Untersuchung des Einflusses von C1-Esterase-Inhibitor in Kombination mit Faktor XIII auf die funktionelle Kapillardichte und die Leukozytenadhärenz in der intestinalen Mikrozirkulation bei experimenteller Endotoxinämie

Abstract

Die Sepsis ist eine der Haupttodesursachen auf der operativen Intensivstation und eine gefürchtete Bedrohung für den Patienten. Trotz des Fortschritts in der Medizin bleibt die Letalität der Sepsis sehr hoch. In der Sepsis steht eine generalisierte Entzündungsreaktion im Mittelpunkt. Es kommt zur Freisetzung humoraler Entzündungsmediatoren und zur Aktivierung von Leukozyten und Endothelzellen. Die Folge sind Mikrozirkulationsstörungen, Endothelschädigung und Erhöhung der Gefäßpermeabilität mit Ödembildung. Die Störung der intestinalen Mikrozirkulation spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Multiorganversagens. Weiterhin kommt es zur überschießenden Aktivierung des Komplement- und Gerinnungssystems. Im Rahmen der Gerinnungsstörung kommt es zum Verbrauch der Gerinnungsfaktoren (Verbrauchskoagulopathie: „disseminierte intravasale Gerinnung“) und somit zu schweren Komplikationen in der Behandlung von Patienten mit Sepsis. Ein möglicher therapeutischer Ansatz zur Behandlung einer überschießenden Gerinnung mit Verbrauchskoagulopathie besteht in medikamentösen Beeinflussung dieser Kaskaden. C1-Esterase-Inhibitor ist der wichtigste Inhibitor des klassischen Aktivierungswegs des Komplementsystems, des Kallikrein-Kinin- Systems und der intrinsischen Gerinnung. Faktor XIII hat neben seiner gerinnungsaktiven Wirkung einen Einfluss auf die Zelladhäsion und -migration. Er stabilisiert außerdem die Endothelbarriere und vermindert dadurch die Ödembildung. Ziel unserer Arbeit war es, den Einfluss einer Medikamentenkombination von C1-Esterase-Inhibitor und Gerinnungsfaktor XIII auf während der Sepsis pathologisch veränderte Parameter der Inflammation und intestinalen Mikrozirkulation in einem Sepsismodell an Ratten mittels Intravitalmikroskopie zu untersuchen. Die funktionelle Kapillardichte wurde als Parameter für die Integrität der Kapillarperfusion und das Ausmaß der Leukozytenadhärenz am Endothel der submukösen Venolen als Maß für die Leukozytenaktivierung gewertet. In unserer Studie konnte die nach Endotoxinbelastung erhöhte Zahl der fest adhärenten Leukozyten in Venolen 3. Grades der intestinalen Submukosa durch die Gabe der Medikamentenkombination von C1-Esterase-Inhibitor mit dem Faktor XIII gesenkt werden. Die beobachtete Verminderung der temporär adhärenten Leukozyten (Roller) und Erhöhung von fest adhärenten Leukozyten (Sticker) nach Endotoxingabe kann als Folge einer Entzündungsreaktion in einem Sepsismodell gesehen werden. Wir konnten keinen Einfluss der Medikamentenkombination auf die funktionelle Kapillardichte zeigen. Weitere Untersuchungen der Medikamentenkombination von C1-Esterase- Inhibitor mit dem Faktor XIII in anderen Dosierungen erscheinen sinnvoll.

Sepsis remains one of the main causes of mortality in surgical intensive care and despite all therapeutical advances a dreaded patient threat. Mainstay of the pathophysiology of sepsis is a generalized inflammatory response causing the release of humoral inflammation mediators and the activation of leucocytes and endothelial cells. This results in impaired microcirculation, endothelial damage and increase in vascular permeability with consecutive edema. The disruption of intestinal microcirculation is a main promotor in the development of multi organ failure. Furthermore, an overactivation of the coagulation- and complementcascade is triggered. The coagulation disorder precipitates a consume of coagulation factors (cosumptive coagulopathy, DIC), thereby causing severe complications in the treatment of sepsis. A potential therapeutical approach for consumptive coagulopathy is the pharmacological modification of these cascades. C1 esterase inhibitor is the main inhibitor of the classical activation pathway of the complement system, the kallikrein- kinin-system and the intrinsic coagulation pathway. Factor XIII is, apart from its procoagulatory effect, involved in cellular adhesion and migration and stabilizes the endothelial barrier, thereby preventing edema. Goal of this study was to evaluate the effect of a combination of c1 esterase inhibitor and factor XIII on inflammation and intestinal microcircuation in a rat model of sepsis utilizing intravital microscopy. Integrity of capillary perfusion was assesed by means of funtional capillary density and leucocyte activation by means of endothelial leucocyte adherence in submucaneous venules. This study was able to show that administration of C1 esterase inhibitor and factor XIII reduced the number of – after endotoxin exposure increased – adherent leucocytes in intestinal submucosal third grade venules. The observed reduction of temporarily adherent leucocytes (roller) and increase of fix adherent leucocytes (sticker) after endotoxin administration can be seen as a consequence of inflammation in a model of sepsis. No effect of C1 esterase inhibitor and factor XIII on functional capillary density was observed. As a consequence, evaluation of alternate dosing schemes of C1 esterase inhibitor and factor XIII in this setting appear reasonable.