivität in den mit Tacrolimus behandelten Tieren beigetragen.

Neben der spezifischen anti-Spender-Aktivität der isolierten IEL war bei den Tieren nach Dünndarmtransplantation ebenfalls eine anti-Empfänger-Aktivität der IEL nachweisbar. Dies war überraschend, da in der hier verwendeten Stammkombination der klinische Verlauf üblicherweise von der akuten Abstoßung dominiert wird. (133,142). Unsere Beobachtungen weisen aber auf eine zusätzliche Graft-versus-Host-Reaktion in den transplantierten Tieren hin. Diese, wenngleich schwach ausgeprägte, GvHR blieb hinter der deutlich ausgeprägteren Abstoßungsreaktion verborgen, hat aber möglicherweise auch zur Gewebezerstörung beigetragen.

Ebenso wie die anti-Spender-Aktivität der akuten Abstoßung konnte die anti-Empfänger-Aktivität durch Gabe von Tacrolimus vermindert werden. Allerdings ließ sich hier der immunsuppressive Effekt nicht auf eine Verminderung der spezifischen anti-Empfänger T-Zellen in der Transplantatmukosa zurückführen (Daten nicht dargestellt).

Eine spezifische zytolytische Aktivität der isolierten IEL konnte auch bei akuter GvHR im Mausmodell nachgewiesen werden. Diese spezifische anti-Empfänger-Aktivität war nur in der zweiten und dritten Woche nach GvHR Induktion nachweisbar. Da der Prozeß der Gewebezerstörung bei akuter GvHR allerdings nicht auf diesen Zeitraum beschränkt ist (54-56,58), müssen noch weitere [Seite 84↓]Faktoren zum Gewebeschaden beigetragen haben. Einer dieser Faktoren könnte die unspezifische zytolytische Aktivität der IEL sein, die nach GvHR-Induktion deutlich gesteigert war. Interessanterweise war diese unspezifische zytolytische Aktivität bereits in der ersten Woche nach GvHR-Induktion gesteigert, zu einem Zeitpunkt, als die infiltrierenden Spenderzellen weniger als 2% der gesamten IEL ausmachten. Dies deutet darauf hin, daß die Steigerung der unspezifischen zytolytischen Aktivität nicht allein durch die infiltrierenden Spenderzellen vermittelt wurde. Vielmehr lässt sich vermuten, daß es auch zu einer Aktivierung der Empfängerzellen in der Darmschleimhaut während akuter GvHR kommt. Diese Aktivierung beruht möglicherweise auf einer verstärkten MHC II - Expression der Epithelzellen der Darmschleimhaut (153) oder auch auf einer verstärkten Zytokinproduktion der infiltrierenden Spenderzellen (154). Die Auswirkungen dieser gesteigerten unspezifischen Aktivität bleiben allerdings unklar. So bleibt zu beweisen, ob die zytolytische Aktivität tatsächlich zu einer Zunahme des Gewebeschadens bei GvHR geführt hat, oder ob die Aktivitätssteigerung nicht vielmehr Ausdruck der Überwachungsfunktion der IEL (10,27,155) und damit notwendiger Bestandteil bei der Aufrechterhaltung der intestinalen Barrierefunktion war.

Die vorgestellten Daten zeigen, daß es während akuter Abstoßung und akuter GvHR zur Induktion einer spezifischen zytolytischen Aktivität isolierter IEL kommt, die gegen Spenderantigene (akute Abstoßung), bzw. Empfängerantigene (GvHR) gerichtet ist. Während nach Dünndarmtransplantation keine Veränderung der unspezifischen Aktivität isolierter IEL zu beobachten war, kommt es bei akuter GvHR zu einer andauernden Steigerung der unspezifischen CD3-vermittelten zytolytischen Aktivität der IEL. Die Bedeutung dieser gesteigerten zytolytischen Aktivität bleibt indessen unklar. Sowohl ein negativer Effekt mit Steigerung des Gewebeschadens, als auch ein positiver Effekt im Hinblick auf die mukosale Barrierefunktion sind denkbar.

5.2 LPS-induzierte Sepsis

Die Schleimhaut des Gastrointestinaltraktes ist die größte potentielle Eintrittspforte des Organismus für pathogene Mikroorganismen (62). Besonders der Eintritt [Seite 85↓]gram-negativer Keime ist bedeutsam für die Pathogenese generalisierter Krankheitszustände (59). Als Modell einer derartigen gram-negativen Infektion diente die intravenöse Gabe von LPS, das in der verwendeten Dosis bei Mäusen zu einem nicht-letalen septischen Krankheitsbild führt (119). Funktionsveränderung der IEL, denen als „first line of defense“ eine entscheidende Rolle bei der Infektionsabwehr im Gastrointestinaltrakt zugeschrieben wird (10,26,32,62,63,155), sollten in diesem Modell charakterisiert werden.

In Übereinstimmung mit der Hypothese einer Abwehrfunktion der IEL gegenüber Infektionen im Gastrointestinaltrakt konnte in der vorliegenden Arbeit eine Aktivitätszunahme der IEL im Rahmen der LPS-induzierten Sepsis beobachtet werden. Dabei kam es sowohl zu einer Steigerung der zytolytischen als auch der proliferativen Aktivität der IEL (Daten nicht dargestellt) und zu einer Zunahme der Zytokinproduktion der isolierten Lymphozyten.

Die Steigerung der unspezifischen zytolytischen Aktivität der IEL war 12-24 Stunden nach Endotoxinämie zu beobachten, während 6 und 48 Stunden nach Endotoxinämie keine signifikanten Veränderungen gegenüber Kontrolltieren nachweisbar waren. Es bleibt spekulativ, gegen welches Ziel sich die unspezifische zytolytische Aktivität der IEL richtete, da IEL aber auf Streßproteine sowie auf bakterielle und virale Antigene reagieren können (26,34-39), liegt die Vermutung nahe, daß IEL bei Septikämie zur Beseitigung alterierter oder infizierter Epithelzellen beitragen.

Da zu keinem der untersuchten Zeitpunkte nach Endotoxinämie eine Veränderung des Phänotyps der IEL zu beobachten war, führen wir die gesteigerte zytolytische Aktivität der IEL auf eine funktionelle Aktivierung und nicht auf die Expansion einer Subpopulation zurück.

Die von uns beobachtete Konstanz des Phänotyps der IEL bei Sepsis stimmt mit den Beobachtungen von Yanamoto et al. (26) überein. Yanamoto und seine Mitarbeiter untersuchten den Phänotyp von murinen IEL nach einer Infektion mit Listeria monocytogenes und konnten dabei keine Veränderungen im relativen Verhältnis der CD4+, CD8+, αβTCR+ or γδTCR+ IEL feststellen. Demgegenüber beschreiben Österberg et al. (68) eine Reduktion von CD8+ T-Zellen in der [Seite 86↓]Darmschleimhaut septischer Ratten. Speziesunterschiede (Ratte/Maus) sowie die unterschiedlichen Sepsismodelle sind als Erklärung für die beobachteten Unterschiede denkbar. Die von Österberg et al. verwendete Ligatur des Zökums mit anschließender Colonperforation führt zu einer ausgedehnten letztlich letalen Peritonitis aufgrund einer schweren Mischinfektion durch die intestinale Flora (68). Demgegenüber führt die von uns verwendete Injektion von LPS zu einem nicht-letalem septischen Krankheitsbild ohne Peritonitis (119). Die Arbeitsgruppe von Yanamoto arbeitete wiederum in einem Modell einer Monoinfektion mit einem gram-positiven Erreger (26).

Eine andere Erklärung für phänotypische Veränderung der IEL, wie sie bei Sepsis und anderen Erkrankungen wie z.B. chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (16,79) oder Ischämie-Reperfusionsschaden (156) beobachtet wurden, basiert auf der Beobachtung, daß die phänotypischen Veränderungen gewöhnlich nur auftreten, wenn es gleichzeitig zur Störung der intestinalen Integrität, d.h. zu strukturellen Schäden in der Darmmukosa kommt. Diese Hypothese einer Kombination von morphologischen Veränderungen der Darmschleimhaut mit phänotypischen Veränderungen der IEL würde auch die fehlenden phänotypischen Veränderungen in dem hier verwendeten Sepsismodell erklären, da es hier nicht zu strukturellen Schäden der Darmmukosa kommt (Daten nicht dargestellt).

Interessanterweise bewirkte die Gabe von LPS erst innerhalb von 12 Stunden eine Steigerung der Proliferation und Zytotoxizität der IEL. Viel früher war hingegen eine gesteigerte Zytokinproduktion nachweisbar. Bereits drei Stunden nach LPS-Gabe konnte eine signifikant gesteigerte IFN-γ Produktion der isolierten IEL beobachtet werden. Da IFN-γ insbesondere zur Aktivierung von Makrophagen, NK-Zellen und T-Zellen führen kann (157), ist die Zunahme der proliferativen und zytolytischen Aktivität der IEL möglicherweise auch durch die IFN-γ Freisetzung in der Frühphase nach Endotoxinämie unterstützt worden. Ein weiterer Effekt der IFN-γ Produktion mag in der Stabilisierung der Epithelzellfunktion liegen, was wiederum zum Erhalt der mukosalen Integrität und damit zur Verringerung der bakteriellen Translokation geführt haben kann (24,158,159). Derartige positive Effekte von IFN-γ sind bei verschiedenen Infektionen nachgewiesen worden, in deren Verlauf IFN-γ eine zentrale Rolle bei der Entwicklung einer protektiven [Seite 87↓]Immunität zu spielen scheint (160,161).

Ein weiterer Hinweis auf die positive Wirkung von IFN-γ in der Sepsis stammt von Döcke et al. (162). Sie konnten bei septischen Patienten durch Gabe von IFN-γ eine Wiederherstellung der supprimierten Monozytenfunktion erreichen, was bei acht der neun Patienten zur Überwindung der Sepsis entscheidend beitrug.

Aber es wurden auch negative Effekte von IFN-γ beschrieben. Madara et al. (163) berichten über eine eingeschränkte Barrierefunktion von Epithelzellen in vitro nach Zugabe von IFN-γ.Ein weiterer Hinweis auf eine mögliche deletäre Wirkung von IFN-γ ergab sich aus der Beobachtung, daß Mäuse ohne IFN-γ Rezeptor sich als resistent gegenüber Endotoxinschock erwiesen (164). Diese zweischneidige Wirkungsweise von IFN-γ erschwert die Beurteilung der Rolle dieses Zytokins in der Sepsis.

Denkbar ist folgendes vereinfachtes Szenario gastrointestinaler Infektionen: Die Translokation von Bakterien führt zur Endotoxinämie und induziert einen frühen Anstieg der IFN-γ Produktion durch IEL. Die IFN-γ Freisetzung führt wiederum über eine autokrine Aktivierung zur Steigerung der zytolytischen und proliferativen Aktivität der IEL. Als Resultat dieser Aktivierung kommt es zur Beseitigung infizierter oder anderweitig alterierter Epithelzellen, die durch ihre gesteigerte MHC II - Expression oder die Expression von Streßproteinen von den IEL erkannt werden können (38,39). Die Wiederherstellung der mukosalen Integrität und Barrierefunktion wird weiterhin durch eine IFN-γ vermittelte Steigerung der Epithelzellmigration entlang der Villi unterstützt (159). Schließlich führt die Freisetzung von IFN-γ durch IEL zu einer gesteigerten Produktion von Stickstoffmonoxid (NO) durch Induktion der NOS-2 in den Epithelzellen (28,100), wie es auch in der vorliegenden Arbeit beobachtet werden konnte.

Obgleich der gesteigerten NO-Produktion im Rahmen der Sepsis auch negative Effekte wie z.B. therapierefraktäre Hypotension zugeschrieben werden (102), so weisen die positiven Effekte dieses Moleküls auf die Mikrozirkulation, seine hemmende Wirkung auf die Neutrophileninfiltration und schließlich die anti-mikrobiellen Effekte doch auf eine protektive Rolle von NO bei Sepsis hin (165,166).


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So konnten Gianotti und Mitarbeiter (166) durch von L-Arginin, dem Substrat der NO-Synthase, das Überleben von Mäusen bei Peritonitis deutlich steigern. Durch gleichzeitige Gabe eines NOS-Inhibitors konnte der positive Effekt von L-Arginine aufgehoben werden, was auf die Produktion von NO als entscheidenden Mechanismus der L-Arginin-Gabe hinwies.

Die Vorstellung einer positiven Wirkung von NO wird weiterhin unterstützt durch die Beobachtung, daß die Hemmung der NO-Synthase zu einer Zunahme der Organschädigung bei LPS-induzierter Sepsis führt. (97,100,101, 137).

Zusammengefaßt kommt es nach Endotoxinämie zu einer sequentiellen Aktivierung verschiedener Abwehrmechanismen in der Darmschleimhaut. LPS führte zur funktionellen Aktivierung der IEL mit einer frühzeitig gesteigerten IFN-γ Produktion, sowie einer nachfolgenden Steigerung der zytolytischen und proliferativen Aktivität. Die gesteigerte NOS-2 Expression beruhte vermutlich u.a. auf der gesteigerten Zytokinproduktion der IEL. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß IEL während Septikämie nicht nur als zytolytische Effektorzellen zur Barrierefunktion beitragen, sondern auch regulierende Effekte auf weitere Abwehrmechanismen wie z.B. der Expression der NOS-2 entfalten.

5.3 Morbus Crohn

Es existiert eine kaum überschaubare Anzahl von Publikationen über die immunologische Pathogenese des Morbus Crohn. Aber trotz der sich zum Teil widersprechenden Datenflut scheint die Dysregulation des Immunsystems zunehmend als entscheidener pathogenetische Faktor dieser entzündlichen Darmerkrankung angesehen zu werden (72-74). Im Rahmen dieser Dysregulation scheint die überschießende und unverhältnismäßige Aktivierung intestinaler Lymphozyten eine wichtige Rolle zu spielen, wenngleich die auslösenden Momente für diese Aktivierung weiterhin ungeklärt sind (69,70,73,79,80).

Ein Aktivierung intestinaler Lymphozyten konnte in der vorliegenden Arbeit bei Patienten mit Morbus Crohn ebenfalls nachgewiesen werden. Dabei zeigten die isolierten IEL eine gesteigerte zytolytische Aktivität gegenüber Tumorzellen epithelialen Ursprungs. Die gesteigerte zytolytische Aktivität war auf intestinale [Seite 89↓]Lymphozyten beschränkt und konnte bei peripheren Lymphozyten derselben Patienten nicht nachgewiesen werden.

Die zytolytische Aktivität von IEL unterscheidet sich erheblich von der peripherer T-Zellen oder NK-Zellen (40,41,167). Dementsprechend konnte gezeigt werden, daß die gesteigerte unspezifische zytolytische Aktivität der IEL bei Patienten mit Morbus Crohn weder auf NK-Aktivität beruhte, noch MHC restringiert war, da die verwendeten DLD-1 Tumorzellen praktisch kein MCH Klasse I exprimieren (167).

Die Ursache der lymphozytären Aktivierung bei Morbus Crohn ist bislang noch wenig verstanden. Allerdings weisen unsere Ergebnisse auf eine selektive Aktivierung intestinaler Lymphozyten im Verlauf der Erkrankung hin. Unsere Beobachtungen stimmen somit mit denen von Mullin et al. (80) überein, die eine erhöhte Expression von IL-2 mRNA nur im Darm nicht aber im peripheren Blut von Patienten mit Morbus Crohn nachweisen konnten. Weiter unterstützt wird das Konzept der intestinalen T-Zell-Aktivierung durch den Nachweis gesteigerter Proliferation und Zytokinproduktion von IEL-Zelllinien, die aus entzündlichen Regionen des Gastrointestinatraktes von Patienten mit Morbus Crohn isoliert wurden (79).

Was aber triggert diese inadäquate Immunantwort? Luminale Antigene, werden seit langem für die Aktivierung des Immunsystems verantwortlich gemacht. Zu dieser Überzeugung kommen auch D´Haens et al. (78), die bei Patienten mit Morbus Crohn ein Rezidiv in einem bislang nicht betroffenen Darmabschnitt durch Ingestion von Darminhalt auslösen konnten. Unklar ist allerdings, welche Antigene des Darminhalts das Rezidiv auslösen. Neben Antigenen aus der Nahrung kommen Bakterien der intestinalen Flora als auslösende Agentien in Frage. Eine Kreuzreaktion gegenüber epithelialen Antigenen könnte dann den Entzündungsprozeß unterhalten. Ein derartige Kreuzreaktion könnte auch die von uns beobachtete zytolytische Aktivität der IEL gegenüber epithelialen Tumorzellen erklären.

Neben einer Kreuzreaktion zwischen bakteriellen und epithelialen Antigenen kommen noch weitere Mechanismen in Betracht. IEL wird auch beim Menschen eine Überwachungsfunktion in der intestinalen Mukosa zugeschrieben (10,41). In diesem Zusammenhang wird vermutet, daß IEL alterierte, entartete oder infizierte [Seite 90↓]Epithelzellen eliminieren. Erkannt werden diese Zellen z.B. an der Expression von Stressproteinen oder einer gesteigerten MHC-Expression (38,39). Die Induktion derartiger Oberflächenantigene im Rahmen der Entzündungsreaktion könnte einen Teufelskreis von intestinaler Schädigung und streß-induzierter MHC-Expression nach sich ziehen.

Die Unfähigkeit, die normale Immunantwort zu kontrollieren (73), sowie die Freisetzung pro-inflammatorischer Zytokine kann dann den Entzündungsprozeß weiter unterhalten (73,79,80,168).

Neben einer T-Zell-Aktivierung mag aber auch die Veränderung der Subpopulationen zur gesteigerten zytolytischen Aktivität der IEL bei Patienten mit Morbus Crohn beigetragen haben. Bei den in der vorliegenden Arbeit untersuchten Patienten konnte eine Zunahme der CD8+ T-Zellen in der Darmschleimhaut nachgewiesen werden. Ähnliche Ergebnisse sind bei der histologischen Analyse von Proben aus der Darmschleimhaut von Patienten mit Morbus Crohn beschrieben (169). Neben einer Zunahme der zytotoxischen CD8+ IEL ist bei Patienten mit Morbus Crohn gleichzeitig auch über eine Zunahme der mRNA-Expression von Perforin und Granzyme A in isolierten IEL berichtet worden (170). Das bedeutet, dass es bei Morbus Crohn nicht allein zu einer Zunahme der zytotoxischen Zellen kommt, sondern gleichzeitig auch einer Aktivierung bereits existierender IEL stattfindet, die dann wiederum zur Gewebezerstörung beitragen können.

Zur Klärung der Frage, ob es bei Patienten mit Morbus Crohn zu einer generalisierten Aktivierung des Immunsystems kommt, oder ob die Aktivierung auf die intestinalen Lymphozyten beschränkt ist, wurden parallel zu den IEL auch die peripheren Lymphozyten der selben Patienten untersucht. Dabei konnten keine phänotypischen Unterschiede zwischen peripheren Blutlymphozyten von Patienten mit Morbus Crohn und Lymphozyten von Kontrollpatienten festgestellt werden. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen Roman et al. (171), die ebenfalls keinen Unterschied zwischen peripheren Lymphozyten von Patienten mit oder ohne Morbus Crohn nachweisen konnten. Im Gegensatz dazu berichten Neil et al. (172) über einen verminderten Anteil von CD4+ T-Zellen im peripheren Blut von Patienten mit Morbus Crohn. Senju und Mitarbeiter (173) konnten hingegen einen [Seite 91↓]derartigen Abfall von CD4+ T-Zellen bei Patienten mit Morbus Crohn nicht nachweisen unabhängig von der Schwere der Erkrankung.

Auch im Verhältnis von αβTCR+ und γδ TCR+ T-Zellen im peripheren Blut war in der vorliegenden Studie kein Unterschied zwischen Patienten mit Morbus Crohn oder Kontrollpatienten festgestellt worden. Dies steht allerdings im Widerspruch zu den Beobachtungen von Söderström, der über eine Zunahme der γδTCR+ T-Zellen im peripheren Blut bei Patienten mit Morbus Crohn berichtet (174). Zu den Ursachen dieser unterschiedlichen Ergebnisse zählen möglicherweise die unterschiedlichen Patientenpopulationen und die Tatsache, daß der Einfluß medikamentöser Therapie (z. B. Steroide, Immunsuppressiva) auf den Phänotyp der Lymphozyten nicht berücksichtigt wurde.

Während in der vorliegenden Arbeit keine Veränderungen im Phänotyp peripherer T- und B-Zellen bei Morbus Crohn nachweisbar waren, fand sich bei den Patienten mit Morbus Crohn ein im Vergleich zu Kontrollpatienten signifikant geringerer Anteil von CD3-CD16+ NK-Zellen im peripheren Blut. Ein derartiger Abfall von NK-Zellen wurde bereits von Kontiainen et al. (175) beschrieben, die dies aber nur bei Patienten mit schwerer Ausprägung des Krankheitsbildes beobachten konnten, nicht aber bei Patienten mit milder Symptomatik. Während in den von uns durchgeführten Untersuchungen ein signifikanter Abfall der NK-Zell-Konzentration nur im peripheren Blut nachgewiesen werden konnte, existieren auch Berichte über verminderte NK-Zellen in der Rektumschleimhaut von Patienten mit Morbus Crohn (169). Hier bleibt anzumerken, daß in der vorliegenden Arbeit bereits bei den Kontrollpatienten weniger als 2% NK-Zellen aus der Darmschleimhaut isoliert werden konnten. Eine weitere Reduzierung der NK-Zellen bei Patienten mit Morbus Crohn deutete sich zwar an, erreichte aber keine statistische Signifikanz.

Die Mechanismen, die zur Reduktion der NK-Zellen im peripheren Blut, bzw. im Gastrointestinaltrakt bei Patienten mit Morbus Crohn führen sind nicht bekannt. So sind bei Patienten mit Morbus Crohn in der Regel eher solche Zytokine erhöht, die die NK-Zell-Funktion stimulieren und zur Zunahme der NK-Zellen (174) führen, wie IL-2, IFN-γ und IL-12 (73,79,167,168).

Ebenso ist wenig bekannt über den Effekt medikamentöser Therapie bei Morbus [Seite 92↓]Crohn auf die Anzahl und Funktion von NK-Zellen. Denkbar ist jedoch, daß ein niedriger Anteil an NK-Zellen eher durch die anti-inflammatorische, immunosuppressive Therapie als durch den Krankheitsprozeß induziert wird. Die prognostische Signifikanz und möglichen therapeutischen Konsequenzen müssen allerdings noch definiert werden.

Die Ergebnisse zeigen, daß IEL aufgrund gesteigerter zytolytischer Aktivität gegenüber epithelialen Antigenen zum Krankheitsprozeß bei Morbus Crohn beitragen können. Ursache der gesteigerten zytolytischen Aktivität ist vermutlich sowohl die Zunahme der CD8+ Zellen in der Darmschleimhaut als auch die Aktivierung existierender IEL. Die phänotypischen Veränderungen und funktionelle Aktivierung der T-Zellen bei Morbus Crohn ist auf die intestinalen T-Zellen beschränkt und konnten bei peripheren Lymphozyten nicht nachgewiesen werden. Bei peripheren Lymphozyten zeigte sich ein Abfall des Anteils der NK-Zellen, dessen prognostische und therapeutische Bedeutung noch nicht geklärt ist.

5.4 Intestinale Ischämie/Reperfusion

Die Bedeutung des Ischämie/Reperfusionsschadens (I/RS) bei der Entwicklung postoperativer Komplikation wird bei einer Vielzahl chirurgischer Krankheiten, die durch eine temporäre Unterbrechung der Blutversorgung gekennzeichnet sind, wie z.B. inkarzerierten Hernien, Volvulus oder akuten arteriellen Extremitätenverschlüssen, unterschätzt. Demgegenüber wird in der Transplantationsmedizin der Gewebeschädigung aufgrund von Ischämie und Reperfusion per se größere Aufmerksamkeit geschenkt und es existieren zahlreiche Ansätze zu Prophylaxe und Therapie des I/RS nach Organtransplantation.

Der Ischämie/Reperfusionsschaden nach Transplantation unterscheidet sich aber in mehreren Punkten vom I/RS bei den anderen oben genannten Krankheitsbildern. So wird bei der Transplantation das ischämische Organ mit einer Konservierungslösung perfundiert und kalt gelagert, bevor es einem Empfänger transplantiert wird, der keiner Organischämie ausgesetzt war. Beim I/RS nach Volvulus oder Mesenterialinfarkt kommt es hingegen zu einer warmen Ischämie des Organs ohne vorherige Perfusion mit einer protektiven [Seite 93↓]Konservierungslösung. Zusätzlich kommt es zu einem bislang wenig beachteten Einfluß der Ischämie des betroffenen Organs auf den Gesamtorganismus. So führt z.B. die Unterbrechung der intestinalen arteriellen Perfusion zu einer Verminderung des portalen Blutflusses und zur Umverteilung des Blutvolumens, ein Effekt, der möglicherweise zur Dissemination des I/RS beiträgt (176).

Trotz dieser Unterschiede scheinen dem I/RS nach warmer oder kalter Ischämie ähnliche pathophysiologische Mechanismen zugrunde zu liegen, die in den letzten Jahren näher charakterisiert worden sind. So konnte gezeigt werden, daß Sauerstoffradikale, die insbesondere in der Frühphase nach Reoxygenation gebildet werden, zentrale Mediatoren des Gewebeschadens sind (83,91-97).

Aber während in der Transplantationsmedizin durch Zugabe von Antioxidantien und Xanthinoxidasehmmern zu den Konservierungslösungen bereits während der Ischämiephase der Bildung der toxischen Sauerstoffradikalen vorgebeugt werden kann (177), scheint ein derartiges Konzept für die Behandlung des warmen I/RS nach z.B. Mesenterialinfarkt oder inkarzerierter Hernie nicht geeignet. Diese Patienten sind vor einer möglichen Therapie bereits einer Ischämiephase unbestimmter Dauer ausgesetzt und können in der Regel erst kurz vor Reperfusion einer Behandlung zugeführt werden.

In der vorliegenden Studie wurde daher in einem Modell der warmen intestinalen Ischämie der Effekt einer Zytokinbehandlung kurz vor Reperfusion analysiert.

In diesem hier verwendeten Modell kam es nach intestinaler I/R zu einer schweren Gewebeschädigung des Darmes, sichtbar an der Erhöhung der Hyaluronsäurekonzentration im Serum (122). Die intestinale Ischämie führte aber nicht nur zur Schädigung des Darmes, sondern bewirkte auch eine Gewebeschädigung in der Leber. Diese Dissemination des I/RS schlug sich in einer Erhöhung der Transaminasen im Serum nieder. Auch dies stimmt mit Beobachtungen anderer Arbeitsgruppen überein, die die Beteiligung primär nicht ischämischer Organe beim I/RS beschrieben haben (83-87). Welchen Anteil an der Dissemination des I/RS in dem hier verwendeten Modell die Verminderung des portalen Blutflusses hatte, läßt sich schwer eruieren, nicht zuletzt, weil eine intestinale Ischämie ohne Beeinflussung des portalen Blutflusses schwierig zu erreichen ist (176).


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Wie bereits beschrieben, wird reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS) eine entscheidende Rolle bei der Gewebeschädigung nach I/RS zugeschrieben (91-97). Die Freisetzung von ROS läßt sich u.a. über Veränderungen intrazellulärer Antioxidantien, wie z.B. Glutathion nachweisen. Glutathion, daß in der Zelle überwiegend in seiner reduzierten Form (GSH) vorliegt, trägt als Protonendonator zum Abbau der ROS bei (103-105). Der damit verbundene Konzentrationsabfall des reduzierten GSH kann als indirektes Maß für die in Anspruch genommene antioxidative Kapazität der Zelle genommen werden (103,105). Der von uns beobachtete Konzentrationsabfall des reduzierten GSH sowohl im Darm als auch in der Leber, in der Frühphase nach Reperfusion, deutet somit auf die Freisetzung von ROS nach selektiver intestinaler Ischämie und Reperfusion hin.

Die Verwendung von GSH als Marker des oxidativen Streß unterliegt allerdings einigen Einschränkungen, da Konzentrationsveränderungen des GSH nicht allein durch Oxidation verursacht werden müssen. So führt z.B. die Hemmung der Glutathionreduktase z.B. durch Stickstoffmonoxid ebenfalls zu einer Senkung der intrazellulären GSH-Konzentration (106). Da es in dem hier verwendeten Modell aber in der ersten Stunde nach Reperfusion zu keinem meßbaren signifikanten Anstieg der NO-Metabolite im Serum kam, scheint der Abfall der GSH-Konzentration in der ersten Stunde nach Reperfusion tatsächlich Folge der oxidativen Wirkung freigesetzter ROS gewesen zu sein.

Neben der Freisetzung von ROS kommt es im Rahmen des I/RS auch zu einer systemischen inflammatorischen Reaktion, die vermutlich zu den Organschäden beiträgt. Unklar ist bislang jedoch, ob sich eine Hemmung der inflammatorischen Antwort günstig auf den Gewebeschaden nach I/RS auswirkt. Über einen positiven Effekt einer anti-inflammatorischen Therapie berichteten Lane und Mitarbeiter (98), die eine verminderte Gewebeschädigung und geringere leukozytäre Infiltration nach I/RS durch Gabe von IL-10 beobachteten.

Umso überraschender waren die Ergebnisse der vorliegenden Studie, in der es nach Gabe von IL-10 nicht zu einer Abnahme, sondern zu einer Zunahme des Gewebeschadens sowohl im Darm als auch in der Leber kam.

Die gegensätzlichen Ergebnisse von Lane et al. (98) und der hier vorgelegten Studie beruhen möglicherweise u.a. auf dem Zeitpunkt der IL-10-Gabe. Lane und [Seite 95↓]Mitarbeiter verabreichten IL-10 bereits vor der Ischämiephase, wohingegen in der vorliegenden Studie die Zytokingabe erst zum Ende der Ischämiephase, also kurz vor Reperfusion erfolgte. Lane et al. beobachteten eine Verminderung der Neutrophileninfiltration in der Lunge nach Gabe von IL-10 (98). Da polymorphnukleäre Neutrophile als eine der Hauptquellen von ROS gelten (87,178), kann man spekulieren, ob die verminderte Neutrophileninfiltration in ihrer Studie auch zu einer verminderten Sauerstoffradikalfreisetzung geführt hat.

Im Gegensatz dazu konnte in der vorliegenden Studie nach Gabe von IL-10 ein signifikant stärker ausgeprägter Abfall der GSH-Konzentration nach Gabe von IL-10 beobachtet werden. Dieser GSH-Abfall deutet auf eine Zunahme des oxidativen Streß nach IL-10 als Ursache des ausgeprägteren Gewebeschadens im Darm nach I/RS hin (103). In der Leber konnte hingegen keine Zunahme des oxidativen Streß nach IL-10 Gabe beobachtet werden, was vermuten lässt, daß hier andere Faktoren zur Verschlechterung des I/RS nach IL-10 beigetragen haben.

Bei der Beobachtung eines negativen Effektes des anti-inflammatorischen IL-10 stellt sich die Frage nach dem Effekt eines pro-inflammatorischen Zytokins auf den Gewebeschaden. Interessanterweise war nach Gabe von IL-2 nur in der Leber, nicht aber im Darm eine signifikante Minderung des Gewebeschadens zu beobachten. Der positive Effekt der IL-2-Gabe war in der Leber jedoch nicht auf eine Minderung des oxidativen Streß zurückzuführen. Alle mit IL-2 behandelten Tiere wiesen in der ersten Stunde nach Reperfusion einen Abfall der GSH-Konzentration auf, der dem der unbehandelten Kontrolltiere entsprach, was auf ein ähnliches Ausmaß des oxidativen Streß in diesen beiden Gruppen hinweist.

Zusammengefaßt konnte gezeigt werden, daß es nach I/R zu oxidativem Streß in Darm und Leber kommt. Die Gabe von IL-10 führte zur Zunahme des Gewebeschadens in beiden Organen, die aber nur im Darm mit einer Zunahme des oxidativen Streß verbunden zu sein schien. Die Gabe von IL-2 führte hingegen nur in der Leber zu einer Verbesserung, was jedoch nicht auf einer Verminderung des oxidativen Streß beruhte.

Die mögliche Erklärung der Zunahme der Gewebeschädigung nach IL-10, bzw. der Verbesserung nach IL-2 beruht auf einer durch die Zytokingabe veränderten [Seite 96↓]Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO).

Eine gesteigerte NO-Freisetzung nach I/R und Sepsis ist bereits von verschiedenen Arbeitsgruppen einschließlich unserer eigenen beschrieben worden (102,106,137,165,166,179-183). In Übereinstimmung damit konnte in der vorliegenden Studie eine gesteigerte NO-Freisetzung nach I/R beobachtet werden. Diese gesteigerte NO-Freisetzung beruhte auf der Induktion der NOS-2 nach intestinaler I/R sowohl in der Leber als auch im Darm.

Allerdings ist die Bedeutung von NO im Rahmen des I/RS noch umstritten. So werden verbesserte Mikrozirkulation, eine verminderte Leukozytenadhärenz und eine verminderte Histaminfreisetzung als positive Effekte der NO-Freisetzung genannt (178,181,182). Außerdem wurde eine gesteigerte NO-Produktion im Ileum als Grund für die relative Resistenz des Ileums gegenüber I/R induziertem Gewebeschaden angeführt (184). Gleichzeitig existieren aber Berichte über negative Effekte von NO im Rahmen des I/RS, bzw. über positive Effekte von NOS-Inhibitoren (102, 180)

Die vorliegende Studie scheint einen positiven Effekt der NO-Freisetzung, bzw. negative Effekte bei fehlender NO-Bildung zu belegen. So war der positive Effekt der IL-2-Gabe von einer verstärkten und verlängerten NOS-2 mRNA-Expression und einer gesteigerten NO-Freisetzung begleitet. Im Gegensatz dazu fehlte nach IL-10-Gabe ein Anstieg der NO-Metabolite im Serum. Tiere, die mit IL-10 behandelt worden waren, wiesen sogar geringere Nitrit/Nitratkonzentrationen nach I/R auf, als unbehandelte Tiere. Wir schließen daraus, daß die Zunahme der Gewebeschädigung nach IL-10-Gabe u.a. auf der verminderten NO-Freisetzung beruhte. Mit dieser reduzierten NO-Freisetzung könnte auch eine verminderte Neutralisation von ROS verbunden gewesen sein, was wiederum die Zunahme des oxidativen Streß im Darm nach IL-10-Gabe erklären helfen könnte.

Zur Klärung der Frage, ob noch andere Faktoren als oxidativer Streß und verminderte NO-Freisetzung zur Zunahme der Gewebeschädigung nach IL-10 beigetragen haben, wurde die Expression der induzierbaren Hämoxygenase-1 analysiert. Dem Streßprotein HO-1 wird eine protektive Wirkung gegenüber oxidativem Streß zugesprochen (85,107-109). Diese protektive Wirkung wird vermutlich aber nicht durch das Enzym direkt, sondern durch die beim Abbau des [Seite 97↓]toxischen Häm entstehenden potenten Antioxidantien Bilirubin und Biliverdin vermittelt sowie durch das vasodilatatorisch wirkende Kohlenmonoxid (112). Während der Mangel an HO-1 mit einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber streß-induzierter Gewebeschädigung einhergeht (185), ist auch die Überexpression der HO-1 mit negativen Effekten behaftet. So kann die Überexpression der HO-1 u.a. zur Hemmung der zellulären Immunfunktion führen (186).

In der vorliegenden Studie führte die intestinale Ischämie/Reperfusion zu einer gesteigerten HO-1 mRNA-Expression in beiden Organen bis zu 24 Stunden nach Reperfusion. Nach Zytokingabe fanden sich unterschiedliche Effekte in Darm und Leber. In der Leber zeigte sich weder nach IL-2- noch nach IL-10-Gabe eine Veränderung der HO-1 Expression, so daß weder der positive Effekt von IL-2 noch der negative Effekt von IL-10 auf einer veränderte Expression der HO-1 zurückzuführen war.

Im Darm hingegen, zeigte sich eine deutliche Überexpression der HO-1 nach IL-2-Gabe und eine diskrete Verminderung der HO-1 mRNA Expression nach IL-10-Gabe. Die Überexpression der HO-1 mRNA im Darm könnte sich negativ auf den Ischämie/Reperfusionschaden ausgewirkt haben und damit einen möglichen positiven Effekt der IL-2-Gabe im Darm egalisiert haben.

Zusammenfassend führt die selektive intestinale Ischämie zu einer Gewebeschädigung in Darm und Leber. Die Hemmung der inflammatorischen Antwort ist von einer Zunahme der Gewebeschädigung begleitet, die möglicherweise auf einer Zunahme des oxidativen Streß als auch auf der verminderten NO-Produktion beruhte.

Die Gabe des pro-inflammatorischen IL-2 führte zu einer Verminderung des Gewebeschadens in der Leber. Im Darm war hingegen keine Verbesserung des I/RS zu beobachten. Die Steigerung der NO-Produktion könnte zur Erklärung der verringerten hepatischen Schädigung beitragen. Der negative Effekt der IL-2-Gabe im Darm bleibt hingegen unklar, als Ursache ist die beobachtete Überexpression der Hämoxygenase-1 denkbar.


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