Intravitalmikroskopische Untersuchung zur experimentellen therapeutischen Beeinflussung einer Interleukin-2 induzierten Mikrozirkulationsstörung am Mesenterium der Ratte durch C1-Esterase-Inhibitor

Bei der systemischen Inflammation kommt es zu einer Aktivierung des Komplement- und Kontaktsystems, der Gerinnungskaskade und der Leukozyten. Dies ist mit einem Multiorganversagen assoziiert und trägt zu der hohen Mortalität der schweren Sepsis und dem septischen Schock bei [Davis et al. 2008, Zeerleder et al. 2003]. C1-INH inaktiviert Proteasen des Komplementsystems (C1r, C1s und MASP2), des Kontaktsystems (FXII, Kallikrein) und der intrinsischen Gerinnung (FXI). C1-INH wird bei der systemischen Inflammation proteolytisch inaktiviert. Die Zunahme von inaktiviertem C1-Esterase-Inhibitor korreliert mit der Mortalität der Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock [Zeerleder et al. 1999]. C1-INH spielt bei der Regulation der vaskulären Permeabilität und der Inhibition der Inflammation eine wichtige Rolle. In zahlreichen tierexperimentellen Modellen mit systemischer Inflammation und Mikrozirkulationsstörung reduziert eine C1-INH Substitution die Mortalität. Die therapeutische Effektivität von C1-INH besteht in einer Suppression der Bildung von Chemoattractants, vasoaktiven Mediatoren und Aktivatoren der neutrophilen Granulozyten der plasmatischen Kaskadensysteme. Die von der Proteaseaktivität unabhängigen anti-inflammatorischen Eigenschaften beruhen auf der Inhibition der inflammatorischen Aktivität von Endotoxin, Verstärkung der Phagozytose und die Inhibition des Rollens der Leukozyten und die Transmigration durch das vaskuläre Endothel [Davis et al. 2010]. Die Leukozytenadhäsion an das mikrovaskuläre Endothel ist ein entscheidender Schritt in der Genese der Mikrozirkulationsstörung, welche als „Motor“ der Sepsis angesehen wird [Ince 2005]. Die immuntherapeutische Toxizität von Interleukin-2 kann eine systemische Inflammation mit dem klinischen Bild eines „capillary-leak-syndrom“ (CLS) induzieren. Die pathophysiologischen Prozesse sind denen einer Sepsis sehr ähnlich [Hack et al. 1993]. In dieser Arbeit wurde ein Sepsis-Modell durch rekombinates Interleukin-2 etabliert und eine therapeutische Beeinflussung der Mikrozirkulationsstörung durch C1-INH mittels Intravitalmikroskopie postkapillärer Venolen am Mesenterium der Ratte untersucht. Folgende Versuchsgruppen wurden definiert: - Kontrollgruppe (NaCl 0,3ml/h) - rIL2-Gruppe (6mio IE rIL2/kgKG) - Vorbehandlungsgruppe (500IE C1-INH/kgKG 20 Minuten vor rIL2-Applikation). Mit der Intravitalmikroskopie wurde über einen Zeitraum von 3 Stunden der prozentuale Anteil der durchflossenen postkapillären Venolen als Maß für die Gefäßperfusion bestimmt und die Anzahl wandadhärenter Leukozyten pro Flächeneinheit Endothel als Maß der Leukozyten- und Endothelaktivierung quantifiziert. Der IL-6 Serumspiegel wurde vor Versuchsbeginn und am Versuchende als Biomarker einer systemischen Inflammation bestimmt. Ergebnisse: 1) Die systemische Applikation von rIL2 bewirkt im Vergleich zu der Kontrollgruppe einen hochsignifikanten Anstieg der mittleren adhärenten Leukozytendichte und eine statistisch nicht signifikante Abnahme der Perfusion postkapillärer Venolen. 2) Die Vorbehandlung mit C1-INH führt im Vergleich zu der Versuchsgruppe alleiniger rIL2 Applikation zu einem hochsignifikanten geringeren Anstieg der mittleren adhärenten Leukozytendichte und einer statistisch nicht signifikanten Zunahme der Perfusion postkapillärer Venolen. 3) Der IL-6 Plasmaspiegel zeigt nach Vorbehandlung mit C1-INH einen signifikant geringeren Anstieg im Vergleich zu der rIL2-Gruppe. Eine Substitution von C1-INH inhibiert die Mikrozirkulationsstörung einer systemischen Inflammation in dem tierexperimentellen rIL2 induzierten Sepsismodell. Die Daten verdeutlichen die potenten anti-inflammatorischen Eigenschaften von C1-INH. Die Inhibition der Entzündungskaskaden, Mediatoren und Leukozytenaktivierung beruht auf der proteaseinhibitorischen Aktivität und einer Vielzahl davon unabhängiger Mechanismen. Durch die anti-inflammatorischen Eigenschaften und das überzeugende Sicherheitsprofil ist die adjunktive C1-INH Substitution bei der systemischen Inflammation ein interessanter therapeutischer Ansatz. Kontrollierte Multicenter-Studien müssen die therapeutische Effizienz von C1-INH weiter evaluieren und darüber hinaus biologische Marker der Aktivität der plasmatischen Kaskadensysteme und der Leukozyten identifizieren, um Patienten mit einem tatsächlichen Nutzen einer C1-INH Therapie selektionieren zu können.