und der
Unfallchirurgischen Klinik
der Medizinischen Hochschule Hannover
Der Einfluß eines Pan-Selektin-Antagonisten auf die Organdysfunktion nach Ischämie und Reperfusion
INAUGURAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin
(Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Alexandra Berndmeyer
aus Mönchengladbach
Hannover 2005
Hannover
und
Prof. Dr. rer. biol. hum. Martijn van Griensven, Experimentelle Unfallchirurgie, Unfallchirurgische Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. med. vet. M. Fehr 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr.med. vet. M. Kietzmann
Tag der mündlichen Prüfung: 22.11.2005
2. LITERATURÜBERSICHT ... 3
2.1 ROLLE DES IMMUNSYSTEMS BEI DER PATHOGENESE DES SIRS UND MODS ... 3
2.2 ROLLE DER NEUTROPHILEN GRANULOZYTEN BEI DER PATHOGENESE DES SIRS UND MODS ... 9
2.2.1 Chemotaxis der neutrophilen Granulozyten ... 11
2.2.2 Granulozytär-endotheliale Interaktion ... 12
2.3 ROLLE VON ZYTOKINEN BEI DER PATHOGENESE DES SIRS UND MODS ... 16
2.3.1 Tumor Nekrose Faktor–α (TNF-α) ... 17
2.3.2 Interleukin-6 (IL-6)... 20
2.3.3 Interleukin-10 (IL-10)... 21
2.3.4 Interleukin-12p70 ... 22
2.3.5 Interferon-γ (IFN-γ) ... 23
2.3.6 Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) ... 24
2.4 T-LYMPHOZYTEN (T-ZELLEN) ... 25
2.4.1 Allgemeine Eigenschaften der T-Lymphozyten... 25
CD4- UND CD8-MOLEKÜLE ... 26
T-ZELLAKTIVIERUNG ... 26
2.4.2 Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) ... 28
2.5 APOPTOSE... 28
2.6 MÖGLICHKEITEN DER PRÄVENTION UND THERAPIE DES SIRS UND MODS... 30
2.6.1 Antibiotikatherapie ... 30
2.6.2 Anti-Endotoxin-Therapie ... 31
2.6.3 Immunsuppressionstherapie ... 31
2.6.4 Symptomatische Therapie... 31
2.6.5 Adhäsionstherapie ... 32
3. FRAGESTELLUNG ... 35
4. MATERIAL... 36
4.1 CHEMIKALIEN UND MEDIKAMENTE... 36
4.2 GERÄTE... 36
4.3 VERBRAUCHSMATERIAL... 37
4.4 VERSUCHSTIERE... 38
5. METHODEN... 39
5.1 IN-VIVO STUDIE... 39
5.1.1 Versuchstiere ... 39
5.1.2 Versuchstiergruppen... 40
5.2 MESSPARAMETER... 41
5.2.1 Klinische Grundmessgrößen... 41
5.2.2 Aktivität ... 41
5.3 VERSUCHSPROTOKOLL DESISCHÄMIE-REPERFUSIONS-UND CLP-MODELLS („TWO-HIT“) ... 42
5.3.1 Tötung der Tiere zur Blut- und Organentnahme ... 43
5.3.2 Broncho-alveoläre Lavage (BAL)... 44
5.4 IN-VITRO-STUDIE... 44
5.4.1 Quantitative Proteinbestimmung nach Lowry ... 44
LOWRY I ... 44
LOWRY II ... 45
5.4.2 Messung der Myeloperoxidaseaktivität (MPO) in murinem Lungen- und Lebergewebe ... 45
5.5 HISTOLOGIE... 46
5.4.1 Aufbereitung der Proben ... 46
Niere ... 47
5.6 DURCHFLUSSZYTOMETRISCHE ANALYSE VON T-LYMPHOZYTEN... 48
5.6.1 CD4-, CD8- und CD56-T-Lymphozyten und apoptotische Zellen ... 48
5.7 MESSUNG VON INTERLEUKINEN IN MURINEM SERUM... 49
5.8 STATISTIK... 50
6. ERGEBNISSE ... 51
6.1 KLINISCHE PARAMETER... 51
6.1.1 Körpertemperatur... 51
6.1.2 Körpergewicht ... 53
6.1.3 Aktivität der Mäuse... 55
6.1.4 Überlebensrate ... 57
6.2 MYELOPEROXIDASEAKTIVITÄT... 59
6.3 HISTOLOGIE... 60
6.3.1 Granulozytäre Infiltrationen der Lunge ... 60
6.3.2 Interstitielles Ödem der Lunge ... 63
6.5 T-LYMPHOZYTEN IM BLUT... 64
6.5.1 CD4-Oberflächenantigene... 65
6.5.2 CD8-Oberflächenantigene... 67
6.5.3 CD56-Oberflächenantigene... 69
6.6 ZYTOKINKONZENTRATION IN MURINEM SERUM... 71
6.6.2 IL-10-Konzentration ... 73
6.6.3 TNF- -Konzentration ... 75
7. DISKUSSION ... 77
7.1. EINFLUß VON TBC 1269 AUF KLINISCHE PARAMETER... 80
7.2 EINFLUß VON TBC 1269 AUF DIE ZYTOKINE... 81
7.2.1 IL-6 ... 81
7.2.2 IL-10 ... 82
7.2.3 TNF- ... 83
7.3 EINFLUß VON TBC 1269 AUF DIE MPO-AKTIVITÄT IN DER LUNGE... 85
7.4 EINFLUß VON TBC 1269 AUF DIE HISTOLOGIE DES LUNGENGEWEBES... 85
8. ZUSAMMENFASSUNG ... 87
9. SUMMARY ... 89
10. LITERATURVERZEICHNIS ... 91
11. DANKSAGUNG... 127
Ag Antigen
Ak Antikörper
ARDS Adult Respiratory Distress Syndrome APZ Antigen-präsentierende Zelle
BAL Broncho–alveoläre Lavage
Behandl. Behandlung
BSA Bovine Serum Albumine
CARS Compensatory Antiinflammatory Response Syndrome CBA Cytometric Beat Array
CD Cluster of Differentiation
CHAOS Cardiovascular shock, Homeostasis, Apoptosis, Organ dysfunction, Immune suppression
CLP caecale Ligatur und Punktion
COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease
DNA Desoxyribonukleinsäure
ELAM Endothelial Leukocyte Adhesion Molecule FACS Fluorescence-Activated-Cell-Sort
FITC Fluoresceinisothiocyanat
GM-CSF Granulozyten–Makrophagen–Kolonie–stimulierender Faktor
HE Hämalaun–Eosin
ICAM Intercellular Adhesion Molecule ICE Interleukin-1 Converting Enzyme
IFN Interferon
IgM Immunglobulin M
IL Interleukin
I/R Ischämie–Reperfusion
ISS Injury Severety Score
i.v. intravenös
K Kontrollgruppe
MCP Monocyte Chemoattractant Protein MHC Major Histocompatibility Complex MHH Medizinische Hochschule Hannover
Min Minuten
MODS Multiorgan-Dysfunktionssyndrom
MOV Multiorganversagen
MPO Myeloperoxidase
NK-Zellen Natürliche Killerzellen PAF Plateled Activating Factor
PI Propidiumiodid
Plac. Placebo
PS Phosphatidylserin
PMN Polymorphonuclear Granulocytes
RT Raumtemperatur
s.c. subcutan
SIRS Systemic Inflammatory Response Syndrome
Tab. Tabelle
TH T-Helferzellen
Tc zytotoxische T-Zelle
TNF Tumornekrosefaktor
TZR T-Zellrezeptor
V. Vena
z.B. zum Beispiel
Ferner gelten die allgemeinen SI-Einheiten und die chemischen Elementsymbole.
1. Einleitung
Aufgrund unzureichender klinischer Versorgung verstarben noch im 1. Weltkrieg viele der schwerverletzten Soldaten an einem progredienten Schockgeschehen, meist durch Verbluten.
Enorme Fortschritte auf dem Gebiet der präklinischen Rettungssysteme, der Diagnostik, der chirurgischen Möglichkeiten und der intensivmedizinischen Behandlung ermöglichten eine Verringerung der Letalität von Schwerverletzten in den letzten 50 Jahren.
So konnte ein Überleben durch lebenserhaltende Maßnahmen wie der adäquaten Volumensubstitution erreicht werden. Daraus ergab sich jedoch eine Folge von Komplikationen, die bis dahin unbekannt waren.
Dank moderner unfallchirurgischer Techniken sterben heute viele der polytraumatisierten Patienten nicht mehr aufgrund des Blutverlustes. Sie überleben das Trauma, versterben dennoch nach Tagen bis Wochen an einem konsekutiven Organversagen, häufig von einer Sepsis begleitet. Dieser „späte Tod“ steht nicht mehr in unmittelbarem Zusammenhang zum Traumaereignis. Seine Pathogenese ist umstritten, seine Therapie unspezifisch, die Letalität ausgesprochen hoch (TRUNKEY 1983; SCHLAG u. REDL 1988; MATTNER et al. 1993).
1932 beschrieb bereits MOON einen Symptomenkomplex von Luftnot, erhöhter Temperatur und zentraler Zyanose. Nach Beurteilung seiner pathologischen Befunde sprachen JENKINS et al. 1950 von einer kongestiven Atelektase. ASHBAUGH et al. gebrauchten 1967 erstmals den noch heutigen Begriff des „Adult Respiratory Distress Syndrom“ (Akutes Atemnotsyndrom des Erwachsenen, ARDS). Zu dieser Zeit war es die häufigste Todesursache bei Patienten im Schockgeschehen (ASHBAUGH et al. 1967; BAUE 1975; EISEMAN 1977;
GORIS 1982; PONTOPPIDAN et al. 1985; ALBERTS et al. 1986).
Anhand eines tierexperimentellen Modells simulierten STALLONE et al. 1969 eine klinische Situation. Er konnte erstmals darstellen, dass die Folge einer Extremitätenischämie sowohl ein lokaler Schaden der Muskulatur als auch ein sekundäres Lungenversagen sein kann, wobei die Lunge selbst primär unverletzt blieb. Bei der Versuchsdurchführung wurde ausschließlich Blut der Vena cava superior über die Pulmolnalarterie dem rechten Lungenflügel zugeführt und erkannt, dass für diese Veränderungen systemisch zirkulierende Mediatoren ursächlich seien. Obwohl der rechte Lungenflügel hierbei nicht mit dem Blut der ischämischen Extremitäten (Vena cava inferior) perfundiert wurde, konnten dennoch dieselben Veränderung wie beim linken Lungenflügel festgestellt werden.
Nach SUGG et al. (1968) konnte dieser sekundäre Organschaden nur vermieden werden, indem die Lunge für die Zeit der Reperfusion explantiert wurde. Als mögliche Mediatoren wurden Histamin, Serotonin, Thromboplastin und Fibrinopeptide genannt.
Noch immer ist das posttraumatische Lungenversagen ein ernstzunehmender Zustand mit oft lebensbedrohlichem Verlauf. Indessen betrachtet man das Lungenversagen nicht mehr isoliert, sondern als Teil einer multiplen Organdysfunktion (MOD) (BAUE 1975).
TILNEY et al. (1973) erkannten vier Jahre später bei Patienten mit Aortenaneurysmen ein sequentielles Organversagen. Zwei Jahre später beschrieb BAUE (1975) als erster, dass ein sequentielles oder gleichzeitiges Versagen mehrerer Organsysteme eine gemeinsame Endstrecke haben kann. Der Ursprung hierfür kann in den unterschiedlichsten Grunderkrankungen liegen, darin auch das Unfalltrauma. Er bezeichnete dies als „Multiple Progressive, or Sequential Systems Failure“.
Inzwischen verwendet man für dieses Syndrom den von BORDER et al. (1976) etablierten Begriff „Multiple Organ Failure“, beziehungsweise „Multiorganversagen“ oder kurz „MOV“.
Im Jahre 1991 wurde im Rahmen der Konsensus-Konferenz des „American College of Chest Physicians (ACCP)“ und der „Society of Critical Care Medicine (SCCM)“ der Begriff des
„Multiple organ dysfunction syndrome“ (Multiorgan-Dysfunktionssyndrom, MODS) geprägt.
Dadurch soll das Kontinuum der Organdysfunktion besser zum Ausdruck kommen und nicht nur der Endpunkt in Form des Organversagens beschrieben werden. In dieser Konferenz wurden auch zum ersten Mal die Begriffe „Systemic Inflammatory Response Syndrome“
(Systemisches-Entzündungsantwort-Syndrom, SIRS) und das Sepsis-Syndrom neu definiert.
Trotz maximaler Intensivtherapie stellen heute das ARDS und MODS die Haupttodesursache auf chirurgischen Intensivstationen dar.
2. Literaturübersicht
2.1 Rolle des Immunsystems bei der Pathogenese des SIRS und MODS
Das Immunsystem gewährleistet dem Organismus die spezifische Abwehr potentiell pathogener Mikroorganismen (Immunität).
Hierbei unterscheidet der Organismus zwischen unspezifischer (angeboren, ausgeprägt ohne vorherigen Fremd-Ag-Kontakt) und spezifischer (erworben, Ag-spezifisch) Immunität (Abb.
2.1).
Angebore, physikalische zelluläre chemische unspezifische Barrieren Abwehr Barrieren Abwehr
Haut Granulozyten pH-Wert
Mukosa Makrophagen Lipide
MK-Zellen Enzyme
Komplement Interleukine
Akutphasenproteine
erworbene, zelluläre humorale
spezifische Abwehr Abwehr
Immunität
Lymphokine,
Interleukine Antikörper
Zytotoxische T-Zellen
T-Helferzellen B-Zellen
Abbildung 2.1: Komponenten des Immunsystems (KAYSER 1998)
An der unspezifischen Abwehr sind physikalische, zelluläre und chemische Mechanismen beteiligt, z.B. Komplementsystem, Makrophagen, natürliche Killerzellen und C-reaktives Protein. Die spezifische Abwehr hingegen besteht aus einer zellulären (T-Zell-Antwort) und humoralen (Antikörper) Komponente. Eine Entzündung ist die erste unspezifische
Abwehrreaktion des Organismus auf chemische, mechanische oder mikrobielle Einflüsse. Es kommt zu einer Aktivierung des Immunsystems, wobei das Ausmaß der Immunantwort mit der Schwere der Infektion korreliert.
Folgende Reaktionen können beobachtet werden:
- Vasodilatation und Erhöhung der Kapillarpermeabilität: Dadurch erfolgt am Ort der Schädigung eine deutliche Steigerung des Sauerstoff- und Nährstoffangebotes. Schädliche Metabolite können zugleich entfernt werden. Aus diesem Mechanismus stammen die Kardinalsymptome der Entzündung: Rubor, Tumor, Calor und Dolor. Folglich fallen im Zustand der Inflammation weitere Symptome auf wie eine gesteigerte Herzfrequenz und demnach ein größeres Herz-Zeit-Volumen (HZV).
- Aktivierung und Adhäsion von Zellen und Zellsystemen: Als physiologische Effektoren der entzündlichen Immunreaktion zählt man die polymorphkernigen Granulozyten (PMN), Monozyten bzw. Makrophagen und Endothelzellen.
Durch die Aktivierung von Leukozyten (Makrophagen und PMN) und deren Häufung durch Gewebsinfiltration aus dem Bereich der Mikrozirkulation in das Gewebe werden vor Ort vermehrt Zytokine und andere Entzündungsmediatoren freigesetzt; hauptsächlich sind beteiligt: Tumornekrosefaktor- -α), Interleukine (IL-1 und IL-6), Interferone und GM- CSF.
Die durch diesen humoralen Mechanismus ebenfalls aktivierten Endothelzellen beginnen mit der Expression von verschiedenen Adhäsionsmolekülen ( Intracellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1), β-Intergrine) und Rezeptoren an ihrer Oberfläche und mit der Freisetzung von zusätzlichen Zytokinen und sekundären Entzündungsmediatoren: Prostaglandine, Leukotriene, Thromboxane, Platelet Activating Factor (PAF), freie Sauerstoffradikale, Stickstoffoxide und Proteasen.
- Gerinnung: Durch die aktivierten Endothelzellen und die erhöhte Zytokinkonzentration wird die Gerinnungskaskade aktiviert, und zwar mit dem Ziel, die lokale Entzündung zu isolieren und einen eventuellen Blutverlust zu minimieren.
Ist es dem Immunsystem nicht möglich, das pathogene Agens (z.B. Bakterien und Endotoxine bei einer Sepsis) zu beseitigen, besteht die Gefahr einer überschießenden, dysregulativen Immunreaktion, welche zu einem septischen Schock und letztendlich einem MODS führen kann (BUDELMANN 1969; SCHUSTER et al. 1989).
Das SIRS („systemisches Entzündungsreaktions-Syndrom“) ist eine systemisch-entzündliche Reaktion auf verschiedene schwere klinische Schädigungen, charakterisiert durch zwei oder mehr der folgenden Symptome:
Tabelle 2.1: Definition des „Systemic Inflammatory Response Syndrome“ (SIRS)
Körpertemperatur > 38,0°C oder < 36,0°C Herzfrequenz > 90/min
Atemfrequenz > 20/min
oder paCO2 <32mmHg Leukozyten > 12000/mm³
oder < 4000/mm³,
oder > 10% unreife (stabförmige) Formen
Bei der Inflammationsreaktion versucht das Immunsystem, regulierend entgegenzuwirken und das pathogene Agens zu eliminieren. Kann die Immunreaktion in Grenzen gehalten werden, so bedeutet das einen positiven Ausgang für den Organismus. Besteht jedoch diese Kontrolle nicht mehr, folgt darauf eine überschießende Reaktion, das SIRS.
SIRS kann durch Infektionen mit Bakterien, Viren, Pilzen oder Parasiten hervorgerufen werden oder auch nicht-infektiöser Genese sein (z.B. bei Polytrauma, Pankreatitis oder Verbrennungen).
Falls SIRS mit einer dokumentierten Infektion einhergeht, so bezeichnet man dies als
„Sepsis“. Ist zusätzlich das hämodynamische Gleichgewicht beeinträchtigt (assoziiert mit Organdysfunktion, Minderperfusion oder Hypotonie) entsteht die „schwere Sepsis“.
Von einem „MODS“ spricht man, wenn die Organfunktionen dermaßen verändert sind, dass die Homöostase ohne Intervention nicht mehr aufrechterhalten werden kann (BONE et al.
1992).
Die Entwicklung des SIRS verläuft in 3 Stadien: a) die lokale Immunantwort, b) die initiale systemische Immunantwort und c) die massive systemische Inflammation (BONE 1996a;
DAVIES u. HAGEN 1997).
Zu a) Die lokale Immunantwort ist eine erste Reaktion auf ein lokales Trauma oder auf einen Infektionsnidus. Infolgedessen werden humorale und zelluläre Immunmediatoren lokal aktiviert, um Gewebeschäden zu beseitigen und auf den Ort des Geschehens zu beschränken (REGEL et al. 1989). Damit die proinflammatorische Immunantwort keinen negativen Effekt hervorrufen kann, werden antiinflammatorische Mediatoren freigegeben (DINARELLO et al.
1993; PLATZER et al. 1995).
Zu b) Sobald die lokale Immunantwort nicht mehr in der Lage ist, den initiierenden Reiz zu kontrollieren, werden geringe Mengen von Zytokinen systemisch freigesetzt, so dass Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Thrombozyten etc. einwandern und Koagulationsfaktoren aktiviert werden. Dieser Prozess setzt sich solange fort, bis die Wundheilung abgeschlossen und der hämodynamische Status wieder erreicht ist (BONE 1991; FUKUSHIMA et al. 1994; BONE 1996d).
Zu c) Gelingt es nicht, die Homöostase wieder herzustellen, wirkt die systemische Immunantwort destruktiv und das SIRS wird manifest (REGEL 1991; BONE 1996a; BONE 1996d)
Die fortschreitende endotheliale Dysfunktion führt zu einer erhöhten mikrovaskulären Permeabilität mit Transsudation in die Organe. Hinzu kommt, dass durch die Bildung von Mikrothromben die Mikrozirkulation beeinträchtigt wird, woraus eine lokale Ischämie resultieren kann (BARIE et al. 1988; KREUZFELDER et al. 1988; NUYTNICK et al.1988;
STEPHENS et al. 1988; IBBOTSON u. WALLACE 1989; PETRAK et al. 1989; LEWIS et al. 1990; LUCAS et al. 1991; SIGURDSSON et al. 1992; BARIE 1993; SEEKAMP et al.
1993b; PAPE et al. 1994; GANDO et al. 1996; VAN GRIENSVEN et al. 1999b).
Bei einer erneuten Perfusion besteht die Gefahr eines Reperfusionsschadens aufgrund von Sauerstoffradikalen und Heat-Shock-Proteinen, die in diesem ischämischen Gebiet gebildet werden (RINALDO et al. 1990; CIPOLLE et al. 1993). Aus der Dysregulation der vasodilatatorischen und vasokonstriktorischen Mechanismen resultiert eine ausgeprägte Vasodilatation mit Zunahme der Transsudation und Verschlechterung der Blutzufuhr (MIYAUCHI et al. 1990; GOMEZ-JIMENEZ et al. 1995), welche letztendlich zu einer Organdysfunktion oder bei Beteiligung mehrerer Organe zu einer Multiorgandysfunktion führen kann. Klinisch kennzeichnend sind hierbei alle Zeichen einer Entzündung: Rubor, Calor, Tumor, Dolor und Functio laesa. Versagt im Körper die Regulation dieser
überschießenden Inflammation durch anti-inflammatorische Mediatoren, so endet das MODS letal.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass eine anti-inflammatorische Immunreaktion überschießt und zu einer „Immunparalyse“ führt (MILLS et al. 1989; SYRBE et al.1994;
RANDOW et al. 1995; KREMER et al. 1996). Diese immunologische Reaktion bezeichnet man als „Compensatory Anti-inflammatory Response Syndrome“ (CARS) (BONE 1996b;
1996c, 1996d; DAVIES u. HAGEN 1997).
Persistiert neben einer Anti-Inflammation die inflammatorische Reaktion, so liegt das sogenannte „Mixed Antagonist Response Syndrome“ (MARS) vor (BONE 1996b,1996d;
DAVIES u. HAGEN 1997). Sowohl CARS als auch MARS können in einem MODS resultieren.
All diese möglichen klinischen Zustände (SIRS, CARS, MARS, MODS) können unter dem Begriff CHAOS (Cardiovascular shock, Homeostasis, Apoptosis, Organ dysfunction und immune Suppression) zusammengefasst werden.
Die Gefahr der an SIRS und MODS erkrankten Patienten liegt darin nicht zwangsläufig an ihrer kontrollierten Infektion, sondern an ihrer eigenen dysregulierten Entzündungsantwort zu sterben (VAN GRIENSVEN 1999a). Bei gleicher Verletzungsschwere entwickeln nicht alle Patienten ein MODS. Daraus lässt sich schließen, dass neben dem Initialtrauma weitere verschiedene Faktoren existieren, die für die Entstehung dieses Syndroms verantwortlich sind (BERNARD 1990; ANDERSON u. SPRINGER 1987).
An dieser Stelle sei der Zusammenhang zwischen sekundären pulmonalen Veränderungen und solchen Frakturen, bei denen Gefäßverletzungen Ischämien hervorrufen können, zu nennen. Diese Beobachtung kann besonders oft bei partiellen oder kompletten Ischämien nach offenen Frakturen gemacht werden, da sie ein erhöhtes Risiko für posttraumatische Komplikationen darstellen (SÜDKAMP et al. 1989; AUFM KOLK u. LETSCH 1996). Die entstandene Ischämie führt erst bei einer Reperfusion durch bestimmte Mediatoren wie Proteasen, Sauerstoffradikale und aktivierte Granulozyten zu sekundären, distalen Organschäden (WELBOURN et al.1991a). Dabei ist das pathologische Muster in allen Organen identisch (BURCHARDI 1987; BERNARD et al. 1994)
Eine Ischämie mit anschließender Reperfusion führt zu sekundärer Organschädigung unabhängig von der Lokalisation des ischämischen Gebietes. Demnach wurden pulmonale
Schäden nach Ischämie/Reperfusion an den Extremitäten (BELKIN et al. 1989; WELBOURN et al. 1991b; GOLDMAN et al. 1992; SEEKAMP et al. 1993b, 1993c,1994; SEIBERT u.
TAYLOR. 1993), der Leber (DUBAYO u. CARLSON 1988) und genereller Ischämie beim hypovolämischen Schock beschrieben. Wichtig hierbei ist, dass diese Schäden erst im Falle einer Reperfusion des ischämischen Gebietes auftreten.
Verantwortlich für das Ischämie/Reperfusions-Syndrom sind in erster Linie neutrophile Granulozyten, Zytokine und reaktive Sauerstoffradikale (KLAUSNER et al. 1988a; BELKIN et al. 1989; INAUEN et al. 1990; WELBOURN et al. 1990, 1991b, 1991c; ZIMMERMANN et al. 1990; FLAHERTY 1991; GOLDMAN et al. 1992; GRECH et al. 1994; KAZUI et al.
1994; SEEKAMP u. WARD 1993a; SEIBERT et al. 1993), welche zum Teil von neutrophilen Granulozyten gebildet werden oder Produkte chemischer Reaktionen sind, die in dem reperfundiertem Gebiet ablaufen (KORTHUIS et al. 1988; PARKS u. GRANGER 1986). Das Prinzip freier Radikale ist, durch Interaktionen mit Desoxyribonukleinsäuren DNA- Strangbrüche hervorzurufen, die zu einer irreparablen Schädigung der Zelle führen (BIELSKI u. SHIUE 1979; BURGER et al. 1980).
Desweiteren führen Reaktionen zwischen Sauerstoffradikalen und ungesättigten Fettsäuren durch Lipidperoxidationen zu Zellmembranschädigungen, die letztendlich den Zelluntergang zur Folge haben (YOUNES et al. 1987).
Das MODS wird über die kumulative Sequenz von Einzelorgan-Schädigungen (SOF) definiert, auftretend in interindividueller Ausprägung und Reihenfolge nach einem Trauma.
Ein standardisierter Ablauf des MODS lässt sich nicht beschreiben (BAUE 1975; BORDER 1976; FRY et al. 1980; CERRA et al.; MCMENAMY et al. 1981; GORIS et al. 1985;
CRUMP et al. 1988; DEITCH 1993). Dennoch existieren signifikante Muster im Ablauf des MODS, über die mehrheitlich Einigkeit herrscht. So ist die Lunge nicht nur das erste Organ, das nach Polytrauma eine Funktionsstörung aufweist, sondern auch das Organ, bei dessen Funktionsstörung unter Polytrauma die höchste Mortalität beschrieben wird (REGEL et al.
1991,1996). FAIST et al. (1983) zeigten sogar, dass ein MODS nicht ohne respiratorisches Versagen möglich sei.
Für das Vorherrschen einer Lungen-Dysfunktion bei Polytrauma gibt es folgende Erklärungsansätze:
• Mitbeteiligung der Lunge durch direktes Trauma;
• Theorie des „first filter“: Die Lunge erhält über den Blutkreislauf Zelltrümmer, Toxine, aktivierte Blutzellen und Zytokine mit nachfolgender Permeabilitätsschädigung der kapillären Membranen und Entwicklung eines interstitiellen Lungenödems.
Das kardiovaskuläre System zeigt nach REGEL et al. (1996) bei Versagen eine Mortalität von 62,5%, ist aber in seiner Häufigkeit deutlich unter dem Lungen- und Leberversagen angesiedelt. Das Leberversagen ist an dritter Stelle dieser Reihe und geht mit einer Mortalität von 53,9% einher. Gleich nach der Lunge ist es aber mit 66,7% das zweithäufigste versagende Organsystem.
Als Risikofaktoren, ein MODS nach Polytrauma zu entwickeln, gelten (REGEL 1996):
• Alter: Patienten, die nach Trauma ein MODS entwickeln, sind geringfügig älter als diejenigen, die keines entwickelten;
• Verletzungstyp: Es zeigt sich eine höhere MODS-Wahrscheinlichkeit bei einem Thorax- gegenüber einem abdominellen Trauma;
• Schwere der Verletzung: Patienten mit einem MODS wurden mit einem „Injury Severety Score“ (ISS) von 41,7 bemessen und Patienten ohne MODS mit einem ISS von 32,7 (REGEL 1996);
• Prolongierter Schock.
2.2 Rolle der neutrophilen Granulozyten bei der Pathogenese des SIRS und MODS
Neutrophile Granulozyten werden zu der myeloiden Reihe gezählt. Die Entwicklung beginnt im Knochenmark, worauf eine etwa 14 tägige Differenzierung eines Myeloblasten bis hin zum reifen PMN mit einem lobuliertem Nukleus folgt. Nach ihrer Reifung im Knochenmark treten diese vorübergehend in den Blutkreislauf ein, wo sie eine Halbwertszeit von etwa sechs Stunden aufweisen. Besteht jedoch der Bedarf einer unspezifischen Immunreaktion im
Gewebe, so treten die PMN mittels Diapedese ins Gewebe ein, wo sie etwa 1 bis 2 Tage funktionsfähig bleiben (BAINTON 1971).
Ein neutrophiler Granulozyt lässt sich charakterisieren durch seinen lobulierten Nukleus und die Sekretion seiner Granulae, wobei man primäre und sekundäre unterscheiden kann.
Die primären und Peroxidase-positiven Granulae beinhalten unter anderem Myeloperoxidase, Elastase, Lysozym und β-Glycerophosphatase, wohingegen die sekundären und Peroxidase- negativen Granulae Laktoferrin, Prokollagenase, alkalische Phosphatase und Lysozym beinhalten (BAINTON u. FARQUAR 1966,1971; SCOTT u. HORN 1970). (Diese Produkte der Granulae sind für die entstehenden Probleme bei der Ischämie/Reperfusion verantwortlich!). Die sezernierende Eigenschaft der Granulozyten befähigt sie zur Phagozytose und macht sie zu einer der wichtigsten Zellen des unspezifischen Immunsystems (GRISWORLD u. MAIER 1988).
Mittels Chemotaxis werden sie auf die mikrobiellen Organismen aufmerksam gemacht.
Die PMN adhärieren an das Gefäßendothel und migrieren weiter über den chemotaktischen Gradienten in Richtung des Focus, wo die mikrobiellen Organismen phagozytiert und lysiert werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Rolling, Attachment und Diapedese, er ist von unterschiedlichen Adhäsionsmolekülen abhängig.
Durch die Produkte der Granulae der PMN entsteht der Gewebeschaden nach Ischämie/Reperfusion, so dass den neutrophilen Granulozyten hierbei eine Schlüsselposition zugesprochen werden kann (KORTHUIS et al. 1988; VEDDER et al. 1989; FUJISHIMA u.
AIKAWA 1995).
Dass eine Neutropenie signifikant den Ischämie/Reperfusionsschaden vorbeugen kann, konnte anhand unterschiedlicher Tiermodelle gezeigt werden (ROMSON et al.1983; HERNANDEZ et al. 1987; CARDEN et al. 1990).
Neben den neutrophilen Granulozyten gibt es noch weitere Mediatoren, die am Ischämie/Reperfusionprozess beteiligt sind. Hierzu zählt zum Beispiel das Thromboxan, welches nachweislich bei einem Gewebeschaden erhöht ist (KLAUSNER et al. 1989). Die Bedeutung dieses Mediators scheint eher gering zu sein, da die Inhibition dieser Moleküle mit Indomethacin keine Verringerung der Neutrophilenkonzentration im pulmonalen Gewebe bewirkt (PUNCH et al. 1991).
Ebenfalls erhöht im Ischämie/Reperfusionsgeschehen ist das Leukotrien B4 (KLAUSNER et al. 1988a). Zum einen bewirkt es direkt die Freisetzung von Wasserstoffperoxidradikalen aus den PMN (GOLDMAN et al. 1990), zum anderen eine chemotaktische Ausrichtung dieser Zellen (PALMBLAD et al. 1981), wodurch ihre zentrale Rolle in diesem Prozess erneut verdeutlicht wird.
2.2.1 Chemotaxis der neutrophilen Granulozyten
Chemotaxis ist ein induktiver chemischer Reiz, der in Abhängigkeit eines Konzentrationsgradienten der reizauslösenden Substanz die Wanderungsrichtung der phagozytierenden Zellen bestimmt. Hierbei muss es sich nicht obligat um einen mikrobiellen Organismus handeln, denn auch das Gewebe kann z.B. nach Ischämie in der Reperfusionsphase direkt Chemotaxine bilden. Diese Substanz befindet sich auf den Oberflächenrezeptoren der PMN und veranlasst diese zu einer amöboiden Bewegung in Richtung des Konzentrationsgradienten (WARD u. MULLIGAN 1991a; BILLING 1993;
BAUER u. MARZI 1994). Neben den Mikroorganismen kommen als Produzenten der Chemotaxine die Endothelzellen und die Gewebsmakrophagen in Betracht. Zu den potentesten Chemotaxinen gehören (DEMLING 1985; WEIGELT et al. 1988; WARREN et al. 1989; KINDT et al. 1991): IL-1 und IL-8, TNF-
Komplementfaktoren C3a und C5a, Leukotriene (z.B. LTB4), Fragment D der Fibrinolyse, PAF.
Eine Aktivierung der PMN findet oftmals durch dieselben Substanzen statt. Bei der Aktivierung kommt es zu einer Adhäsion an das Kapillarendothel, einer vermehrten Produktion und Freisetzung von Mediatoren und Zellspreading (sternförmiges Ausbreiten der Endothelzelle) mit verminderter Verformbarkeit (HOOVER et al. 1987; NOGARE 1989;
BAUER et al. 1994).
Das Zellspreading verursacht eine erhöhte Endothelpermeabilität, wodurch schädigende Mediatoren einschließlich Zellen die Endothelbarriere einfacher passieren können. Auch inflammatorische Mediatoren können eine Erhöhung der Endothelpermeabilität herbeiführen (MARUO et al. 1992; VAN GRIENSVEN et al. 1999b).
Während einer Ischämie/Reperfusion können verschiedene Mediatoren aus dem Blut zur Aktivierung der PMN sorgen: Komplementfaktoren, Immunkomplexe, Gerinnungsfaktoren, Faktoren des Kallikrein-Kinin-Systems oder Endotoxin (MALIK 1985; WEIGELT 1988;
WESTABY 1988; WARREN et al. 1989, 1991; CERASOLI et al. 1990; JONAS et al. 1990;
NEUHOF 1991b). Folgende Aktivatoren werden vom Organ selbst freigesetzt: TNF-α, PAF, GM-CSF, Prostaglandine, Leukotriene und Fragmente des geschädigten Gewebes (MALIK 1985; WEIGELT 1988; WESTABY 1988; WARREN et al. 1989; CERASOLI et al. 1990;
JONAS et al. 1990; NEUHOF 1991b).
2.2.2 Granulozytär-endotheliale Interaktion
Lokalisationsbedingt ist das Endothel in der Lage, auf entzündliche und immunologische Prozesse als Mediator und Modulator zu reagieren.
Mittels zahlreicher endogen produzierter vasoaktiver Faktoren ist das Endothel wichtig bei der Autoregulation von Organen und ist in der Lage, auf metabolische Einflüsse des Gewebes im Bereich der Mikrozirkulation zu reagieren
Die Prozesse Zelladhärenz-, aktivierung und –migration bedienen sich eines Zusammenspiels zwischen der Expression von Adhäsionsmolekülen der Endothelzellen, der Leukozytenaktivierung und der lokalen Zytokinaktivität.
Der entscheidende Schritt zur Migration der neutrophilen Granulozyten an den Ort der Inflammation ist die Adhäsion dieser Zellen an das kapilläre Endothel (FURIE et al.
1987,1989; HARLAN 1987). Der Weg der PMN an und durch das Endothel wird unterteilt in drei Schritte, die jeweils durch verschiedene Adhäsionsmolekülgruppen gesteuert werden:
Man kann differenzieren zwischen den Selektinen, den Integrinen und den Immunglobulinen.
Exprimiert werden sie sowohl von den neutrophilen Granulozyten als auch von den Endothelzellen auf der Zelloberfläche (KUROSE et al. 1994). Daraus kann es zu einer hochaffinen spezifischen Ligand-Rezeptor-Bindung kommen und einer selektiven Akkumulation neutrophiler Granulozyten in dem inflammatorischen bzw. reperfundierten Gebiet.
Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Adhäsionsmoleküle verläuft der Migrationsprozess in drei unterschiedlichen Stadien: Rolling, Attachment und Diapedese.
Von Bedeutung ist auch das von den neutrophilen Granulozyten exprimierte L-Selektin, welches bei der initialen Adhäsion zwischen dem Gefäßendothel und den PMN eine große Rolle spielt (SPERTINI et al. 1991b; RICHTER u. ZETTERBERG 1994; WADDEL et al.
1994, 1995; SIMON et al. 1995).
So sind für das sogenannte „Tethering“ und „Rolling“ der PMN an den Endothelzellen die Selektine verantwortlich zu machen (BARGATZE et al. 1994). Hierbei wird die zunächst rein physikalische transiente Adhäsion der PMN an das Gefäßendothel durch eine herabgesetzte Flussgeschwindigkeit und eine konsekutiv erhöhte Scherkraft erreicht. Dieses „Rolling“ der Neutrophilen auf dem Gefäßendothel wird zum Teil durch das Neutrophilen-Adhäsions- Molekül L-Selektin und das endotheliale P- und E-Selektin verstärkt und gesteuert (ANDERSON u. SPRINGER1987; SPRINGER 1990; BUTCHER 1991). Bei Patienten, die an einem SIRS erkrankt sind, ist die Expression von L-Selektin einer Downregulation durch TNF-α unterworfen (AHMED u. CHRISTOU 1996). In einem Schweinemodell konnte gezeigt werden, dass durch einen monoklonalen Antikörper gegen E- und L-Selektin (EL246) die Konzentration der Neutrophilen und somit ein Gewebeschaden deutlich vermindert werden konnte (RIDINGS et al. 1995; SEEKAMP et al. 1997; VAN GRIENSVEN 1999a).
Als nächstes Stadium im Migrationsprozess folgt das „Attachment“. Das bedeutet, dass die neutrophilen Granulozyten auf den Endothelzellen mittels eines stabilen Zell-Zellkontaktes abgestoppt werden, der durch Integrine ausgelöst wird. Integrine bestehen aus einer - - Untereinheit. Letztere wird noch in β1, β2 und β3 unterteilt, wobei für die PMN-Bindung die β2-Untereinheit die wichtigste ist.
Bei der „Diapedese“ (Transmigration), dem letzten Stadium der Migration, spielen die Immunglobuline eine wichtige Rolle. Das bekannteste Molekül davon ist das ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule-1) (SPRINGER 1990), es wird überwiegend von Endothelzellen exprimiert.
ICAM-1 konnte von SMITH et al. (1988, 1989) als endothelialer Ligand für die β2-Integrine identifiziert werden.
Bei Patienten, die an den Folgen einer Sepsis verstarben, wurde sowohl eine erhöhte Expression von ICAM am Gefäßendothel festgestellt, als auch eine vermehrte Expression von
2-Integrin auf den neutrophilen Granulozyten. Traumapatienten hingegen, die eine Sepsis überlebten, zeigten basale ICAM-Expressionswerte am Lungengefäßendothel (TSOKOS u.
FEHLHAUER 2001).
2.2.2.1 P-E- und L-Selektine
Das endotheliale Adhäsionsmolekül E-Selektin wird überwiegend von Endothelzellen exprimiert, ausschließlich nach Aktivierung der Zelle. Jede Expression entspricht einer Neusynthese, so dass ein Maximum der Expression erst nach etwa 6-8 Stunden erreicht ist (BEVILAQUA et al. 1987,1989).
Das P-Selektin wurde erstmals auf Thrombozyten entdeckt. Für dessen Expression ist keine De-novo-Synthese erforderlich, da dieses Selektin in intrazellulären Granula gespeichert wird (LARSEN et al. 1990). Exprimiert wird es ebenfalls nur durch Aktivierung der Zelle. Das P- Selektin befindet sich überwiegend auf Endothelzellen, aber auch auf Thrombozyten. Die Expression verläuft innerhalb weniger Minuten, da hierbei lediglich das Selektin aus den Granulae an die Zelloberfläche freigesetzt wird (PATEL 1991).
Das dritte Selektin ist das L-Selektin. Es kommt ausschließlich auf hämatopoetischen Zellen vor (GALLATIN et al. 1983; JUTILA et al. 1989; TEDDER et al. 1990). Als Lokalisation dienen bei den neutrophilen Granulozyten die Mikrovilli, was beim frühen Kontakt des L- Selektins mit den endothelialen Liganden von Vorteil sein kann (TEDDER et al. 1995b).
L-Selektin gehört zur Familie der Selektine, die von evolutionär konservierten Genen kodiert werden und verwandtschaftliche Strukturen aufweisen (TEDDER et al 1989; JOHNSTON et al. 1990; ORD et al. 1990; WATSON et al. 1990; COLLINS et al. 1991).
Strukturell gliedert es sich in vier extrazelluläre Domänen: aminoterminale kalziumabhängige Lektindomäne, epidermale Wachstumsfaktor-ähnliche Domäne sowie zwei short consensus repeat Einheiten. Diese sind homolog mit Domänen komplementbindender Proteine. Die Deletion jeder einzelnen Domäne schränkt die Bindungskapazität der PMN an Endothelzellen ein, was die Domänen bei der Zelladhäsion so wichtig macht (KANSAS et al. 1994;
TEDDER et al. 1995b).
Von dem L-Selektin der PMN können unterschiedliche Liganden benutzt werden. Vermutlich kommen neben P- und E-Selektin auf den Endothelzellen ebenso Kohlenhydrate wie das
sialysierte Lewisx -Antigen, CD34, fucosylatiertes Oligosaccharid und ein sulfatiertes 50 kD Glykoprotein als mögliche Liganden in Betracht (PHILLIPPS et al. 1990; HELFET et al.
1990; PICKER et al. 1991; LASKY et al. 1992; BAUMHUETER et al. 1993). Diese Kohlenhydrate werden in den verschiedenen Geweben differenziert exprimiert, so dass die Folge unterschiedliche Affinitäten für das L-Selektin und auch für die neutrophilen Ganulozyten sind.
Das L-Selektin übernimmt zwei Funktionen: Zum einen die Interaktion zwischen PMN und Endothel (SPERTINI et al. 1991b), zum anderen eine Signalfunktion in die Neutrophilen hinein (RICHTER u. ZETTERBERG 1994; WADDEL et al. 1994, 1995; SIMON et al.
1995).
Zu den bereits erwähnten vier Domänen des L-Selektins zählen noch zwei weitere: eine transmembranale und eine zytoplasmatische Domäne. Letztere verfügt über eine Tyrosinkinase-Aktivität, durch die die Signaltransduktoren Ras, Mitogen-activated-Protein- Kinase und Jun N-Terminal-Kinase aktiviert werden können (WADDEL et al. 1995;
BRENNER et al. 1996, 1997).
Nach Aktivierung der PMN erfolgt das sogenannte „Shedding“ des L-Selektins. Es kommt zu einer Metalloproteinase vermittelten proteolytischen Spaltung des extrazellulären Anteils des L-Selektins, was man als Shedding bezeichnet (KISHIMOTO et al. 1989, 1990; Griffin et al.
1990; JUNG u. DAILEY 1990; JUTILA et al. 1990; TEDDER et al. 1990; SPERTINI et al.
1991a). Hierbei kann es bei den neutrophilen Granulozyten zur Abspaltung eines Fragmentes mit einem Molekulargewicht von 80 bis 105 kD kommen, bei Lymphozyten von 62 kD (KISHIMOTO 1989; JUNG u. DAILEY 1990; SPERTINI et al. 1991a; SCHLEIFENBAUM et al. 1992; MAEKAWA et al. 1998). Diese Fragmente können als lösliche L-Selektine quantitativ im Serum bestimmt werden. Das Aktivitätsniveau der neutrophilen Granulozyten korreliert mit dem löslichen L-Selektin.
Der Spiegel an löslichem L-Selektin ist sechs Stunden nach dem initialen Trauma am höchsten (MAEKAWA et al. 1998; VAN GRIENSVEN et al. 1999b). Dieses Shedding korreliert mit einer verminderten Exsudation von PMN bei an SIRS erkrankten Patienten (MCGILL et al. 1996). Das PMN-ständige L-Selektin ist bei am septischen Schock Versterbenden signifikant erniedrigt (THIEL et al. 1997). Eine Blockade des L-Selektins mittels eines monoklonalen Antikörpers wirkt schützend gegen einen
Ischämie/Reperfusionsschaden nach hämorrhagischem Schock (RAMAMOORTHY et al.
1996) und auch in der Leber (PALMA-VARGAS et al. 1997).Vermutlich gelangen die PMN nicht an den Ort der Inflammation, was in einem Versuch gezeigt wurde, in dem L-Selektin defiziente Mäuse eine auf 56 bis 62 % verringerte PMN Migration aufwiesen (TEDDER et al.
1995a).
2.3 Rolle von Zytokinen bei der Pathogenese des SIRS und MODS
Zytokine sind chemische Mediatoren, die bereits in nano- bis picomolaren Konzentrationen biologisch wirksam. Darüber hinaus dienen sie der Kommunikation der Zellen untereinander und der Kontrolle lokaler und systemischer Immun- und Entzündungsprozesse im Organismus. Zytokine haben sowohl ein pro- als auch ein antiinflammatorisches Wirkungsprofil.
Ausgeprägt proinflammatorische Effekte, z.B. nach traumatischen bzw. infektiösen Ereignissen, zeigen in zeitlicher Reihenfolge TNF-α, IL-1β und IL-6. Im weiteren Verlauf dieser Reaktion erfolgt durch negative Rückkopplungsmechanismen eine Umschaltung zugunsten der antiinflammatorischen Zytokine IL-10, IL-4 und IL-13 (DINARELLO 1996).
Daneben existiert noch eine Vielzahl weiterer Zytokine mit anderen Wirkungsweisen.
Produziert und freigesetzt werden Zytokine von multiplen immunkompetenten Zellen. Die Wirkung erfolgt über spezifische Membranrezeptoren, die praktisch auf allen immunologischen Zelltypen exprimiert werden. Viele Zytokine wirken sowohl stimulierend als auch inhibierend und untereinander sowohl synergistisch als auch antagonistisch. Eine Interaktion besteht vor allem lokal zwischen benachbarten Zellen (parakrin) und /oder auf die sie produzierende Zelle (autokrin), weil sie nur in geringen Konzentrationen freigesetzt werden bzw. nur eine geringe Halbwertszeit aufweisen.
Bei einer begrenzten Immunreaktion lässt sich bereits nach wenigen Tagen am Plasmazytokinspiegel der Übergang von einer inflammatorischen Primärphase in eine kompensatorische Sekundärphase beobachten. Ist die Immunantwort gestört, kann dieser Regelmechanismus aus dem Gleichgewicht geraten und zur Manifestation folgenschwerer Syndrome führen. Aus einem Überschießen der proinflammatorischen Immunreaktion resultiert ein SIRS, was in einem MODS enden kann, wobei eine ausgeprägte Hyporeaktivität
des Immunsystems (CARS) die sogenannte „Immunparalyse“ bedeutet. Besteht hingegen eine persistierende proinflammatorische Aktivität trotz aktiver antiinflammatorischer Immunantwort, so liegt ein MARS vor (MILLS et al. 1989; SYRBE et al. 1994; RANDOW et al. 1995; BONE 1996b, 1996c, 1996d, KREMER et al. 1996; DAVIES u. HAGEN 1997;
SEEKAMP et al. 1998).
Im Nachfolgenden wird ausschließlich auf die Zytokine eingegangen, die in dieser Arbeit untersucht wurden.
2.3.1 Tumor Nekrose Faktor–α (TNF-α)
Derzeit werden TNF-α und TNF-β voneinander unterschieden. In ihren Eigenschaften sind sie nahezu identisch, jedoch ist TNF-α überwiegend an der inflammatorischen Reaktion beteiligt (REMICK et al. 1987) (Abb. 2.3.1). TNF-α wird hauptsächlich von Monozyten, Makrophagen und T-Lymphozyten produziert, wohingegen TNF-β nur von Lymphozyten freigesetzt wird (WARREN et al. 1989; CERASOLI et al. 1990; MUNRO et al. 1991; WARD 1991b, ZHENG et al. 1991; BELLOMO 1992; MULLIGAN et al. 1992).
TNF kann aktiviert werden durch Endotoxin, Pilzantigene, Viren oder durch den Complementfaktor C5a. Herausragend ist die Fähigkeit des TNF zur Zytolyse und Zytostase, welche in Gegenwart von Interferon noch verstärkt werden kann.
Die Halbwertszeit von TNF-α beträgt etwa 14 Minuten. Zwei verschiedene membrangebundene Rezeptoren, TNF-RI und TNF-RII, konnten auf nahezu allen Zelltypen, außer Erythrozyten, identifiziert werden. Dabei führen geringe Mengen von TNF-α zu einer adäquaten Immunantwort.
In den Endothelzellen löst TNF-α verschiedene Mechanismen aus, die bei der Entwicklung eines MODS eine wichtige Rolle spielen. Es induziert die Freisetzung von IL-1, IL-6 und IL- 8 aus Endothelzellen (LOPPNOW u. LIBBY 1989; NAWROTH et al. 1989) und in Kombination mit IL-1 wird die Endothelpermeabilität erhöht (BRETT et al. 1989; ROYALL et al. 1989; MARCUS et al. 1996). Des Weiteren regt TNF-α die Endothelzellen zur Expression zellulärer Adhäsionsmoleküle, wie ICAM-1 oder ECLAM-1 (E-Selektin) an
(WONG u. DOROVINI-ZIS 1992; MULLIGAN et al. 1993). So werden die von den neutrophilen Granulozyten verursachten Gewebeschäden zusätzlich noch potentiert (VARANI u. WARD 1994; CHEN u. CHRISTOU 1998). Zuletzt sei noch erwähnt, dass durch TNF-α das Gerinnungssystem des Gefäßendothels aktiviert wird (NAWROTH u.
STERN 1986; SAWDEY u. LOSKUTOFF 1991a, 1991b).
BEUTLER et al. beweisen im Jahre 1985 die Bedeutung von TNF-α im septischen Schock (BEUTLER et al. 1985a, 1985b, 1987). Die Blockierung mit einem Antikörper gegen TNF-α bewirkt eine Letalitätsverminderung bei endotoxingeschädigten Mäusen (BEUTLER u.
CERAMI 1987). Auch kann ebenfalls eine Erhöhung des TNF-α-Plasmaspiegels bei Menschen im septischen Schock nachgewiesen werden (DAMAS et al. 1989; DEBETS et al.
1989; CALANDRA et al. 1990). Somit besitzt das TNF-α eine prognostische Relevanz, denn mit hohen TNF-Werten sinkt die Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten (CALANDRA et al. 1990).
Zytokine,
Adhäsionsmoleküle, Koagulationsfaktoren,
TNF, NO-Synthese
IL-1,
IL-6 Antikörper
Endothelzellen LPS
Monozyten B-Lymphozyten
Monozyten/Makrophagen
TNF-
T-Lymphozyten IL-2, IFN-
Fibroblasten
Gehirn Fieber
Fettzellen Proliferation
Kachexie
Abbildung 2.3.1: Biologische Wirkungen des TNF- 0)
IL= Interleukin; IFN= Interferon; TNF= Tumor Nekrose Faktor; LPS= Lipopolysaccharid;
NO= Stickstoffmonoxid
In den letzten Jahren wurde TNF-α auch im Hinblick auf das SIRS und MODS untersucht.
Hier korrelierten ein ständig erhöhter Plasmaspiegel von TNF-α bei Klinikaufenthalt mit einer ungünstigen Prognose (CASEY et al. 1993; THIJS u. HACK 1995a). An ARDS Verstorbenen konnten zudem hohe Konzentrationen von TNF-α im Plasma sowie der bronchoalveolären Lavage (BAL) nachgewiesen werden (MEDURI et al. 1995a, 1995b).
Allerdings ist diese Aussage prognostisch nicht verlässlich (MEDURI et al. 1995).
Die Sekretion von TNF-α kann ebenfalls auch eine Ischämie bewirken (MEDURI et al.
1995a). So resultiert aus einer Ischämie der hinteren Extremitäten (WELBOURN et al.
1991a), des Darmes (DEITCH et al. 1994) oder der Leber (COLLETTI et al. 1990;
WANNER et al. 1996) eine erhöhte TNF-α Plasmakonzentration.
2.3.2 Interleukin-6 (IL-6)
Interleukin-6 ist ein multifunktionales Zytokin, das sowohl die Immunantwort als auch die Akutphasen-Reaktion und die Hämatopoese reguliert (KISHIMOTO et al. 1992; AKIRA et al. 1993; HIRANO 1994). Es handelt sich hierbei um ein Polypeptid mit einer Länge von 212 Aminosäuren.
1986 gelang es HIRANO et al. die genetische Sequenz, die dieses Protein kodiert, zu entschlüsseln. Nach Abspaltung einer aus 28 Aminosäuren bestehenden hydrophoben Signalsequenz, entsteht die bioaktive Form des IL-6 mit einer Länge von 184 Aminosäuren.
Das Molekulargewicht von IL-6 kann zwischen 21,5 und 28 kDa liegen aufgrund unterschiedlicher Glykosylierungen und Phosphosylierungen an der Aminosäureposition 73 und 172.
Eine Vielzahl von Zellen ist zur Freisetzung von IL-6 befähigt, wie z.B. T- und B- Lymphozyten, Monozyten/Makrophagen, Fibroblasten, Hepatozyten, Astrozyten, Endothelzellen, Mesangiumzellen, Osteoblasten, Sertolizellen sowie Karzinome, Sarkome, Myelome und Melanome.
Als Stimuli für die Produktion von IL-6 fungieren Mitogene, Antigene, Lipopolysaccharide, Zytokine (IL-1 und TNF) und Viren (AARDEN et al. 1985; BAUER et al. 1988; NAVARO et al. 1989; WAAGE et al. 1990). Aber auch durch Ischämie, Hämorrhagie und das Ischämie/Reperfusionsmodell der hinteren Extremitäten kann die Bildung von IL-6 induziert werden. (O’NEILL et al. 1994 ; YASSIN et al.1996; WANG et al. 1997). Eine Inhibition der IL-6 Expression erfolgt durch IL-4, IL10 und IL-13.
Bei unterschiedlichen pathologischen Prozessen wie Trauma, Sepsis, bakteriellen und viralen Infektionen, Autoimmunerkrankungen und Malignomen werden erhöhte IL-6-Werte im Serum gemessen (VAN SNICK 1990; KISHIMOTO et al. 1990; AKIRA et al. 1993;
HIRANO 1994).
Unmittelbar nach einem traumatischen Ereignis kann anhand der gemessenen IL-6-Werte mit Hilfe des sogenannten Injury Severity Sore (ISS) die Schwere eines Traumas erfasst werden.
Dieses Scoresystem teilt die Patienten in unterschiedliche Risikogruppen ein, um so eine optimale Versorgung zu sichern (PAPE et al. 1999b; GEBHARD et al. 2000).
In immer mehr Krankenhäusern gehört die Bestimmung des IL-6-Spiegels bei an SIRS, SEPSIS und MODS erkrankten Traumapatienten mittlerweile schon zur Routine und dient
dabei als prognostischer Marker. Eine anfangs hohe Plasmakonzentration ab dem Tag der stationären Aufnahme bedeutet eine schlechte Prognose (HACK et al. 1989; WAAGE et al.
1989; THIJS u. HACK 1995a; PAPE et al. 1999a). Signifikant ist auch, dass Überlebende des SIRS niedrigere IL-6 Plasmaspiegel aufweisen, als die daran verstorbenen Patienten (TERREGINO et al. 1997). Des Weiteren entwickeln Kinder mit einer Sepsis und hohen IL- 6-Werten häufiger ein MODS als Kinder ohne Steigerung der IL-6-Konzentration (DOUGHTY et al. 1996).
Die Endothelpermeabilität kann in-vitro mittels IL-6 dosis- und zeitabhängig erhöht werden.
Unter Zugabe eines spezifischen Antikörpers gegen IL-6 kann diese Reaktion wieder rückgängig gemacht werden (ROYALL et al. 1989; MARUO et al. 1992; MARCUS et al.
1996; VAN GRIENSVEN 1999a).
2.3.3 Interleukin-10 (IL-10)
Aufgrund seiner Wirkung als „cytokine synthesis inhibitory factor“ ist IL-10 1989 entdeckt worden (FIORENTINO et al. 1989) und stellt eines der antiinflammatorischen Zytokine dar.
Die Expression von IL-10 erfolgt u.a. von aktivierten Th2-Zellen, Monozyten/Makrophagen, B-Lymphozyten, Keratinozyten, fetalen Thymozyten und Gliazellen (MOORE et al. 1993;
MOSMANN 1994). TNF- -10-Sekretion an (VAN DER POLL et al.
1994).
Il-10 ist ein Polypeptid mit einer Länge von 178 Aminosäuren; auch die genetische Sequenz konnte entschlüsselt werden. Dabei konnte festgestellt werden, dass die humanen und murinen Aminosäuresequenzen von IL-10 zu 73 % homolog sind. Das bioaktive Protein, bestehend aus 160 Aminosäuren, entsteht erst nach Abspaltung einer hydrophoben Precursorsignalsequenz (TAKEBE et al. 1988). Erhöhte IL-10-Plasmakonzentrationen können besonders nach Traumen bzw. operativen Eingriffen gemessen werden.
Dieses Zytokin ist ein Immunmediator, der eine wichtige Funktion bei der Regulation inflammatorischer Prozesse spielt.
Somit ist es IL-10 möglich, die Produktion von IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, TNF, GM-CSF und IFN- 1-Zellen, NK-Zellen und Monozyten/Makrophagen zu inhibieren.
IL-10 hemmt besonders stark IFN-γ. FIORENTINO et al. (1991) und ENK et al. (1993) haben herausgefunden, dass die Wirkung von IL-10 auf die Zytokinsynthese durch Th1-Zellen vermutlich nicht direkt geschieht, sondern indirekt durch eine Hemmung der Makrophagenaktivität (Antigenpräsentation und Sekretion proinflammatorischer Zytokine).
Ferner ist IL-10 in der Lage, die zytotoxische Aktivität von Makrophagen zu vermindern und weiterhin die Proliferation und Differenzierung von B- und T-Lymphozyten und Mastzellen zu induzieren (FIORENTINO et al. 1989; MOORE et al. 1993; MOSMAN 1994).
Auch das antiinflammatorische Zytokin IL-10 hat eine Bedeutung in der Pathogenese des MOV (DINARELLO 1996). Die Serumwerte von TNF- -1 und IL-6 können in einem Modell mit Caecumligatur und –punktion (CLP) durch Injektion von IL-10 gesenkt werden (RONGIONE et al. 1997). Ebenso kann hier die Letalität durch Injektion von IL-10, 6 Stunden nach Induktion der Sepsis, signifikant erniedrigt werden (MURATA et al. 1994).
Bei Patienten nach schwerem Trauma, besonders bei solchen, die später eine Sepsis entwickelten, kann ein erhöhter IL-10-Plasmaspiegel festgestellt werden (SHERRY et al.
1996).
Dies kann durch andere Autoren bestätigt werden (NEIDHARDT et al. 1997).
2.3.4 Interleukin-12p70
IL-12 ist ein heteromeres Zytokin mit einem Molekulargewicht von 75 kDa. Es setzt sich zusammen aus 2 Untereinheiten, welche über Disulfid-Brücken miteinander verbunden sind.
Diese werden als p35-(Molekulargewicht von 35 kDa) und p40-(Molekulargewicht von 40 kDa) Untereinheit bezeichnet, eine Zerstörung dieser Verbindung hätte den Verlust der biologischen Aktivität zur Folge.
Es lassen sich 2 Isoformen dieses Zytokins unterscheiden, nämlich das bioaktive und proinflammatorische IL-12p70 und das regulierende, antagonisierende IL-12p40.
Die Freisetzung des IL-12 erfolgt hauptsächlich durch Monozyten, Makrophagen und neutrophile Granulozyten. IL-12p70 stimuliert die Th1-Zellen und die NK-Zellen und fördert somit eine IFN- -Sekretion, welche wiederum in einem positiven Feedback-Mechanismus die IL-12p70 Ausschüttung induziert (MATTNER et al. 1993; CASSATELA et al. 1995; LING et al. 1995; TRINCHIERI 1998). In einem Sepsismodell an Mäusen kann gezeigt werden,
dass eine Neutralisation des IL-12p70 zu einer Verringerung der Überlebensrate führt (MCMENAMY et al. 1981).
PICARD et al. (2001) finden heraus, dass Patienten, die an dem seltenen erblich bedingten IL- 12-Mangel leiden, anfälliger gegenüber mykobakteriellen Infektionen und Salmonellose sind.
Nach einer Ex-vivo-Stimulation von Monozyten aus Sepsispatienten durch LPS und IFN- zeigen beide IL-12–Isoformen unterschiedliche Verhaltensmuster. Die IL-12p70-Produktion ist gering im Gegensatz zu einer erhöhten Freisetzung des antagonisierenden IL-12p40.
Dadurch soll eine überschießende Inflammationsreaktion, die zu einem SIRS führen könnte, vermieden werden. Gleichzeitig steigt jedoch die Anfälligkeit der Patienten gegenüber Nosokomialinfektionen oder einem CARS (ETHUIN et al. 2003).
2.3.5 Interferon-γ (IFN-γ)
IFN- -Interferon, ist neben IFN- - -
Interferone) ein proinflammatorisches Zytokin.
Als Protein besitzt es eine Länge von 146 Aminosäuren und ein Molekulargewicht zwischen 20 und 25 kDa. Bei der Entschlüsselung der genetischen Sequenz konnte festgestellt werden, dass die humane und murine Aminosäuresequenz von IFN-
IFN- -als auch von CD8+-T-Zellen
synthetisiert. Eine Abhängigkeit des IFN- vom IL-2-Rezeptor konnte gezeigt werden, indem
eine Hemmung dieses Rezeptors eine verminderte IFN- -
Zellen sind in der Lage IFN- Ähnlich wie die Typ I-Interferone, hat IFN- eine antivirale und antiproliferative Wirkung. In erster Linie fungiert es jedoch als ein Aktivator mononukleärer Phagozyten und wird als der wichtigste Makrophagen-aktivierende
Faktor bezeichnet. Durch IFN- - und Klasse II-
Molekülen auf diversen Zellen erhöht und darüber hinaus die Differenzierung von B- und T- Zellen gefördert.
Ebenso aktiviert IFN- ät der NK-Zellen. Bei
vaskulären Endothelzellen stimuliert IFN- äsionsmolekülen für T- Zellen (KRAMER 1997a).
In einem Tiermodell kann gezeigt werden, dass mit Induktion eines hämorrhagischen Schocks die Mortalitätsrate nach IFN- -Gabe vermindert wird (LIVINGSTON u. MALANGONI 1988).
In einem weiteren Versuch kann die protektive Wirkung von IFN- über einer abdominellen Sepsis beobachtet werden, die die Überlebenschancen verbessern (ZANTL et al. 1998). ECHTENACHER et al. (2001a) untersuchen in einem Peritonitis-Modell die Wirkungen bei exogener IFN- -Applikation bzw. bei Fehlen eines IFN- -Rezeptors. Es stellt sich heraus, dass nach einer IFN- -Verabreichung zum Zeitpunkt der CLP sich die Überlebensrate verschlechtert. Auf der anderen Seite kann bei Fehlen des IFN- -Rezeptors keine Verschlechterung des Überlebens festgestellt werden.
2.3.6 Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1)
MCP-1 ist ein chemotaktisches Zytokin, zusammengesetzt aus 76 Aminosäuren und mit einem Molekulargewicht von 12,5 kDa. Es stimuliert die Bewegung und Chemotaxis von Leukozyten und spielt eine wichtige Rolle bei der Umverteilung von Entzündungszellen in Entzündungsherde. Somit gelangen zum Beispiel Monozyten mittels chemotaktischer Reize zum Entzündungsgebiet, um dort ihre Wirkung entfalten zu können. Die Expression des MCP-1 erfolgt nach Stimulation mit Endotoxin, TNF, IL-1 und IFN, unter anderem durch Lymphozyten (YOSHIMURA et al. 1989), Monozyten/Makrophagen, Gewebezellen wie Fibroblasten oder Endothelzellen und aktivierte T-Zellen (KRAMER 1997b).
Bereits aus dem Namen lässt sich die Wirkung des MCP-1 erschliessen. Diese chemotaktische Wirkung beschränkt sich jedoch auf Monozyten und nicht auf neutrophile Granulozyten. Jedoch werden basophile Granulozyten zur Histaminfreisetzung angeregt (ALAM et al. 1992). In der Pathogenese einer Entzündung nehmen diese Funktionen eine Schlüsselrolle ein. MCP-1 vermittelt das Einwandern inflammatorischer Zellen und trägt somit entscheidend zur Entstehung der Immunreaktion vom verzögerten Typ (Typ IV) bei (LEONARD u. YOSHIMURA 1990).
Wird gesunden Probanden in einer Versuchsreihe LPS appliziert, dann können bereits nach 3 Stunden höchste Plasmawerte an MCP-1 festgestellt werden. Nach fünf bis sechs Stunden kam es zu einem rapiden Abfall der MCP-1-Konzentration, so dass sie wieder Ausgangswerte
erreichten (SYLVESTER et al. 1993). Die wichtige Rolle des MCP-1 zu Entzündungsbeginn wird hierdurch aufgezeigt.
In einem anderen Versuchsansatz wird die MCP-1-Konzentrationen bei Sepsispatienten untersucht. Diese erscheinen erhöht bei der Mehrheit der Patienten. Zwischen verstorbenen und überlebenden Patienten zeigt sich kein Unterschied. Dabei hat das Erregerspektrum keinen Einfluss auf die MCP-1-Erhöhung, denn sowohl grampositive als auch gramnegative Bakterien sind für den MCP-1-Anstieg verantwortlich. Hierin lassen sich MCP-1 und MCP-2 voneinander unterscheiden, da MCP-2 nur in Anwesenheit von grampositiven Bakterien erhöht war (BOSSINK et al. 1995).
In der Literatur werden protektive Effekte des MCP-1 beschrieben. Zum Beispiel haben NAKANO et al. (1994) in einem Tierversuch herausgefunden, dass eine MCP-1-Gabe sechs Stunden vor Sepsisinduktion mittels Salmonella typhimurium oder Pseudomanas aeruginosa einen vollständigen Infektionsschutz bewirken kann.
2.4 T-Lymphozyten (T-Zellen)
2.4.1 Allgemeine Eigenschaften der T-Lymphozyten
Die T-Lymphozytenpopulation entsteht aus Vorläuferzellen, die vom Knochenmark in den Thymus einwandern, um dort auszureifen.
T-Lymphozyten sind Vertreter der spezifischen Immunität, die von der unspezifischen Immunität zu differenzieren ist. Angehörige Zellen der humoralen Immunität sind die B- Lymphozyten, wohingegen die T-Lymphozyten zur zellulären spezifischen Immunität zählen.
Funktionell unterschiedliche Populationen sind in der Lage, verschiedene T-Zell- Oberflächenmoleküle zu sezernieren, die sogenannten CD-Proteine (CD = „Cluster of Differentiation“; Differenzierungsantigene auf Leukozyten, die durch eine Gruppe monoklonaler Antikörper definiert wurden). Diese fungieren als phänotypische Marker. Somit ist es möglich, mittels monoklonaler Antikörper, welche gegen diese Oberflächenproteine gerichtet sind, T-Zellsubpopulationen zu identifizieren und zu isolieren.
Die T-Helfer-Lymphozyten (TH-Zellen) und die zytotoxischen T-Lymphozyten (TC-Zellen) sind die zwei Hauptsubpopulationen der reifen T-Lymphozyten des peripheren Blutes. Dabei
sind die TH-Zellen vor allem mit dem Phänotyp CD3+CD4+CD8- und die Tc-Zellen meist mit dem Phänotyp CD3+CD4-CD8+ verbunden. Ein Antigenpeptid kann nur als Komplex mit MHC (major histocompatibility complex)-Molekülen an der Zelloberfläche Antigen- präsentierender Zellen (APZ) von TH- und TC-Zellen erkannt werden. MHC-Klasse I- Moleküle finden sich auf allen kernhaltigen Körperzellen und auf Thrombozyten, die MHC- Klasse II-Moleküle kommen nur auf dendritischen Zellen, Monozyten/Makrophagen, Endothelzellen und B-Lymphozyten vor.
CD4- und CD8-Moleküle
Den Komplex aus Antigen und MHC-Molekül erkennen die T-Zellen über den sogenannten T-Zellrezeptor (TZR). Jedoch sind für die Bindung des TZR an den Komplex noch weitere Moleküle notwendig: Die Oberflächenmoleküle CD4 oder CD8, die als sogenannte Korezeptoren fungieren. Die Bindung des TZR an MHC-Klasse II-Moleküle steuert CD4 und CD8 die Bindung an MHC-Klasse II-Moleküle. Man bezeichnet dieses Phänomen auch als MHC-Klasse I-bzw. II-Restriktion der CD4+-bzw. CD8+-T-Zellen.
Der TZR ist für sich alleine nicht fähig, ins Innere der T-Zelle Aktivierungssignale zu vermitteln. Nach Bindung des Antigenpeptid/MHC-Komplexes an den TZR erfolgt die eigentliche Signalübertragung durch das CD3-Molekül (KRAMER 1997d).
T-Zellaktivierung
Die Aktivierung von T-Zellen hat grundsätzlich zwei Konsequenzen. Zum einen die Teilung und Vermehrung der T-Zelle, zum anderen ihre Reifung und Differenzierung in funktionell aktive Zellen, den sogenannten Effektor-T-Zellen. Hierbei unterscheidet man die TH-Zellen und die TC-Zellen.
T-Helfer-Lymphozyten, zytotoxische T-Zellen
Aufgrund unterschiedlicher Effektorfunktionen kann die CD4+-TH-Zellpopulation in zwei Subpopulationen gegliedert werden, nämlich den T-Helfer1 (TH1)- und T-Helfer2 (TH2)-
Zellen. Die meisten der Effektorfunktionen werden durch Zytokine vermittelt, deswegen ist die jeweilige Funktion von unterschiedlichen Zytokin-Produktionen abhängig (ABBAS et al.
1996). Für die TH1-Zellen ist eine IL-2-, IFN- -, und TNF- -Sekretion charakteristisch, TH2- Zellen exprimieren IL-4, IL-5, IL-6,IL-10,IL-13 (Tab.2.4.1)
Tabelle 2.4.1: Zytokinproduktion der TH-Zellen
T-Helfer-Lymphozyt Zytokinsekretion TH1-Zellen IL-2, IFN- , TNF-
TH2-Zellen IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13
Die Hauptaufgabe zytotoxischer T-Lymphozyten liegt in der Zerstörung von Zielzellen (Zytolyse). Das bedeutet, dass sie nach ihrer Aktivierung infizierte Zellen, die Fremdantigen produzieren, lysieren. Besonders von Bedeutung sind sie bei intrazellulären Infektionen oder Infektionen, die durch Phagozytose unzureichend auf einen Ort begrenzt bleiben können (zum Beispiel virale Infekte mit obligat intrazellulären Bakterien). Ebenso wichtig sind TC-Zellen bei der Eliminierung neoplastischer Zellen sowie bei der akuten Transplantatabstoßung (ABBAS et al. 1996).
Darüber hinaus bilden TC-Zellen IFN- von Makrophagen resultiert.
2.4.2 Natürliche Killerzellen (NK-Zellen)
Die NK-Zellen sind neben den TC-Zellen zur Lyse von Zielzellen befähigt. Man rechnet sie zu den Lymphozyten, sie machen im peripheren Blut etwa 12 % der Gesamtlymphozyten aus.
Die Reifung erfolgt im Knochenmark, wovon sie dann ins periphere Gewebe auswandern. Sie entsprechen der Größe aktivierter Lymphozyten und enthalten zahlreiche intrazelluläre Granula. Diese Granula bergen zytolytisch aktive Moleküle, die denen der TC-Zellen entsprechen.
Die NK-Zellen exprimieren weder einen antigenspezifischen Rezeptor noch den CD3- Komplex, was sie somit von den T-Zellen unterscheidet. Auch die Erkennung der Zielzellen erfolgt unabhängig von MHC-Molekülen. Im Gegensatz zu den TC-Zellen werden von den
NK- - -R III sind die NK-Zellen
in der Lage zur antikörpervermittelten Zytotoxizität. Das Oberflächenmolekül CD56 ist wahrscheinlich an der Erkennung und Bindung der Zielzelle beteiligt. Genauso wie bei den TC-Zellen haben auch hier Zytokine Einfluß auf die Aktivität der NK-Zellen. Durch IL-2 wird ihre zytotolytische Aktivität verstärkt.
Offensichtlich benötigen die NK-Zellen keine antigenspezifische Aktivierung, sondern sie sind „natürlich“ wirksam. Gegenüber zahlreicher Tumorzellen zeigen NK-Zellen in vitro spontane zytolytische Aktivität. Dass die NK-Zellen eine Rolle bei der antiviralen Abwehr spielen, zeigt sich an gehäuften viralen Infektionen bei NK-Zell-Defekten. Man kann vermuten, dass die NK-Zellen für die antivirale Immunantwort in der Frühphase verantwortlich sind, bis antigenspezifische TC-Zellen aktiviert sind. Demnach zählen NK- Zellen zur natürlichen Resistenz bei Infektionen (KRAMER1997c).
2.5 Apoptose
Unter Apoptose versteht man den sogenannten „programmierten Zelltod“. Es ist ein Zelluntergang, der durch genetische Informationen der Zelle selbst reguliert wird und ist die häufigste Form von Zelltod im Organismus. Die Apoptose muss von der Nekrose abgegrenzt werden, bei der die Zellen aufgrund äußerer Einflüsse sterben. Eine wichtige Rolle spielt die Apoptose bei der Embryonalentwicklung und beim Aufrechterhalten des adulten Organismus.
