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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-57934
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/5793/


Tinelli, Anja

Einfluss von Pyruvat auf das Entstehen von O 2-Radikalen bei Ischämie, Reperfusion am isoliert perfundierten Pankreas: eine mikrochirurgische Studie am Tiermodell

Pyruvate modulates ROS formation caused by anoxia-reoxygenation-damage of isolated rat pancreata

Dokument1.pdf (771 KB) (md5sum: 5eb913189ac0b79c379e1153480b8031)

Kurzfassung in Deutsch

In der Pankreastransplantation stellt I/R einen der Schädigungsmechanismen dar. Infolge von I/R kommt es zu einer gesteigerten Freisetzung von ROS. Diesen wird eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie der I/R - Schäden zugeschrieben. Ziel dieser experimentellen Arbeit war:
1.) die Analyse der Kinetik und Quantifizierung der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies mittels Elektronenspinresonanz – Spektroskopie (ESR).
2.) die Evaluation der antioxidativen Eigenschaften von Pyruvat und dessen Effekt auf den Organschaden.
Zur Anwendung kam ein ex - vivo Perfusionssystem welches das isolierte Rattenpankreas mit normothermer Krebs – Henseleit - Perfusionslösung kontinuierlichen mit einer venösen Flussrate von 8 ml/min perfundierte. Das Perfusionsprotokoll bestand aus einer 30 minütigen Stabilisierungsphase, auf die eine ebenso lange Ischämie mit 40 minütiger Reperfusion als zusätzlichem Belastungstest folgte. Die Versuchstiere (männliche SD - Ratten) wurden in drei Gruppen a 6 Tiere aufgeteilt: Standardgruppe (ohne Perfusion), Kontrollgruppe (30 min Ischämie), Pyruvatgruppe (30 min Ischämie mit Pyruvat (10mM) im Perfusat).
Mittels ESR - Spektroskopie, wurden die freien Sauerstoffradikale direkt erfasst. Zur Stabilisierung der Radikale diente das spin label CMH/CM°. Zur Objektivierung der Vitalität der Organe wurden im Rahmen der ex - vivo - Perfusion die Glukosedifferenz, der Sauerstoffverbrauch und die ATP-Konzentration analysiert. Durch eine Blutgasanalyse des Effluats wurden metabolische Parameter (Laktat, Kalium, Glukose) und PO2 erhoben. Zur zusätzlichen Charakterisierung des Schadens des Pankreas wurden Messungen der a - Amylase und Caspase-3-Protein Aktivität durchgeführt.
Ergebnisse: Nach 30 minütiger Ischämie konnte in der Reperfusion eine Steigerung der ROS - Freisetzung gegenüber der initialen Stabilisierungsphase registriert werden, die in der unmittelbaren Reperfusion einen deutlichen Peak aufwies. Durch die Ergänzung der Perfusionslösung mit Pyruvat resultierte eine signifikant reduzierte Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in dieser Gruppe, in der ersten Reperfusionsminute. Dies zeigte das antioxidative Potential des Pyruvats an..
Die Unterschiede, die sich durch den antioxidativen Effekt zeigten, manifestierten sich auch in den vitro - Versuchen, in denen Pyruvat eine signifikante Hemmung der NADH - abhängigen ROS - Freisetzung bewirkte. Im Vergleich zur Pyruvatgruppe führte das Weglassen von Pyruvat zu einer Exazerbation funktioneller und struktureller Organschäden sowie der Reduktion der metabolischen Aktivität. Auch die Amylase - Freisetzung unterschied sich signifikant. Mit Pyruvat behandelten Pankreata wiesen höhere ATP - Konzentrationen und geringere Extinktion des aktiven Caspase – 3 - Proteins sowie eine geringere Gewebehydration auf, was auf eine geringere strukturelle Schädigung durch das Antioxidant schließen lässt.
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass durch Pyruvat eine Schädigung der Pankreaszellen nach I/R, zumindest teilweise verhindert und deren Funktion aufrechterhalten werden kann. Der zellprotektive Effekt von Pyruvat beruht besonders auf die Minderung der Freisetzung von ROS. Ursächlich hierfür ist vornehmlich seine antioxidative Potenz auch auf mitochondrialer und endothelialer Ebene.


Kurzfassung in Englisch

Introduction: Enhanced radical formation is considered to cause organ dysfunction after anoxia and reoxygenation in the pancreas being relevant to the development of postischemic pancreatitis.
Pyruvate is known for its protective-antioxidative effects.

Subject of the present study was to evaluate pyruvate induced changes on reactive oxygen species (ROS) formation in an isolated, perfused pancreas model.

Material and Methods: Pancreata (BW 315g) were perfused with Krebs-Henseleit bicarbonate albumin/dextran buffer at constant flow rate (11ml/min). 30 minutes of anoxia were followed by 40 minutes of reoxygenation. Pyruvate 10mM was added in one group. Pancreata without pyruvate served as control.
Detection of ROS was performed by electron spin resonance (ESR) spectroscopy using the spin probe methoxycarbonyl-2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidine (CMH). Metabolic substrates (glucose,lactate) and pO2 were detect by ABL (blood gas analyses). All values are mean±SEM,n=5-6.

Results: During anoxia-reoxygenation period weight gain occurred in the perfused gland. Wet/dry-ratio significantly decreased by adition of pyruvate (pyr:21.6±0.5%;control:19.3±1.2%;not-perfused:22.4±0.8%).
This correlate with a significantly venous-K+-release post reoxygenation (control:4.12±0.1 up to 4.62± 0.2mM; pyr:3.9±0.1 up to 4.12±0.1mM). During the first reoxygenation-minute pyruvate diminished significantly ROS production (156±24%);control group (222±22%,p<0.001).
Basal oxygen consumption is enhanced in the pyruvate group(control:7.06±0.68ml;pyr:14±0.60mlO2/min/g tissue).
Lactate-release decreased with pyruvate (control:0.02 up to 0.36mM;pyr0.04 up to 0,.34mM).

Conclusion: Pyruvate has the profile of a favourable protective substance. The present findings indicate that pyruvate improves oxygen consumption, decreased lactate-release as well as ROS formation after anoxia-reoxygenation giving hope to a therapeutic use for the prevention of ischemia-reperfusion injury.


SWD-Schlagwörter: Isoliert perfundiertes Organ , Ratte , Ischämie , Reperfusion , Bauchspeicheldrüsentransplantation , Pyruvate
Freie Schlagwörter (deutsch): salin perfundiert , Amylase , Sauerstoffradikale , ESR
Freie Schlagwörter (englisch): isolated perfused pancreas , oxygen radicals , ESR, pyruvate , ischemia , reperfusion
Institut: Chirurgische Univ.-Klinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Dobschütz, Ernst von ( PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 30.07.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 25.09.2008
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