Kortikosteroide

Während bei Mensch, Schwein, Rind, und Hund das Kortisol das wichtigste Glukokortikosteroid darstellt, ist es bei Maus und Ratte das Kortikosteron (MÖSTL 1999).

Die Glukokortikosteroidsynthese findet in der Nebennierenrinde (NNR) statt, wobei die Produktion der Steroide vornehmlich in der Zona fascicolata der NNR erfolgt (HILL et al.

1983). Da die Nebennierenrinde keine größere Mengen dieser Steroide speichern kann, muss sie bei vermehrtem Bedarf in der Lage sein, rasch mit einer erhöhten Biosynthese zu reagieren.

Glukokortikosteroide greifen in ein Fülle von Stoffwechselprozessen ein. Sie spielen eine Rolle bei der Erhaltung des Blutdruckes und sind an der Glukoneogenese, der Kalziumabsorption und der Sekretion von Magensäure beteiligt. Sie greifen in den Kohlenhydrat-, den Protein- und Fettstoffwechsel ein und sind ebenso in die Kontrolle des Elektrolyt- und Wasserhaushaltes integriert (MÖSTL 1999).

Daneben führt Kortikosteron zu Veränderungen des Differentialblutbildes und zu einer Unterdrückung des Immunsystems. So kommt es unter Einwirkung von Glukokortikosteroiden zu einer Erhöhung der Gesamtzahl der Leukozyten, während die eosinophilen Granulozyten und die Lymphozyten abnehmen, die Thrombozyten- und Erythrozytenzahl wird ebenfalls erhöht (DÖCKE 1994).

Ihre starke immunsuppressive Wirkung (CLAMAN 1972) entfalten die Glukokortikosteroide u.a. durch direkte zytolytische Effekte auf die T-Lymphozyten, aber auch durch die Hemmung von Lymphokine und die Hemmung der Antikörperproduktion durch die Plasmazellen (FAUCI 1976, MUNCK et al. 1984).

Die Produktion der Glukokortikosteroide ist beim Tier in erster Linie von der ACTH-(Adrenocorticotropes Hormon)-Konzentration im Serum abhängig. Die Regulation der Kortikosteron-Konzentration erfolgt durch negative Rückkopplung. Hierbei sind der Hypothalamus und die Hypophyse die übergeordneten Zentren. Ein Anstieg des Plasmakortikosterongehalts wirkt hemmend und ein Abfall hingegen stimulierend auf die CRH-Sekretion im Hypothalamus (negatives Feedback). Das CRH (Corticotropin Releasing Hormon) ist wiederum für die Ausschüttung des ACTH im Hypophysenvorderlappen verantwortlich (MÖSTL 1999).

Das Kortikosteron (11ß,21-Dihydroxy-4-pregnen-3,20-dion) wird, wie die meisten Hormone, nicht kontinuierlich, sondern episodisch sezerniert und besitzt einen deutlich circadianen Rhythmus, der die episodische Kortikosterionsekretion überlagert (DÖCKE 1994).

Der circadiane Rhythmus der Kortikosteronsekretion korreliert mit der Hell-Dunkel-Phase, der die Tiere ausgesetzt sind (NICHOLS u. CHEVINS 1981, WEINERT et al. 1994).

WEINERT et al. (1994) beobachteten bei 18 Wochen alten Haz:ICR-Mäusen einen Maximalwert des Kortikosterons am Ende der Lichtphase. Einen zweiten Peak, allerdings wesentlich niedriger, stellten sie kurz nach dem Beginn der Lichtphase fest. SHIMIZU et al.

(1983) bei männlichen ddY- Mäusen und BARRIGA et al. (2001) bei BALB/c-Mäusen ermittelten ähnliche Ergebnisse, allerdings berichteten sie nicht von einem Anstieg der Kortikosteronkonzentration zu Beginn der Lichtphase.

Einen Einfluss auf den Kortikosterongehalt hat das Alter der Tiere. WEINERT et al. (1994) fanden heraus, dass der durchschnittliche Kortikosterongehalt zwischen 6 und 8 Wochen alten Haz:ICR-Mäusen noch ansteigt. Zwischen 8 und 18 Wochen alten Tieren stellten sie aber keine Unterschiede mehr fest.

Verschiedene endogene und exogene Einflüsse können als Stressoren auf das Hypothalamus-Hypophysen-NNR-System einwirken und rasch zu einer gesteigerten Kortikosteronsekretion der Nebennierenrinde führen, die wiederum die circadiane Tagesrhythmik durchbrechen kann (DÖCKE 1994).

Mäuse reagieren mit einer Kortikosteronerhöhungen sehr empfindlich auf äußere Stresseinwirkungen. So führt bei männlichen BALB/c die Blutentnahme aus dem Schwanz zu einem 7-fachen Anstieg des Serumkortikosterongehalts (TULI et al. 1994a).

Auch ein 12-minütiger Transport männlicher BALB/c-Mäuse (4,5 bis 5 Monate alt) vom Aufzuchtraum zum Untersuchungslabor lässt nach TULI et al. (1994b) den Gehalt des Kortikosterons im Serum um das zehnfache ansteigen.

DROZDOWICZ et al. (1990) transportierten 12 Wochen alte männliche BALB/cAnNCrl-Mäuse 12 +/- 2 Minuten mit einem Aufzug. Auch sie stellten bei diesen BALB/cAnNCrl-Mäusen einen mehr als zehnfach höheren Serumkortikosterongehalt gegenüber einer Kontrollgruppe heraus.

Ebenso führt die Immobilisation in sogenannten Fixationsröhren zu einem Kortikosteronanstieg. LI et al. (2000) ermittelten bei fünf Wochen alten weiblichen C3H/OuJiCo-Mäusen nach einer zweistündigen Fixation eine Kortikosterongehalt von

durchschnittlich 520 nmol/l im Blutserum. In der nichtfixierten Käfigkontrollgruppe wurde nur ein durchschnittlicher Wert von 115 nmol/l gemessen.

Eine zweistündige Immobilisation in einer Fixationsröhre führt auch bei Fischer-Ratten, die über 4 Tage pro Woche (3 bis 4 Wochen) an die Röhrenfixation gewöhnt wurden, gegenüber einer nicht fixierten Kontrollgruppe innerhalb weniger Minuten zu einem Anstieg des Serumkortikosterongehalts (STAGG et al. 2001). Aber im Vergleich zu röhrenfixierten Ratten, die nicht an die Fixierung gewöhnt worden waren, hatten die trainierten Tiere nach der zweistündigen Röhrenfixation einen wesentlich niedrigeren Kortikosterongehalt. Daher schlussfolgerten STAGG et al. (2001), dass die Gewöhnung der Tiere an die Röhrenfixation zu einer Verringerung des Immobilisationsstresses führt.

PENG et al. (1989) zeigte, dass die Besatzdichte innerhalb eines Käfigs keinen Einfluss auf den Kortikosterongehalt hat. Die Untersucher stellten zwar bei BALB/cCrl-Mäusen, die zu 8 in Käfigen gehalten werden, noch nach 7 Tagen einen höheren Gehalt an Kortikosteron im Serum fest, als bei Mäusen, die in 4er- bzw. 2er-Gruppen gehalten wurden. Doch nach 14 Tagen war der Kortikosterongehalt der 8er-Gruppe auf das Niveau der 4er- bzw. 2er-Gruppe gesunken. PENG et al. (1989) vermuteten, dass weniger die Besatzdichte einen Einfluss auf den Kortikosterongehalt hatte, als die Rangkämpfe zur Bildung einer stabilen Hierarchie innerhalb des Käfigs.

LOTZ und MICHAELSON (1978) stellten nach einer Ganzkörperexposition von männlichen Long-Evans-Ratten mit einem kontinuierlichen 2450 MHz-Feld (SAR 3,2 bis 6,4 W/kg) einen Anstieg des Kortikosterons im Serum fest. Sie setzten in ihrer Studie verschiedene Leistungsflussdichten (0 bis 40 mW/cm²) ein, aber es zeigte sich, dass mit zunehmender Leistungsflussdichte nicht nur der Kortikosterongehalt sondern auch die Körpertemperatur anstieg. Sie vermuteten deshalb, dass der Kortikosteronanstieg eine Folge der Temperaturerhöhung war.

Keinen Einfluss auf den Serumkortikosterongehalt hat eine zweistündige Befeldung von einen Monat alten Fischer-Ratten, die mit einem gepulsten 1600 MHz-Feld exponiert wurden, das spezifische Absorptionsraten von 0,16, 1,6 oder 5 W/kg in den Gehirnen der Tier erzeugt (STAGG et al. 2001).

Die Stressempfindlichkeit, der circadiane Tagesrhythmus und der Einfluss weiterer Faktoren, wie z.B. das Alter und der Zuchtstamm führen zu einer großen individuellen Streuung und

machen es schwierig, einen exakten Wert für den Kortikosterongehalt bei Mäusen anzugeben.

Aus diesem Grund variieren in der Literatur die Angaben der Maximal- bzw. Minimalwerte des Kortikosterongehalts „ungestresster“ Mäuse innerhalb gewisser Grenzen (Tab. 4).

Tabelle 4: Normalwerte des Serumkortikosterongehaltes der Maus

Stamm Minimum Maximum Zitat

- 15 nmol/l 100 nmol/l SPACKMAN u. RILEY 1978

ddY 144 nmol/l 433 nmol/l SHIMIZU et al. 1983

T0 70 nmol/l 310 nmol/l NICHOLS u. CHEVINS 1981

Balb/cAnNCrl(BR) 140 nmol/l 850 nmol/l DROZDOWICZ et al. 1990 HaZ:ICR 30 nmol/l 610 nmol/l WEINERT et al. 1994

BALB/c 30 nmol/l 570 nmol/l BARRIGA et al. (2001)

Grundlage für genaue Kortikosteronwerte ist eine möglichst stressfreie Tötung der Mäuse.

Nach HACKBARTH et al. (2000) wird eine stressfreie Euthanasie mit CO2, das mit einem Volumen von 6 l/min in den Käfig der Maus eingeleitet wird, erreicht. Bei dieser Art der Tötung müssen die Tiere nicht aus ihrem gewohnten Käfig genommen werden.

HACKBARTH et al. (2000) zeigten in ihrer Studie, dass Ratten, die vor der Euthanasie mit einer intraperitonealen Injektion sediert wurden, aufgrund der Manipulationen einen fünf- bis sechsfach höheren Serumkortikosteronwert aufwiesen als Ratten, die per os sediert worden waren. Zwischen den per os sedierten Tieren und den ohne vorherige Sedation euthanasierten Kontrolltieren fanden sie dagegen keinen signifikanten Unterschied, da in beiden Fällen die Tiere nicht vorher aus ihren Käfigen genommen werden mussten.

Übersicht über die Versuche

I. Ermittlung der thermalen Expositionsschwelle („Dosis-Findung“)

Nachfolgend wird anhand einer schematischen Übersicht der Ablauf des ersten Teils der Versuche, die Dosisfindung, dargestellt:

2 Std. Exposition mit einem 902 MHz-Feld:

+ jeweils 3 Mäuse scheinexponiert

2 Std. Exposition mit einem 1747 MHz-Feld:

+ jeweils 3 Mäuse scheinexponiert

Eingesetzte

II. Subakute Studie (4-Wochen-Befeldung)

Nachfolgend wird anhand einer schematischen Übersicht der Ablauf des zweiten Teils der Versuche, die 4-Wochen-Befeldung, dargestellt: 2 Std. Exposition mit einem

902 MHz-Feld (5 Tage/Wo, 4 Wo) Temperaturmessung vor und nach der Exposition an 2 Tagen/Wo 10 ♂ u. 10 ♀, SAR 0,56 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, SAR 1,67 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, SAR 5,0 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, Scheinexposition

2 Std. Exposition mit einem

1747 MHz-Feld (5 Tage/Wo, 4 Wo) Temperaturmessung vor und nach der Exposition an 2 Tagen/Wo

10 ♂ u. 10 ♀, SAR 1,3 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, SAR 4,0 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, SAR 12,0 W/kg 10 ♂ u. 10 ♀, Scheinexposition

B6C3F1-Mäuse:

3. Eigene Untersuchungen