Ein konstanter Sauerstoffaustausch in der Lunge durch eine intakte Membran zwischen Atemwe- gen und Blutgefäßen ist essentiell für den Menschen und wird von fein abgestimmten Regulations- mechanismen aufrechterhalten. Durch inflammatorischen und hydrostatischen Stress kann es zu einer Schädigung dieser Membran kommen mit dramatischen Folgen für Organ und Organismus. Zahlreiche Studien weisen darauf hin, dass die endotheliale Albuminpermeabilität intakter pul- monaler Kapillaren fast ausschließlich durch caveolär vermittelte Transzytose aufrechterhalten wird. Die endotheliale Permeabilitätssteigerung unter pathologischen Bedingungen wurde in der Vergangenheit hingegen ausschließlich einer Störung parazellulärer Endothelkontakte angelastet. In der vorliegenden Arbeit konnte mithilfe der Intravital- und Elektronenmikroskopie erstmals gezeigt werden, dass unter inflammatorischem Stress mindestens ein Teil der endothelialen Hyper- permeabilität tatsächlich auf einen erhöhten transzellulären Transport zurückzuführen ist. Dieser wird offenbar durch die saure Sphingomyelinase reguliert, da ihre Inhibition zu einer Reduktion des Transzytoseanstiegs führte. Im Gegensatz dazu sahen wir unter akutem hydrostatischen Stress keine Steigerung des transzellu- lären Transports; hier scheint es tatsächlich allein durch zelluläre Kontraktion und Desintegration interendothelier Kontakte zu vermehrter Permeabilität zu kommen. Im Gegenteil, wir sahen in den elektronenmikroskopischen Untersuchungen sogar deutlich weniger goldmarkierte Albuminmole- küle in Caveolen, was auf eine inverse Beziehung zwischen trans- und parazellulärer Permeabilität hinweist. In Gefäßen, die chronischem hydrostatischen Stress ausgesetzt waren, sahen wir nur einen leichten Anstieg der Albuminextravasation, was auf die Effektivität des pulmonal-vaskulären Remodelings als Adaptationsmechanismus verweist. Es konnte sowohl unter inflammatorischem-, als auch hydrostatischem Stress ein Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration beobachtet werden, was auf die Verbindung zwischen Transzytose und Calciumsignalweg hinweist. Die vorliegende Arbeit gewährt neue wesentliche Einblicke in die Pathophysiologie des inflamma- tionsbedingten Lungenödems und weist auf den Signalweg der sauren Sphingomyelinase als mög- liches Ziel einer therapeutischen Intervention in diesem Szenario hin. Zudem lassen die erbrachten Ergebnisse Zweifel an der bisher geltenden Definition und Messung des Permeabilitätsödems aufkommen, da Albuminextravasation per se, wie wir zeigen konnten, kein eindeutiger Parameter für eine gestörte parazelluläre Endothelbarriere darstellt. Dies ist sowohl von experimenteller als auch diagnostischer Relevanz.
The constant exchange of oxygen between the respiratory tract and blood vessels in the lung through an intact membrane is essential for human beings. It is maintained by finely tuned regu- latory mechanisms. Under certain circumstances, such as inflammatory and hydrostatic stress, this membrane can be damaged with fatal consequences for the organism. Numerous studies show that caveolae-mediated transcytosis is the major process for albumin to leave pulmonary microvessels under physiological conditions. However, no results about transcytosis under inflammatory or hydrostatic stress have been published so far. For the first time the present study shows by the use of intravital and electron microscopy, that the increase in permeability under inflammatory stress has to, at least partly, be attributed to an incre- ased transcellular transport. This transport seems to be regulated by the acid sphingomyelinase, as its inhibition, results in the reduction of transcytosis. By contrast, transcellular transport was not increased by hydrostatic stress. In this case cellular contractions and disintegration of interendothelial contacts seem to be in fact the only cause of increased permeability of albumin. We could even see a decrease of electronmicroscopically visible goldlabeled albumin molecules in caveolae, which indicates an inverse relationship between trans- and paracellular permeability. In vessels exposed to chronic hydrostatic stress no increase in the extravasation of albumin could be noticed, which indicates the efficiency of pulmonary vascular remodeling as an adaption mechanism. Both under inflammatory and hydrostatic stress an increase in intracellular calcium concentration was observed, which points to the connection of transcytosis and the calcium pathway. The current study allows a new substantial insight into the pathophysiology of permeability type pulmonary oedema and hints at the pathway of acid sphingomyelinase as a possible target of the- rapeutic intervention. Additionally, it questions the currently applied definition and measurement of permeability type oedema since the extravasation of albumin as such is not a specific indicator of a malfunction of the paracellular endothelial barrier. This finding is both of experimental and diagnostic relevance.