Die Wirkung von Adrenomedullin auf die epitheliale Permeabilität des Darms in vivo und in vitro

Abstract

Eine erhöhte Durchlässigkeit der mucosalen Darmbarriere beim kritisch kranken Patienten kann die Translokation von Bakterien und deren Virulenzfaktoren erlauben. Dadurch können eine Entzündungsreaktion und eine Sepsis aufrechterhalten werden. Die Literatur deutet darauf hin, dass das Peptidhormon AM die endotheliale Barrierefunktion und die Regulierung der zirkulatorischen Funktion in der Sepsis verbessern kann. In dieser Arbeit wurde die Hypothese geprüft, dass exogen appliziertes AM die epitheliale Barriere des Darms stabilisiert. Die Gabe des Exotoxins alpha-Toxin von Staphylococcus aureus simulierte im Tiermodell bei Ratten einen septischen Schock. In diesem Modell reduzierte die therapeutische Infusion von AM die Translokation von markiertem Dextran vom Darm in die systemische Zirkulation. AM wirkte barrierestabilisierend in der Zellkultur mit CaCo-2 Zellen nach Exposition mit alpha-Toxin und H2O2, sowie am Rattenkolon in der Ussing- Kammer. Am Endothel stabilisiert AM die Barrierefunktion über intrazelluläre Signale des sekundären Botenstoffes cAMP. In den CaCo-2 Zellen konnte kein Anstieg von intrazellulärem cAMP festgestellt werden. CaCo-2 Zellen zeigen eine hohe Aktivität der Phosphodiesterasen 3 und 4, die cAMP abbauen. Auch durch eine Inhibition der PDE 3/4 kam es mit AM zu keinem cAMP-Anstieg, wohingegen der Adenylylcyclase-Aktivator Forskolin eine signifikanten Anstieg von cAMP in den Zellen bewirkte. Zudem konnte die Inhibition der Phosphodiesterasen weder den durch AM induzierten stabilisierenden Effekt auf die epitheliale Barriere verstärken, noch beeinträchtigte AM den cAMP- abhängigen Kurzschlussstrom am Kolon der Ratte. Auch die Inhibtion der entsprechenden Kinasen, die in der Vermittlung des Signalweges von AM eine Rolle spielen, beeinflussten den elektrischen Widerstand des CaCo-2 Zellmonolayer nicht. Somit indizieren diese Ergebnisse, dass AM die darmepitheliale Barriere cAMP-unabhängig stabilisiert.

An increased permeability of the mucosal gut barrier of the critically ill patient supports the translocation of bacteria and their virulence factors, which triggers or maintains a severe inflammation and sepsis. Literature suggests that the peptide hormon Adrenomedullin reinforces the endothelial barrier function and the regulation of the circulatory function during a septic state. This thesis tests the hypothesis that exogenously applied AM has a stabilizing effect on the epithelial barrier of the gut. The dosage of the exotoxin alpha-toxin from staphylococcus aureus simulated a septic shock on rats. In a therapeutic setting the infusion of AM reduced the translocation of labeled dextran from the gut into the systemic circulation. AM also showed barrier-stabilizing properties in the CaCo-2 cell culture after alpha-Toxin and H2O2 exposition and in the rat colon Ussing chamber studies. AM stabilizes the endothelial barrier function via intracellular cAMP-signals. An increase of intracellular cAMP content could not be confirmed in the CaCo cells. The CaCo-2 cell line showed high activity of phosphodiesterases 3 and 4, which degrade cAMP. Even by inhibiting the phosphodiesterases, AM did not cause a cAMP-increase, whereas the adenylylcyclase activator forscolin induced strong cAMP elevation. Furthermore the inhibition of the phosphodiesterases could not enhance the AM-related stabilizing effect of the epithelial barrier, nor AM impaired the cAMP-related short circuit current of the rat colon. The inhibition of the respective kinases, which are implicated in mediating the signalling pathway of AM also did not affect the electrical resistance of the CaCo-2 monolayer. In conclusion: AM seems to stabilize the gut barrier function during severe inflammation.